同向旋轉(zhuǎn)型雙螺桿擠壓機(jī)及傳動系統(tǒng)設(shè)計說明書[帶圖紙]

1、<p><b>　　編號</b></p><p><b>　　無錫太湖學(xué)院</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p>　　題目：同向旋轉(zhuǎn)型雙螺桿擠壓機(jī)</p><p>　　及傳動系統(tǒng)設(shè)計 </p><

2、;p>　　信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動化 專業(yè)</p><p>　　學(xué) 號： 　　　　　 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： 　 （職稱：副教授） </p><p>　?。毞Q： ）</p><p>　　2013年5月25日</

3、p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文分析了單螺桿擠壓機(jī)與雙螺桿擠壓機(jī)的特點(diǎn)以及魚肉仿真食品生產(chǎn)工藝的需要，確定了先通過單螺桿擠壓機(jī)進(jìn)行蒸煮、攪拌，再用雙螺桿擠壓成型機(jī)成型的生產(chǎn)流程。在現(xiàn)有擠壓機(jī)的基礎(chǔ)上，并參考了國內(nèi)外比較成熟的擠壓機(jī)設(shè)計方法，根據(jù)魚肉仿真食品的的特殊工藝要求，對擠壓機(jī)的關(guān)鍵部位進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)。本文詳細(xì)的介紹了擠壓機(jī)的主要零部

4、件分配箱、螺桿、機(jī)筒等的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并進(jìn)行了相應(yīng)的校核計算；對主要傳動零部件如分配箱大小齒輪，帶輪、從動軸、鍵等進(jìn)行了設(shè)計和強(qiáng)度校核，并對軸承承載能力、壽命進(jìn)行了校核計算;本文還涉及了擠壓機(jī)一些輔助元件如加料系統(tǒng)、加熱冷卻裝置、模頭裝置的選擇要求,并進(jìn)行了簡單的設(shè)計。最后，本文介紹了一些關(guān)于擠壓機(jī)的安裝、操作、控制和維護(hù)等方面的內(nèi)容。</p><p>　　關(guān)鍵詞：齒輪；分配箱；雙螺桿擠壓機(jī)</p>&

5、lt;p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This article analyzed the food simulation market demand and the production present situation first, through analysis to the prawn cracker and as well as with th

6、e traditional processing craft contrast from the theory to use the extruder to produce the food craft feasibility and the economical feasibility. Next, analyzes the single screw rod extruder with the double screw rod ext

7、ruder characteristic as well as the production craft need, had determined digestion and agitation through the single scr</p><p>　　Keywords: gears;assignment tank;Twin-screw Extruder</p><p><b

8、>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　目 錄III</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>

9、　　1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義1</p><p>　　1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況4</p><p>　　1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求5</p><p>　　2 雙螺桿擠壓機(jī)設(shè)計7</p><p>　　2.1 雙螺桿擠壓機(jī)的工作原理7</p><p>　　2.2 擠壓加工系統(tǒng)7</p><

10、p>　　2.2.1 擠壓加工系統(tǒng)組成7</p><p>　　2.2.2 常用擠壓術(shù)語8</p><p>　　2.3 雙螺桿擠壓機(jī)零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計8</p><p>　　2.3.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計8</p><p>　　2.3.2 螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計8</p><p>　　2.3.3 機(jī)筒結(jié)構(gòu)設(shè)計13</p

11、><p>　　2.3.4 加料系統(tǒng)13</p><p>　　2.3.5 加熱和冷卻裝置系統(tǒng)13</p><p>　　2.3.6 模板裝置14</p><p>　　2.4 雙螺桿擠壓機(jī)零部件設(shè)計計算15</p><p>　　2.4.1 主傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算15</p><p>　　2.4.2

12、 主要傳動零部件設(shè)計計算和校核16</p><p>　　2.4.3 螺桿推力的傳遞21</p><p>　　2.4.4 螺桿的強(qiáng)度計算23</p><p>　　2.4.5 機(jī)筒結(jié)構(gòu)的設(shè)計25</p><p>　　2.4.6 模頭結(jié)構(gòu)設(shè)計25</p><p>　　2.4.7 潤滑油的選用26</p>

13、;<p>　　3 雙螺桿擠壓機(jī)的操作27</p><p>　　3.1 雙螺桿擠壓機(jī)的安裝27</p><p>　　3.2 擠壓加工系統(tǒng)的操作與維護(hù)27</p><p>　　3.2.1 擠壓機(jī)的開車27</p><p>　　3.2.2 開車操作注意事項27</p><p>　　3.2.3 擠壓機(jī)維

14、護(hù)保養(yǎng)27</p><p>　　4 結(jié)論與展望29</p><p><b>　　4.1 結(jié)論29</b></p><p>　　4.2 不足之處及未來展望29</p><p><b>　　致 謝31</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)32<

15、;/b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義</p><p>　　二十一世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，海洋占地球總面積的百分之70以上，蘊(yùn)藏著極為豐富的天然資源， 它是全球生命支持系統(tǒng)的重要組成部分，是保證人類可持續(xù)發(fā)展的重要財富。當(dāng)今世界越來越多的國家己將開發(fā)海洋作為獲取資源、擴(kuò)大生存空

16、間、推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)戰(zhàn)略。我國是一個海洋大國，領(lǐng)海遼闊，海洋資源十分豐富，開發(fā)前景誘人。海洋經(jīng)濟(jì)將成為我國二十一世紀(jì)新的重要產(chǎn)業(yè)。</p><p>　　我國又是個淡水漁業(yè)大國，有著廣袤的內(nèi)陸水域，水產(chǎn)品資源非常豐富。改革開放后，我國淡水漁業(yè)的發(fā)展也非常迅速。1979年全國水產(chǎn)品總產(chǎn)量只有470萬噸，1989年增至1150萬噸，到1993年為1500萬噸，1997年己達(dá)到3206萬噸。</p>&l

17、t;p>　　在海洋資源與淡水資源中，又?jǐn)?shù)魚類產(chǎn)量最大。僅淡水魚產(chǎn)量而言，1990年產(chǎn)量己達(dá)到523萬噸，1995年為1078萬噸,1997年已為1425萬噸。</p><p>　　魚類食品被公認(rèn)為一種優(yōu)質(zhì)的保健食品，它富含蛋白質(zhì)，并且其蛋白質(zhì)容易被人體消化吸收，利用率高，魚類脂肪含量少并且多由不飽和酸組成，其營養(yǎng)價值要髙于其它動植物脂肪，魚肉中鈣、鋅、磷等一些無機(jī)鹽含量比畜禽肉類還要高，經(jīng)常食用魚肉，可改善

18、調(diào)節(jié)人們膳食結(jié)構(gòu)的合理性，促進(jìn)兒童少年骨骼生長，加快青年身體發(fā)育，預(yù)防中老年因缺鈣而引起的骨質(zhì)疏松癥。魚體內(nèi)還蘊(yùn)含著豐富的亞油酸、亞麻酸與一定量的二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸，它們是構(gòu)成人腦非常重要的營養(yǎng)素，對人的智力水平起決定作用，在國際上被譽(yù)為“能使人聰明的食品”，日本有“食魚能使頭腦變得聰明”的古語，它還具有降低血脂、抗血栓和健腦益智等功效。因而對我們?nèi)祟悂碚f，魚肉不僅提供維持身體機(jī)能不可缺少的營養(yǎng)物質(zhì)，而且起到強(qiáng)身健體、延壽增智

