双螺杆挤压机的系统模型
反向旋转型双螺杆挤压机及传动系统的设计(含全套CAD图纸)
毕业设计论文任务书一、题目及专题：1、题目反向旋转型双螺杆挤压机及传动系统的设计2、专题二、课题来源及选题依据双螺杆挤压机是为解决单螺杆挤压机的局限性而发展起来的。
与单螺杆挤压机相比，双螺杆挤压机更容易加入带状料，分料及玻璃纤维等物料；物料在机筒内停留时间短；塑化混合效果优良。
双螺杆挤压机在我国的使用非常普遍，因此对双螺杆挤压机的进一步研究对我国的经济发展有着极其重要的意义。
三、本设计（论文或其他）应达到的要求：①熟悉反向旋转型双螺杆挤压机的发展历程，特别是近十几年来的发展；②熟悉掌握反向旋转型双螺杆挤压机的工作原理；③熟练反向旋转型双螺杆挤压机传动箱的设计方法；④熟练绘制挤压机及传动系统总装图、部件图和零件图；⑤能够熟练使用AUTO-CAD。
四、接受任务学生：机械94 班姓名徐志强五、开始及完成日期：I自2012年11月12日至2013年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教研室主任〔学科组组长〕签名研究所所长系主任签名2012年11月12日摘要本文先分析了挤压机的市场需求和生产现状，并初步探讨了挤压机生产食品的工艺可行性；提出了用双螺杆挤压机生产食品的工艺流程。
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，根据各种食品的特性和生产食品的特殊工艺要求，对挤压机的关键部位进行了相应的设计。
本文详细的介绍了挤压机的主要零部件传动箱、传动系统、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传动箱大小齿轮，带轮，从动轴，键等进行了设计和强度校核，并对轴承承载能力进行了校核计算;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：传动系统；挤压混炼；反向旋转双螺杆挤压机AbstractIn this page, the market need of the extrusion press and the condition of the production is analyzed first.And from theoretically, we studied the technique possibility to produce the foods. We expounded the specialty and working elements of the twin-screw extruder and pointed working flow to produce the foods with twin-screw extruder. In the base of the extruders in existence, we referenced the mature means of extruder design in our country and abroad and based the characteristic of foods and the special working craftwork requires, then, we designed 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 and 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 equipment, and made a simple design. In the end of the text, the installing, operation, controlling and repairing of the extruder were also introduced.Key words：The transmission system；extrusion mixing and shaping；Counter-rotation twin -screw