食品用双螺旋挤出机主机的设计Word文档下载推荐.docx

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20**年6月4日

一、设计题目：

食品用双螺杆挤出机主机的设计

二、设计的主要内容：

针对设计题目，查阅相关文献资料，综合运用所学知识，确定所指定食品用双螺杆挤出机主机的设计方案。

进行设计计算与工程图绘制和技术文件的编制，完成双螺杆挤出机主机的设计，其中包括挤出机发展概况、挤出机工作原理、挤出机各子系统的设计计算等。

图量2~2.5张A0，其中1张图必须徒手画。

按照工程技术规范要求，整理好技术资料，编写设计说明书。

三、设计目标：

通过方案确定、设计计算，完成保食品用双螺杆挤出机主机的设计。

按照工程技术规范要求，整理好技术资料，编写出设计说明书。

食品双螺杆挤出机的机械结构设计

根据给定的设计参数（螺杆直径Φ35mm，长径比25，调速范围30~250rpm），完成食品双螺杆挤出机的设计。

主要包括：

总体方案的设计与选择以及挤出机各子系统的设计（传动系统、加料系统、挤出系统等）。

通过方案确定、设计计算，完成食品双螺杆挤出机的机械结构设计。

指导教师：

院（系）主管领导：

201**年12月19日

开题报告

题目

来源

工程实际

1、研究目的和意义：

1.1研究的目的

本题目的研究内容为食品用双螺旋挤出机主机的设计。

品挤压概括的说就是将食品物料置于挤压机的高温高压状态下，然后突然释放至常温常压，使物料内部结构和性质发生变化的过程。

为能使双螺杆挤出机在满足功能的前提下，要求结构简单，拆卸清理方便。

同时要求造价便宜，节省空间。

同时，在整个设计过程中,我们将学习到更多的知识。

近年来，随着聚合物改性材料的不断发展，其对混炼设备的要求也越来越高。

双螺杆挤出机是连续混炼机中应用最多的一种设备，理所当然，也就受到大家的广泛关注，围绕它的研究也就越多。

目前，根据国内外的发展趋势，双螺杆挤出机主要是向高速、大扭矩、大挤出量及低能耗转方面发展。

1.2研究的意义

挤出技术在食品工业上的应用越来越广泛，从较早的方便食品，休闲食品到植物组织蛋白等领域。

在一些发达国家，挤出技术的理论研究越来越完善，利用挤出技术改性蛋白质，研究淀粉、蛋白质等在挤出过程中的变化，并进一步研究营养吸收等问题。

工艺条件的不断完善和工艺设备的不断改进为挤出技术的应用开辟了广阔的前景。

随着聚合物加工业的发展，作为聚合物加工主要设备之一的双螺杆挤出机在聚合物加工行业已经得到并将进一步得到越来越广泛的应用，而且也会衍生到其他行业。

尤其在食品行业，双螺杆挤出机被广泛应用于淀粉膨化食品、蛋白挤压食品、膨化饲料的生产。

双螺杆挤出机虽然传动箱的设计和制造也比单螺杆挤出机的困难、复杂的多。

在两螺杆中心距确定后，要在有限的中心距内传递很大的扭矩，并把这很大的扭矩相等的分配到两根螺杆上去，在设计、制造及材质选择、热处理上都遇到很多问题。

自然，随着机械设计水平、机械加工水平的提高及整体工业配套的发展，上述问题已逐渐得到解决，从而使双螺杆挤出机得到飞速发展。

2、国内外发展情况（文献综述）：

一个世纪以来,食品挤压工艺在不断的实践中得到发展与提高。

双螺杆挤出机发展至今，已在食品加工中居重要地位，而且大有应用越来越广泛之势。

双螺杆挤出机是随着聚合物加工业及食品加工业的发展而出现和发展的；

而在聚合物加工中真正应用的双螺杆挤出机是在20世纪30年代，首先在意大利研制成功。

第二次世界大战前后，双螺杆挤出机发展较快；

现在双螺杆挤出机是在20世纪60年代末和70年代初发展起来的。

更准确的说，现代啮合异向双螺杆挤出机是随RPVC制品的发展而发展的，啮合同向双螺杆挤出机则是在聚合物改性的推动下发展的。

1935年意大利的RobertoColombo研制出世界上首个啮合同向双螺杆挤出机后。

自从其诞生后，经过半个多世纪的不断改进和完善，它便以其积木式结构带来的多变性和适应性以及优异的混合性能，在成型、共混、改性、反应挤出等聚合物加工过程中得到了广泛应用。