19、的效用，因而，魚肉成為人們?nèi)粘Ｉ钌攀辰Y(jié)構(gòu)中及其重要的一個環(huán)節(jié)[1]。</p><p>　　魚類中不缺乏有一些價值較高的經(jīng)濟(jì)魚類，還有數(shù)量相當(dāng)可觀的低值魚類，伴隨著海洋漁業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展，經(jīng)濟(jì)魚類產(chǎn)量逐年減少，小雜魚、低值魚產(chǎn)量逐年增多。淡水養(yǎng)殖魚類中鰱魚等一些低值魚產(chǎn)量很大，比如浙江千島湖等水庫、河流中以鰱魚產(chǎn)量為最大。這些低值魚因為食用不便、口感不佳等原因，沒有得到充分的利用，產(chǎn)區(qū)有大量的低值魚要么被低價拋售，要

20、么被無人問津而腐爛掉，這就使得優(yōu)質(zhì)魚肉蛋白及其它營養(yǎng)素的浪費(fèi)，導(dǎo)致漁民收入的降低，還造成了對環(huán)境的污染。怎樣加工低值小雜魚，如何充分開發(fā)利用其豐富的蛋白質(zhì)資源，已引起世界各國的重視。 在開發(fā)利用這些低值魚方面，將它們加工成為魚糜制品是目前最有效的利用方法之一。</p><p>　　目前魚糜生產(chǎn)工藝己相當(dāng)成熟，我省就有好幾家較大的魚糜生產(chǎn)企業(yè)，如中外合資舟山興業(yè)有限公司、中日合資龍生水產(chǎn)制品有限公司玉環(huán)分公司等，魚

21、糜生產(chǎn)能力較大，但僅僅作為魚丸等初級魚糜制品的原料，造成幵工不足、設(shè)備大量閑置。大力開發(fā)魚肉仿真食品，是積極消化并增加魚糜產(chǎn)量的最佳途徑。</p><p>　　日式魚糜制品的主要品種是模擬蟹腿等仿真食品，通過以下四種加工方法獲得，即壓模型、 纖維型、復(fù)合壓模型以及乳化型。壓模型是通過單擠壓或者共擠壓將魚糜糊壓制成需要的形狀，并使其凝固，形成彈性凝膠體。纖維型是將魚糜糊通過有窄的長方形的噴嘴擠壓成薄片，然后將薄片加

22、熱使其凝固，再切成所需寬度的條狀物，將條狀物經(jīng)過成形機(jī)擰成繩狀物。復(fù)合壓模型是將魚糜糊與肉條混合后擠壓成所需形狀，制成咀嚼感很好、組織結(jié)構(gòu)均勻、彈性較高的制品。乳化型是在加入油脂乳化后的魚糜糊灌入包衣中再加熱使其凝固。</p><p>　　仿真食品的質(zhì)量可分解成三部分質(zhì)量，它們是：口感、外形和口味，而影響他們的加工工藝也可以分解為成形部分工藝、調(diào)味部分工藝和配合部分工藝。</p><p>

23、<b>　　調(diào)味部分工藝</b></p><p>　　該部分工藝是保證被仿真對象與制品的口味相似。例如，模擬蝦仁制品應(yīng)該有天然蝦仁的獨(dú)特風(fēng)味，模擬蟹肉制品應(yīng)該要有蟹肉的風(fēng)味，而魚肉風(fēng)味則存在著一些不足，并且作為經(jīng)過多次漂洗的魚糜，漂洗過程中呈味液流失，導(dǎo)致鮮味不足，通常要在成形前在魚糜中添加鮮味劑，如味 精、醬油等，高質(zhì)量魚糜制品要加特殊風(fēng)味調(diào)味料，目前在日式魚糜制品板式魚糕、魚肉漢 堡、烤

24、章魚風(fēng)味魚糕、魚卷中添加各種風(fēng)味調(diào)味料，而在模擬蝦仁、模擬蟹肉等仿真食品要添加文獻(xiàn)介紹的蝦蟹風(fēng)味的海鮮調(diào)味料。</p><p><b>　　配合部分工藝</b></p><p>　　該部分工藝保證制品的組織質(zhì)地與被仿真對象相似。例如，模擬蝦仁制品應(yīng)有天然蝦仁獨(dú)特的纖維組織、強(qiáng)勁的彈性和咀嚼性。由于魚肉彈性主要來自魚肉肌原纖維的凝膠強(qiáng)度，釆取措施，盡量提高魚肉蛋白凝膠強(qiáng)

25、度，可以得到較好的彈性。然而，魚肉纖維較短，難以 形成類似蝦仁的纖維結(jié)構(gòu)和咀嚼性。在魚糜糊中加入適量的食用纖維是模擬蝦仁生產(chǎn)的關(guān)鍵，同時加入少量真蝦肉糜及蝦汁提取液或蝦味素可使模擬蝦仁產(chǎn)品更趨完善。美國專利介紹，用魚肉模擬蝦、對蝦、尨蝦肉時，一份魚糜中要加入0.1?3份具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的可食性纖維，混合成形后得到一定形狀和尺寸、與真蝦具有相似咀嚼感的產(chǎn)品。</p><p>　　最理想的途徑是將魚肉蛋白纖維--組織

26、化魚肉蛋白作為可食性纖維添加到低值魚類加工的仿真食品中，因為組織化魚肉蛋白可以大量添加到魚糜糊中，從而保證成型品的質(zhì)量。</p><p>　　釆用物理化學(xué)方法使魚肉蛋白質(zhì)變成纖維狀。目前魚肉蛋白纖維制作方法主要有單紡絲粘結(jié)法（噴絲法）、壓延切絲法、高壓組織化法、向冷凍法、擠壓膨化法、擠壓噴絲凝膠法（注射擠出法〉）等本文主要研究為擠壓膨化法。</p><p><b>　　擠壓膨化法

27、工藝流程</b></p><p>　　原料-預(yù)處理-進(jìn)料-擠壓-在加工-成型-包裝</p><p><b>　　擠壓膨化法工藝特點(diǎn)</b></p><p>　　擠壓膨化法是利用原料蛋白質(zhì)（沒變性的或變性）在高壓、高溫以及剪切力的作用下，使蛋白質(zhì)發(fā)生定向排列形成組織結(jié)構(gòu)，最后由于壓、溫突降而產(chǎn)生膨化，獲得組織化蛋白。擠壓膨化是仿真食品

28、生產(chǎn)的關(guān)鍵工序，擠出機(jī)或噴爆機(jī)稱是生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備。</p><p>　　魚肉仿真工程食品〔簡稱仿真食品〉，是符合國際趨勢的一類魚糜制品，具代表性的制品有模擬蟹腿、模擬蝦仁等。仿真食品是以魚糜為主要原料，添加一些營養(yǎng)配料，通過特殊手段和加工工藝制成特定的生物體的仿真工程制品，除了要求制品外形逼真外，更為重要的是要求被仿生物體與制品品質(zhì)相接近。仿真食品因為附加值高、外形美觀、營養(yǎng)豐富、烹食方便，易被全社會各種群體接受

29、，特別適宜未成年和老年群體。目前我國對仿真食昴研究相對落后但有著美好前景，中國食品工業(yè)協(xié)會于一九九六年制定的《“九五”全國食品工業(yè)科技發(fā)展綱要建議》中把“應(yīng)用低值魚為原料加工魚糜的科技成果，并進(jìn)一步普及仿真工程食品的新技術(shù)，提高產(chǎn)品技術(shù)含量和附加值”列為食品工業(yè)水產(chǎn)品行業(yè)的一個重點(diǎn)戰(zhàn)略。</p><p>　　對于仿真食品的研究開發(fā)，因為對制品外形與品質(zhì)有著特殊要求，只有將加工設(shè)備與加工工藝作為有機(jī)整體來研究，再加

