设备管理_挤压加工机械与设备培训课程

2008- 11- 181 13 挤压加工机械与设备挤压加工机械与设备 SCU食品工程系食品工程系 2008- 2009学年上期学年上期 第第13周（周（2学时）学时） 2008- 11- 182 主要内容主要内容 l挤压技术的基本概念挤压技术的基本概念 l挤压加工系统挤压加工系统 l单螺杆挤压机单螺杆挤压机 l双螺杆挤压机双螺杆挤压机 l通心粉机通心粉机 l挤压过程工艺变量的测控挤压过程工艺变量的测控 2008- 11- 183 一、挤压技术的基本概念一、挤压技术的基本概念 l食品挤压加工技术食品挤压加工技术 指利用螺杆挤压方式，通过指利用螺杆挤压方式，通过压力压力、剪切力剪切力、摩擦力摩擦力、加加 温温等作用所形成的对于固体食品原料的等作用所形成的对于固体食品原料的破碎破碎、捏合捏合、混混 炼炼、熟化熟化、杀菌杀菌、预干燥预干燥、成型成型等加工处理，完成高温等加工处理，完成高温 高压的物理变化及生物反应，最后食品物料在机械作用高压的物理变化及生物反应，最后食品物料在机械作用 下强制通过一个专门设计的孔口（模具），制得一定形下强制通过一个专门设计的孔口（模具），制得一定形 状和组织状态的产品状和组织状态的产品 2008- 11- 184 挤压技术的应用挤压技术的应用 l食品工业：食品工业：休闲食品、婴儿食品、谷物早餐、汤料、休闲食品、婴儿食品、谷物早餐、汤料、 面包干面包干 l油脂加工：油脂加工：对浸出前的油料进行膨化预处理对浸出前的油料进行膨化预处理 l发酵工业：发酵工业：啤酒、清酒和黄酒、白酒、醋以及酱油啤酒、清酒和黄酒、白酒、醋以及酱油 l饲料工业：饲料工业：特种动物饲料、水特种动物饲料、水产产饲料、早期饲料、早期断奶仔猪断奶仔猪 料及饲料料及饲料资源开资源开发发 l其他其他：医药医药、建筑等建筑等行业行业 2008- 11- 185 挤压技术的挤压技术的分类分类及机理及机理 l挤压膨化挤压膨化 l挤压挤压蒸煮蒸煮 l挤压挤压组织组织化化 2008- 11- 186 l挤压膨化挤压膨化 具有一定水分和淀粉含量的物料进入机具有一定水分和淀粉含量的物料进入机筒内筒内，挤压机利，挤压机利 用螺杆的用螺杆的推推进作用进作用将将物料物料从从进料进料端输送到决端输送到决定成品定成品行行状状 的模具的模具端端 在在此此过过程中程中，物料，物料被被加加热热，也可也可利用摩擦产生利用摩擦产生足够足够的的热热 量量蒸煮蒸煮物料，物料，由由于机于机筒筒的的尺寸尺寸和形状，螺杆的压和形状，螺杆的压缩比缩比及及 螺杆螺杆位置位置的变化，的变化，使使物料物料受到受到的挤压力和剪切力的挤压力和剪切力发发生生改改 变，变，从而使从而使物料处于物料处于38MPa的高压的高压和和200左右左右的高的高 温温状态下状态下 如此如此高的压力高的压力超超过过了了挤压温挤压温度度下的下的饱饱和和蒸汽蒸汽压，压，因而因而物物 料在机料在机筒内不会沸腾筒内不会沸腾，原料，原料到达到达模具模具端端后，后，由由于压力于压力突突 然减小然减小，颗粒颗粒的体的体积突然增大积突然增大，加，加上上温温度骤降度骤降，产品得，产品得 以以固化成型，固化成型，从而从而得得到直接膨到直接膨化产品化产品 2008- 11- 187 l挤压挤压蒸煮蒸煮 l物料物料经经预处理后预处理后送送入挤压机，利用螺杆的入挤压机，利用螺杆的推推进作用进作用从从进进 料料端输送到端输送到模具模具端端 l在在此此过过程中程中，将将加加热蒸煮热蒸煮与与挤压成型挤压成型两种两种作用有机作用有机结结合合 起来起来，使使得物料得物料经经过挤压机后，成过挤压机后，成为为具有一定形状和具有一定形状和质质 构构的熟化的熟化或半或半熟化的产品熟化的产品 l挤压挤压组织组织化化 l挤压组织化挤压组织化主要主要指指植植物物蛋白蛋白的挤压组织化的挤压组织化 l含有含有较多蛋白质较多蛋白质（50%以上以上）的原料，在挤压机）的原料，在挤压机内内，由由 于于受受剪切和摩擦力的作用，剪切和摩擦力的作用，使维持蛋白质三级结构使维持蛋白质三级结构的的氢氢 键键、范德华范德华力、力、离子键离子键、双硫双硫键键遭遭到到破破坏。