挤出机的核心部件是螺杆，啮合同向双螺杆挤出机一般分为固体输送、熔融、排气、熔体输送等功能段。

至今为止，研究主要集中在熔体输送段，已经有了成熟的理论体系和数理模型，有了很多有意义的研究成果；

固体输送段和熔融段由于物料在该段的状态还不能由现有方程和数理模型很好的描述，所以理论研究成果较少，主要依靠经验设计。

目前，啮合同向双螺杆挤出机向着高转速、大扭矩、更高的熔融塑化效率、更优的混合质量、更低的能耗方向发展。

也就是说，在保证产品质量的前提下，如何在更低的能耗下，获得更高的生产能力，是双螺杆挤出机制造商和用户所共同追求的目标。

20世纪80年代，我国开始较为广泛的应用双螺杆挤出机，相对于西方国家（美、德、意、英、日等）起步较晚。

随后，我国一些厂家开始生产制造双螺杆挤出机。

但是最初的设计基本是依靠引进国外技术。

到20世纪90年代初，我国双螺杆挤出机的设计制造发展很快，形成了双螺杆挤出机制造热。

目前国内所生产的双螺杆挤出机的规格已由中小型开始向大型发展，制定了相应标准并形成系列，年产量达几百台套。

但在双螺杆挤出机的设计、制造水平和机器的整体质量方面，与国外先进国家生产的双螺杆挤出机还有不小差距，这主要表现在独立设计能力较弱，不少厂家的产品是测绘和仿制的，设计出水平较高的机器较少。

目前国内啮合同向双螺杆挤出机方面研究工作做的较多的单位主要有：

甘肃兰州天华设计院，北京化工大学，SEI等单位，制造主要是大连橡塑还有南京科亚。

3、研究/设计的目标：

作为工业中使用的双螺杆挤出机，在设计过程中，除了要求能够完成固体输送、增压、熔融、熔体输送和泵压等一系列通用过程以外，还要求涉及到复合塑料与聚合物颗粒之间的混合，以及物料喂料量的控制。

物料喂料量的控制则是通过控制主螺杆及其辅助喂料螺杆的转速来完成的。

同时，双螺杆挤出机具有分布混合和分散混合效果良好、自洁作用较强、可实现高速运转、产量高等特点，特别适合聚合物的改性，如共混、填料、增强及反应挤出。

有利于增加挤出机的挤出产量，提高塑化质量。

4、设计方案（研究/设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等）：

本题目加工的总泵缸体零件图如图1所示：

1—连接器2—过滤器3—料简4—螺杆5—加热器

6—加料器7—支座8—上推轴承9—减速器10—电功机

图1双螺杆挤出机示意图

双颊杆挤出机

双螺杆挤出机是指在一根两相连孔道组成“∞”截面的料筒内由两根相互啮合或相切的螺杆所组成的挤出装置。

双螺杆挤出机由传动装置、加料装置、料筒和螺杆等几部分组成，如图5—3所示。

各部件的功能与单螺杆挤出机相似。

但在众多双螺杆挤出机中，最重要的差别是螺杆结构的设计。

首先，两根螺杆是啮合的还是非啮合的，其次，在啮合型双螺杆中，螺杆是同向转动，还是反向转动；

第三，螺杆是圆柱形（平行双螺杆）还是锥形；

第四，实现压缩比的途径：

①变动螺纹的高度或导程。

②螺杆根径由小变大或外径由大变小。

③螺纹的头数由单头变成二头或三头；

第五，螺杆是整体的还是组合的。

所有这些表明，双螺杆挤出机的螺杆结构要比单螺杆挤出机的复杂得多。

现举出几种有代表性的双螺杆以说明螺杆的几何形状。

（1）Colombo型双螺杆螺杆分为三段，每一分段有一混合室，加料段的外径和螺距为最大，压缩段次之，均化段为最小，这样组成压缩比但在同一段中，螺杆是等径等距的，这种双螺杆是早期开发的。

