题 目：10t/d油料挤压机设备设计 学 院：专 业：机械设计制造及其自动化姓 名： 学 号： 指导教师： 毕业设计（论文）时间：二O一 一年三月六月 共17周 I 摘要摘 要该论文为10t/d油料挤压设备的设计，属于食品机械设计的领域。本设计主要是在申德超教授原有挤压机实验台基础上进行的设计。主要内容包括螺杆设计，组合式套筒的设计，驱动系统的设计(电机的选择)，传动系统的设计。实现了挤压系统，传动系统的合理，结构紧凑，并实现了加热冷却系统的优化。达到可靠性、适用性、先进性、经济性的统一。研究方法是采用设计与实践结合，吸取已有经验，借鉴现有机型的优点，设计出符合本课题要求的油料挤压设备。关键词： 挤压膨化，单螺杆挤压膨化机，组合式套筒，电机AbstrctAbstractThe paper is 12t/d of raw materials at low temperature extrusion equipment design, which belong to the field of food machinery design。Mainly in the design of the original De-Chao Shen, Professor of small extruder。Includes screw design, the modular sleeve design, drive system design (the choice of motor)。The realization of the extrusion system, a reasonable drive system, compact structure, and to achieve the optimization of heating and cooling system。Achieve reliability, the applicability of the advanced nature of the unity of economics。The study design and practice, lessons have been the experience of the advantages of drawing on existing models, designed in line with the requirements of this new type of starch subject of quality raw materials at low temperature extrusion equipment。Key words: extrusion, single screw extrusion machine, modular sleeve, high-power motorIII目录目 录摘 要-Abstract-第一章 绪 论- 1-1.1课题的背景和意义- 1 -1.2挤压技术的现状- 2 -1.3挤压技术的发展趋势与前景1.4 课题研究的主要内容 -4 -第二章 挤压机的工作原理及结构- 5 -2.1 挤压机的工作原理- 5 -2.2 挤压机的结构- 5 -2.2.1控制装置- 6 -2.2.2 驱动装置- 6 -2.2.3 传动装置- 7 -2.2.4 调质系统- 7 -2.2.5 喂料装置- 7 -2.2.6 挤压装置- 7 -2.2.6.1 螺杆- 7 -2.2.6.2机筒- 9 -2.2.7 加热与冷却装置- 9 -2.2.8 成型装置- 9 -第三章 电机的选取和轴、键的计算- 11 -3.1 驱动电机的选取- 11 -3.2 轴的压杆稳定校核3.3 键的强度校核-13-第四章 挤压部件的设计与校核- 16 -4.1 螺杆与机筒的基本参数- 16 -4.2 螺杆与机筒的强度计算- 20 -4.2.1 受力分析与确定- 20 -4.2.2 螺杆的强度计算- 21 -4.2.3 机筒的强度计算- 23 -4.2.4 安全系数的确定- 26 -第五章 冷却加热装置和成型装置的设计- 27 -5.1 冷却加热装置的设计- 27 -5.2 成型装置的设计- 28 -第六章 结论- 29 -参考文献- 30 -致 谢- 31-绪论第一章 绪 论1.1课题的背景和意义挤压膨化是通过水分、热量、机械能、压力等的综合作用形成的，为高温、短时(HTST)的加工过程。根据处理原料水分的高低，可分为干法膨化和湿法膨化。干法膨化是利用摩擦产生的热量使物料升温，在挤压螺旋的作用下强迫物料通过模孔，同时获得一定的压力。物料挤出模孔后，压力急剧下降，水分蒸发，物料内部形成多孔结构，体积增大，从而达到膨化的目的。干法膨化的水分一般为15%20%。湿法膨化原理与干法膨化大体相同，但湿法膨化的物料水分常高于20%，甚至达30%以上。此外，物料升温部分是靠加入蒸汽达到的。挤压机是挤压加工技术的关键，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,并得到迅速发展。挤压加工主要由一台挤压机一步完成原料的混炼、熟化、破碎、杀菌、预干燥、成型等工艺,制成膨化、组织化产品或制成不膨化的产品1。只要简单地更换挤压模具,便可以很方便地改变产品的造型。世界上第一台螺杆挤压机的专利是由英国Gray 于1879 年获得的,主要用于橡塑工业。到本世纪30年代,第一台用于谷物加工的单螺杆挤压机问世,它开始用于生产膨化玉米。