全脂大豆膨化机的设计及其性能试验

１ ３ ３ 模 头 ．。
模 头采 用 圆锥 形 结 构 ， 内锥 角 ＝５ 。 出 口 为 圆 １， 孔 ， 杆前 端 圆 柱 与 圆孔 间 隙为 １ ｍ。 螺 ｍ
条件下进行 ， 调整螺杆 的转速 ， 观察 其对生产率 及度
电产量 的 影 响 。 不 同螺 杆 转 速 对 膨 化 机 性 能 指 标 的 影 响规 律 见 图 ４所 示 。
１２ 膨 化机 的工作 原 理 ．
１ 大豆膨 化机 的结构设计
１ １ 膨 化 机 的结 构 ．
膨化装置是整个 挤压膨化机的核心工作部件 ， 主 要 由挤压螺杆 、 套筒和模头等组成 ， 结构如 图 ２所示 。 其工作 原理为 ： 疏松 的原料从 料斗进入机筒 内， 随着 螺杆 的转动 ， 沿着螺槽方 向 向前输送 ； 由于受 到机头 的阻力作 用 ， 固体物料逐渐 压实 ， 同时物料受到来 自
化； 然后 ， 物料从一定形状 的模孔 内瞬间挤 出， 由高温
’
高压突然降至常温常压 ， 中游离水分在此压差下 急 其 剧汽化 ， 物料组织 结构 中蒸发 出来 ， 物料瞬 间产 从 使
生膨 胀 ， 而 获得 疏 松 与 多孔 的结 构 。 从
作者简介 ：王宏立 （９ １ ）男 ， 宁昌 图人 ， １７ 一 ， 辽 副教 授 ， 士 ， Ｅ ｍ ｉ 博 （ — ａ） ｌ
试 验在 螺 杆 转 速 为 １ ４／ ｉ 、 热 温 度 为 １ Ｏ １ｒｍｎ 加 ４ ℃
的条 件 下 进行 ， 察 不 同大 豆含 水 率 与度 电 产 量 及 生 考
１ 模头 ． ２ 套筒 ． ３螺 杆 ． ４ 料 斗 ．
产率 之 间 的关 系 。试 验 中 ， 豆 的含 水 率 是 指 湿 基 含 大
调 速 电机功 率／ｋ ：． Ｗ ７５ 生 产 率／ｋ ｈ １ ｇ・ 一：５—２ ０
收稿 日期 ：２ １ — ３ ０ ０ １０ — ７ 基金项 目：辽宁省科技厅项 目（０ ５ ００ １ ２ ０ ２６ ０ ）
ｗｈ０ ７ ０ ３ ｙ ｈ ｏ ｃ ｒ ． ｌ ｌ ８１ ２ ０ ＠ ａ ｏ ． ｏ ｃｌ ｎ 。
目前 ， 挤压膨化 机种 类较 多 ， 现有 的膨 化机结 但
构复杂 、 尺寸大 、 操作维护不便且设备价格较 高， 不能 满足小 型企业及个体户 、 专业户的需求 。本文研制一 种结构简单 、 价格便宜、 易于操作 、 于维修 的小型螺 便 杆挤压膨 化机 ， 对全脂大豆 进行膨化加 工 ， 而促进 进 大豆资源的开发和利用。
１ ３ 膨 化机 主 要 部件 ．
１ ３ １ 螺杆 ．．
为使 螺 杆 与套 筒 之 间形 成 的膨 化 腔 内压力 逐 渐增 大 ， 杆 由后 到 前设 计 成 ３段 ， 喂料 段 、 缩 段 和挤 螺 即 压
出段 ， 各段 的长度和螺旋导程各不相 同， 体参数为 ： 具
喂料 段 长 ９ ｍ 导程 为 １ ｒ 压缩 段 长 １ ５ ｍ， ０ ｍ， ８ ｍ； ａ ０ ｍ 导程
套 筒内壁纵向开有 ８ 条宽 ４ ｍ、 ４ ｍ的沟槽 。套筒 ｍ 深 ｍ
与 螺杆 之 间 的 间 隙 ＝１ ｍ， ｍ 套筒 内径 Ｄ＝ ７ ｍ。 ４ｍ
由于套筒 内部直接 与物 料接触 ， 磨损 较大 ， 选用
