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1、摘 要本文先分析了鱼肉仿真食品市场需求和生产现状，通过对仿真虾仁的分析以及与传统加工工艺的对比从理论上来验证采用挤压机鱼肉仿真食品的工艺可行性和经济可行性。其次，分析单螺杆挤压机与双螺杆挤压机的特点以及生产工艺的需要，确定了先通过单螺杆挤压机进行蒸煮、搅拌，再用双螺杆挤压成型机成型的生产流程。在现有挤压机的基础上，并参考了国内外比较成熟的挤压机设计方法，根据鱼肉仿真食品的的特殊工艺要求，对挤压机的关键部位进行了相应的改进。本文详细的介绍了挤压机的主要零部件分配箱、螺杆、机筒等的结构设计，并进行了相应的校核计算；对主要传动零部件如分配箱大小齿轮，带轮、从动轴、键等进行了设计和强度校核，并对轴承承
2、载能力、寿命进行了校核计算;本文还涉及了挤压机一些辅助元件如加料系统、加热冷却装置、模头装置的选择要求,并进行了简单的设计。最后，本文介绍了一些关于挤压机的安装、操作、控制和维护等方面的内容。关键词：鱼肉仿真食品；双螺杆挤压机；加料系统；传动零部件 ABSTRACTThis article analyzed the food simulation market demand and the production present situation first, through analysis to the prawn cracker and as well as with the tradi
3、tional 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 extruder characteristic as well as the production craft need, had determined digestion and
4、 agitation through the single screw rod extruder first, then uses the double screw rod to extrude the shaper formation the production process. In the base of the extruders in existence, we referenced the mature means of extruder design in our country and abroad and the special working craftwork requ
5、ires of the snack foods, then, we improved the key structure of extruder. In this text, we introduced the structure design of extruder in detail, particular to the major parts: assignment tank, screw, barrel and systems analysis and calculating. To those important transmission parts: the big gear an
6、d the small gears in assignment tank, strip wheel, driving spindle, key, we made a design and check the intensity. And we calculate and check the carrying capacity of the bearing particularly. We also refer to the choosing requirements of the accessories: heating and cooling system, die, knife equip