30、上該方面的基礎(chǔ)研究相對落后沒有跟上，因此難度較大。但是如果研究取得成功，將會帶來巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　目前，我國的水產(chǎn)品加工量僅占總產(chǎn)量的10%大部分是以鮮活水產(chǎn)品銷售，而日本的水產(chǎn)品加工量占其百分之70左右。鮮活的水產(chǎn)品，因為尚存在?；顑Υ?、保鮮運(yùn)輸?shù)戎匾夹g(shù)難點(diǎn)，難以對市場提供全面長期的保證，為了防止水產(chǎn)品的早期腐敗、提高水產(chǎn)品附加值，必須對加工品廢棄物的綜合利用以及進(jìn)行水產(chǎn)品的加工

31、。由于水產(chǎn)品生產(chǎn)的原料的易腐蝕性、集中性與季節(jié)性，對水產(chǎn)品加工提出了相當(dāng)高的要求，也為水產(chǎn)品的加工提供了廣闊的空間。</p><p>　　利用同向雙螺桿擠壓機(jī)壓縮得到的魚肉膨化仿真食品具有禽肉的咀嚼感，可以作為生產(chǎn)原料生產(chǎn)出各種不同口味的模擬仿真食品，可以有效合理的開發(fā)利用各種低值動物性蛋白源，可以生產(chǎn)出高附加值的產(chǎn)品及相關(guān)新型產(chǎn)品；另外由于原料處理只需去除魚頭和內(nèi)臟、無需剔除魚骨，不僅提高了營養(yǎng)價值，而且高效、

32、簡單，利于工業(yè)化生產(chǎn)。</p><p>　　同向雙螺桿擠壓機(jī)彌補(bǔ)了單螺桿擠壓機(jī)不能對濕料進(jìn)行擠壓處理的缺陷，為高濕的蛋白原料如魚類、家畜和家禽碎肉下腳料的組織化提供了可行途徑。</p><p>　　通過查閱資料確定設(shè)計的基本參數(shù)，如產(chǎn)量、物料的含水量、螺桿的轉(zhuǎn)速范圍、加熱的溫度和出料的含水量及狀態(tài)等。</p><p>　　對于本課題而言，我們需要根據(jù)模擬蝦仁生產(chǎn)的工

33、藝要求來設(shè)計一臺專門用于生產(chǎn)加工魚肉的雙螺桿擠壓機(jī)。根據(jù)要求，我們做出了一些創(chuàng)新，首先選用了較小長徑比的螺桿，采用較深的螺距，來保證物料在機(jī)筒內(nèi)不至停留時間過長，保持產(chǎn)品的口味。為調(diào)節(jié)產(chǎn)品的口味，生產(chǎn)過程中操作參數(shù)經(jīng)常需要改變，因此螺桿轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)以及進(jìn)料量調(diào)節(jié)是必不可少的，在設(shè)計中我們都考慮到了這一點(diǎn)，在實際設(shè)計中單螺桿送料擠壓機(jī)跟雙螺桿成型擠壓機(jī)都采用了調(diào)速電機(jī)控制，并嚴(yán)格控制了傳動比范圍，在滿足輸出轉(zhuǎn)矩的前提下，使電機(jī)的調(diào)速范圍盡量落

34、在實際生產(chǎn)要求轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)區(qū)域內(nèi)，充分發(fā)揮調(diào)速電機(jī)的調(diào)速優(yōu)勢。通過對擠壓機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)的分析，我們發(fā)現(xiàn)壓力和溫度對產(chǎn)品的質(zhì)量有較大的影響。因此我們專門對模頭處的加熱冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計。在均化段采用加熱冷卻系統(tǒng)來較好的控制溫度，使從模頭出來的條狀物料的物理性能能滿足下一工序——成型——的需要。雙螺桿中心距限制，給分配箱內(nèi)軸承的選用和布置提出了較高的要求。在本次設(shè)計中，我們設(shè)置了推力軸承組了分擔(dān)載荷，同時設(shè)置碟性彈簧以緩沖吸振。在分

35、配箱箱體形式的選擇方面，最終采用了組合式箱體結(jié)構(gòu)，這樣在維修時，拆裝推力軸承</p><p>　　通過雙螺桿擠壓機(jī)來改善單螺桿擠壓機(jī)不能對濕物料進(jìn)行加工處理的缺陷。提供一種簡單高效、可模擬出禽肉咀嚼感的魚肉擠壓膨化食品加工方法。魚肉加工雙螺桿擠壓機(jī)膨化機(jī)的設(shè)計包括機(jī)筒、與動力裝置連接的第一螺桿、第二螺桿，傳動系統(tǒng)和加熱出料系統(tǒng)的設(shè)計和繪制。</p><p>　　1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況&l

36、t;/p><p>　　日本、美國、韓國等比較重視水產(chǎn)加工理論與應(yīng)用的研究，尤其在仿真食品研究方面走在前列，研究開發(fā)的模擬蟹肉、模擬蝦仁等仿真食品已達(dá)到工業(yè)化規(guī)?；a(chǎn)的水平，他們 生產(chǎn)的仿真食品設(shè)備已遠(yuǎn)銷我國。目前己開發(fā)或正在研究的品種有仿生（模擬）蟹肉—、 仿生〔模擬〕蝦仁、模擬貝肉、模擬干蝦仁、模擬火腿、模擬南瓜、模擬鮑魚肉、久仿生墨魚、仿生海膽、海味牛排閱、海洋牛肉等。不過，對這些仿真食品多數(shù)品種的研究，僅停留

37、在工藝研究或探討階段，離產(chǎn)業(yè)化、工業(yè)化生產(chǎn)還有很大距離。</p><p>　　我國在該方面硏究相對落后，雖然有吳光宏、張金亮等進(jìn)行淡水魚模擬蟹腿肉的工藝研究試驗，但自主開發(fā)仿真食品生產(chǎn)設(shè)備幾乎空白。雖然仿真食品發(fā)展前景十分誘人，然而由于仿真食品生產(chǎn)技術(shù)研究不足，影響了我國在仿真食品產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展。</p><p>　　仿真食品的生產(chǎn)工藝與設(shè)備，將隨制品品種有所區(qū)別，但在如何使制品成形、如何

38、保證制品品質(zhì)等方面存在一些共性問題。因此本研容思路是，通過其典型制品一模擬蝦仁的生產(chǎn)工藝和設(shè)備研究為藍(lán)本，進(jìn)行仿真食品的研究。</p><p>　　魚糜糊是形成模擬蝦仁質(zhì)地、口味的基礎(chǔ)。魚糜糊可按成熟的魚糜糊工藝獲得，其工藝 為:原料魚一預(yù)處理〔去鱗、內(nèi)臟、頭尾、主骨刺〉一釆肉--漂洗一脫水一碎肉（精濾）一配料一擂潰（斬拌〉―魚糜糊。也可以用凍魚糜，經(jīng)解凍一碎肉一 配料一擂潰一魚糜糊。</p>&l

39、t;p>　　魚肉模擬蝦仁制品應(yīng)該有逼真的蝦仁外形，需要進(jìn)行外形的成形。蝦仁外形的成形方法大致有以下幾種：滾切成形、沖壓成形、澆注成形等方法。由于魚糜糊只有通過加熱凝膠后才能定形，因此要求魚糜糊能構(gòu)保持在一定形腔中進(jìn)行加熱凝膠。澆注成形較容易實現(xiàn)，可以設(shè)想有一副可開可合的模具，而模具內(nèi)有大蝦仁形狀的內(nèi)腔，將魚糜糊注塑到模具內(nèi)腔中，再對模具進(jìn)行加熱，等凝膠可脫模后，打開模具，成形后的蝦仁落下，美國專利〖139】介紹的方法就是如此。澆注

