试析tse65型啮合型同向旋转双螺杆膨化机的试验研究

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1、硕士学位论文TSE65型啮合型同向旋转双螺杆膨化机的试验研究研究生：导师：专业：研究方向：顾俊峰高连兴教授农业机械化工程农业机械性能设计沈阳农业大学二oO五年六月沈阳农业大学硕七学位论文摘要膨化机是目前市场上用来膨化水产饲料、宠物食品及特种动物养殖饲料的广泛使用的jJn3：机械，双螺杆膨化机因其性能特点已开始应用，但目前市场上的双螺杆膨化机普遍具有结构复杂、费用高、工作不稳定、易堵死、效率低下等缺点。因此，对双螺杆膨化机进行更深入的研究，开发出小型啮合型同向旋转双螺杆膨化机，以满足中小型饲料厂和养殖场的需要具有重要现实意义和学术价值，

2、并可为开发大型高效节能的双螺杆膨化机提供理论依据。本论文主要进行了如下研究工作：1．分析了双螺杆膨化机的膨化原理。对不同类型的双螺杆膨化机的特点进行了分析，对单螺杆、非啮合型异、啮合异向旋转双螺杆、啮合型同向旋转双螺杆膨化机的性能进行了比较，得出了啮合型同向旋转双螺杆膨化机具有优良的喂料性能、极好的混合性能、优良的自沽性、停留时间及其分布可控的优点。2．研究了双螺杆膨化机的结构参数。对啮合型同向旋转双螺杆挤出机的结构参数进行了深入的理论分析，得出了螺杆啮合端面曲线形成原理、形状及其数学方程，推导了螺辑与机筒闻空腔端面面积、螺槽深度等参

3、数的计算公式：研究了双螺杆膨化机的单头螺杆和双头螺杆的拟和条件；推导了膨化产量、功耗和压缩比的计算公式：对物料停留时间及分布进行了量纲分析、理论计算公式推导。3．对TSE65型啮合型同向旋转双螺杆膨化机进行了总体设计，对重要部件的功能和结构进行了设计。其中：(1)较好地采用了变螺距螺旋输送器做喂料装置(螺距沿物料输送方向逐渐减小)，使喂料装置具有强制喂入的功能，通过增加料斗排料1：3的长度来避免了物料的结拱：(2)对螺杆进行了优化设计，将压缩熔融段分成三节，使压缩比逐渐增加，解决了“闷车”摘要后堵死的现象；设计了新型机筒，使加热更有效

4、，更均匀；(3)首次采用外置式透明胶管输送润滑油到齿轮箱，可随时观察润滑油的使用情况，测量润滑油的温度，简单方便地反映了齿轮的润滑情况。4．进行了TSE65型膨化机多因素试验与分析。在固定喂料量200kg／h的条件下，以物料含水率、机筒温度和螺杆转速为试验因素，以产品单耗和比容为指标进行三因素回归正交试验研究，建立了单耗和比容的数学模型，利用单因素及双因素分析各因素对膨化效果和能耗的影响。综合各项指标确定了TSE65型膨化机的较佳的膨化工艺参数范围：物料含水量20％～25％，机筒温度170℃～180℃，螺杆转速220rpm～260rp

5、m。在这个范围内，比容大于4．5ml／g，单耗小于0．42kWh／kg。关键词：膨化机：双螺杆：同向旋转：结构参数：性能参数Ⅱ沈阳农业火学硕士学位论文1前言1．1挤压膨化技术的发展历史膨化机最初起源于工业挤出机，是布拉默(J．Bramah)在1795年发明的。它是一个手动的柱塞和机头组件，用于连续制造铅管(z．塔莫尔等，1984)。英国格雷(Gray)和美国罗伊尔(Royle)获得了采用阿基米德螺杆挤出机的第一个专利。十九世纪中叶，螺杆挤出机开始应用在古塔波胶、橡胶、硝酸纤维索和酪蛋白的加工上。大约在1925年，人们应用螺杆挤出机挤出

6、了各种型式的聚氯乙烯，这标志着挤压基础工艺的开端。同时，罗厄尔(Rowell)和芬利森(Finlaysoa)进行了螺杆挤出机的第一个理论研究。20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。20世纪60年代，续单螺杆挤出机后开始出现了双螺杆挤压机，并用于食品加工领域。50年代，美国将挤压膨化技术应用于饲料工业，主要用于加工宠物食品，对动物饲料进行预处理以改进消化性和适口性，并生产反刍动物蛋白补充料的尿素饲料(Loscicki，1982)。到了80年代，挤压膨化技术已经成

7、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、水产养殖饲料、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。国际上有代表性的膨化机生产企业除法国Clextral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。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。北京食品研究所仿制出第一台自热式PJ一1型谷物膨化挤压机。1982年无锡轻工业大学从法国Clextral公司引进一台BC一45型双螺杆挤压机，开始了对挤压加工1前言

8、技术的研究(文东辉等．1999)。中国农业机械化科学研究院自1988年开始承担国家级新产品项目的膨化机系列课题，此后，在吸收国外先进设备的研制的基础上，于1994年底推出1．5t／h的大型膨化机。该机在结构上、性能和质量