7、ment, and made a simple design. In the end of the text, the installing, operation, controlling and repairing of the extruder were also introduced.Keywords: Fish food simulation;Twin-screw Extruder；charging system；Transmission parts目 录摘 要IIIABSTRACTIV目 录V1 绪论11.1 项目背景及重要性11.1.1 鱼肉仿真食品的市场需求11.1.2 鱼肉仿真
8、工程食品加工现状及分析41.2 研究的主要内容52 双螺杆挤压机设计72.1 双螺杆挤压机的工作原理72.2 挤压加工系统72.2.1 挤压加工系统组成72.2.2 常用挤压术语72.3 双螺杆挤压机总体设计82.3.1 总体结构设计82.3.2 螺杆结构设计82.3.3 机筒结构设计122.3.4 加料系统132.3.5 加热和冷却装置系统132.3.6 模板装置162.4 双螺杆挤压机挤压部件设计计算162.4.1 主传动系统的确定162.4.2 螺杆的强度计算182.4.3 机筒结构的设计192.4.4 模头结构设计203 双螺杆挤压机的操作253.1 双螺杆挤压机的安装253.2 挤压
9、加工系统的操作与维护253.2.1 挤压机的开车253.2.2 开车操作注意事项253.2.3 挤压机维护保养264 总结与展望274.1 总结274.2 展望27致 谢29参考文献311 绪论1.1 项目背景及重要性1.1.1 鱼肉仿真食品的市场需求二十一世纪是海洋的世纪，海洋占地球的总面积的百分之70以上，蕴藏的自然资源极其丰富， 它是全球生命支持系统的基本组成部分，可以保证人类社会可持续发展。当今世界越来 越多的国家己将幵发海洋作为获取资源、扩大人类生存空间、推动经济发展的战略重点。我国是 一个海洋大国，海洋领域辽阔，海洋资源丰富，开发前景巨大。海洋经济将成为21 世纪中国新的支柱产业。
10、我国又是个淡水渔业大国，有着广阔的内陆水域，水产品资源很丰富。1978年以后， 我国淡水渔业的发展非常迅速。1979年全国水产品总产量仅为470万吨，1989年增至1150 万吨，到1993年的1500万吨，香港回归时己达3206万吨。海洋资源与淡水资源中，又数鱼类产量最为丰富。仅淡水鱼产量而言，1990年的产量己达523 万吨，1995年为1078万吨,1997年更是达到1425万吨。鱼类食品是公认的优质保健食品，它富含蛋白质，并且其蛋白质易被人体消化 吸收，利用率高，鱼类不仅脂肪含量少而且多由不饱和酸组成，其营养价值远远髙于其它动物脂肪，鱼 肉中的钙、锌、磷等无机盐比畜禽肉类高，经常食用鱼
11、肉，可以促进人们膳食结构的合理性， 促进少年儿童骨骼生长，加快青少年的身体发育，预防中老年人因缺钙而引起的骨质疏松症。鱼体内还含有丰富的亚油酸、亚麻酸和一定量的二十碳五烯酸，二十二碳六烯酸。 它们是构成人脑极为重要的营养素，决定人的智力水平，在国际上被誉为“能使人聪明的食品” 。日本有一种说法“食鱼能使头脑变得聪明”，它还具有降低血脂、抗血栓和健脑益智的功效。因此对现代人类来说，鱼肉不仅可以提供维持身体机能的不可缺少的营养物质，而且能起 到强身健体、延年益寿的作用，因而，鱼肉食品在人们生活中不可或缺。鱼类中有价值较高的经济鱼类，同时也有数量可观的低值鱼类，随着海洋渔业的生产发展，经济鱼类产量逐
12、年减少，小杂鱼、低值鱼的产量逐年增多。淡水养殖鱼类中鲢鱼等低值鱼产量非常庞 大，举个实例在浙江省千岛湖水库、河流中数鲢鱼产量为最大。但这些低值鱼由于食用不便、口感不佳，根本没有得到很好的利用，产区中有大量的低值鱼不是被低价抛售，就是因为无人问津而腐 烂掉，这就导致优质鱼肉蛋白的浪费，不仅渔民的收入降低，还造成对环境的 污染。如何加工低值小杂鱼，充分开发这些无人问津的蛋白质资源，已引起了世界各国的关注。 在利用这些低值鱼方面，将其加工成鱼糜制品是最有效的途径。目前鱼糜的生产工艺己经非常熟练，江苏省就有几家较大的鱼糜生产企业：中外合资舟山兴 业有限公司、中外合资龙生水产制品有限公司玉环分公司等，鱼