40、成形方法也適用于模擬蟹肉、模擬貝肉等魚肉仿真食品的成形，因此有著廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　1、仿真食品應(yīng)用基礎(chǔ)研究</p><p>　　研究影響仿真食品生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備、制品質(zhì)量的基礎(chǔ)問題，主要是對魚肉特性以及魚肉特性與仿真食品工程技術(shù)關(guān)系的研究。</p><p>　　在魚肉特性研究方面，魚肉凝膠特性研究成果較多，在制定仿真食品工藝時，可以參考或采用前人研

41、究的魚肉凝膠體彈性、強(qiáng)度提高措施。魚肉流變特性雖然有人作過研究，但針對魚糜糊特性的流變測量方法還有待探討，具體的流變特性系數(shù)有待進(jìn)一步確定，解決這些問題是本文的研究內(nèi)容。</p><p>　　在魚肉流變特性與仿真食品工程技術(shù)的關(guān)系研究方面，經(jīng)文獻(xiàn)檢索尚未見完整報道。由于仿真食品加工中涉及魚糜糊的輸送流動，而流動過程的壓力、流量，以及生產(chǎn)能力、設(shè)備功率等都和魚糜的流變特性有著一定聯(lián)系系。找出它們之間的關(guān)系，把它們用

42、于指導(dǎo)食品食品工程技術(shù)的研究，是本文的研究內(nèi)容。</p><p>　　2、仿真食品生產(chǎn)工藝研究</p><p>　　仿真食品質(zhì)量主要表現(xiàn)在口味、口感和外形上，通過魚糜糊工藝、魚絲工藝、仿真食品成形工藝反映出來。目前魚糜糊工藝已比較成熟，包括配方和工藝流程。而適合機(jī)械化生產(chǎn)、工藝簡單的魚絲工藝、仿真食品成形工藝，還有待研究。</p><p>　　3、仿真食品生產(chǎn)設(shè)備研

43、究</p><p>　　仿真食品生產(chǎn)設(shè)備是仿真食品產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵，雖然國外有仿真食品成形設(shè)備的報道，但國產(chǎn)化且符合國情的中小型仿真食品成形設(shè)備尚未見。研究中小型仿真食品生產(chǎn)設(shè)備，在國內(nèi)推廣使用，也是本文的研究內(nèi)容。</p><p>　　我國在雙螺桿擠壓機(jī)的設(shè)計制造及應(yīng)用方面與發(fā)達(dá)國家相比存在很大的差距。由于國內(nèi)雙螺桿擠壓機(jī)開發(fā)與研究工作起步較晚，因此產(chǎn)品檔次較低，系列化程度低，多數(shù)產(chǎn)品的螺桿

44、、技術(shù)水平、機(jī)筒的精度、整機(jī)性能和質(zhì)量與目前發(fā)達(dá)國家的現(xiàn)有水平有一定差距。目前，我國生產(chǎn)的異向旋轉(zhuǎn)雙螺軒擠出機(jī)多為錐形異向雙螺桿擠出機(jī)，而平行異向雙螺桿擠出機(jī)還很少，并且多為中、小型機(jī)，國內(nèi)所需的大型異向雙螺桿擠出機(jī)幾乎全部依賴進(jìn)口。在雙螺桿擠出機(jī)的設(shè)計、計算以及制造技術(shù)方面尚有很多難點(diǎn)需要克服，這些都限制了我國在雙螺桿擠出技術(shù)與裝備領(lǐng)域的發(fā)展。</p><p>　　隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大型塑料管材、板材在石

45、化、建筑、型材、國防等領(lǐng)域的應(yīng)用日漸廣泛。大型平行異向雙螺桿擠出機(jī)的開發(fā)研制也必將受到越來越多的重視。</p><p>　　1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求</p><p>　　本課題主要研究同向雙螺桿擠壓機(jī)及其傳動系統(tǒng)設(shè)計，因此雙螺桿中心距限制，給分配箱內(nèi)軸承的選用和布置提出了較高的要求。在本次設(shè)計中，我們設(shè)置了推力軸承組了分擔(dān)載荷，同時設(shè)置碟性彈簧以緩沖吸振。在分配箱箱體形式的選擇方面，最終

46、采用了組合式箱體結(jié)構(gòu)，這樣在維修時，拆裝推力軸承組以及齒輪軸都很方便。</p><p>　　仿真食品生產(chǎn)設(shè)備是仿真食品產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵，雖然國外有仿真食品成形設(shè)備的報道，但 國產(chǎn)化且符合國情的中小型仿真食品成形設(shè)備尚未見。研究中小型仿真食品生產(chǎn)設(shè)備，在國 內(nèi)推廣使用，也是本文的研究內(nèi)容。</p><p>　　雙螺桿擠壓機(jī)作為一種多輸入多輸出的新型生化反應(yīng)器，研究其設(shè)計的方法、模型、手段及實驗的

47、理論根據(jù)等都是十分有意義的。研究雙螺桿擠壓機(jī)需要比較全面的機(jī)械、食品、化學(xué)、傳熱學(xué)、六邊學(xué)、流體力學(xué)、電子、自動控制等豐富的知識結(jié)構(gòu)。國外的研究趨勢表明，需要研制生產(chǎn)能力大，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，自動化程度高的擠壓設(shè)備。</p><p>　　本設(shè)計中采用單螺桿輸料，然后直接送入雙螺桿擠壓成型機(jī)中。這樣，單螺桿擠壓機(jī)就充當(dāng)了喂料裝置，它不僅能均勻的喂料，且能控制喂料量，滿足各種不同物料加工需要，避免進(jìn)料不均勻

48、的現(xiàn)象，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。</p><p>　　利用雙螺桿擠壓機(jī)壓縮得到的魚肉膨化食品具有禽肉的咀嚼感，可以作為基料生產(chǎn)出各種不同口味的模擬肉食品，可以有效合理的開發(fā)利用各種低值動物性蛋白源，可以生產(chǎn)出高附加值的產(chǎn)品及相關(guān)新型產(chǎn)品；另外由于原料處理只需去除魚頭和內(nèi)臟、無需剔除魚骨，不僅提高了營養(yǎng)價值，而且高效、簡單，利于工業(yè)化生產(chǎn)，改變了單螺桿擠壓機(jī)不能對濕料進(jìn)行擠壓處理的缺陷，為高濕的蛋白原料如魚類、家畜和

49、家禽碎肉下腳料的組織化提供了可行途徑。</p><p>　　通過查閱資料確定設(shè)計的基本參數(shù)，如產(chǎn)量、物料的含水量、螺桿的轉(zhuǎn)速范圍、加熱的溫度和出料的含水量及狀態(tài)等。</p><p>　　通過雙螺桿擠壓機(jī)來改善單螺桿擠壓機(jī)不能對濕物料進(jìn)行加工處理的缺陷。提供一種簡單高效、可模擬出禽肉咀嚼感的魚肉擠壓膨化食品加工方法。魚肉加工雙螺桿擠壓機(jī)膨化機(jī)的設(shè)計包括機(jī)筒、與動力裝置連接的第一螺桿、第二螺桿

50、，傳動系統(tǒng)和加熱出料系統(tǒng)的設(shè)計和繪制。</p><p>　　2 雙螺桿擠壓機(jī)設(shè)計</p><p>　　2.1 雙螺桿擠壓機(jī)的工作原理</p><p><b>　　⑴ 強(qiáng)制輸送</b></p><p>　　根據(jù)雙螺桿的旋轉(zhuǎn)方向，嚙合程度和螺紋參數(shù)的不同，雙螺桿的嚙合部分可構(gòu)成在橫向和長度方向是全開的全閉的，或半開半閉，因