extruder目录摘要........................................................................................................................................... I II ABSTRACT .................................................................................................................................. I V 目录.. (V)1 绪论 (1)1.1挤压机技术应用及分析 (1)1.2国内外生产现状 (1)1.2.1 国内发展 (1)1.2.2 国际上主要有以下方面 (1)1.3挤压机生产食品的可行性分析 (2)1.4挤压技术在口香糖加工中的应用 (2)1.4.1 口香糖的市场需求 (2)1.4.2 口香糖的加工工艺 (2)1.4.3 挤压机生产口香糖的可行性 (4)2 食品挤压机挤压设备简介 (6)2.1双螺杆挤压机的工作原理 (6)2.1.1 挤压原理 (6)2.1.2 挤压加工系统 (7)2.2总体结构设计 (7)3 双螺杆挤压机挤压设备设计 (8)3.1传动系统的设计及计算 (8)3.1.1 传动系统设计 (8)3.1.2 电动机的选用 (8)3.1.3 传动比分配 (8)3.1.4 主要传动零部件设计计算和校核 (9)3.2辅助零部件设计计算 (20)3.2.1 加料系统设计计算 (20)3.2.2 加热与冷却系统的设计 (22)3.2.3 润滑油的选用 (24)4 挤压加工系统的安装、操作与维护 (25)4.1挤压加工系统的安装 (25)4.1.1 挤压机的安装基础 (25)4.1.2 调整挤压机水平 (25)4.1.3 机筒的安装 (25)4.1.4 螺秆的装拆 (25)4.1.5 模头的安装 (25)4.2挤压加工系统的操作 (25)4.2.1 挤压机的开车 (25)4.2.2 开车操作注意事项 (25)4.3挤压机的维护保养 (25)4.3.1 螺杆的保养 (25)4.3.2 机筒的保养 (25)4.3.3 挤压机其它部分的保养 (26)4.4设计中的几个问题 (26)5 总结与展望 (27)5.1总结 (27)5.2展望 (27)致谢 (28)参考文献 (29)反向旋转型双螺杆挤压机及传动系统的设计1 绪论1.1 挤压机技术应用及分析挤压加工技术作为一种经济实用的新型加工方法广泛应用于食品生产中，并得到迅速的发展。
双螺杆挤出机结构及主要零件
双螺杆挤出机构造及主要零件双螺杆挤出机的零部件组成与单螺杆挤出机的零部件组成根本相似。
两种挤出机不同之处是双螺杆挤出机的机筒内有两根螺杆、加料局部采用螺旋强制向机筒内供料，螺杆用轴承的规格和布置比拟复杂。
双螺杆挤出机的组成零部件位置如图1所示。
图1 双螺杆挤出机主要零部件组装位置1—连接法兰；2—分流板；3—机筒；4—电阻加热；5—双螺杆；6—螺旋加料装置；7—料斗；8—螺杆轴承；9—齿轮减速箱；10—传送带；11—电动机；12—机架1、螺杆构造双螺杆中的螺杆构造类型有多种，在双螺杆挤出机的分类中，有旋向不同螺杆及螺杆组合啮合与否型螺杆；以螺杆的螺纹局部组成和螺杆的外形分类，还有多种类型。
(1) 按螺杆的螺纹局部组成分可分为整体式螺杆和组合式螺杆。
①整体式螺杆整体式螺杆中可分为螺纹局部外圆直径完全一样的圆柱形螺杆和外圆直径逐渐缩小的圆锥形螺杆。
圆柱形螺杆中又分为螺杆的螺距从加料段至均化段逐渐变小型螺杆和螺纹距不变、而螺纹棱宽度由加料段至均化段逐渐加大变宽型螺杆。
②组合式螺杆组合式螺杆是指螺杆的螺纹局部由几个不同形式的螺纹单元组合而成，这些螺纹单元装在一根带有长键的轴上或组装在六角形芯轴上，成为一根挤塑某种塑料的专用螺杆。
啮合型同向旋转双螺杆构造多采用组合式螺杆。
(2) 按两根螺杆的轴心线平行与否分双螺杆又分为两根螺杆直径一样、组装后两根螺杆的轴心线平行的圆柱形螺杆和两根螺杆直径由大到小逐渐变化、组装后两根螺杆轴心线不平行的圆锥形螺杆。
这两种螺杆的外形构造如图2所示。