13、糜生产能力较大，但仅作为 鱼丸等初级鱼糜制品的原料，所以造成了幵工的不足、设备浪费。大力开发鱼肉仿真食品，是积极消化井增加鱼糜产量的最佳方法。鱼肉仿真工程食品简称仿真食品2，是符合国际发展趋势的新一类鱼糜制品，具有代表性的制品有模拟虾仁、模拟蟹腿等。仿真食品以鱼糜为主要原料，辅助添加一些营养配料，通过特殊的加工工艺和手段生产成某种生物体的仿真制品，除了要求制品外形逼真，最重要的是制品品 质要与被仿生物体相一致。仿真食品由于附加营养值高、外形美观、营养丰富、使用起来方便，被广大人们接受， 特别适宜未成年人和老年人。基于我国对仿真食昴研究落后现状和美好前景，中国食品工业 协会于1996年制定出“九
14、五”全国食品工业科技发展纲要建议3中把“应用低值鱼为 原料加工鱼糜的科技成果，并进一步加大仿真工程食品的新技术的推广应用，提高产品技术含量和附加 值”列为食品工业水产品行业的重点发展方向。仿真食品的研究开发，由于制品外形与品质要一致的特殊要求，只能将加工工艺与加工设备作为一个有机整体来研究，再加上研究方面的基础研究没有跟上，因此难度较大。不过一旦研究取得成功，必将会带来良好的经济效益和社会价值。目前，我国水产品加工量仅占总产量的百分之十。大部分水产品的销售以鲜活为主，而领国日本的水 产品加工量达到了70%。鲜活的水产品，由于存在保活运输、保鲜储存等关键技术难点，所以市场难以 全面长期提供，为了
15、提高水产品附加值、防止水产品的早期腐败，进行水产品的加 工以及对加工品废弃物的综合利用是必由之路。由于水产品生产的集中性、季节气候性以及原料的易腐性，对应的水产品加工要求必须提高，也为水产品加工提供更为广阔的发展平台。一.水产品加工内容水产品加工与综合利用的研究内容：研究开发出丰富多样、适应最广大人民多种消费多种层次需求的 系列化加工产品，以及完成水产生物活性物质的提取、加工。水产加工品包括食品、 药品、工农业用品以及生活用品。大部分是食品，包括水产冷冻食品、水产腌制品、水产干 制品、水产罐头以及鱼糜制品，水产综合利用加工品大多作为农业用品（如鱼粉饲料、肥 料等、药品（如鳖甲胶）、工业，生活用
16、品（如鱼皮胶、鱼肝油）水产加工方法可分为传统加工和现代加工两大类。传统加工主要指腌制、干制、熏制、 糟制和天然发酵。不过随着制冷技术的出现，冷库的普及，水产品传统加工被现代加工所取代，即使传统加工也釆用新技术，出现了罐头食品、鱼糜制品等，水产加工对象 已经涵盖了海藻类、贝类与棘皮动物、虾蟹类、鱼类与爬行类等各种主要水产品甚至是海洋食品。二水产品加工研究 水产品加工与综合利用研究，重点硏究方向是水产品的精深加工以及养殖技术，特别是低值海淡 水产品的加工增值技术。国际社会上普遍的水产品加工研究方向是方便水产食品、风味水产食品、保健水产食品、美容养颜食品。研究低值海淡水产品的加工增值技术， 开发出低
17、值海淡水产品的方便水产食品、风味水产食品、美 容水产食品，以满足消费者对日常生活、食品爱好、保健美容等需要，发展前景广阔。国内针对海藻类、贝类与棘皮动物、虾蟹类水产食品的研究，已经取得了一些成果，开 发了许多新的水产食品，如最新研究幵发的水产加工品有混合发酵海带饮料，螺旋藻保健食品，翡翠贻贝肉海鲜调味料，冷冻虾、蟹、贝肉系列产品，蟹酱、虾酱、虾油等发 酵制品，翡翠贻贝肉海鲜调味料，等等。三.鱼肉制品加工鱼类加工品种也很多，形成形态各异的鱼肉制品。鱼肉制品按加工过程可 以分为两大类，一类属于非鱼糜制品，另一类就是鱼糜制品。非鱼糜制品，是将鱼原料经过一些常规处理后，将连鱼皮、鱼刺的鱼肉进行冷冻、腌