随着坏。随着蛋白质蛋白质 三级结构被三级结构被破破坏坏，形成，形成了了相相对对呈线性呈线性的的蛋白质蛋白质分分子子链链 l这些相这些相对对呈线性呈线性的的蛋白质蛋白质分分子子链链在一定的温在一定的温度度和一定的和一定的 水分含量下，产生水分含量下，产生了了分分子子间间的的重重组，形成一组，形成一种种类似类似于于肉肉 类类组织组织结构结构的产品的产品 2008- 11- 188 挤压技术的特挤压技术的特点点 l连续连续化化生产生产 l生产生产工艺工艺简简单单 l物物耗少，能耗低耗少，能耗低 l应用应用范围广范围广 l投资少投资少 l生产费生产费用用低低 2008- 11- 189 挤压食品的特挤压食品的特点点 l不易产生“回生”现象，便于长不易产生“回生”现象，便于长期期保存保存 l营养成分损失少，营养成分损失少，食物食物易消易消化化吸收吸收 l产产品品口感细腻口感细腻 l风味好风味好、食用、食用方便方便 l产产品品卫生卫生水水平高，保存性能好平高，保存性能好 2008- 11- 1810 挤压机挤压机分类分类 l按按螺杆螺杆数数量量分类分类 l单单螺杆挤压机螺杆挤压机 l双双螺杆挤压机螺杆挤压机 l多多螺杆挤压机螺杆挤压机 l按按挤压机挤压机功能分类功能分类 l挤压挤压膨膨化机化机 l挤压挤压蒸煮蒸煮机机 l挤压成型机挤压成型机 l按按挤压过程的挤压过程的剪切力分类剪切力分类 l高剪切力挤压机高剪切力挤压机 l低低剪切力挤压机剪切力挤压机 l按按挤压机的挤压机的受热方式分类受热方式分类 l自自热热式挤压机式挤压机 l外外热热式挤压机式挤压机 2008- 11- 1811 l加加强强对挤压技术对挤压技术工艺工艺研究，开拓更广泛研究，开拓更广泛的应用的应用领域领域 l实现实现挤压机的挤压机的自自动化动化开开机过程机过程 l探求采探求采用特用特别耐磨别耐磨的的优质优质材材料料来制造来制造螺杆螺杆元件元件和机和机 筒筒，提提高产高产品品在在加工过程加工过程中中的的稳定稳定性性 l研究研究一种一种自自动动开开机机阀阀，简，简化挤压机化挤压机在在开开停停机时的机时的操操 作步骤作步骤，节省节省开开停停机时机时间间，减小减小物料物料损失损失 l挤压挤压数数学学模型模型的的研究研究 挤压技术的发挤压技术的发展趋势展趋势 2008- 11- 1812 二二、挤压加工系统、挤压加工系统 l喂喂料料装置装置 l预预调调质质装置装置 l传传动动装置装置 l挤压挤压装置装置 l加加热热与与冷却装置冷却装置 l成成型装置型装置 l切切割装置割装置 l控控制装置制装置 2008- 11- 1813 l作作用：用：把贮把贮存于存于料料仓仓的的各各种种易易粘结粘结、不能自不能自由流由流动的动的混合配混合配料料均匀均匀 而而连续连续地喂人地喂人机机器中器中，确确保保挤压机挤压机稳定地操作稳定地操作 l常常用的用的喂喂料料装置有装置有 l振动喂振动喂料料器器 l采采用用改改变变振动喂振动喂料料斗频率斗频率或或振幅振幅的方的方法法，以输送以输送干制干制散散状物料和状物料和 控控制制喂喂料料速率速率 l螺螺旋喂旋喂料料器器 l具有一具有一根根或两或两根根螺螺旋旋的螺的螺旋喂旋喂料料器器可以可以用用来输送来输送流动性流动性较较好好的物的物 料，料，控控制螺制螺旋旋的的转速转速，对物料进，对物料进行行容容积积计量计量 l液液体计量体计量泵泵 l该泵该泵的的转速转速或或柱塞柱塞行程可行程可调调，用，用来输送来输送和和控控制制液液体体或或水的水的输送输送量量 喂料装置 2008- 11- 1814 l预预调调质质装置装置 l各各种种配配料在预料在预调调质质装装置置(密封容器密封容器)中与中与水、水、蒸汽或蒸汽或其他液其他液体组分体组分 混合，混合，以以提提高物料的高物料的含水量和温含水量和温度度 l该装该装置置有有常常压和加压压和加压之之分，分，当当在加压在加压条件条件下下操操作作时时，必须必须要要用用旋旋 转阀转阀等等来来保保持持顶调顶调质质装装置内置内部部与与周围环境之间周围环境之间的压的压差差 