51、而形成的C形小室可以是相互連通的，也可以是完全封閉的。全嚙合同向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿，由于兩根螺桿在嚙合處的螺紋相反，螺槽中的物料可以通過嚙合螺紋間的通道進(jìn)入另一根螺桿的螺槽，嚙合螺紋對螺槽中物料的阻力同樣有推進(jìn)物料的作用。</p><p><b>　?、?混合作用</b></p><p>　　圖2.1同向旋轉(zhuǎn)，物流在雙螺桿螺槽中的流動情況</p><p

52、>　　由于同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿在嚙合處的速度方向相反，一根螺桿要把物料拉入嚙合間隙，而另一根螺桿把物料從間隙中推出，結(jié)果使物料從一根螺桿轉(zhuǎn)到另一根螺桿（如圖2.1所示），呈“∞”型前進(jìn)，料流的方向改變，有助于物料的混合和均化[7]。</p><p><b>　?、?自潔性能</b></p><p>　　同向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿，在嚙合處螺紋和螺槽的速度方向相反，相對速度很大

53、，因此有相當(dāng)高的剪切速度，它能刮去各處積料，其自潔作用比反向旋轉(zhuǎn)的更有效[4]。 </p><p><b>　?、?壓延效應(yīng)</b></p><p>　　同向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿擠壓機(jī)，由于嚙合處兩根螺桿的速度方向相反，因此沒有明顯的壓延效應(yīng)，它對磨損和超載的敏感性比反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿小的多，而且也易發(fā)現(xiàn)。</p><p>　　2.2 擠壓加工系統(tǒng)<

54、;/p><p>　　2.2.1 擠壓加工系統(tǒng)組成</p><p>　　圖2.2 典型食品擠壓加工系統(tǒng)鏈圖</p><p>　　如圖2.2所示,典型的擠壓加工系統(tǒng)支鏈圖,其中包括喂料裝置、預(yù)調(diào)質(zhì)裝置、傳動、擠壓、加熱與冷卻、成型、切割、控制等部分組成。</p><p>　　2.2.2 常用擠壓術(shù)語 </p><p>　　擠

55、壓機(jī)個部分中都有其專業(yè)術(shù)語，其中以下最為突出：螺紋、齒根、螺紋、螺紋前沿、螺紋后沿、齒型、螺紋頭數(shù)、單頭螺桿、多頭螺桿、螺旋槽、螺桿通道的軸向面積、螺桿通道的展開面積、高徑比，長徑比，壓縮比。</p><p>　　2.3 雙螺桿擠壓機(jī)零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　雙螺桿擠壓機(jī)零部件包括：喂料裝置、機(jī)筒、螺桿、加熱與冷卻裝置、模板與切割裝置、機(jī)座等組成。</p><

56、p>　　2.3.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　螺桿擠壓機(jī)總體結(jié)構(gòu)對整機(jī)的性能有很大的影響，總體結(jié)構(gòu)包括擠壓系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)和驅(qū)動源的相互位置關(guān)系。由于這些關(guān)系的不同，構(gòu)成了種種不同差別：（見表2-1）</p><p>　　表2-1總體結(jié)構(gòu)設(shè)計分析</p><p>　　結(jié)論：通過以上分析，結(jié)合本課題的實際情況，擬采用臥式整體式結(jié)構(gòu)形式，動力源和傳動裝置位置

57、采用電機(jī)置于減速箱前部，擠壓系統(tǒng)下部形式。</p><p>　　2.3.2 螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　螺桿是擠壓機(jī)最重要的關(guān)鍵部件之一,其結(jié)構(gòu)及其幾何參數(shù)的設(shè)計合理與否之間關(guān)系到擠壓過程。</p><p>　　2.3.2.1 螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)</p><p><b>　?、?生產(chǎn)能力</b></p>

58、<p>　　生產(chǎn)能力是設(shè)計螺桿的主要指標(biāo)之一，不同規(guī)格的螺桿生產(chǎn)能力是不同的，同一規(guī)格的螺桿，由于結(jié)構(gòu)和幾何尺寸的差異或由于螺桿轉(zhuǎn)速的差異也不同。通常我們?nèi)∩a(chǎn)能力Q與螺桿轉(zhuǎn)速n的比值，稱之為“比流量”。同規(guī)格的螺桿在加工同一種物料時的比流量，在一定程度上說明了螺桿的結(jié)構(gòu)及幾何參數(shù)的合理與否。對于φ65擠出機(jī)來說，一般認(rèn)為Q/n>1（kg/h/r/min）是同規(guī)格機(jī)臺中比較好的比流量值。本設(shè)計中，生產(chǎn)能力定為Q＝12

59、0kg/h，螺桿轉(zhuǎn)速根據(jù)生產(chǎn)蝦片的工藝要求取為n＝60r/min，則比流量Q/n＝120/60=2，較合理。</p><p><b>　?、?功率消耗</b></p><p>　　從擠壓機(jī)的能量平衡來看，擠壓系統(tǒng)中對物料所消耗的能量應(yīng)對于物料的加熱能量和對螺桿輸入功率的總和。習(xí)慣上為衡量螺桿加工不同物料所消耗的機(jī)械功率大小，假設(shè)機(jī)筒外加熱功率相同時，常以螺桿每單位生產(chǎn)

60、能力所消耗的機(jī)械功率作為衡量的標(biāo)準(zhǔn)，稱為螺桿的單耗N/Q。在保證物料膠體化的前提下，螺桿的單耗應(yīng)以低值為好。</p><p><b>　?、?擠壓物的質(zhì)量</b></p><p>　　擠出物的質(zhì)量包括外觀質(zhì)量、混合質(zhì)量、擠出溫度、軸向與徑向溫差、溫度隨時間波動的軸向溫差、擠出壓力的波動等方面的內(nèi)容。由于壓力Δp的波動，直接影響生產(chǎn)能力的穩(wěn)定性。溫度的波動可以通過粘度η

61、的波動而影響Q的穩(wěn)定性。根據(jù)蝦片生產(chǎn)的工藝要求，機(jī)筒溫度和壓力的大小對擠壓生產(chǎn)蝦片的產(chǎn)品品質(zhì)有著極大的影響，溫度升高有利于提高美拉德反應(yīng)的速度和程度，但也會降低模頭處的壓力。因此，應(yīng)視溫度和壓力對物料反應(yīng)的影響程度，合理選取控制，避免兩者的較大波動。</p><p><b>　?、?螺桿的加工制造</b></p><p>　　螺桿的加工是否容易，使用壽命是否長。螺桿加

62、工制造困難，影響螺桿的壽命。</p><p>　　2.3.2.2 螺桿傳動系統(tǒng)</p><p>　　同向旋轉(zhuǎn)式雙螺桿的傳動系統(tǒng)相對來說比較復(fù)雜，一般采用外嚙合傳動。（如圖3所</p><p><b>　　示）</b></p><p>　　圖2.3（a）與2.3（b）的主要區(qū)別是驅(qū)動軸的</p><p

63、>　　圖2.3 螺桿傳動系統(tǒng)</p><p>　　位置問題，考慮到擠壓機(jī)的小型化及其他工作、性能、裝配等要求，選擇圖2.3（b）所示裝置比較合適。</p><p>　　2.3.2.3 雙螺桿的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計</p><p>　　螺桿主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有：螺桿直徑，長徑比，螺桿各段主要參數(shù)，螺紋形狀，螺桿的螺紋頭數(shù)[12]。</p><p>　