18、制、 干燥、调味、发酵等一系列方法加工而成。包括有冷冻鱼肉制品、干制鱼肉制品、调味鱼 肉罐头制品、发酵鱼肉制品及鱼肉综合利用制品等。冷冻鱼肉制品是将鱼原料进行形态处理更或者同时添加一些辅料后冷冻起来的一类制品，由于加工处理较简单，这类制品不但种类全数量多也便于购买， 制品有冻带鱼、冻黄鱼等。不过由于贮存占用冷库空间较大，所以产量受限。干制鱼肉制 品属于传统加工品，包括腌干制品、淡干制品和调味干制品，其中调味干制品的开发是近年来的加工新品，开发的品种有鱼松（鱼绒）、鱼片等。调味鱼肉罐头制品，是经预处 理、调理、杀菌的熟食品，幵罐即可食用，在日本以及现在许多中国城市普遍喜爱的豆豉鲮鱼罐头就是这类制
19、品。发酵鱼肉制品是釆用生物化学技术研制的一类制品属于水产调味类，如鱼露（鱼酱油）。鱼肉综合利用制品是利用加工鱼骨刺、内脏、皮、鳞生产的鱼粉、鱼油、 鱼胶等制品。日本鱼类的消费量有所下降，原因主要是三个方面：鱼有独特的鱼臭味，所以女性有人不喜欢； 鱼刺取出困难，食用不便，使用不注意会有生命安全问题；烹调困难，特别是年轻人几乎不会烹调。如果把鱼肉中骨刺预先剔除，又经过调味，作成只要简单烹调即可食用的方便食品，这样就会有更多的青少年喜欢这种食品，这种食品就是鱼糜制品。鱼糜制品，即鱼肉练制品，是将鱼原料经过一系列清洗、分割、采肉、漂脱 水洗、添加辅料、擂溃等处理后形成的粘稠鱼肉糊，再进行成型、加热制成
20、的鱼肉食品。由于釆肉过程中鱼肉与鱼皮、鱼骨剌分离，制品就没有鱼骨剌了，方便食用。鱼糕、竹轮、鱼肉丸子等龟糜制品在制造过程中，还保留了鱼肉的营养成分和保健功能成分，鱼糜制 品不仅有较髙的营养价值，而且分离下来的下脚料鱼皮、鱼骨刺也可以通过综合利用，生产 免皮胶高钙鱼骨粉，进而开发新食品，如钼鱼骨粉和大米制成膨化即食鱼羹。四鱼肉仿真工程食品4鱼肉仿真工程食品（仿真食品），也有人称之为模拟食品、人造食品、仿生食品、仿造工程食品等。仿真食品是将鱼原料经处理加工成鱼糜后进一步加工成模仿天然食品的新型鱼糜制品。 仿真食品是低值鱼类深精加工的最佳途径，符合国际水产品加工的潮流发展，也被中国食品工业协会确定为
21、食品工业的重点发展方向之一。日本、美国、韩国等重视水产加工理论与应用的研究，尤其在仿真食品研究方面走在前列，研究开发的模拟蟹肉、模拟虾仁等仿真食品已达到了工业规模化生产的水平。目前己开发或者正在研究的品种有仿生（模拟）蟹肉、 仿生模拟虾仁、模拟贝肉、模拟干虾仁、模拟火腿、模拟南瓜、模拟鲍鱼肉、久仿生墨鱼、仿生海胆、海味牛排阅、海洋牛肉等。不过，我国这些仿真食品的研究，只是停留在工艺研究或探讨阶段，离产业化、工业化生产还有一段很大距离。我国在该方面硏究相对落后，虽然有吴光宏、张金亮等专家在进行淡水鱼模拟蟹腿肉的工艺研究试验，不过自主开发仿真食品的生产设备几乎没有。虽然仿真食品发展迅速，然 而由于
22、仿真食品生产技术研究不足，开展时间短等问题。影响了我国仿真食品产业的发展。1.1.2 鱼肉仿真工程食品加工现状及分析1.鱼肉仿真工程食品的加工原理日本式鱼糜制品的主要品种是模拟蟹腿等仿真食品，通过四种加工方法获得，即压模型、 纤维型、复合压模型和乳化型。压模型是通过单挤压或共挤压将鱼糜糊压制成需要形状，并使其凝固，形成弹性凝胶体。纤维型是将鱼糜糊通过有窄的开口的长方形喷嘴挤压成薄片， 然后将薄片加热凝固，切成所需宽度的条，将条状物经过成形机拧成绳状。复合压模型是将肉条与鱼糜糊混合后挤压成所需的形状，制成咀嚼感较好、组织结构均匀、弹性较高的制品。 乳化型是加入油脂乳化后的鱼糜糊灌入包衣中加热凝固
23、。2.鱼肉仿真工程食品的加工工艺流程仿真食品的质量可以分解为三部分质量，它们是：口味、口感和外形。加工工艺也可分解为调味部分工艺、配合部分工艺和成形部分工艺。调味部分工艺该部分工艺保证制品的口味与被仿真对象相似。例如，模拟蟹肉制品要有蟹肉的风味，模拟虾仁制品应有天然虾仁独特 的风味；而鱼肉风味存在着一些不足，而且作为多次漂洗的 鱼糜，漂洗过程中呈味液流失，致使鲜味不足，通常要在成形前在鱼糜中添加鲜味剂，高质量鱼糜制品要加特殊风味调味料。在日式鱼糜制品板式鱼糕、鱼肉汉 堡、烤章鱼风味鱼糕、鱼卷中添加不同风味的调味料，而在模拟虾仁、模拟蟹肉等仿真食品中要添加前文所介绍的虾蟹风味的海鲜调味料。配合部