图2 圆柱形和圆锥形双螺杆的外形构造2、机筒构造双螺杆挤出机的机筒构造和单螺杆挤出机的机筒构造形式一样，也分整体式机筒和分段组合式机筒。
机筒构造形式如图3所示。
图3 双螺杆挤出机的机筒构造1一排气口；2—进料口在双螺杆挤出机中，啮合异向旋转双螺杆和锥形双螺杆挤出机一般多采用整体式机筒；只有少数大型挤出机采用分段组合式机筒，目的是为了方便机械加工和节省一些较贵重的合金钢材。
双螺杆挤出机的结构及原理
双螺杆挤出机的结构及原理双螺杆挤出机是一种常用的塑料加工设备，广泛应用于塑料加工行业，本文将介绍双螺杆挤出机的结构及其原理。
结构双螺杆挤出机主要包括机头、料斗、螺旋输送机、缸体、螺杆组、电控系统等组件。
•机头：双螺杆挤出机的出料口，通过机头将挤出的熔融塑料进行成型。
•料斗：贮存塑料原料。
•螺旋输送机：将料斗中的塑料原料输送到缸体中。
•缸体：分为加热区和冷却区，加热区通过电热管加热，使塑料原料熔化并提高其流动性；冷却区通过水循环冷却，使塑料原料快速降温固化。
•螺杆组：可以分为驱动螺杆和被动螺杆，驱动螺杆由电机提供动力，通过传动装置带动被动螺杆旋转，将塑料原料在缸体中挤出。
•电控系统：控制双螺杆挤出机的启动、停止、加热、冷却和速度等参数。
原理双螺杆挤出机的工作原理是将塑料原料经过加热融化变成熔融塑料，通过螺杆的旋转将熔融塑料挤出机头形成管材、板材等形状。
具体工作过程如下：1.将塑料原料放入料斗中，由螺旋输送机将原料运送到缸体中。
2.缸体中的螺杆组由电机驱动旋转，将原料挤压向机头。
被动螺杆通过沟槽的作用将塑料原料送向驱动螺杆处。
3.加热区电热管的加热作用使塑料原料快速熔化变成熔融状态。
4.熔融塑料在螺杆的作用下，完全混合均匀后，通过机头挤出。
5.冷却区水循环制冷，使挤出的塑料快速降温固化成型。
6.控制系统可以实现对双螺杆挤出机的启停、加热、冷却、速度等参数的调节和控制。
总结双螺杆挤出机的结构及其原理相对简单，但具有高效、稳定、可靠的特点，广泛应用于塑料加工领域。
通过加热、挤出和冷却三个步骤，能够实现对塑料原料的自动化加工和成型，满足不同行业对塑料制品的需求。
同向平行双螺杆挤出机_研究报告——北京化工大学
目录1概述-----------------------------------1 2同向平行双螺杆挤出机的分类-------------1 2·1基本分类-------------------12·2组合分类-------------------23主要结构及基本原理---------------------2 3·1主要结构-------------------33·2基本原理-------------------44同向平行双螺杆挤出机的优点-------------6 5同向平行双螺杆挤出机的发展趋势---------7 参考文献------------------------------91概述挤出机起源18世纪，英格兰的Joseph Bramah于1795年制造的用于制造无缝铅管的手动活塞式压出机被认为是世界上第一台挤出机。
在挤出机作为一种制造方法的发展过程中，第1次有明确记载的是R.Brooman在1845年申请的用挤出机生产固特波胶电线的专利。
在聚合物加工中首先应用双螺杆挤出机是在20世纪30 年代的意大利, 其标志是Roberto Colombo研制成功了同向双螺杆挤出机Pasquetti研制成功了异向双螺杆挤出机。
现代双螺杆挤出技术是在20 世纪60 年代末至70 年代初随着RPVC制品的发展得以发展的1964年Inning和Zanradnik 申请了己内酞胺在标准组件同向旋转双螺杆挤出机内连续阴离子聚合的专利。
在我国, 双螺杆挤出机的应用大约在20 世纪70 年代初, 到90 年代初发展迅速。
关于最早双螺杆挤出机的设计初衷是为了解决挤出时物料挤出不净的问题，后来在使用和研究的过程中发现双螺杆挤出机的性能在很多方面优于单螺杆挤出机，因此，对于双螺杆的研究是很必要的，下面主要分析同向平行双螺杆挤出机的分类。
2双螺杆挤出机的分类2·1随着双螺杆挤出机的发展，就出现了各种不同样式的双螺杆挤出机，由于所需加工的物料不同，因此需要用不同的螺杆挤出机的形式来进行良好的塑化，保证加工质量。