二战期间,日本人用于生产压缩军粮。60 年代,又开始出现了双螺杆挤压机,并用于食品加工领域。我国从70 年代开始研究食品挤压技术和挤压加工机械 。1980 年3 月,北京食品研究所仿制出第一台自热式PJ 1 型谷物膨化挤压机。1982 年无锡轻工业大学从法国Clext ral 公司引进一台BC 45 型双螺杆挤压机,开始了对挤压加工技术的研究。与此同时,国内许多生产厂家也先后从世界各大公司引进了先进的挤压设备。国际上有代表性的挤压机生产企业除法国Clext ral 公司外,还有美国Wenger 公司,德国的WP 公司,意大利MAP 公司,日本的恩奴比食品有限公司,瑞士的Buchcler 公司等。在引进国外设备的同时,国内的许多厂家也先后生产了不同类型的挤压设备,其中以单螺杆设备居多。螺杆挤压机用于食品生产具有工艺简单、一机多能、生产连续化、效率高、能耗低、投资少、收效快的特点。生产出来的食品口感细腻、易消化吸收、营养成份损失少、贮藏时间长、不易产生“回生”现象、食用方便。目前,挤压技术已经发展成为最常用的膨化食品生产技术之一。挤压机的研究与开发也势在必行。食品挤压加工技术，特指利用螺杆挤压方式，通过压力、剪切力、摩擦力、加温等作用所形成的对于固体食品原料的破碎、捏合、混炼、熟化、杀菌、预干燥、成型等加工处理，完成高温高压的物理变化及生化反应，最后食品物料在机械作用下强制通过一个专门设计的孔口（模具），便制得一定形状和组织状态的产品。这种技术可以生产膨化、组织化或不膨化的产品。近年来，挤压膨化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，并得到了迅速的发展。挤压膨化技术由于其自身特点，具有许多其他加工方法所不具备的优势。它是一项经济实用的新型加工方法，它具有工艺简单、原料利用率高、占地面积小、生产能力高等特点，现已在食品工业中广泛应用。 我国的应用现代膨化技术生产膨化食品还处在成长阶段，主要表现在膨化设备水平较低、生产能力有限、设备种类少，膨化食品的品种少等几个方面。中国作为一个粮食生产大国的地位和当今挤压膨化技术的落后是不相符的。因此，应用现代膨化技术设计制造大型高效的挤压膨化机是相当有必要的。无论从经济效益还是社会效益来说，都将拥有广阔的前景。1.2挤压技术的现状 我国应用现代膨化技术是在八十年代初开始的，一九八零年北京食品研究所在国内率先研制成功挤压膨化机，并将其投放市场。而后又有一批高校和科研单位院所进行了食品挤压技术及其装备的研究，诸如沈阳农业大学、北京农业工程大学、江苏理工大学、黑龙江商学院、无锡轻工学院及北京食品研究所等科研单位在这方面研究比较多，他们在食品风味、谷物膨化机理、工况参数等方面进行了较多的实验研究，也取得了很多的科研成果，但与国外相比尚有较大的差距。自从我国应用现代膨化技术以来我国膨化技术的发展较快。但是随着社会的进步、人们生活水平的提高，对膨化食品的要求越来越高，人们对膨化产品资源及膨化食品品种的开发要求也越来越高。为满足人们对膨化食品的需求，国内成立了专门从事膨化技术研究的科研机构，且具有较大规模的专业生产膨化设备的企业也应运而生。膨化技术的应用也从膨化食品发展到强化食品，如强化可可粉、干海带颗粒等;同时膨化物料不仅用于食品行业，也开始在饲料、酿造、医药、建筑、筑造等行业应用，取得了较好的效果。我国膨化技术的发展较快。但是随着社会的进步、人们生活水平的提高，对膨化食品的要求越来越高，人们对膨化产品资源及膨化食品品种的开发要求也越来越高。为满足人们对膨化食品的需求，国内成立了专门从事膨化技术研究的科研机构，且具有较大规模的专业生产膨化设备的企业也应运而生。膨化技术的应用也从膨化食品发展到强化食品，如强化可可粉、干海带颗粒等;同时膨化物料不仅用于食品行业，也开始在饲料、酿造、医药、建筑、筑造等行业应用，取得了较好的效果。但是和国外相比还有较大差距，因此，大力发展膨化技术并加快它在食品生产中的应用步伐，以促进我国食品工业的发展是目前食品科学工作者需着重考虑的一个课题在国外，膨化技术作为一种新型食品加工技术发展很快。现在己经非常普遍地使用膨化谷物制作面包、点心、蒸制品、炸制品等。据资料报道，日本1979年生产的膨化食品有300多种，年产量达14。6吨。此外，挤压膨化技术还应用到原料处理方面，如制作淀粉、处理谷物、大豆等;用膨化原料酿造酱油，蛋白质利用率可达90%，大大提高了酱油的质量和产量。膨化原料在制油、酿酒方面亦有应用。美国膨化制品的年产值已达十几亿美元，目前一些发达国家生产膨化食品已有成熟的工艺和先进的设备，形成了生产线。由于设备先进，食品的外形精巧、多样化，还采用双挤压法，可生产夹馅产品，这种挤出机有两个同心的挤压头装在一个压模上。因此，在挤出外层环状面团的同时，中间装填了被挤压的馅料。现在，国外的食品膨化设备种类繁多，既有适用于超市、广场等公共场所使用的小型食品膨化机，也有适合家庭使用的轻便式膨化机;不仅有大型连续式膨化设备，也有了自动化膨化设备。近年来，美国的Frito-Lay公司、日本的Calbee公司以及欧洲和东南亚很多著名的膨化食品生产企业纷纷在中国投资设厂，生产各种膨化食品。美国的Frito-Lay公司在广州的合资公司广州百事公司。1994年投产后，仅日氏牛排和海鲜栗米脆年销售额就达一亿元人民币。当今世界，对挤压蒸煮机已具有新的认识，是一个独特的、可以高温瞬时、多工序循序完成的特殊生物化学反应器，为创制多品质、多风味的工程食品提供了良好的装备