l在预在预调调质质装装置中置中心轴心轴上上装装有有螺螺旋带旋带式式叶片叶片或或扁平扁平的的搅拌桨搅拌桨 l传传动动装置装置 l作用作用：驱动驱动螺杆螺杆，保证保证螺杆在工作过螺杆在工作过程中程中所所需需要要的的扭矩扭矩和和转速转速 l电动电动机机是传动装是传动装置置的的动动力力源源 l可可选选用用可可控硅控硅整整流流的的直直流电流电机、变机、变频调速器控频调速器控制制酌交酌交流电流电机、机、液液 压压马马达达、机械式变、机械式变速器速器 2008- 11- 1815 l挤压挤压装置装置 l挤压挤压装装置置是是由由螺杆螺杆和和机机筒筒组成，组成，它它是是整整个挤压加工个挤压加工系统系统的的心心脏脏 l根根据据机机简简装装置结构可置结构可分分为为整整体式体式与与可可分式分式挤压机挤压机 l加加热热与与冷却装置冷却装置（详见后详见后面）面） l加加热与热与冷却冷却是是挤压加工过挤压加工过程程顺顺利进利进行行的的必必要要条件条件 l随着随着螺杆的螺杆的转速转速、挤、挤出出压力、压力、外外加加热热功功率率以以及挤压及挤压系统系统周围周围介介质质 的温的温度度变化，机变化，机筒中筒中物料的温物料的温度也会度也会相相应应地地发发生变化生变化 l通通常采常采用用电电阻阻或或电电感感应加应加热热和和水水冷却冷却装装置来不置来不断断调调节节机机筒筒的温的温 度度，以以保证保证挤压工挤压工艺艺的温的温度范度范围围 l成成型装置型装置 l成型成型装装置置又称又称挤压挤压成型模成型模板板，它它具有一具有一些些使使物料物料从从挤压机挤压机流流出出时时 成型的成型的小小孔孔 l模孔的形状模孔的形状：一个孔一个孔眼眼、环环形孔、形孔、十字十字孔、孔、窄槽窄槽孔孔 l为了改为了改进所挤压产品的进所挤压产品的均匀均匀性性，常常把把模模板板进料进料端端做做成成流线流线型型开开口口 2008- 11- 1816 l切切割装置割装置 l挤压加工挤压加工系统系统中中常常用的切用的切割割装装置为端置为端面面切切割割器器，切，切割刀割刀具具旋转平旋转平面面与与 模模板板端端面面平平行行 l通过通过调调整整切切割刀割刀具的具的旋转速旋转速度度和挤压产品的和挤压产品的线速线速度来度来获获得所得所需需挤压产挤压产 品的品的长长度度 l根根据据切切割割器驱动电器驱动电机机位置位置和和割刀长割刀长度度的的不不同又同又分分为为飞飞速速和和中中心心两种两种切切 割割器器 l飞飞速速切切割割器器的的电电机机装装在模在模板板中中心轴线外心轴线外面面，割刀臂割刀臂较较长长，以以很很高的高的线速线速度度旋转旋转 l中中心心切切割割器器的的刀刀片片较较短短，并绕并绕模模板板装装置置的的中中心轴线旋转心轴线旋转 l控控制装置制装置 l挤压加工挤压加工系统系统控控制制装装置主要置主要有有微微电电脑脑、电器电器、传传感感器器、显示显示器器、 仪表仪表和和执执行行机机构构等组成等组成 l其其主要主要作用作用是是 l控控制制电电机，机，使使其其满满足足工工艺艺所所要要求求的的转速转速，并并保证各部保证各部分分协协调调地运地运行行 l控控制温制温度度、压力、压力、位置位置和产品和产品质质量量 l实现整实现整个挤压加工个挤压加工系统系统的的自动控自动控制制 2008- 11- 1817 挤压机的挤压机的操作操作 l开开机前的机前的准准备备 l启启动动操作操作与与稳定运稳定运行行操作操作 l停停机机操作操作 l故障排除故障排除 2008- 11- 1818 l安安装好装好挤压机及挤压机及其相其相应的应的辅助辅助设设备备 l螺杆和机螺杆和机简简装配装配后，用后，用手手转动转动以以确确保保挤压机、螺杆、机挤压机、螺杆、机筒筒和和其他其他零零部部 件之间件之间不不得有得有任何任何摩擦摩擦或或卡死现象卡死现象 l有有些些挤压机的螺杆挤压机的螺杆相相对于对于推推力力轴轴承能承能够够移移动动，出出料处料处锥锥形螺杆形螺杆部部位位和和 机机筒筒的的配配合合间间隙能允许隙能允许调调整整，通，通常常用用测隙规测测隙规测量量间间隙隙来来进进行行调调整整 