材 料 为 ４ Ｃ ， 处 理后 的硬度 为 ４ ０ ｒ热 ５～５ Ｈ Ｃ。 ０Ｒ
分析膨化试验 的结果可知 ， 响大 豆膨化质量和 影
２１ 年 １ ０ １ ０月
农 机 化 研 究
第１ ０期
从试 验 结 果 可 以看 出 ， 着 螺 杆 转 速 的增 加 ， 随 生
水分下 ， 杆转 速编码 值 为 １ ６ ２—一 ． ８ （ ７ 螺 ．８ １ ６ ２ １ １～ ５ ｒｍｎ 时 ， 化机 的度 电产量 明显降低 。可见 ， ７／ ｉ） 膨 螺 杆 转 速 是 影 响膨 化 机 度 电 产 量 的 最 主 要 因 素 。 这 是
大豆膨化机的结构如图 ｌ 所示 ， 主要 由传动装置、
喂料 装 置 、 化装 置 、 型 装 置 及 温 控 、 质 等 附 属 装 膨 成 调
置组成 。主要技术参数为 ： ２ ］
外形 尺寸 （ 宽× ／ｍ １ ０ ｘ Ｏ ｘ ０ 长× 高） ｍ： Ｏ０ ８Ｏ １ ０ ２
螺杆直径／ｍ ４ ｍ：５ 主轴 转 速／ｒ・ ｉ～：０ ４ ０ ｍｎ １０～ ５
量不 断增长 ， 但动物蛋 白资源有 限 ， 能满足养殖业 不
的需求 ， 必须寻找植物蛋 白资源部分替代动物蛋 白资
源 。植 物蛋 白资 源 中大 豆蛋 白有 其 独 特 的优 点 ， 大 将
豆通过挤压膨化加 工后 添加 到饲料 中 ， 可替代豆粕加 油脂的传统方法 ， 且取得 了良好 的饲喂效果 。
续 增 大 时 ， 料 调 质 后 粒 度 明 显 增 大 ， 粒 之 间 内 摩 物 颗
锥形结构 。螺杆在普通车床上加工 而成 ， 了增加其 为
耐磨 性 ， 材料 选 用 ４ Ｃ ， ０ ｒ淬火 后 硬 度 为 ４ ５ Ｈ 。 ５— ０ ＲＣ
１ ３ ２ 套 筒 ．．
套 筒采 用 分 段 组 合 式 结 构 ， 方 面 利 于 机 械 加 一 工 ， 一 方 面 也 利 于 改 变 膨 化 机 的长 径 比 ， 找 到 合 另 寻 适 的 长度参 数 。为 了增 加 对 物 料 的摩 擦 和 剪 切 作 用 ，
６６ ， ．７ 螺杆后端 圆柱部分直径 ｄ ４ ｍ 螺杆前端为 ＝ ５ ｍ，
膨化机的生产率及度 电产量 先增 后减。其原因是 ： 当 含水率小 于某一数值 时 ， 随着含水率 增加 ， 膨化时 产 生 的水蒸气也越 多 ， 膨化压力也越大 ， 出料 连续 ， 因此 生产率及度 电产量都增加 ； 当含水率超过一定数值 继
腔 内停 留时 间过 短 ， 而影 响产 品质 量 和产 量 。 从
为 １ ｍ 挤 出段 长 １ １ ｍ， 程 为 １ ｍ ５ ｍ； ０ｍ 导 ２ ｍ。３段 螺 纹
的螺旋升角均 为 １ 。螺杆 的螺槽深度为 ４ ５ ｍ， ７， ．ｍ 螺纹
断 面 为矩 形 。 为 增 加 螺 棱 强 度 ， 纹 后 缘 有 １ 。 螺 ０ 的倾 角 ， 有 过渡 圆弧 ， 且 以利 于 物料 流 动 。螺 杆 长 径 比 Ｌ ｄ ／
图 ２ 膨化 装置 结 构示 意 图
Ｆ ｇ ２ Ｓ ｈ ｍａｉ ｉｇ ａ ｏ ｘｒ ｄ ｒｓｒ ｃｕ ｅ ｉ． ｃ ｅ ｔ ｄ ａ ｒ ｍ ｆｅ ｔ ｅ ｔ ｔ ｒ ｃ ｕ ｕ
水率 （ 下同） 。大豆不 同含 水率对 膨化机 生产率 及度
