基于solidworks的食品双螺杆膨化机三维实体建模

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1、技术·食品工程＞＞＞CEREALSANDOILSPROCESSING基于SolidWorks的食品双螺杆膨化机三维实体建模12赵春芳朱立学（1．仲恺农业工程学院轻工食品学院2．仲恺农业工程学院机电工程学院）【摘要】本文运用SolidWorks软件建立了食品双螺杆膨化机的三维模型，结合机械设计与食品加工的关系，从膨化食品加工的角度对原料运动轨迹及其引起的化学变化进行了阐述，并对高温高压膨化环境下食品物料的流动进行了初步分析。【关键词】食品；双螺杆膨化机；SolidWorks；物料流动中图分类号：TS203文献标识码：A文章编号：1673-7199(2010)12-0

2、150-04对于食品机械而言，由于原料来源广泛、种类繁螺杆的推动作用形成一种质地松脆、网状多孔的膨化多、成分多样，加工过程多发生复杂的化学反应，导食品。膨化机理比较复杂，但其主要作用原理包括热致传统看重产量、稳定性和磨损率等指标的机械设计效应和机械效应。热效应是在高温高压蒸汽作用下，不能充分发挥原料的特点。随着食品加工条件对温度、物料熔化和高温水解，氢键断裂而吸水。机械效应是压力、湿度等环境操作参数的高精度要求，物理环境螺杆与物料的挤压、摩擦、剪切与膨化机出口处突然对化学反应的影响愈来愈大，仅仅改变机械参数已不减压将物料高速喷射而出，致使物料组织爆破伸张。能满足生

3、产和行业迅猛发展的要求。因此，寻找一种膨化技术涉及数学、物理、化学、热学、电学、机械新的途径，用于构建食品物料在机械内部的加工环境学、计算机、流变学等多门学科。显得十分迫切。以食品膨化加工过程为例，由于膨化图1为SolidWorks2007软件生成的同向啮合双螺过程封闭，直接分析此段极为不便，若将其环境特征杆膨化机实体模型，主要结构配置包括双螺杆、机筒、进行建模，再分析压力、热量、黏度、剪切力等指标模板、电加热片、温度感应器、模头压力感应器和进的流场规律，将有助于分析物料的物理性质、化学结料口。三段独立的电加热片为热力来源，将热量从机构及产品品质改变的机理。筒外壁

4、传导至机筒内壁，再经过螺杆的充分混合而均考虑到SolidWorks三维造型设计软件具有呈现机匀地分布在物料中，同时每段物料配有一个温度感应械外观造型、技术性能及特点的强大功能，可通过拉器。在模板腔内、靠近两螺杆出料末端处有一个压力伸、旋转、扫描、放样、特征阵列、打孔、薄壁特征感应器，指示模头压力。膨化工艺分为加料输送、压以及高级抽壳等操作，定义零部件的形状特征，并依缩糅合、熔融熟化和计量均化四段，前三段在密封腔照同心、重合、距离、角度、相切等约束关系对其进行组合，可实现零部件设计、参数化建模及机构的装配。便于从食品加工的角度建立起双螺杆膨化机三维模型，研究对原料运

5、动轨迹及其引起的化学变化，为分析高温高压环境下食品物料的流动状态提供基础。1食品膨化机概述食品挤压膨化机短时间内，高温高压条件下，经图1膨化机主体外观150＜＜＜食品工程·技术CEREALSANDOILSPROCESSING内，末段为脱离模头进入空气。料从间隙中拉出，结果使物料呈“∞”字形前进，改变料流方向。另外，此节段机筒直径扩大，有利于加料2膨化工艺段释放物料，防止堵塞。2．1加料输送段螺杆决定了原料的运动轨迹。啮合同向双螺杆的螺纹（如图2所示）设计成左旋（顺时针），螺杆相互交错的螺纹（如图3所示）嵌入对物料产生正位移式启动、有效混合和自洁的作用。当物料被强制

6、输送时，只要控制进料速度和螺杆转速，就易于控制滞留时间；反之，不再添料时，其具有高度的热转换率，启动效果较好。螺杆的推动使物料密度和温度均发生改变。喂料时，内部滞存空气且颗粒分散的原料被引入进料图4单螺杆中物料的流动方式口，在密封腔体内连续被推动及混合，空气随之被排掉，物料也渐渐被压实，温度随着电热的传导开始升高，是一个物理输运过程。螺杆的设计也影响着物料的特征，包括其形态特征和成分特征。两螺杆啮合产生的刮离作用避免了物料绕螺杆打滑，故可处理黏性大、油滑和高水分的物料及产品，即使添加25％的油也是可能的。同时，螺杆的啮合处具有较大的径向剪切力和挤压力，故此挤图5机

7、筒压机可适用于从细粉状到粒状的颗粒范围。图6双“C”形螺道图2螺杆螺纹图3进料口物料所处环境及物料本身的各种指标也受到螺杆推动的影响。当物料被进一步压紧，颗粒变形，密度2．2压缩糅合变大，开始产生对机筒的挤压力。物料经过糅合黏度螺杆、机筒结构（如图5所示）的组合还影响着增加，内层之间阻碍增大，剪切力开始产生并逐渐成物料的运动方向和轨迹。物料沿螺纹方向运动产生为主要作用力，但此阶段剪切适中。至此，挤压与剪“曳流”，连续的螺槽能够形成“有压流”，螺纹顶部与切共同产生的摩擦作用将机械能转化为热能，物料温机筒间隙还存在“漏流”，螺杆的某一区段物料循环流度继续升高，可达到其

8、熔融过渡温