l切切割割装装置置需需安安装装到位到位，新新的的锋锋利切利切刀先刀先装装入入回回转转割刀割刀组合组合件件内内，为了为了 延长延长切切刀刀的的使使用用寿命寿命和加工和加工出均匀出均匀一一致致的产品，切的产品，切刀刀相相对于模对于模板表面板表面 的的间间隙隙自自启启动动到到运运行行的的任何阶段都任何阶段都必须保必须保持持完完全全相相同同的状的状况况 l对对加料加料器器和和调调节节装装置置进进行行检检查查以以确确定定其是其是否正否正常常，有，有时时加料加料器需器需要要校校 准准到到正正常常运运行行的的标准标准状态状态 l所有的所有的蒸汽蒸汽管道管道都都要要打打开开阀阀门，门，放掉放掉冷冷凝凝水，水，排除排除所有所有杂杂物物。应在于应在于 原料加料原料加料器器上上加加吸铁吸铁器器以以除去金属除去金属物，物，防止防止飞飞流流金属金属进入机进入机内内 l最后，所有最后，所有报警报警器器和和安全安全设设施施也也应处于完应处于完好好等等待待状态状态 开开机前的机前的准准备备 2008- 11- 1819 l启启动动的的目目的的是是尽尽可可能能快快地地使使挤压机挤压机达到达到运运行行条件条件和和正正常常状态，状态，如如果果启启 动动过过程持程持续续很长很长，则则启启动动过过程中程中所所需需的的原料原料费费用用就就增增加加 l启启动是动是在在低低产量、高水分产量、高水分条件条件下下开开始始。预预调调质质器器和挤压机和挤压机电动电动机机启启动动 后，物料后，物料才才直接直接进入挤压机，进入挤压机，由由于在于在运运行中行中物料物料没没有有充充满满会会导导致致挤压挤压 螺螺秆秆很很快磨损快磨损，因此因此必须必须限限定定启启动时间动时间并并使使之之缩缩短短 l挤压机的最挤压机的最初初作用作用是是喂喂料作用料作用，螺杆，螺杆把把物料物料推推向前向前进，进，直到直到物料完物料完全全 充充满满挤压挤压室室的的空腔空腔。操。操作作者者要要监视监视电动电动机的机的动动力力负荷负荷和挤和挤出出物的物的情情 况况，一，一旦旦出现出现螺杆螺杆充充满满物料物料情情况况(模孔模孔中中有有湿湿挤压物挤压物出现出现)，喂喂料量料量就就 以以每隔每隔1-2min的的间间隙隙少少量、量、缓慢缓慢地地增增加，加，同同时相时相应应调调节节好好加水量和加水量和粘粘 结结剂剂量，量，逐步逐步使使产品产品达到达到最最终终所所需需的含水量的含水量 l挤压机的挤压机的传动传动功功率率、模、模板板温温度度、模、模板板处的处的挤挤出出压力压力以以及及被被挤压挤压产品的产品的 状态状态都都是是关关键键参数参数。这些。这些参数参数可可作作为为操操作作人员人员在在启启动动期期间间进进行行操操作的作的 依依据据。所有所有这些这些参数参数将由将由操操作作人员依人员依据据正正常常运运行行时时参数参数变化变化要要求求，迅迅 速速朝朝着平着平衡衡状态进状态进行行调调节节 启启动动操作操作与与稳定运稳定运行行操作操作 2008- 11- 1820 l停停机机时时将将通入通入夹套夹套预预调调质质器器和机和机筒筒的的蒸汽蒸汽关掉关掉，喂喂量加进过量水量加进过量水 分，分，直到直到出出料温料温度降度降低低到到100以以下下才终止才终止喂喂料，料，此此时时挤压机挤压机需需继继 续续运运转转，直到直到模孔模孔出现出现湿湿冷冷物品物品为为止止 l有有时时螺杆螺杆停停转转后后常常常常拆拆下下模模板板，拆拆模模板板时需时需要要仔细仔细，因为因为挤压机挤压机 是是热热的，的，当当拧松拧松机机头联头联接接螺螺栓栓时时，机，机内内压力压力突然突然急剧释放急剧释放会会对对操操 作作者者有有潜潜在的在的危险危险。如如果果在在拆拆模模时时机机内内还还有压力，有压力，需需要要用用链条链条或或 其他其他制制动动机具机具放放置置机机头头部部位位，使使机机头头在在拆拆模模时相时相对对位置位置保保持不持不 变，变，直到直到压力完压力完全全消失消失 l模模板板拆拆下后，下后，接接着着开开动动螺杆螺杆把把机机内内剩余剩余物料物料旋转旋转出出来来。