现在，根据加工硬聚氯乙烯管材的需要，已开发出具有多种功能（进料、剪切、混合、排气和均化等）的双螺杆挤出机

（2）锥型双螺杆如图5—5所示，这类挤出机是向外反向转动的。

从加料段到计量段，螺杆的外径和根径均匀地由大到小。

通过螺杆各部分的长度、螺纹头数、螺槽数、螺棱宽度、螺棱形状等的变化，实现对物料的输送、压缩、排气、混合与塑炼。

这种锥形双螺杆挤出机具有剪切速率沿口模方向减小和安装推力轴承的空间较大等优点，但制造较困难。

（3）组合型双螺杆这种螺杆是由不向数目的具有不同功能的螺杆元件（输送、剪切、混合、压缩和捏合等元件）按一定要求和顺序装到带导键或三角形芯轴上组合而成的，它可以连续输送、塑化、均化、加压、排气，以灵活适应特定用途。

这种配料用双螺杆挤出机具有强大的剪切力，能剪断和分散填料、颜料和玻璃纤维。

属于这类双螺杆的有ZSK型配料双螺杆挤出机。

（4）非啮合型双螺杆在结构上类似于两根平行单螺杆在料筒中转动，但两根螺杆反向转动并相切。

按照整体结构又可分为单阶和双阶两种形式。

双螺杆挤出机的主要技术参数

螺杆直径（D）---双螺杆挤出机的螺杆直径是一个基本而重要的参数，螺杆直径的大小在很大程度上反映了挤出机规格的大小，生产能力的大小，因为挤出机的生产能力与螺杆直径的平方成正比。

其它参数也都与它有关。

中心距---双螺杆挤出机两根螺杆之间的中心距是一个重要参量，从制定总体方案到具体结构设计它决定了如下几何关系，并因而决定了有关的设计参数：

传动系统输出轴（与螺杆相连）及有关齿轮的尺寸；

螺杆的外径和根径、两螺杆的啮合程度，螺杆槽深度和双螺杆挤出机的最大理论输送量。

长径比（L/D）---螺杆长度与螺杆直径的比值，这也是一个重要的参量，在一定程度上反映出双螺杆挤出机的规格及其性能。

螺杆转速范围---这是一个很重要的特征参数，在一定程度上反映了双螺杆挤出机的挤出能力和混炼能力。

双螺杆挤出机的螺杆转数，除了像单螺杆挤出机那样取决于对挤出量的要求，被加工物料的特征和最终制品的质量以外，还受螺杆旋转方向的影响。

挤出量（Q）---挤出量就是所谓的产量，它是一个重要的参数，它表征机器生产能力大小，是用户选择双螺杆挤出机规格时的重要依据之一。

最大理论挤出量等于无机头压力下，单位时间内螺杆转数与一个C型小室（啮合型双螺杆挤出机）体积的2倍的乘积再乘上螺纹头数。

在设计过程中，除了要求能够完成固体输送、增压、熔融、熔体输送和泵压等一系列通用过程以外，还要求涉及到复合塑料与聚合物颗粒之间的混合，以及物料喂料量的控制。

一般而言，双螺杆挤出机主机设计包括挤出机类型的确定，挤压系统的设计，传动系统的设计，加料冷却系统的设计，控制系统的设计。

而本设计中采用积木式同向啮合双螺杆挤出机来进行设计。

5、方案的可行性分析：

（1）对于机头的开式与闭式设计问题上，我们采用开始设计以便于进行检修。

而采用积木式设计的原因是该形式啮合的双螺双螺杆挤出机在制造时省时，从而可以降低成本。

（2）此外，为了清洗螺杆方便，采用了机筒快速移出装置和快速移出螺杆装置，以便于制造及日常使用维护。

（3）该双螺杆挤出机的设计严格按照先收集和研究有关资料，再确定双螺杆挤出机的结构方案，然后绘制挤出机主机总图，最后确定并标注。

在设计过程中，基准及其定位方案的选择都严格遵循各自的选择原则,并严格遵守相关要求和