24、分工艺该部分工艺确保了制品的组织质地相似于被仿真食品。例如，模拟虾仁制品应有天然虾仁 独特的纤维组织、强劲的弹性和咀嚼性。在鱼糜糊中加入适量的食用纤维是模拟虾仁生产的关键， 同时加入少量真虾肉糜及虾汁提取液或虾味素可使模拟虾仁产品更加完善。由于鱼肉弹性主要源于鱼肉肌原纤维的凝胶强度，尽量提高鱼肉蛋白凝胶强度，可以得到较好的弹性。然而，鱼肉纤维较短，难以 形成类似虾仁的纤维结构和咀嚼性。美国专利介绍，用鱼肉模拟虾、对虾、尨虾肉时，一份鱼糜中要加入0.22.5份具有三维网状结构的可 食性纤维。最理想的方法是将鱼肉蛋白纤维-组织化鱼肉蛋白作为可食性纤维添加到以低值鱼类 加工的仿真食品中，组织化鱼肉蛋
25、白可以被大量的添加到鱼糜糊中，从而保证成品中流失的蛋白质。在后釆用物理化学方法使鱼肉蛋白质变成纤维状。目前鱼肉蛋白纤维制作方法有单向冷冻法、压延切丝法、纺丝粘结法（喷丝法）、挤压膨化法、高压组织化法、挤压喷丝凝胶法（注射挤出法）等。本文中的研究方法为挤压膨化法。a. 挤压膨化法工艺流程原料-预处理-进料-挤压-在加工-成型-包装b. 挤压膨化法工艺特点挤压膨化法是利用原料蛋白质（变性或没变性的）在高温、高压及剪切力的作用下，使蛋白质发生定向排列形成组织结构，最后由于温、压突降而产生膨化，获得组织化蛋白。挤压膨化是生产的关键工序，喷爆机或称挤出机是生产的主要设备3国内生产现状仿真食品的生产工艺与
26、设备，由于制品品种的有所区别，在如何使制品成形、如何保证制品品质等方面存在一些共性问题。因此本次的研究思路是，通过其典型制品一模拟虾仁的生产工艺和设备研究为模板，从而进行仿真食品的研究。鱼糜糊是形成模拟虾仁质地、口味的基础。鱼糜糊可按成熟的鱼糜糊工艺获得，其工艺 为:原料鱼一预处理去鳞、内脏、头尾、主骨刺一釆肉-漂洗一脱水一碎肉（精滤）一配料一擂溃（斩拌鱼糜糊。也可以用冻鱼糜，经解冻一碎肉一 配料一擂溃一鱼糜糊。模拟虾仁制品应该有逼真的虾仁外形模具，需要进行成形。美国专利介绍的方法：虾仁成形方法大致有以下几种： 冲压成形、滚切成形、浇注成形这三种方法。鱼糜糊只有通过加热凝胶后才能定形，因此要
27、求鱼糜糊能保持在一定形腔中进行加热凝胶。浇注成形较容易实现，可以设想有一副可开合 的模具，闭合后的模具内有大虾仁形状的内腔，将鱼糜糊浇注到模具内腔中，再将模具进行 加热，等凝胶可脱模后，打开模具，成形后的虾仁落下。 浇注成形方法也可以应用于模拟蟹肉、模拟贝肉的成形。1、仿真食品应用基础研究研究影响仿真食品生产工艺、生产设备、制品质量等基础问题，主要是对鱼肉特性以及鱼肉特性与仿真食品工程技术关系的研究。在鱼肉特性研究方面，对鱼肉的研究成果很多可以借鉴；在制定仿真食品工艺时，可以参考 或采用国外研究的鱼肉凝胶体弹性、强度提高措施。鱼肉流变特性虽然有人作过研究，但针对鱼糜糊特性的流变测量方法还有待探
28、讨，具体的流变特性系数有待进一步确定。在鱼肉特性（主要是鱼肉流变特性）与仿真食品工程技术的关系研究方面，经文献检索 尚未见完整报道。由于仿真食品加工中涉及鱼糜糊的输送流动，而流动过程的压力、流量， 乃至生产能力、设备功率等都与鱼糜的流变特性有关系。找出它们之间的关系，用于指导 食品食品工程技术的研究，是本文的研究内容。2、仿真食品生产工艺研究仿真食品质量主要表现在口味、口感和外形上，通过鱼糜糊工艺、鱼丝工艺、仿真食品 成形工艺反映出来。目前鱼糜糊工艺已比较成熟，包括配方和工艺流程。从而适合机械化生产。3、仿真食品生产设备研究仿真食品生产设备是仿真食品产业化的关键，虽然国外有仿真食品成形设备的报