为为便便于于清清 理，有理，有时时用用硬硬的干的干渣渣或或整整粒大粒大豆豆喂喂入，入，敞敞开开卸卸料口料口把把机机筒内筒内的的剩剩 余余物料挤物料挤推推出出来来，达到达到清扫清扫螺螺旋旋槽槽的的目目的的 停停机机操作操作 2008- 11- 1821 l挤压机工挤压机工作作功功率大小可率大小可用一种用一种很敏很敏感感的的示示功功器来显示器来显示，当看见当看见功功率在率在上上升并升并 超限超限时时，建，建议议采采用以用以下调整措施下调整措施：喂喂料量料量稍微减小或稍微减小或加水量加水量稍微增稍微增加加，最终最终 效果是效果是生产生产出出较湿较湿的挤压物的挤压物 l若若想想增增加加产产品品温度温度却却又又受受限限于于电电动机动机功功率率时时，则则可增可增加加夹套温度夹套温度或或加加大大输入输入 产产品的品的蒸蒸汽汽量量并并相相应应减减少少加水量加水量。增增加加产产品品温度温度或或水水分，分，当流当流量量恒恒定定时时正正常常 的的情况会情况会出出现现机机头头压压力力稍微有稍微有所降所降低，低，因为因为机机头头压压力力与与粘粘度度成成反比反比 l由由于于入入料料成分成分的变化、挤压机的的变化、挤压机的磨损磨损以及以及其他其他难难以以说明说明的变化的变化会引起会引起挤压挤压产产 品品性能性能的变化的变化。一一般这些般这些变化变化常常常常表表现现在在产产品的品的外外现现状态状态、组织组织及及密度密度等方等方 面面。为了改善所。为了改善所期期望望产产品品口感口感和和产产品膨品膨胀胀性，性，可可用用增增加挤压加挤压温度温度或减或减低低挤压挤压 物的水物的水分分来来实现实现 l挤压机的挤压机的操作操作不不稳定稳定经经常常与动与动力力和和模模头头压压力力的的急剧急剧升升降相关降相关，许多波许多波动动是是高高 温温挤压挤压操作操作过程过程中中所形所形成成的的蒸蒸汽汽通过螺杆通过螺杆向向进料进料斗选斗选出出，由由于蒸于蒸汽汽流流动干动干扰扰 了了螺螺旋槽旋槽内内被被压压缩缩的物料的物料，因此因此造造成成短短时出料时出料减减少，少，这这种种状况状况有有时时称之为称之为 “蒸蒸汽反汽反流流”。通通常在喂常在喂料料斗斗发发现现有有蒸蒸汽就汽就可可以以确确认认发发生生了了“蒸蒸汽反汽反流流”。有有时时 这这种种波波动动可可以通过以通过冷却喂冷却喂料料段段、瞬瞬时时冷却冷却挤压机出料挤压机出料端端或增或增加加喂喂料量料量等方等方法法 来来解决。此解决。此时时需需要物料要物料能能很很好好地地再充满再充满螺杆螺杆而而恢复正恢复正常运常运行行状态。状态。 l有有时挤压机的加工时挤压机的加工条条件件发发生生了急剧了急剧变化变化，为了避免为了避免机械机械损损坏坏和和造造成成难难以清理以清理 的的局局面面。要要求采求采取取果果断断而而强强烈烈的的措施措施。由由于于减小喂减小喂料量料量会引起许多会引起许多混混乱乱，最最 有效有效的的方方法法是是加水加水或或加加大大蒸蒸汽汽量量，因为因为物料物料太太干干燥会引起燥会引起挤压机挤压机阻塞阻塞或或电电动动 机过机过载。因此载。因此，在在这这种种情况情况下下，操作操作者必须迅速者必须迅速变变换换物料物料或或恢复恢复加水加水。生产生产 实实践践中是中是宁宁可可加水加水也也不不让让挤压机挤压机产生产生阻塞阻塞现象现象 故障排除故障排除 2008- 11- 1822 l组成组成 l挤压过程挤压过程 l输输送送段段 l压压缩段缩段 l蒸煮蒸煮段段 三三、单螺杆挤压机、单螺杆挤压机 2008- 11- 1823 主要工主要工作作构构件件螺杆螺杆 l螺杆螺杆是是食品挤压机的食品挤压机的关关键部键部件件，主要主要作作用用是是输输送原送原料料，施施 加压加压力力、剪切剪切和和混合作混合作用用 l分类分类 l普普通螺杆通螺杆 l等等距距变变深深、等等深深变变距距、变、变深深变变距距、带带反向反向螺螺纹纹 l特种螺杆特种螺杆 l分分离离型型、屏屏障型障型、分分流型流型、波状波状 l结结构构设设计计 l生产能力生产能力：受受螺杆螺杆结结构构、几何尺寸几何尺寸、转转速速及及被被加工物料加工物料性质性质影影 响响。