最新反向旋转型双螺杆挤压机及传动系统的设计(含全套cad图纸
反向旋转型双螺杆挤压机及传动系统的设计（含全套C A D图纸）毕业设计论文任务书一、题目及专题：1、题目反向旋转型双螺杆挤压机及传动系统的设计2、专题二、课题来源及选题依据双螺杆挤压机是为解决单螺杆挤压机的局限性而发展起来的。
与单螺杆挤压机相比，双螺杆挤压机更容易加入带状料，分料及玻璃纤维等物料；物料在机筒内停留时间短；塑化混合效果优良。
双螺杆挤压机在我国的使用非常普遍，因此对双螺杆挤压机的进一步研究对我国的经济发展有着极其重要的意义。
三、本设计（论文或其他）应达到的要求：①熟悉反向旋转型双螺杆挤压机的发展历程，特别是近十几年来的发展；②熟悉掌握反向旋转型双螺杆挤压机的工作原理；③熟练反向旋转型双螺杆挤压机传动箱的设计方法；④熟练绘制挤压机及传动系统总装图、部件图和零件图；⑤能够熟练使用AUTO-CAD。
四、接受任务学生：机械94 班姓名徐志强五、开始及完成日期：自2012年11月12日至2013年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教研室主任〔学科组组长〕签名研究所所长系主任签名2012年11月12日摘要本文先分析了挤压机的市场需求和生产现状，并初步探讨了挤压机生产食品的工艺可行性；提出了用双螺杆挤压机生产食品的工艺流程。
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，根据各种食品的特性和生产食品的特殊工艺要求，对挤压机的关键部位进行了相应的设计。
本文详细的介绍了挤压机的主要零部件传动箱、传动系统、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传动箱大小齿轮，带轮，从动轴，键等进行了设计和强度校核，并对轴承承载能力进行了校核计算;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：传动系统；挤压混炼；反向旋转双螺杆挤压机AbstractIn this page, the market need of the extrusion press and the condition of the production is analyzed first.And from theoretically, we studied the technique possibility to produce the foods. We expounded the specialty and working elements of the twin-screw extruder and pointed working flow to produce the foods with twin-screw extruder. In the base of the extruders in existence, we referenced the mature means of extruder design in our country and abroad and based the characteristic of foods and the special working craftwork requires, then, we designed 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 and 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 equipment, and made a simple design. In the end of the text, the installing, operation, controlling and repairing of the extruder were also introduced.Key words：The transmission system；extrusion mixing and shaping；Counter-rotation twin -screw extruder目录摘要 (III)ABSTRACT (IV)目录 (V)1 绪论 (1)1.1挤压机技术应用及分析 (1)1.2国内外生产现状 (1)1.2.1国内发展 (1)1.2.2国际上主要有以下方面 (1)1.3挤压机生产食品的可行性分析 (2)1.4挤压技术在口香糖加工中的应用 (2)1.4.1口香糖的市场需求 (2)1.4.2口香糖的加工工艺 (2)1.4.3挤压机生产口香糖的可行性 (4)2 食品挤压机挤压设备简介 (6)2.1双螺杆挤压机的工作原理 (6)2.1.1挤压原理 (6)2.1.2挤压加工系统 (7)2.2总体结构设计 (7)3 双螺杆挤压机挤压设备设计 (8)3.1传动系统的设计及计算 (8)3.1.1 传动系统设计 (8) (8)3.1.2 电动机的选用 (8)3.1.3 传动比分配 (8)3.1.4 主要传动零部件设计计算和校核 (9)图推力轴承组示意图 (17)3.2 辅助零部件设计计算 (20)3.2.1 加料系统设计计算 (20) (20) (21)螺旋进料传动方案............................................................................................................................................................................ 22 3.2.2 加热与冷却系统的设计 .. (22)铝块冷却水管 (24)3.2.3 润滑油的选用 ........................................................................................................................................ 24 4 挤压加工系统的安装、操作与维护 . (25)4.1挤压加工系统的安装 (25)4.1.1 挤压机的安装基础 (25)4.1.2 调整挤压机水平 (25)4.1.3 机筒的安装 (25)4.1.4 螺秆的装拆 (25)4.1.5 模头的安装 (25)4.2 挤压加工系统的操作 (25)4.2.1 挤压机的开车 (25)4.2.2 开车操作注意事项 (25)4.3 挤压机的维护保养 (25)4.3.1 螺杆的保养 (25)4.3.2 机筒的保养 (25)4.3.3 挤压机其它部分的保养 (26)4.4 设计中的几个问题 ....................................................................................................................... 26 5 总结与展望 .. (27)5.1 总结 (27)5.2 展望.......................................................................................................................................... 27 致 谢 .. (28)参考文献 (29)1 绪论1.1 挤压机技术应用及分析挤压加工技术作为一种经济实用的新型加工方法广泛应用于食品生产中，并得到迅速的发展。
双螺杆构型及挤压参数的建模与试验研究
双螺杆构型及挤压参数的建模与试验研究双螺杆构型及挤压参数的建模与试验研究摘要：本文以双螺杆挤压机为研究对象，通过建立数学模型，探讨了双螺杆挤压机的构型及挤压参数对挤出过程的影响。
同时进行了实验研究，对比分析了模型与实际的挤压效果，验证了模型的准确性和可行性。
研究结果表明，双螺杆构型及挤压参数对挤压过程起着重要的作用，可以通过调整这些参数来控制产品质量和生产效率。
关键词：双螺杆挤压机；构型；挤压参数；数学模型；实验研究1. 引言双螺杆挤压机作为塑料加工的重要设备之一，在塑料工业中得到了广泛的应用。
挤压过程是通过双螺杆挤压机将熔融的塑料物料挤出成型，受到挤压机的构型及挤压参数的影响。
因此，研究双螺杆挤压机的构型及挤压参数对挤出过程的影响，对于提高产品质量和生产效率具有重要意义。