29、道，但 国产化而且符合国情的中小型仿真食品成形设备还没有大批成型。研究中小型仿真食品生产设备，在国 内推广的使用，也是本文的研究内容之一。1.2 研究的主要内容利用双螺杆挤压机压缩得到的鱼肉膨化食品具有禽肉的咀嚼感，可以作为基料生产出各种不同口味的模拟肉食品，可以有效合理的开发利用各种低值动物性蛋白源，可以生产出高附加值的产品及相关新型产品；另外由于原料处理只需去除鱼头和内脏、无需剔除鱼骨，不仅提高了营养价值，而且更加高效、简单。便于工业化生产。改变了单螺杆挤压机不能对湿料进行挤压处理的缺陷，为高湿的蛋白原料如鱼类、家畜和家禽碎肉下脚料的组织化提供了可行途径。通过查阅资料确定设计的基本参数，如
30、产量、物料的含水量、螺杆的转速范围、加热的温度和出料的含水量及状态等。通过双螺杆挤压机来改善单螺杆挤压机不能对湿物料进行加工处理的缺陷。提供一种简单高效、可模拟出禽肉咀嚼感的鱼肉挤压膨化食品加工方法。鱼肉加工双螺杆挤压机膨化机的设计包括机筒、与动力装置连接的第一螺杆、第二螺杆，传动系统和加热出料系统的设计和绘制。 2 双螺杆挤压机设计2.1 双螺杆挤压机的工作原理 强制输送根据双螺杆的旋转方向，啮合程度和螺纹参数的不同，双螺杆的啮合部分可构成在横向和长度方向是全开的全闭的，或半开半闭，因而形成的C形小室可以是相互连通的，也可以是完全封闭的。全啮合同向旋转的双螺杆，由于两根螺杆在啮合处的螺纹相反
31、，螺槽中的物料可以通过啮合螺纹间的通道进入另一根螺杆的螺槽，啮合螺纹对螺槽中物料的阻力同样有推进物料的作用。 混合作用图2-1同向旋转，物流在双螺杆螺槽中的流动情况由于同向旋转双螺杆在啮合处的速度方向相反，一根螺杆要把物料拉入啮合间隙，而另一根螺杆把物料从间隙中推出，结果使物料从一根螺杆转到另一根螺杆（如图1所示），呈“”型前进，料流的方向改变，有助于物料的混合和均化。 自洁性能 同向旋转的双螺杆，在啮合处螺纹和螺槽的速度方向相反，相对速度很大，因此有相当高的剪切速度，它能刮去各处积料，其自洁作用比反向旋转的更有效。 压延效应 同向旋转的双螺杆挤压机，由于啮合处两根螺杆的速度方向相反，因此没有
32、明显的压延效应，它对磨损和超载的敏感性比反向旋转双螺杆小的多，而且也易发现。2.2 挤压加工系统2.2.1 挤压加工系统组成加热与冷却成型机筒预处理喂料装置挤压混合料仓原料图2-2 典型食品挤压加工系统链图如图2-2所示,典型的挤压加工系统支链图,其中包括喂料装置、预调质装置、传动、挤压、加热与冷却、成型、切割、控制等部分组成。62.2.2 常用挤压术语 挤压机个部分中都有其专业术语，其中以下最为突出：螺纹、齿根、螺纹、螺纹前沿、螺纹后沿、齿型、螺纹头数、单头螺杆、多头螺杆、螺旋槽、螺杆通道的轴向面积、螺杆通道的展开面积、高径比，长径比，压缩比。2.3 双螺杆挤压机总体设计双螺杆挤压机零部件包
33、括：喂料装置、机筒、螺杆、加热与冷却装置、模板与切割装置、机座等组成。2.3.1 总体结构设计螺杆挤压机总体结构对整机的性能有很大的影响，总体结构包括挤压系统，传动系统和驱动源的相互位置关系。由于这些关系的不同，构成了种种不同差别：5如表2-1表2-1总体结构设计分析总体类型不同类型优点缺点外观形式卧式螺杆挤压机螺杆在空间呈水平放置，尺寸大小影响占地面积，对空间高度影响不大计量部分的螺杆和机筒易于磨损立式螺杆挤压机螺杆在空间呈竖直减速箱选型和结构设计受限制，空间高度要求高联接形式整体式螺杆挤压机结构紧凑不便于加工和装拆、维修分段式螺杆挤压机能够采用标准减速器，易于装拆、维修需专门设置螺杆轴承座
34、及相应的润滑系统动力源和传动装置位置电机置于机器旁侧便于电机及机器维修占地面积大电机置于减速箱前部，挤压系统下部机器结构紧凑，外观整齐要求设计带等传动系统，传动效率低电机置于减速箱后部，与机器成一体与机器构成整体，有利于选用标准减速器，有利于互换性和满足加工要求轴向长度较长，占地面积相应增大电机置于减速器上部占地面积小由于振动问题，要求支架有足够刚度结论：通过以上分析，结合本课题的实际情况，拟采用卧式整体式结构形式，动力源和传动装置位置采用电机置于减速箱前部，挤压系统下部形式。2.3.2 螺杆结构设计螺杆是挤压机最重要的关键部件之一,其结构及其几何参数的设计合理与否之间关系到挤压过程。2.3.