一一般般用用比比流流量量Q/n作作为为衡衡量量指标指标 l功功率率消耗消耗 l长长径径比比 2008- 11- 1824 2008- 11- 1825 l机机筒筒和螺杆和螺杆共同共同组成组成了了挤压机的挤压系统挤压机的挤压系统，完完成成对物料的对物料的 固体固体输输送送、熔融熔融和和定定压压定定量量输输送送作作用用 l机机筒筒的的结结构构形形式式关关系系到到热热量量传传递递的的稳定稳定性性和和均匀均匀性性 l并并且且对对于于一一些些新新型型的挤压系统的挤压系统来来说说，机机筒在筒在加料加料段段上的上的结结 构构形形式式也影响到固体也影响到固体输输送送效率效率 l机机筒筒的机械加工的机械加工相相使使用用寿命也影响到寿命也影响到整整个个挤压系统的工挤压系统的工作作 性能性能 l因此因此，机机筒在筒在挤压系统挤压系统中是中是仅次仅次于于螺杆的螺杆的重重要要零部零部件件 主要工主要工作作构构件件机机筒筒 2008- 11- 1826 l整整体体式式机机筒筒 待待点点：长长度大度大，加工，加工要要求求比较比较高，在加工高，在加工精精度度和和装配装配精精度度 上上容容易易得得到到保证保证(特别特别是是螺杆和机螺杆和机筒筒的的同同轴轴度要度要求求) 简简化化装配装配工作，在机工作，在机筒上筒上设设置置外外加加热热器器不不易易受到受到限限制，机制，机 筒受热筒受热均匀均匀，应用，应用比较多比较多 2008- 11- 1827 l分分段段式式机机简简 是是将将机机简简分成分成几几段段加工，加工，然然后用后用法法兰兰或或其他其他形式形式连连接起来接起来 这这种种机机简简形式的机械加工形式的机械加工比比整整体式机体式机筒筒容容易易，便便于于改改变变长长 径径比比 多多用于用于需需要改要改变螺变螺扦扦长长径径比或比或实实验验室室用的机用的机台台以以及强制式及强制式 轴轴向向开槽开槽近近料料套套的机的机筒筒、排排气气式挤压机的机式挤压机的机筒筒，使使机机筒筒的的 结构结构更更加合理加合理 主要主要缺点缺点：分分段段太太多多时时难难以以保证各保证各段段的对的对中中，法法兰连兰连接接处处 会会影响影响机机简简的加的加热热均匀均匀性性 2008- 11- 1828 l是是物料物料从从挤压挤压室室排排出的通出的通道道，通通道道的的截截面面积远积远小小 于于螺杆与机螺杆与机筒间筒间空隙空隙的的截截面面积积 l模模孔孔结结构构 锥锥形模孔形模孔 突突变模孔变模孔 测测向向模孔模孔 长长管管模孔模孔 共共挤模挤模头头 主要工主要工作作构构件件模模具具 2008- 11- 1829 l保保证证挤压挤压室室内内适适当当温度温度 l物料物料在在挤压过程挤压过程中中的的热热量量来来源源有有两个两个 l料料筒筒外部外部加加热热器器供给供给的的热热量，量，由由加加热热器器的的电电能能转转化化而来而来 l物料物料与与机机筒内筒内壁壁，物料，物料与与螺杆螺杆以以及物料及物料之间相之间相对对运运动动所产生的所产生的摩摩 擦剪切擦剪切热热。热热量量由由电动电动机机输输给给螺杆的机械螺杆的机械能能转转化化而来而来 l这这两部两部分热分热量量所所占占比比例例在在挤压过程的挤压过程的不不同区同区段段是是不不同同的的 l在在加料加料段段，由由于螺于螺槽槽较较探探，物料，物料尚未尚未压压实实，摩擦，摩擦热热是是很很少少的，的，热热 量量多来多来自自加加热热器器 l在在均均化化段段，物料，物料已熔融已熔融，温，温度较度较高，螺高，螺相相较较浅浅，摩擦剪切产生的，摩擦剪切产生的 热热旦旦较多较多，有，有时时非但非但不不需需要要加加热热器器供供热热，还还需需冷却冷却器器进进行行冷却冷却 l在在压压缩缩段段，物料，物料受热受热是是上上述述两种两种情情况况的过的过渡渡状态，状态，也也就就是是由由摩擦摩擦 剪切产生的剪切产生的热热量量比比加料加料段段多多，而比而比均均化化段段少少。