2.4 双螺杆挤压膨化机设计
2.4.1 膨化腔
为便于所需要配置件的更换及保养,膨化腔 一般是组装成的。膨化腔为圆筒状,为增大与物料的摩擦剪切力,与螺杆仅有少量的间隙。膨化腔内壁有直沟型和螺旋沟型。直沟型有剪切、搅拌作用,一般位于挤压机膛中段;螺旋沟型有助于推进物料,通常位于进料口部位,靠近模板的节段也设计成螺旋沟,使模板压力和出料保持均匀。膨化腔也可做成夹套型,便于通入蒸汽或冷却水。为便于操作,一般在膨化腔上安装压力传感器和温度表。
2.4.2 螺杆
螺杆是膨化机的最主要配件之一,螺杆的质量是衡量膨化机质量的主要指标。目前市场上的螺杆材质主要有: 40 铬钼铝、高铬铸铁、不锈钢及合金钢渗碳、渗氮、渗碳化钨处理。不同的材质,耐磨性不同,价格差距很大。
表示螺杆结构的参数主要有:直径、螺距、根径和叶片断面结构。
2.4.3 出料装置
膨化机的出料装置是产品通过膨化机的最后关卡,对产品的形状、质地、密度及外观特征及其膨化机的生产量有很大影响。
膨化机的出料通常有单孔出料、环隙出料及模孔出料三种形式。
出料模的特性:
饲料用膨化机的出料模常采用经处理的钢模;
饲料用膨化机的工作压力一般在 21 - 175kgf/cm ;
模孔对物料应有适当的控制,以保证足够长度的膨化腔被充满。
本次设计采用模孔出料形式。
2.4.4 切割装置
膨化机常用的切割装置有三种 ;
同步切刀:装在膨化机主轴上的切刀;
异步切刀:由单独动力驱动的切刀;
截断切刀:用于切段较长或慢速挤压的场合。
通常在操作之前就调整好切刀与压模的间隙,刀片位置可以个别调整;对成型要求较高的场合,一般采用弹簧刀片,刀片与模面保持接触。
本次切割装置设计采用异步切刀[5]。
3 各组成部件的设计与结构
3.1 电动机的选择
膨化机电机功率需根据实际生产的对象来确定,根据总的结构来确定效率大小。
经验公式为 (3-1)
其中:K为电机储备效率,取10%;C为一般食品或者饲料的比热,取1.67KJ/kg*k; 为筒内温升,一般在150摄氏度左右,取差值在100左右;
E为生产产品的效率,一般在0.0139-0.222之间;整体机械效率为 。
计算得N=3.5kw-5.4kw之间,此为一根螺杆的需求效率,双螺杆则为7kw-10.8kw左右。所以取电机功率为11kw[6]。
因此取电动机规格为Y160M-4,11kw,转速为1460r/min。
3.2 减速器的主要零件设计
3.2.1 总体参数设计
电动机的转速为1460r/min,输出转速为460r/min,因此设计传动比为:i= ,因此 =3.17P2,,传动比不大,选取1级减速器。
转速:P1轴 ;
功率:P1轴p1=11kw•0.994•0.988•0.988=10.67kw;
P2轴p2=10.67kw•0.97•0.988•0.988=10.10kw
双轴P3=10.10kw•0.99• =9.41kw,单根为4.71kw。
转矩:P1轴T1=9550• •0.994•0.988 =69.81N•m
P2轴T2=69.81N•m•0.97•0.988¬¬ •3.17=209.54N•m
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