64、　圖2.4 等深變距螺桿</p><p>　　螺桿結(jié)構(gòu)和嚙合方式的確定</p><p>　　本設(shè)計中螺桿的設(shè)計仍按普通螺桿的方法進(jìn)行設(shè)計改進(jìn)。普通螺桿按其螺紋升角和螺槽深度可分為三種形式：1.等距變深螺桿；2.等深變距螺桿；3.變深變距螺桿?？紤]到螺桿的強(qiáng)度要求和物料性質(zhì)，我們擬采用等深變距螺桿。等深變距螺桿是指螺槽深度不變，螺距從加料段的第一個螺槽開始至均化段末端是從寬變窄，結(jié)構(gòu)形式如圖

65、2.4所示。</p><p>　　為使進(jìn)料均勻，協(xié)調(diào)螺槽輸送物料和熔融的能力，螺桿采用單頭螺紋，并部分嚙合，以使物料受到較大的剪切和混合，有利與糊化的進(jìn)行。</p><p><b>　　螺桿直徑Ds的確定</b></p><p>　　螺桿直徑是螺桿主要參數(shù)之一，在設(shè)計螺桿時，一般是根據(jù)所需的生產(chǎn)能力，理論公式來計算螺桿直徑是困難的，因此可選用以

66、下方式，初步確定螺桿的生產(chǎn)能力和轉(zhuǎn)速后，根據(jù)經(jīng)驗的生產(chǎn)能力公式初步確定螺桿直徑：</p><p><b>　　Q＝βDs3 n</b></p><p>　　式中Q ——生產(chǎn)能力，kg/h</p><p>　　Ds ——螺桿直徑，cm</p><p>　　n ——螺桿轉(zhuǎn)速，r/min</p>&l

67、t;p>　　β——經(jīng)驗出料系數(shù)，一般取β＝0.003~0.007</p><p>　　本設(shè)計中，Q＝120kg/h，n＝60r/min（工作轉(zhuǎn)速），β＝0.007，則</p><p>　　Ds＝[Q/(β*n)]1/3</p><p>　?。絒120/(0.007×60)] 1/3</p><p><b>　　＝6.

68、586cm</b></p><p>　　取標(biāo)準(zhǔn)螺桿直徑Ds＝65mm。</p><p>　　長徑比L/Ds的確定</p><p>　　由擠出理論得知，在其他條件一定時，增大長徑比，可增加物料在螺桿中的停留時間，即保證了物料有充分的熔融時間，但過大的長徑比易于造成停留時間過長而使熱敏性物料分解。因此，應(yīng)根據(jù)被加工物料的物理性能、成型工藝要求和產(chǎn)品質(zhì)量的要求

69、來考慮。</p><p>　　參考成型擠壓機(jī)有關(guān)資料，初步選取長徑比L/Ds＝12，則</p><p>　　螺紋段總長L＝12Ds＝12×65=780mm</p><p>　　取標(biāo)準(zhǔn)長L＝800mm，修正L/Ds＝800/65＝12.308。</p><p>　　螺桿各段主要幾何參數(shù)的確定</p><p>　

70、　物料在螺桿中的擠壓經(jīng)歷固體輸送、熔融和均化的過程。因此，整個螺桿的設(shè)計通常分為三部分。以下具體計算確定各段的幾何參數(shù)。</p><p><b>　　a螺槽深H</b></p><p>　　由于螺桿設(shè)計成等深變距形式，取統(tǒng)一螺槽深H＝0.18D~0.25D(參考[7]Pg149) ＝11.7~16.25mm，取H＝12mm，則螺桿根徑Db＝Ds－2H＝65－24＝41

71、mm。</p><p><b>　　b螺距S</b></p><p>　　沿輸送段到均化段方向，將螺桿成階梯形分成三段，螺距依次為63mm、53mm、44mm。</p><p><b>　　c各段長L</b></p><p>　　根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)（［9］Pg75~77），確定各段長如下：</p&g

72、t;<p>　　加料段 L1＝10%~25%L＝80~200mm，取螺距S1＝60mm的整倍數(shù)，L1＝189mm</p><p>　　熔融段 L2＝55%~65%L＝440~520mm，取螺距S2＝53mm的整數(shù)倍，L2＝424mm。</p><p>　　均化段 L3＝22%~25%L＝176~200mm，取螺距S3＝44mm的整數(shù)倍，L3＝176mm。</p&g

73、t;<p>　　實際螺紋段總長 L＝L1＋L2＋L3＝189+424+176＝789mm</p><p><b>　　d螺旋升角ψ</b></p><p>　　參考[7] Pg151公式</p><p><b>　　t=πDtgψ</b></p><p>　　算出各段螺旋升角第一段ψ

74、1=17°09＇，第二段ψ2=14°33＇，第三段ψ3=12°10＇</p><p><b>　　其他參數(shù)的確定</b></p><p>　　a雙螺桿中心距A和螺桿嚙合間隙δ1</p><p>　　雙螺桿的中心距主要取決于螺桿的直徑和對間隙的要求，一般地單螺紋雙螺桿A＝(0.71~1)Ds＝46.15~65mm（見

75、［9］Pg189），考慮到螺桿部分嚙合，存在間隙，應(yīng)滿足A－(Db＋Ds)／2＞0，即A＞(Db＋Ds)／2＝(41＋65)／2＝53mm，取嚙合間隙δ1＝2mm，則A＝55mm。</p><p>　　b螺桿與機(jī)筒的配合間隙δ2</p><p>　　圖2.5梯形螺紋斷面</p><p>　　間隙δ2的選擇主要根據(jù)所加工物料的性能和機(jī)械加工條件來決定。參考［9］Pg1

76、19表1-3-10，由于物料為高粘度物料，取φ65mm擠壓機(jī)的配合間隙δ2＝0.002~0.005Ds=1.3~3.25mm。取δ2＝2mm。</p><p><b>　　螺紋斷面形狀的確定</b></p><p><b>　　圖2.6開槽螺紋</b></p><p>　　對于小直徑螺桿，一般選用梯形螺紋，由于其前后緣有較

77、大的傾角，有利于物料的流動，同時具有較好的混合和均化物料的作用。其斷面形狀如圖2.6所示。</p><p>　　本設(shè)計中，各段螺紋統(tǒng)一取</p><p><b>　　傾角 α＝10°</b></p><p>　　圓角半徑 R＝(0.04~0.12)Ds＝2.6~7.8mm，取R＝5mm </p><p>　　

78、螺棱頂寬 e＝(0.08~0.12)Ds＝ 5 .2~7.8mm，取e＝6mm (見［9］Pg77~78) </p><p><b>　　圖2.7喂料口斷面</b></p><p><b>　　壓縮比i</b></p><p>　　全螺紋雙螺桿的壓縮比，等于加料段一個螺距的螺槽容積與擠出段一個螺距的螺槽容積之比，不計過

79、渡圓弧的影響，其計算式如下：</p><p>　　(［9］式1-8-5)</p><p>　　式中 S1、S2——分別為加料段、擠出段的螺距</p><p>　　m1、m2——分別為加料段、擠出段的螺紋頭數(shù)</p><p>　　e1、e2——分別為加料段、擠出段平均直徑處的螺紋軸向厚度</p><p>　　D、d

80、 ——分別為螺桿外徑、根徑</p><p>　　F1、F2——分別為加料段、擠出段的嚙合面積的一半</p><p>　　由于螺桿等深，單頭螺紋，截面形狀一致，D1＝D2，d1＝d2，e1＝e2≈b，m1＝m2＝1，忽略嚙合面積F1、F2，初步估算壓縮比</p><p>　　i＝(S1－e1)／(S3－e2)＝(63－6)／(44－6)＝1.5</p>