35、2.1 螺杆结构设计要点生产能力：生产能力是设计螺杆的主要指标之一，不同规格的螺杆生产能力是不同的，同一规格的螺杆，由于结构和几何尺寸的差异或由于螺杆转速的差异也不同。通常我们生产能力Q与螺杆转速n的比值，称之为“比流量”。同规格的螺杆在加工同一种物料时的比流量，在一定程度上说明了螺杆的结构及几何参数的合理与否。对于65挤出机来说，一般认为Q/n1（kg/h/r/min）是同规格机台中比较好的比流量值。本设计中，生产能力定为Q120kg/h，螺杆转速根据生产虾片的工艺要求取为n60r/min，则比流量Q/n120/60=2，较合理。 功率消耗：从挤压机的能量平衡来看，挤压系统中对物料所消耗的能
36、量应对于物料的加热能量和对螺杆输入功率的总和。习惯上为衡量螺杆加工不同物料所消耗的机械功率大小，假设机筒外加热功率相同时，常以螺杆每单位生产能力所消耗的机械功率作为衡量的标准，称为螺杆的单耗N/Q。在保证物料胶体化的前提下，螺杆的单耗应以低值为好。 挤压物的质量 挤出物的质量包括外观质量、混合质量、挤出温度、轴向与径向温差、温度随时间波动的轴向温差、挤出压力的波动等方面的内容。由于压力p的波动，直接影响生产能力的稳定性。温度的波动可以通过粘度的波动而影响Q的稳定性。根据虾片生产的工艺要求，机筒温度和压力的大小对挤压生产虾片的产品品质有着极大的影响，温度升高有利于提高美拉德反应的速度和程度，但也
37、会降低模头处的压力。因此，应视温度和压力对物料反应的影响程度，合理选取控制，避免两者的较大波动。 螺杆的加工制造是否容易，使用寿命是否长。螺杆加工制造困难，影响螺杆的寿命。2.3.2.2 螺杆传动系统同向旋转式双螺杆的传动系统相对来说比较复杂，一般采用外啮合传动。（如图3所示）图2-3（a）与2-3（b）的主要区别是驱动轴的图2-3 螺杆传动系统位置问题，考虑到挤压机的小型化及其他工作、性能、装配等要求，选择图3（b）所示装置比较合适。2.3.2.3 双螺杆的结构参数设计螺杆主要结构参数有：螺杆直径，长径比，螺杆各段主要参数，螺纹形状，螺杆的螺纹头数。图2-4 等深变距螺杆 螺杆结构和啮合方式
38、的确定本设计中螺杆的设计仍按普通螺杆的方法进行设计改进。普通螺杆按其螺纹升角和螺槽深度可分为三种形式：1.等距变深螺杆；2.等深变距螺杆；3.变深变距螺杆。考虑到螺杆的强度要求和物料性质，我们拟采用等深变距螺杆。等深变距螺杆是指螺槽深度不变，螺距从加料段的第一个螺槽开始至均化段末端是从宽变窄，结构形式如图4所示。为使进料均匀，协调螺槽输送物料和熔融的能力，螺杆采用单头螺纹，并部分啮合，以使物料受到较大的剪切和混合，有利与糊化的进行。 螺杆直径Ds的确定螺杆直径是螺杆主要参数之一，在设计螺杆时，一般是根据所需的生产能力，理论公式来计算螺杆直径是困难的，因此可选用以下方式，初步确定螺杆的生产能力和
39、转速后，根据经验的生产能力公式初步确定螺杆直径：QDs3 n式中Q 生产能力，kg/hDs 螺杆直径，cm n 螺杆转速，r/min经验出料系数，一般取0.0030.007本设计中，Q120kg/h，n60r/min（工作转速），0.007，则DsQ/(*n)1/3 120/(0.00760) 1/3 6.586cm取标准螺杆直径Ds65mm。 长径比L/Ds的确定由挤出理论得知，在其他条件一定时，增大长径比，可增加物料在螺杆中的停留时间，即保证了物料有充分的熔融时间，但过大的长径比易于造成停留时间过长而使热敏性物料分解。因此，应根据被加工物料的物理性能、成型工艺要求和产品质量的要求来考虑。
40、参考成型挤压机有关资料，初步选取长径比L/Ds12，则螺纹段总长L12Ds1265=780mm取标准长L800mm，修正L/Ds800/6512.308 螺杆各段主要几何参数的确定物料在螺杆中的挤压经历固体输送、熔融和均化的过程。因此，整个螺杆的设计通常分为三部分。以下具体计算确定各段的几何参数。 a螺槽深H由于螺杆设计成等深变距形式，取统一螺槽深H0.18D0.25D(参考7Pg149) 11.716.25mm，取H12mm，则螺杆根径DbDs2H652441mm。b螺距S沿输送段到均化段方向，将螺杆成阶梯形分成三段，螺距依次为63mm、53mm、44mm。c各段长L根据经验数据（9Pg75