电产 量 的影 响规 律 见 图 ３所 示 。
木斯
１４ ０ ５ ０ ０； ３ 沈 阳农 业 大 学 工程 学 院 ，沈 阳 Ｉ ０ ６ ） ． １ １ １
摘
要 ：用理 论 与 试 验数 据相 结 合 的方 法设 计 了小 型 大豆 膨 化 机 ， 定 了螺 杆 直 径 、 简直 径 和 模 孔 尺寸 等 主 要 确 套
结 构参 数 。用 该 机对 全 脂 大 豆进 行 膨 化加 工试 验 ， 螺 杆 转 速 、 热 温 度 、 将 加 物料 含 水 率 作 为 试 验 因 素 ， 行 单 因 进 素 和二 次 回归正 交 旋 转 组 合试 验 ， 出 了影 响 机器 加 工 性 能 （ 电产 量 ） 主 要 因 素 及 影 响 规 律 ， 化 并 得 到 最 找 度 的 优
１ 传动 装置 ． ２ 膨化装 置 ． ３ 喂料 装 置 ． ４ 成型装 置 ．
图 １ 大豆膨化机总体结构图
Ｆ ｇ １ Ｔ ｅ ｏ ｅ ａｌ ｔｕ ｔ ｒ ｉｇ ａ ｏ ｙ ｅ ｎ ｅ ｔｕ ｅ ｉ ． ｈ ｖ ｒ ｌ ８ｉ ｏｕ ｅ ｄａ ｒｍ ｆｓ ｂ ａ ｘｒ ｄ ｒ ＇ ｏ
檫 系数增 大而相互 粘结 ， 同时单位 质量 的体积 变大 ，
进入膨化腔 内物料总量减少 ， 在进料 口处易搭接或结 拱， 使物料不易落人螺杆的螺槽 内， 输料连续性 变差 ， 因此生产率及度 电产量都 降低 。由此可见 ， 在保证加
工 质量 的前 提下 ， 物料 要 有一 定 的含水 率 。 ２ ２ ２ 不 同螺杆 转 速 的影 响 ．． 试 验 在物 料 含 水 率 为 １ ％ 、 化 温 度 为 １０Ｃ的 ８ 膨 ４￣
２ 膨 化机 性能试 验
２ １ 试 验设 备 及 仪器 ．
试验设备采用 自行研 制 的小型 单螺杆 挤压 膨化 机， 其它设备和仪 器有 Ｄ ８型三相 四线有功 电度 表 、 Ｔ Ｘ Ｔ２ Ｍ １２型温度 显示调 节仪 、 Ｐ型热 电阻传感 器 、 ＷＺ
ＣＴ — ０型交流接触 器 、 热线 圈、 Ｐ 一 ／ ０ Ｊ１ １ 加 Ｂ Ｒ ３ １０型压
２１ 年 １ ０ １ ０月
农 机 化 研 究
ห้องสมุดไป่ตู้
第 １ ０期
全 脂 大 豆 膨 化 机 的 设 计 及 其 性 能 试 验
王宏立 ，王红霞２， 张祖立。
（ ． 龙 江 八 一农 垦 大 学 工程 学 院 ，黑 龙 江 大 庆 １ ３ １ １黑 ６ ３ ９；２ 黑 龙 江 省 农 垦科 学 院 水 稻 研 究 所 ，黑 龙 江 佳 ．
力传感器 、 Ｄ １ Ｙ 一 ５型动态电阻应变仪 、Ｚ 一 ０型手持 ＳＧ ２
数字转速表 、 秒表及称重 天平等。
２ ２ 单 因素 试 验 ．
图 ４ 试 验 指标 随 螺 杆转 速 的 变化 规 律
Ｆ ｇ ４ Ｒ ｌｔ ｎ ｈ ｐ ｂ ｔ ｅ ｅ ｔｉｄ ｘ ｓａ ｄ ｓ ｒｗ ｓ ｅ ｄ ｉ ． ｅ ａｉ ｓ ｉ ｅｗｅ ｎ ｔｓ ｎ ｅ ｅ ｎ ｃ ｅ ｐ ｅ ｏ
由于 转 速提 高 ， 料 更 快 ， 位 能 耗 下 产 量 更 大 ， 实 进 单 故 际生 产 中 ， 满 足 膨 化 质 量 的 条 件 下 ， 考 虑 适 当 增 在 可