摩擦剪切产生摩擦剪切产生热热量量 的的速速度会度会随着随着物料的物料的向前向前移移动动而而渐渐渐渐增增快快 l因此因此，挤压机的加挤压机的加热热冷却冷却系统系统多多是是分分段段设设置置的的 主要工主要工作作构构件件加加热热装置装置 2008- 11- 1830 l电阻电阻加加热热 l是是用用得得最最广泛广泛的加的加热方式热方式 l其其装置装置具具有有外形外形尺寸尺寸小小、质质量量轻轻、装装设设方便等优点方便等优点 l加加热热需需要要较较长长的时的时间间 l铸铝铸铝加加热热器器 l是是将将电电阻阻丝丝装装于于金属管金属管中中，并并填填进进氧氧化化镁镁粉粉之类之类的的绝缘材绝缘材料，料，然然 后后将此将此金属管金属管铸铸于于铝铝合合金金中中 l是是一一种改种改进进了了的的电电阻阻加加热热器器 l电电阻阻丝丝是装是装在加在加热热金属管金属管的的密密实实的的氧氧化化镁镁 粉粉中使中使它它具有具有防防氧氧化、化、防防潮潮、防防震震 和和防防爆爆等等性性能能 l最最大大加加热热温温度度一一般般为为350-370 2008- 11- 1831 l电电感感应加应加热热 l是是通过通过电电磁磁感感应应在在机机筒筒内内产生产生电电的的涡涡流而流而使使 机机简简发发热热的一种加的一种加热方热方法法 l加加热热器是在器是在机机简简的的外外壁壁上上隔隔一一定定的的间间距距装装上上 若若干干组组外外面包面包有有主主线圈线圈5的的硅钢片硅钢片1 l当把当把交交流流电电源源通通入入主主线圈线圈时时，就就产生产生了了如图如图 中中所所示示方方向向的的磁磁力力线线，并并且且在在硅钢片硅钢片和机和机简简 之之间间形形成成一一个封闭个封闭的的磁环磁环 l磁磁力力线线在在封闭封闭回回路路中中具具有有交交流流电电源源相相同同的的频频 率率，当当磁磁通发通发生生变化时变化时，就会就会在在封闭封闭回回路路中中 产生感产生感应应电电动动势势，从从而而引起引起二二次次感感应应电电压及压及 感感应应电电流流（电电的的涡涡流流） l涡涡流在流在机机简简中中遇到遇到阻阻力力就就产生热产生热量量 l电电感感应加应加热热的特的特点点 l预预热热升升温的温的时间时间较较短短 l有有较大较大的温的温度度稳稳定定性性，对产品的，对产品的质质量量很很有利有利 l比比电电阻阻加加热热器器可可节节省省电电能能30左右左右 l感感应加应加热热器器的的寿命寿命比较比较长长 2008- 11- 1832 l机机筒冷却筒冷却 l一一般般采采用用自自来来水水冷却冷却，因此因此它它所所用的用的附属附属装置较装置较为为简简单单 l水水冷却冷却速度速度较较快快，但但易易造造成成急急冷冷，因因水一水一般般未未经经过过软软化处理化处理，水水管管易易出出 现现结结垢垢和和锈锈蚀蚀现象现象而而使使水水管管降降低低冷却效果或冷却效果或被被堵堵塞塞、损损坏坏 l通通常常采采用的水用的水冷却装置冷却装置的的结结构构有有三三种种 l在机在机筒筒的的表面表面车车出出螺螺旋旋沟沟，然然后后缠缠上上冷却冷却水水管管 l加加热热棒棒和和冷却冷却水水管管同同时时铸铸入入同同一一块铸铝块铸铝加加热热器器中中 l在在感感应加应加热热器器内内侧侧设有水设有水冷却冷却套套 l在在设设计计水水冷却装置冷却装置时时，除除必须必须考虑考虑到到其其冷却效果冷却效果外外，还还必须必须保保证证有有良良好好 的的密密封封性能性能和和有有利利于于安安装装和和维修维修，冷却装置冷却装置的设的设计计应与加应与加热热装置装置的的具体具体 情况情况综综合合起起来来一一起起考虑考虑 主要工主要工作作构构件件冷却装置 2008- 11- 1833 l螺杆的螺杆的冷却冷却 l目目的主要的主要是是为了为了有有利利于于加料加料段段物料的物料的输输送送，同同时时也也可可防止防止物料物料 过过热热，有有利利于于物料物料中中所所含含的的气气体体能能从从加料加料段段的的冷混冷混料料中中返返回回并并 从从料料斗斗中排中排出出 l当当螺杆的螺杆的均均化化段段受受到到冷却冷却时时，在在螺螺槽槽的的底底部部可可形形成成一一层层温度温度较较 低低的料的料在在其其上面上面，在在某某种种意义意义上上来来说说，这就改这就改浅浅了了均均化化段段的螺的螺 槽槽深深度度 l通通入入螺杆螺杆中中的的冷却冷却介介质质可可以以是是水水，也也可可以以是是空空气气 l在最在最近近出出现现的一的一些些挤出机上挤出机上，其，其螺杆的螺杆的冷却冷却长长度度是可是可以以调整调整 