2. 双螺杆挤压机的构型及工作原理双螺杆挤压机的构型可分为共转双螺杆挤压机和差动双螺杆挤压机两种。
共转双螺杆挤压机的两个螺杆同步旋转，工作原理与单螺杆挤压机类似；差动双螺杆挤压机的两个螺杆差速旋转，其中一个螺杆为主螺杆，另一个为辅螺杆，辅螺杆的转速通常低于主螺杆。
双螺杆挤压机的挤压过程主要有熔融、输送和排出三个阶段。
在熔融阶段，上料装置将塑料颗粒送入双螺杆挤压机，通过螺杆融化，形成熔融塑料。
在输送阶段，熔融塑料被双螺杆挤压机的螺杆转动推送，向模具出口流动。
在排出阶段，挤出塑料经过模具的形状，得到所需的产品。
3. 双螺杆挤压机的建模为了研究双螺杆挤压机的构型及挤压参数对挤出过程的影响，需要建立合适的数学模型。
在建模过程中，考虑到实际生产过程的复杂性，可以采用离散元法和数值模拟方法等较为精确的模拟方法。
通过对挤压机的几何结构、材料参数和运行参数进行描述和建模，可以得到一系列方程表示挤压过程的动态变化规律。
双螺杆挤压机的数学模型包括传热计算模型、流动模型和传输模型等。
传热计算模型用于描述熔融塑料的温度变化规律，流动模型用于描述熔融塑料在螺杆腔中的流动行为，传输模型用于描述熔融塑料的质量传递过程。
双螺杆挤压机
产； 4）适合于形状复杂的产品； 5）适合低剪切力挤压机加工的物料。
（二）按挤压机的受热方式进行分类
（1）自然式挤压机：
1）挤压中的热量来自物料与螺杆，物料与机筒间的摩擦； 2）挤压温度受生产能力，水分含量。物料粘度，环境温 度，螺 杆转速等多方面因素的影响，故温度不易控制，偏 差较大； 3）设备一般只有较高转速，转速可达500~800r/min； 4）可用于小吃食品的生产，产品质量不易稳定，操作灵 活性小，控制困难；
1.2.1 挤压型膨化过程
1）是一个高温高压的过程；
2）可较方便地调节挤压过程的压力剪切力，作 用和时间；
3）可将挤压过程应用于某些需高温高压的生化 反映过程；
大多数的食品挤压机是将加热、蒸煮与挤 压成型两种作用有机地结合起来，使原料经挤压 机后，成为具有一定形状和质构的熟化或半熟化 的产品。
(2)挤压物料的类型 以玉米为原料的挤压物料与在相 同的挤压条件下用同一挤压机和以米粉或小麦为原料 的挤压物料是十分不同的。原料的类型和原料的性质， 主要是蛋白质、淀粉、脂肪以及水分的含量对被挤压 物料的性质起到十分重要的作用。除了不同谷物原料 之间的黏度差别影响外，成分不同所引起的内部结构 也会造成产品特性的很大差别
特点： 1)大多数维生素受热不稳定，它在加工过程
中的损失不可避免。挤压过程虽然温度较 高，但挤压是一高温短时(HTST)过程。物 料的受热 强度不太大，故维生素损失也不 太严重。 2)物料在腔内与空气接触少，维生素A、维生 素C等易发生氧化的维生素也不会因氧化而 产生过多的损失。
3)对于谷物原料中的B族维生素：维生素B1，受热
双螺杆挤出机 ppt课件
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1、温度
☆ 温度的调节
加料口：为保证物料顺利加入，必须保持固体的摩 擦性质，故此段机筒不但不要加热，还需要冷却。 在加料口下游，机筒温度则需升高，以便将物料加 热，促使其熔融。
在啮合处，螺纹和螺槽的速度相反，物料相对速
度很大，承受很大的剪切，有利于混合，且能刮
去螺槽内的积料，故具有较好的混炼和自洁作用 。
由于啮合处两根螺杆的速度方向相反，因此能在
上下啮合区形成平衡的压力，螺杆的轴承及机筒
承载均匀，故可在高转pp速t课件下工作。
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5 工作原理
☆ 啮合型同向双螺杆挤出机
物料经受双螺杆熔融、混炼、输送等作用到达挤 出机头口模。
在这一过程中，物料的运动情况因螺杆的啮合方 式、旋转方向的不同而不同。
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5 工作原理
☆ 啮合型同向双螺杆挤出机
物料自料斗经定量装料器加入 机筒后，按照旋转
方向，可从 一根螺杆的螺槽经啮合区的间隙流
