异向双螺杆挤压膨化机三维设计与性能分析(5)
杨绮云、李德博和袁晓初【5】通过实验研究了螺杆长径比、压缩段长径比、模口长径比对双螺杆挤压机功率消耗的影响，建立了相关的统计模型，利用三文曲面图及等高线图分析各因素对功率消耗的影响，并得出了各因素的最佳取值范围。
郭彤辉,王平【6】用ANSYS有限元分析软件分别对啮合同向双螺杆挤出机的捏合块流道、螺纹元件流道和轴向循环流道进行三文流场分析，在得到速度场、压力场的基础上求出了流量及回流量，并得到拉伸速率、剪切速率及剪切应力等对混合效果的影响。
王丽等【7】以中心距最小为优化目标,建立了三轴式传动系统两对扭矩分配齿轮优化数学模型,并采用混合惩罚函数法编程进行了优化计算。在优化计算中,以 35同向旋转双螺杆挤出机减速装置为例进行全面阐述,计算结果表明建立的分配齿轮优化设计模型,可为小型同向双螺杆挤出机减速分配箱的开发提供优选的设计参数。
1.3.2 国外研究现状
An-I Yeh【8】研究了双螺杆挤压机中螺杆转速和加料速度对停留时间分布的影响，以及小麦粉的轴向混合。使用元素示踪法确定了在双螺杆中含水量为40%的小麦粉停留时间分布。加料速率和螺杆转速影响平均停留时间分布和流体形态。提高加料速率和螺杆转速会降低平均停留时间分布。加料速率对停留时间的分布的影响比螺杆转速的影响更深远。利用分散数来描述挤压机的轴向混合程度。分散数在0.01792到0.06194之间变化。分散数和喂料速率与螺杆转速的比值之间存在很强的关联性。
T. Jager, D.J. van Zuilichem【9】等人研究了加工玉米粉的异向双螺杆挤压机中锥形喂料区的停留时间分布。加工玉米粉的异向双螺杆挤压机中喂料区的停留时间分布通过铜示踪的方式测得。检测系统被安装在挤压机的输送物料区上。对三种不同的螺杆副进行研究。通过双螺杆挤出机的轴向混合模型对停留时间分布测量进行分析。喂料速率是影响平均停留时间的最重要的变量。平均停留时与螺杆转速成反比。通过假设螺杆轴向长度的大约15%存在返流混合效应对停留时间进行模拟。这些螺杆副的某些元件，如啮合区以及所谓的高剪切节流阀，使得平均停留时间大幅度增加。它们的作用可以通过轴向平推流模型进行仿真。
1．4 本文研究内容
综合上述分析可知，异向双螺杆挤出机是重要的饲料机械产品。本文以异向双螺杆挤出机螺杆挤压部分设计为基础，延长挤出机使用寿命、优化挤出机机械结构为目的，对异向双螺杆挤出机进行介绍和产品开发设计。随着计算机技术的飞速发展，CAD技术在机械设计领域得到进一步发展，虚拟样机技术使产品开发进度大幅度缩短。目前，Solid works三文制图软件在机械设计中大展拳脚，本文以Solid works软件为操作平台，进行三文实体建模，并运用AUTOCAD软件进行工程制图，以期研究异向双螺杆挤出机的设计方法。本文的研究技术路线如下图1.4。
图 1.5 技术路线
2 异向双螺杆挤出机主要结构的分析设计
2.1 设计目标
异向双螺杆挤出机主要由喂料器、调质器、旁通、膨化腔、出料护罩、底座、主电机、润滑油路等部分组成，如图2.1所示。其中喂料器、调质器、润滑油路、旁通属于辅助设备。经过与导师的交流，螺杆的参数设定、螺杆元件的结构设计及其组合排列方式是挤出机的关键性技术，故设计的重点在于挤出机的核心部分挤压膨化系统，其他辅助设备不在本设计范围之内。遂以此为出发点，作出设计的初步目标，实现挤出机挤出膨化的效果。其初步设想结构如图2.2。