81、<p>　　據(jù)有關(guān)資料，玉米淀粉在擠壓過程中發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)后，本身由固體粉料轉(zhuǎn)化為熔體有2倍左右的物理壓縮比。本擠壓機(jī)為成型擠壓機(jī)且物料的壓縮性??；另外，考慮到化學(xué)反應(yīng)對壓縮比的影響，我們認(rèn)為估算值還是有一定參考意義的[2]。</p><p>　　2.3.3 機(jī)筒結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　機(jī)筒和螺桿共同組成了擠壓機(jī)的擠壓系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)形式關(guān)系到熱量傳遞的穩(wěn)定性和均勻性，在設(shè)

82、計機(jī)筒時，要考慮到機(jī)筒結(jié)構(gòu)形式的選擇，機(jī)筒上的加料口形式，機(jī)筒與機(jī)頭的聯(lián)接方式以及機(jī)筒機(jī)械加工制造的難易等問題。</p><p><b>　　機(jī)筒結(jié)構(gòu)形式</b></p><p>　　成型擠壓機(jī)長徑比較小，且本擠壓機(jī)機(jī)筒長度較小，所以采用整體式機(jī)筒。</p><p>　　這種形式的機(jī)筒在擠壓機(jī)中較多的被采用。它的特點(diǎn)是：加工精度喝裝配精度容易保

83、證，機(jī)筒外部的加熱器易于布置，且受熱均勻，但機(jī)筒內(nèi)表面的磨損難于修復(fù)。</p><p><b>　?、?料口結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　加料口的結(jié)構(gòu)必須與物料形狀相適應(yīng)，使被加工的物料能從料斗或加料器中自由流入螺桿而不中斷，對各種粉料粒和帶狀都能很好的適應(yīng)，且用的較多。</p><p>　　2.3.4 加料系統(tǒng)</p>

84、<p>　　本設(shè)計中采用單螺桿輸料，然后直接送入雙螺桿擠壓成型機(jī)中。這樣，單螺桿擠壓機(jī)就充當(dāng)了喂料裝置，它不僅能均勻的喂料，且能控制喂料量，滿足各種不同物料加工需要，避免進(jìn)料不均勻的現(xiàn)象，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量[6]。</p><p>　　2.3.5 加熱和冷卻裝置系統(tǒng)</p><p>　　由擠壓理論可知，溫度控制是擠壓過程得以進(jìn)行的必要條件之一。擠壓機(jī)加熱與冷卻系統(tǒng)就是為了保證

85、這一必要條件而設(shè)置的。加熱冷卻裝置及其控制系統(tǒng)設(shè)計是否得當(dāng)，將直接關(guān)系到擠壓機(jī)的生產(chǎn)能力、產(chǎn)品的質(zhì)量和能量的消耗。因此，擠壓機(jī)的加熱冷卻系統(tǒng)又是擠壓機(jī)的一個重要組成部分[14]。</p><p>　　機(jī)筒溫度分布對魚肉的影響</p><p>　　機(jī)筒溫度的分布控制是擠壓加工過程中一個關(guān)鍵的操作參數(shù)。根據(jù)對物料流動特性的分析，可知溫度對于擠壓物料的粘度影響很大。隨著溫度的升高，物料的粘度將會

86、減小。在相同產(chǎn)量Q的情況下，當(dāng)物料的粘度μ減小時，將同時減小擠壓機(jī)模頭處的壓力。根據(jù)蝦片生產(chǎn)工藝要求，溫度和壓力對擠壓法生產(chǎn)蝦片的產(chǎn)品品質(zhì)有著極大的影響。機(jī)筒溫度的升高將提高物料的美拉德反應(yīng)的速度和程度，但也會降低擠壓機(jī)的模頭壓力，特別地當(dāng)機(jī)筒溫度過高超過250℃時，將會導(dǎo)致淀粉的碳化，從而對擠壓生產(chǎn)魚肉起到相反的作用。因此，我們應(yīng)視溫度和壓力對生化反應(yīng)的影響程度，對機(jī)筒溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制和調(diào)節(jié)，以利于反應(yīng)正常進(jìn)行，確保產(chǎn)品的質(zhì)量。<

87、;/p><p>　　擠壓機(jī)加熱方法的選擇</p><p>　　目前，擠壓機(jī)的加熱方法主要有載熱體加熱、電阻加熱和電感應(yīng)加熱等三種常見形式。本設(shè)計中，機(jī)筒的加熱方式擬采用鑄鋁加熱器加熱。</p><p><b>　　⑶冷卻裝置設(shè)計</b></p><p>　　由于螺桿直徑較小，在螺桿中心部開槽通入水管進(jìn)行冷卻，勢必會嚴(yán)重削弱螺

88、桿強(qiáng)度，故本設(shè)計將只對機(jī)筒進(jìn)行水冷卻。</p><p>　　本設(shè)計中采用冷卻水管纏繞鑄入鋁塊中，安裝在機(jī)筒表面進(jìn)行冷卻的方法，其結(jié)構(gòu)如圖2.8所示。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是冷卻水管也制成剖分式，拆卸方便，冷沖擊也較小。由于設(shè)計中加熱與冷卻管可以一起鑄入鑄鋁加熱器中，因此制造簡單。為防止水管堵塞，可在進(jìn)水管加裝濾網(wǎng)。</p><p>　　圖2.8 機(jī)筒冷卻裝置</p><p>

89、;　　2.3.6 模板裝置</p><p>　　1.模板設(shè)計原則為：熔融料的流道呈十分光滑的流線型，不得有突變，更不能有死角和滯留區(qū)；保證模板有足夠的壓縮比，使料能在模板內(nèi)形成必要的壓力；在強(qiáng)足夠的條件下，結(jié)構(gòu)緊湊，易于加工制造和裝拆維修。同時結(jié)構(gòu)盡量對稱，以使傳熱均勻；材料選用合理。</p><p>　　2.對模板材料的要求：耐蝕和耐磨損；在模板的內(nèi)壓作用下有足夠的強(qiáng)度和剛度；在高溫下不

90、變形，模板各組成零件視所處位置和工作要求可選不同的材料。</p><p>　　3.對模板的加工裝配要求：模板的裝配要求高，各零件的加工視作用不同而異[8]。</p><p>　　所以，選用材料為：38CrMoAl氮化處理。</p><p>　　2.4 雙螺桿擠壓機(jī)零部件設(shè)計計算</p><p>　　2.4.1 主傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算

91、

92、

93、 </p><p>　　傳動系統(tǒng)是擠壓機(jī)的主要組成部分之一，它的作用是驅(qū)動螺桿，并使螺桿能在選定的工藝條件下(如溫度、壓力和轉(zhuǎn)速下)獲得所必須的扭矩且能均勻地旋轉(zhuǎn)，以完成對物料的塑化和輸送。</p><p>　　2.4.1.1 傳動系統(tǒng)設(shè)計 </p><p>　　圖2.9 傳動系統(tǒng)簡圖<

94、/p><p>　　初步確定擠壓機(jī)傳動路線如圖2.9所示。</p><p>　　2.4.1.2 電動機(jī)的選用</p><p>　　螺桿轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)是生產(chǎn)蝦仁的一個關(guān)鍵性操作參數(shù)，因此在本設(shè)計中，我們將采用無級調(diào)速電機(jī)與有級減速機(jī)的組合。</p><p>　　采用無級調(diào)速電機(jī)，主要是因為其工作特性曲線與擠壓機(jī)的工作特性曲線很接近，如圖2.10所示。采

95、用它來作原動機(jī)，能夠保證有較高的功率因素與效率(cosρ＝0.6~0.96，η＝50~60%)，且啟動性能好，運(yùn)行穩(wěn)定，可得到較合理的使用。為使螺桿獲得足夠的轉(zhuǎn)矩，電機(jī)調(diào)速不應(yīng)太低，控制在1000r/min左右。采用有級減速機(jī)，承擔(dān)大部分的傳動比，可滿足這一要求。</p><p>　　為減小整機(jī)外形尺寸，使結(jié)構(gòu)緊湊，電機(jī)置于下方，通過帶輪傳動帶動減速機(jī)。帶輪不僅可以分擔(dān)一定的傳動比，而且還可使整個系統(tǒng)傳動穩(wěn)定，并