41、77），确定各段长如下：加料段 L110%25%L80200mm，取螺距S160mm的整倍数，L1189mm熔融段 L255%65%L440520mm，取螺距S253mm的整数倍，L2424mm。均化段 L322%25%L176200mm，取螺距S344mm的整数倍，L3176mm。实际螺纹段总长 LL1L2L3189+424+176789mmd螺旋升角（参考7 Pg151公式）t=Dtg算出各段螺旋升角第一段1=1709，第二段2=1433，第三段3=1210 其他参数的确定a双螺杆中心距A和螺杆啮合间隙1双螺杆的中心距主要取决于螺杆的直径和对间隙的要求，一般地单螺纹双螺杆A(0.711)D
42、s46.1565mm（见9Pg189），考虑到螺杆部分啮合，存在间隙，应满足A(DbDs)20，即A(DbDs)2(4165)253mm，取啮合间隙12mm，则A55mm。b螺杆与机筒的配合间隙2图2-5梯形螺纹断面间隙2的选择主要根据所加工物料的性能和机械加工条件来决定。参考9Pg119表1-3-10，由于物料为高粘度物料，取65mm挤压机的配合间隙20.0020.005Ds=1.33.25mm。取22mm。 螺纹断面形状的确定图2-6开槽螺纹对于小直径螺杆，一般选用梯形螺纹，由于其前后缘有较大的倾角，有利于物料的流动，同时具有较好的混合和均化物料的作用。其断面形状如图2-2所示。本设计中，
43、各段螺纹统一取倾角 10圆角半径 R(0.040.12)Ds2.67.8mm，取R5mm 螺棱顶宽 e(0.080.12)Ds 5 .27.8mm，取e6mm (见9Pg7778) 图2-7喂料口断面 压缩比i(8Pg122计算方式) 全螺纹双螺杆的压缩比，等于加料段一个螺距的螺槽容积与挤出段一个螺距的螺槽容积之比，不计过渡圆弧的影响，其计算式如下： (9式1-8-5)式中 S1、S2分别为加料段、挤出段的螺距 m1、m2分别为加料段、挤出段的螺纹头数 e1、e2分别为加料段、挤出段平均直径处的螺纹轴向厚度 D、d 分别为螺杆外径、根径 F1、F2分别为加料段、挤出段的啮合面积的一半由于螺杆等
44、深，单头螺纹，截面形状一致，D1D2，d1d2，e1e2b，m1m21，忽略啮合面积F1、F2，初步估算压缩比i(S1e1)(S3e2)(636)(446)1.5据有关资料，玉米淀粉在挤压过程中发生复杂的化学反应后，本身由固体粉料转化为熔体有2倍左右的物理压缩比。本挤压机为成型挤压机且物料的压缩性小；另外，考虑到化学反应对压缩比的影响，我们认为估算值还是有一定参考意义的。2.3.3 机筒结构设计 机筒和螺杆共同组成了挤压机的挤压系统，其结构形式关系到热量传递的稳定性和均匀性，在设计机筒时，要考虑到机筒结构形式的选择，机筒上的加料口形式，机筒与机头的联接方式以及机筒机械加工制造的难易等问题。 机
45、筒结构形式成型挤压机长径比较小，且本挤压机机筒长度较小，所以采用整体式机筒。这种形式的机筒在挤压机中较多的被采用。它的特点是：加工精度喝装配精度容易保证，机筒外部的加热器易于布置，且受热均匀，但机筒内表面的磨损难于修复。 料口结构设计加料口的结构必须与物料形状相适应，使被加工的物料能从料斗或加料器中自由流入螺杆而不中断，对各种粉料粒和带状都能很好的适应，且用的较多。2.3.4 加料系统 所设计的加料系统由 2 部分组成 ： 料仓及料斗组件 ，用于 完成储料、垂直落料和定量计量控制功能 螺旋填充器 ，用于 水平输送。该加料系统是为包装机进行定量加料而设计 料斗体为倒置的截圆锥壳形钢结构。相关资料
46、表明 ，用料斗 处理粉体物料的生产率与排料口直径的关系可用 M d2.5 来表示。 我们并未证实此式可否用于振动给料 ，但是排料的快慢与排料口 直径有着重要的关系。 料斗的主要参数有进料口直径 D、排料口直径 d、料斗倾斜角。 根据以往的经验设计 ，本设计取进料口直径 D=500mm， 排料口直径 d=150mm。 料斗体斜度 。 料斗体斜度 的选择与聚丙烯酰胺和料斗材料的摩擦系数有 关。摩擦系数越大 ，斗体坡角也越大。出料口直径确定后 ，斗体 倾斜度越大 ，料斗高度也越大 ，在设计时要考虑空间位置的安排。 对于粘性大的物料 ，通常选择 =60。 根据料斗运动形式的不同 ，可分为直线型、涡旋型、平旋型3种振动形式。由于平旋型破拱作用比直线型振动强 ，并且结构 比涡旋型简单 ，应用最为普遍 ，所以此设计中我