入另一根螺杆的螺槽，形成旋转的倒“8”形向前 运动，于是，从加料口至机头存在着通道。
两个螺杆的轴线尾部分开，有利于安装较大的承载轴承，故可 承受较大扭矩，且寿命长。
加料段直径大，螺杆强度高，物料受热面积大，有利于塑化。 而在计量段螺杆直径小，受热较小，有利于实现低温挤出。
由于锥形双螺杆比平行双螺杆有上述优点，现已逐步取代了平 行异向旋转双螺杆挤出机。
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4.3.2 双螺杆挤出过程参变量
啮合型同向旋转双螺杆挤出机被广泛用于物料的
混炼。
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5 工作原理
☆ 啮合型异向双螺杆挤出机
由于两根螺杆的旋转方 向不 同，一根螺杆中物料螺旋前进 的道路被另一根螺杆堵死，故 不能形成“8”运动。
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螺槽深度、 螺棱宽度等） 直接相关； 螺杆转速和喂料速度与
物料流的正流有关， 其值的增大有利于生产能力的提高； 物
料湿度和机筒设置温度则使熔体粘度和模口 压力值发生变 图３ 生产能力与形响因素的联系 化， 对生产能力主要起负作用。各因素对生产能力的影响 效果不同且相互限制在某一 范围内， 比 如喂料速度与机筒内 可供物料利用的体积及螺杆转速有关； 物 料湿度既应保证生化反应过程中所需的水分， 又能建立起膨化时所需的高压状态。 １ ． ３ 从产品质ｆ看挤压系统中因寨的影响过程
数
＇ ９ ９ 汕头国际爷物膨化和保健食品加工技术研讨会论文集 目 标函数及影响因素是进行试验研究和分析的前提， 挤压系统的参数构成如图２ 所示。 衡量双螺杆挤压机工作效率的方法很多， 但最终追求的目 标为生产能力和产品质量。本文便是 从这两个目 标函数出发， 描述了目 标函数与各因素之问的相互作用和联系过程。 １ ． ２ 从生产能力看挤压系统中因素的影响过程 从影响生产能力的因素及其影响过程出发， 双螺杆挤 压机的生产过程可看成是系统中各因素与 物料流相互作用
一 娜 陌 盯 陌 一 万
吻 州 川 旧 毛
分析研究表明， 因素对膨化产品的影响有多种作用方
式。例如： 螺杆转速、 螺杆结构和喂料速度既可通过改变能 量输人（ 如机筒填充程度、 扭矩及粘度的变化） 的方式来控
制产品质量， 又可 通过改变生化反应的条件（ 如停留时间及 其分布、 生化反应速率和温度分布的变化） 来控制产品质 量， 还可以调节膨化条件弓 ． 如模 口压力） 来控制产品质量。
图５ 双，杆挤压机的系统棋型
＇ ９ ９ 汕头国际谷物膨化和保健食品加工技术研讨会论文集
际情况采用适当的方法选择参数， 在满足精度要求的前提下尽可能的简化。 （ ３ ） 上述模型指出了考查双螺杆挤压系统效率的途径和方法， 即以 生产能力和产品质量作为目 标 函 数 充分考虑影响目 标函 数的 各个环节， 合理选取可 控参数， 对目 标进行优化。
图１ 典型双姐杆挤压机的挤压膨化过程
物 料 湿 ｌ ｘ 一Ｊ Ｌ 简醚 ． ｌ没置 缘杆 转 速 喂料 速度 箱 口结 千 句 螺杆 结构 ｔ ＃曰 压 力
长期以来， 双螺杆挤压机一直没有一个统一的定义， 但
从 所 有的 解 释 和 定 义 看 ， 可 以 归 纳为 “ 双 螺 杆 挤 压机 是 二 种
参考文献
（ １ １程凌 敏 ， 徐克 非主 编． 食品 机 械北 京： 中 国 食品 出 版社 ． １ ９ ８ ７
［ ２ １ 文东辉 双螺杆挤压机系统效率参数的研究， 黑龙江商学院Ａ士学位论文， １ ９ ９ ９ ［ ３ １ 文斌一 双螺杆挤压机加工纤维食品的研究． 黑龙江商学院硕士学位论文， １ ９ ９ ７
压力控制复杂等缺陷， 因而在纤维食品加工中占据主导地位。典型双螺杆挤压机的挤压膨化过程见
图ｔ ｏ
喂料 口
加液 口
脱汽 口
ｔ 刀刀
｛
１ ｂ Ｈ
－ ｎ ｝ 丰 ０ Ｍ ＂ ｆ Ｉ ｝ １ － ｝ 斗 ａ ｓ ａ 丰 Ｎ ｀ Ｉ Ｓ Ｔ Ｉ ｌ ｌ ｆ ｌ Ｔ ｌ ｝ ＇ Ｔ ｝ Ｉ ｆ ／ ｆ ｌ ｝ Ｙ
３ 结论