的的，它它可可以以根据根据不不同同物料的物料的不不同同加工工艺要加工工艺要求，求，靠靠调整调整伸伸进螺进螺 杆的杆的冷却冷却水水管管的的插插入入长长度度等等来来实现，实现，这这样样就就提提高高了了机机器器的的适适应应 性性 2008- 11- 1834 l螺杆的螺杆的支撑支撑形形式式 l螺杆螺杆轴承轴承的的布布置置形形式式的设的设计重计重点点是是使使受力受力合合理理，尽尽量量使使数数值值很大很大的的轴轴 向向力力影响影响范围范围减减少，少，最最好好是是使使承承受受该轴该轴向向力力的的为为数不数不多多的的几个零几个零件件组组 成力成力的的封闭封闭系统系统，以以使使减减速速箱箱不受不受或或少受少受到到该轴该轴向向力力的的作作用用 l其其次次还还要要考虑考虑到到轴承轴承的的安安装装、维修维修及及润滑润滑等等条条件件 l为了为了承承受受轴轴向向力力和和径径向向力，力，在在螺杆螺杆尾尾部部的的传传动动部部分分一一般般都都设设置有置有两个两个 向向心心轴承轴承和一和一个个推推力力轴承轴承 l目目前螺杆前螺杆轴承轴承的的布布置置情况情况按按推推力力轴承轴承的的布布置置方式方式的的不不同同，一一般般有有4种种 形形式式 主要工主要工作作构构件件轴承 2008- 11- 1835 l为了为了使使物料物料在在机机筒筒内内承承受受逐渐逐渐增大增大的压的压缩缩力，力，常常 将将螺杆与机螺杆与机筒配合筒配合为为如如下下三三种种型型式式 ： 结结构构简简单单，制造制造方便方便、这这种种 配合配合方式，方式，应用应用较较为为广泛广泛 机机筒筒呈圆锥呈圆锥形形，因此因此机机筒制筒制 造造困困难难，因此因此很很少采少采用用 螺杆螺杆制造较制造较为为方便，方便，在在单螺杆单螺杆 食品膨化机上应用食品膨化机上应用也也较较多多 2008- 11- 1836 l单螺杆挤压机单螺杆挤压机中中，物料基本上物料基本上是是围围绕绕在在螺杆的螺螺杆的螺旋槽旋槽呈呈连连 续续的螺的螺旋形旋形带带状状，假假如如物料与螺杆的物料与螺杆的摩擦摩擦力力大大于于物料与机物料与机 筒筒的的摩擦摩擦力，力，则则物料物料将将和螺杆一和螺杆一起起作作回回转转运运动动，膨化机膨化机就就 不能不能正正常常工工作作。为此为此，在在机机筒筒的内的内壁壁一一般般开开设设若若干干条条沟沟槽槽 以以增增加加阻阻力力。 l另另外外，由由于于在模在模头头附附近近存存在在着着高高温温高高压压，容容易易使使物料挤物料挤不不 出出去去，发发生生倒倒流流和和漏漏流流现象，现象，物料的物料的含含水量和水量和含含油量油量愈愈 高，高，这这种种趋势趋势越越明明显显，为此为此，可可以以在在单螺杆食品膨化机的单螺杆食品膨化机的 螺杆上螺杆上，增增加螺加螺纹纹的的头头数数，一一般般制制成成2- 3头头，并并降降低低物料物料 的的含含水量和水量和含含油量油量，以以减小减小其其润滑润滑作作用用，从从而而避免避免倒倒流流、 漏漏流流以及物料与螺杆一以及物料与螺杆一起起转转动的动的现象现象发发生生。同同时时，物料的物料的 粒粒度度也也应控应控制在制在适适当当的的范围范围内内 2008- 11- 1837 l组成组成 l其其主要工主要工作作部部件件 是是机机筒筒和一对和一对相相 互啮互啮合合的的螺杆螺杆 四四、双螺杆挤压机、双螺杆挤压机 2008- 11- 1838 l两两根根螺杆的螺杆的啮啮合型合型式，式，可可以以分分为为非啮非啮合型合型、部部分分啮啮合型合型和和 全啮全啮合型合型 l啮啮合型合型双螺杆双螺杆根据根据两两根根螺杆的螺杆的旋旋转转方方向向，可可分分为为同同向旋向旋转转 和和反向旋反向旋转两转两种种 l目目前前大大部部分分双螺杆挤压机双螺杆挤压机采采用用同同向旋向旋转转方式方式 2008- 11- 1839 l基本工基本工作作原原理理 l同同方方向旋向旋转转的双螺杆挤压机的双螺杆挤压机是是基基于于螺杆螺杆泵泵的工的工作作原原理理，即即 一一根根螺杆上螺螺杆上螺纹纹的的齿峰嵌齿峰嵌入入另另一一根根螺杆螺螺杆螺纹纹的的齿根齿根部部分，分， 当当物料进物料进入入螺杆的