96、起到過載保護(hù)的作用。</p><p>　　圖2.10 調(diào)速電機(jī)的工作特性曲線</p><p>　　2.4.1.3傳動比分配</p><p><b>　　(1)電機(jī)選擇</b></p><p>　　初定螺桿轉(zhuǎn)速為60r/min，為滿足一定的調(diào)速要求，取螺桿最高轉(zhuǎn)速為100r/min，（參考［9］Pg134）</p&g

97、t;<p>　　擠壓機(jī)驅(qū)動功率N=KDs2n=0.00354×6.52×100Kw=14.9565kW</p><p>　　額定輸出功率Pd= 錯誤!未找到引用源。N/η=14.9565/(0.97×0.95×0.96)=16.907kW</p><p>　　選用YCT250-4A電磁調(diào)速異步電動機(jī)，額定輸出功率18.5kW，額定轉(zhuǎn)矩1

98、16N·m，調(diào)速范圍132~1320r/min</p><p><b>　　(2)總傳動比</b></p><p>　　總傳動比 i總＝n電機(jī)／n＝1320／100＝13.2</p><p><b>　　(3) 帶輪傳動比</b></p><p>　　由于設(shè)計中選用減

99、速機(jī)，而分配箱內(nèi)齒輪又受螺桿中心距限制，傳動比不大，因而減速機(jī)將承擔(dān)大部分的傳動比，因此帶輪傳動比可取較小值。同時，這樣也可減小機(jī)器尺寸和重量，便于安裝。在設(shè)計中，我們初取帶輪傳動比iV＝2。</p><p><b>　　(4) 減速機(jī)選用</b></p><p>　　參考[15]1157~1158，按強(qiáng)度選用減速機(jī)。</p><p>　　計算

100、功率 Pc＝KAP≤PP1 kW</p><p>　　工況系數(shù)KA按輕微沖擊查表18-40得 KA＝1</p><p>　　減速機(jī)傳遞功率P＝T電×n電max／9550×ηV＝116×1320／9550×0.96＝16.702kW</p><p>　　則計算計算功率Pc＝1×16.702＝16.702kW<

101、/p><p>　　查表18-32選用ZLY112型減速機(jī)，其許用輸入功率PP1＝20kW，傳動比i減＝7.1。</p><p>　　(5) 分配箱傳動比</p><p>　　根據(jù)上面的分配情況，i分配箱＝i總／iV／i減＝13.2／2／7.1＝0.930＜1，即分配箱設(shè)計為增速器。這與我們最初的箱內(nèi)由一大齒輪帶動兩小齒輪傳動的設(shè)想吻合(見圖3)。設(shè)計成這一形式，一方面主

102、要是受雙螺桿中心距限制和出于水平平行布置時應(yīng)避免齒輪與軸發(fā)生干涉的考慮，另一方面也是為了在有限的徑向距離內(nèi)增加齒輪的模數(shù)以提高其強(qiáng)度[20]。</p><p>　　2.4.2 主要傳動零部件設(shè)計計算和校核

103、

104、 </p><p>　　2.4.2.1 V帶傳動設(shè)計計算</p><p>　　以下設(shè)

105、計計算參考[16]Pg195~196。</p><p>　　已知：當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速為60r/min時，電機(jī)轉(zhuǎn)速n電機(jī)=i總×n螺桿=13.2×60=792r/min,電機(jī)輸出功率P＝116×792／9550＝9.620kW，小帶輪轉(zhuǎn)速n1＝n電＝792r/min，初定傳動比iV＝2，載荷變動小，每天工作8h，要求中心距不超過1000mm[11]。</p><p>&

106、lt;b>　　解：</b></p><p>　　2.4.2.2 分配箱直齒圓柱輪傳動設(shè)計計算</p><p>　　分配箱的傳動形式如上圖3-1所示，大齒輪帶動兩小齒輪，因小齒輪傳動尺寸受限制，為提高齒輪強(qiáng)度，小齒輪設(shè)計成齒輪軸形式，且大、小齒輪均采用合金鋼20Cr，滲碳淬火＋低溫回火，硬度56—62HRC(取60 HRC)[19]。</p><p>

107、;　　本設(shè)計中采用硬齒面直齒輪嚙合閉式傳動，其主要失效形式為輪齒彎曲疲勞折斷，因此其計算原則是：先按彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，然后驗算齒面接觸強(qiáng)度。</p><p>　　以下，我們參考[11]Pg164~169進(jìn)行齒輪傳動的設(shè)計計算與強(qiáng)度校核。</p><p>　　已知：單個小齒輪輸入功率P＝9.620×ηV×η減速機(jī)×η軸承×η齒輪／2＝9.620&#

108、215;0.96×0.95×0.99×0.972／2＝4.086kW，轉(zhuǎn)速n2＝60r/min，傳動比 i＝i總／iV／i減＝13.2／2／7.1＝0.930，單向轉(zhuǎn)動，載荷變化小，轉(zhuǎn)動較平穩(wěn)，工作時間8小時/天，該機(jī)器預(yù)計壽命5年，齒輪非對稱分布,精度6級。</p><p><b>　　解：</b></p><p>　　將上述計算得到的

109、大、小齒輪幾何尺寸列于表中，如表2-2所示，供設(shè)計使用。</p><p>　　表2-2分配箱齒輪傳動幾何參數(shù)表 </p><p>　　2.4.2.3軸強(qiáng)度校核計算</p><p>　　由于受到中心距限制，設(shè)計得到的從動軸(即齒輪軸)與主動軸相比軸徑較小，而齒輪大小接近，可認(rèn)為嚙合時受力相近，相比之下從動軸的強(qiáng)度更需要進(jìn)行校核。另外由于螺桿旋轉(zhuǎn)，使物料向前輸送的同時，

110、螺桿相應(yīng)受到向后的巨大推力，傳至從動軸。因此，相比之下從動軸受力較復(fù)雜，更有進(jìn)行強(qiáng)度校核的必要。</p><p>　　從動軸主要結(jié)構(gòu)形式如圖15a所示。為簡化計算，在校核時我們暫且忽略螺桿對從動軸的軸向壓力，不考慮其對軸強(qiáng)度校核計算的影響。</p><p>　　由于設(shè)計成齒輪軸形式，因此軸材料亦為20Cr，熱處理方法采用滲碳淬火＋低溫回火，查[14]Pg28續(xù)表2-9，得σB＝835MPa

111、，σS＝540MPa。</p><p>　　以下是參考[11]Pg229~233，進(jìn)行從動軸強(qiáng)度校核的具體計算過程。</p><p>　　2.4.2.4 從動軸軸承布置與校核計算</p><p><b>　　1．徑向軸承</b></p><p>　　在設(shè)計從動軸時，基于徑向力和軸向力分別由徑向軸承和推力軸承承擔(dān)的考慮，

112、同時由于兩軸中心距較小，限制了徑向軸承的外徑，故本設(shè)計中選用強(qiáng)度和尺寸要求都很好的雙列滾針軸承NA6907,以下我們參考[11]Pg259對其進(jìn)行動載荷校核計算[18]。</p><p><b>　　2. 止推軸承</b></p><p>　　由于雙螺桿擠壓機(jī)的螺桿在旋轉(zhuǎn)過程中，受到很大的軸向推力作用，因此止推軸承布置形式的選取就顯得非常關(guān)鍵。在本設(shè)計中，我們參考了《