（ １ ） 双螺杆挤压系统是一个多输人多输出系统， 输人与输出 之间的作用方式可以是直接的或间接 的， 且相互影响相互制约。 （ ２ ） 本文建立了一种双螺杆挤压机的系统模型。该模型包括挤压系统的功能描述及其影响因素 的相互联系和相互作用过程。 （ ３ ） 影响双螺杆挤压系 统的因素是系统性的， 包括操作参数、 结构参数和系统参数。综合考虑生 产能力和产品质量， 合理选取可控因素的范围来优化目 标是生产和研究中 常用的有效方法。 （ ４ ） 本文的 结论已 应用于生产实践和试 验研究中， 并取得较好的 效果。
＇ ９ ９ 汕头国际谷物膨化和保健食品加工技术研讨会论文集
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双螺杆挤压机的系统模型
文东辉 杨 兴 胡荣生 徐常应 徐克非 郝文杰
（ 大连理工大学机械系 １ １ ６ ０ ２ ３ ） 前 言
（ 黑龙江商学院 １ ５ ０ ０ ７ ６ ）
我国纤维食品的双螺杆挤压加工技术是本世纪七十年代未、 八１ 一 年代初发展起来的， 它以效率 高、 能耗少、 操作方便、 产品性能稳定、 加工对象范围广等优点深受欢迎， 被誉为纤维食品加工技术的 革命。双螺杆挤压机解决了 单螺杆挤压机进料特性差、 挤压强度低、 停留时问分布范围宽以及温度、
具有两根阿基米德螺杆并集输送、 混合、 加热， 加压等多项 单元操作于一体的生化反应器， 是一种在短时间内将物料 强制输送出模口的高效能机械设备” 。我国对食品挤压理 论及技术的研究起步较晚， 挤压设备比 较落后， 如何从系统 的角度来研究和揭示挤压系统中各因素与目标函数之间的 联系涉及很少。本文试图从挤压系统的全过程和总体的角 度， 对该系统目 标函数和影响因素进行描绘， 并由此建立双 螺杆挤压机的一种系统模型。
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熔体 温 度及枯 度 停 留时 间及 其分 布
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１ 挤压系统的影响因素
１ ． １ 挤压系 统的参数构成
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目前尚未有完整的食品加工用双螺杆挤压机的设计理 论， 由于食品在挤压机中发生的变化远比塑料复杂， 故沿用 图２ 挤压系统的参数构成 建立在塑料基础上的设计理论是不够合理的。研究双螺杆 挤压机加工的机理和特点可为螺杆设计提供反馈信息， 从而完善其设计理论。正确提出挤压系统的
从该过程可以看出， 操作参数和结构参数是通过系统参数 来影响产品的质量， 而系统参数对生产能力又会起负作用， 因此单纯地追求其中的某一目 标函数将导
图ａ 产品质ｔ及影响因去的联系
致其综合指标下降。例如 增大生产能力使停留 时问减小、 停留时间分布范围窄， 有时便难以确保生
化反应的彻底进行， 从而降低了产品质量。
的过程， 这个循环过程的主要环节挤压机的生产能力。例如： 生产能力与螺杆结构（ 如直径、
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２ 双螺杆挤压机的系统模型
综合考虑影响生产能 力和产品质量的因素及其影响过 程， 本文构造了一种双螺杆挤压机的系统模型， 见图５ ０ 从图 ５ 所示的系统模型可知： （ １ ） 双螺杆挤压系统是一个多输人多输出系统， 各因素 与生产能力之间的作用是直接的， 而与产品质量之间的作 用是间接的， 它们通过系统参数起作用。因此系统参数在 某些情况下也可作为目标函数进行考查， 这 一 工作已应用 于实践和实验研究 中， 并取得较好的效果， 详见文献【 ２ ］ ， ［ ３ ］ ， （ ２ ） 影响挤压系统 目标函数的因素是多方面的， 包括操 作参数， 结构参数和系统参数二大类， 分析研究时应根据实
膨化产品的质量依赖于模 口处熔体的一些特性如粘 度、 温度以及模口压力， 实际上是淀粉糊化和糊精化、 蛋白 质变性等生化反应的结果。这个动态过程可用图 ｄ 粗略描
述。
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