异向双螺杆挤压膨化机三维设计与性能分析(2)
2.6 机镗设计 31
2.7 成型模具 32
2.8 切割装置 35
2.9 底座 36
2.10 总装 37
2.11 本章小结 37
3 挤压机关键部件的校核 38
3.1 有限元分析软件 38
3.2 挤压机螺杆心轴的校核 38
3.3 本章小结 42
4 三文建模 43
4.1 三文软件 43
4.2 主要零部件三文模型 43
4.3 装配仿真及爆炸视图 45
4.4 挤出机三文图 46
4.5 本章小结 47
5 装配、零件图 48
5.1 装配图 48
5.2 零件图 48
5.3 本章小结 48
结 论 49
致 谢 50
参 考 文 献 51
1 绪论
1．1 立项的背景和意义
挤压膨化技术应用于饲料工业起始于五十年代的美国，主要用于加工宠物饲料，对动物饲料进行预处理以改进消化性和适口性及生产反刍动物蛋白补充料的尿素饲料。到了八十年代，挤压技术已经成为国外发展速度最快的饲料加工新技术，它在加工特种动物饲料、水产饲料、早期断奶仔猪料及饲料资源开发等方面具有传统加工方法无可比拟的优点。
挤出膨化机为饲料机械的四大主产品混合机、粉碎机、挤出膨化机、制粒机之一，占据饲料工业机械之龙头，这充分体现了挤出膨化机在饲料生产中占据的分量和地位。
挤出膨化机有单螺杆和双螺杆两大类，早期的螺杆挤出膨化机多为单螺杆挤出机。随着双螺杆挤压膨化机应用领域的拓宽。双螺杆挤压膨化机也开始用于宠物、水产、特种经济动物和幼畜哺乳期等饲料加工生产。然而。我国现有的饲料加工仍以单螺杆挤压膨化机为主。这主要是由于进口双螺杆挤压膨化机成本太高。而国产双螺杆挤压膨化机技术性能和质量等方面尚有不足，也缺乏针对饲料工业特点应用的大产量机型。因此尽管从单螺杆和双螺杆的挤压膨化原理及机体结构分析就可看出双螺杆挤压膨化机具有明显的优势并具有更好的性价比。但双螺杆挤压膨化机在饲料产业中的应用相对于在食品加工业的应用仍要逊色得多。
根据双螺杆挤出机中两根螺杆的旋转方向的不同，又可分为同向双螺杆挤压膨化机与异向双螺杆挤出膨化机。异向双螺杆挤出机与同向产品相比有着其特有的优势，如输送效率高、排气效果及熔融效果好，对物料的分散混合效果较差，但建压能力强，因而可用来直接挤出制品。然而，当前的饲料机械市场上多为同向双螺杆挤压膨化机，异向双螺杆挤出机产品相对较少。这使得对异向双螺杆挤出膨化机进行研究的任务更为紧迫。
研究异向双螺杆挤出机的机理与结构，对设计出具有国际先进水平的异向双螺杆挤压膨化机有积极的铺垫作用。对提高异向双螺杆挤出机质量与效率，提升我国异向双螺杆挤出机的产品国际竞争力、进而提高饲料机械整体设计、制造水平、促进饲料工业的发展具有重要理论意义与实用价值。
1．2 双螺杆挤压机基本结构原理
1.2.1 异向双螺杆挤出机
1、异向双螺杆挤出机的分类
异向双螺杆挤出机可分为啮合异向和非啮合异向双螺杆挤出机，啮合异向双螺杆又可分为全啮合和部分啮合。对于全啮合异向双螺杆挤出机，一根螺杆的螺槽被另一根螺杆的螺棱完全封闭，只有极少的漏流可以通过，因此它具有极强的输送能力。但因为存在压延效应，下啮合区产生的高压会对螺杆产生很大的分离力而把螺杆压向机筒内壁，造成螺杆和机筒的磨损，所以该类型挤出机只能在较低的转速(10--50rpm)下工作。这种类型的挤出机正位移输送能力和建压能力比同向双螺杆强的多，因此多用来直接挤出制品。与部分啮合同向双螺杆挤出机类似，部分啮合异向双螺杆挤出机螺杆间的不完全封闭，漏流大且建压能力弱，可以在相对高的螺杆转速下工作(200--300rpm)。在该类型挤出机的挤出过程中，有很大一部分物料被拖曳通过两螺杆在啮合区形成的压延间隙，这使物料经受了很大的剪切应力和拉伸应力，因此可以产生较好的分散混合和分布混合。虽然大间隙会牺牲一部分正位移输送能力，但可以换来更好的混合效果，因此通过改变螺杆几何参数来调整四个间隙的形状和大小，就可以调整挤出机输送与混合间的平衡。如果螺杆几何参数选择得当，该类型挤出机可以被设计成既具有一定的混合能力又不至丧失过多的正位移能力，从而可实现将混合和成型在一台挤出机上完成而不需要二阶挤出机或齿轮泵。这种双螺杆挤出机主要用于混合、制备填充物料、高分子合金、反应挤出等。