单螺杆食品挤出机设计
单螺杆挤出机结构.
其他系统
传动系统主要由电机、齿轮减速箱和轴承等组成。 其作用是驱动螺杆在一定转速范围内旋转，并使螺杆在按工艺要求 保证螺杆获得所必须的扭矩和转速并能均匀地旋转，完成物料的塑化 和挤出过程。 控制系统主要由控制箱和一些电气控制元件、开关等组成。其作用 是对挤过程的温度、挤出速度、电源等进行控制。
谢谢大家
8
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
单螺杆挤出机结构
主讲 刘西文
1
单螺杆挤出机结构
普通单螺杆挤出机的结构主要由挤压系统、加料系统、传动系 统、加热冷却系统及控制系统等部分组成。
单螺杆挤出机的主要组成部件
挤压系统
挤压系统的主要由料筒、螺杆、分流板和过滤网等组成。 挤压系统的作用是将粒状、粉状或其它形状的塑料在一定温度和压 力的作用下塑化成均匀的熔体，然后被螺杆定温、定压、定量、连续 地挤入机头。
加料系统
加料系统主要由料斗和自动上料装置等组成。料斗通常为锥形， 底部都有截流装置，以便调整和切料流，料斗侧有视孔和标定计量装 置。 其作用是向挤压系统稳定且连续不断地提供所需的物料。
加热冷却系统
加热冷却系统主要由料筒外部所设置的加热器、冷却装置等组 成。其作用是通过对料筒、螺杆等部件进行加热或冷却，保证 成型过程在工艺要求的温度范围内完成。
单螺杆挤出机设计
单螺杆挤出机设计单螺杆挤出机是一种常见的塑料挤出设备。
它通过螺杆的旋转运动，将塑料颗粒加热熔化，并通过挤压螺杆头的形状来实现塑料的挤出成型。
单螺杆挤出机具有结构简单、操作方便、生产效率高等优点，在塑料加工行业得到广泛应用。
首先是结构设计，单螺杆挤出机通常由机架、进料系统、加热系统、螺杆系统、模头系统、冷却系统和控制系统等部分组成。
机架需要具备足够的强度和刚度，以承受挤出过程中的大功率和高转速的运转。
各个部分需要进行合理的布局和连接，确保挤出过程的稳定性和可靠性。
其次是加热系统设计，加热系统通常采用电加热方式。
加热系统需要有良好的温度控制能力，以确保塑料颗粒能够被充分加热熔化，并在螺杆的作用下形成均匀的熔融塑料。
加热系统还需要具备快速升温和稳定保温的能力，以适应不同塑料材料的加工需求。
螺杆是单螺杆挤出机的核心部件，螺杆的设计需要考虑颗粒进料、熔化、挤出和混炼等多个过程。
螺杆的直径、螺距、推力、螺杆槽形等参数需要根据挤出要求和加工材料的特性进行合理选择。
同时，螺杆的表面镀硬处理和材质的选择也需要考虑抗磨损和耐腐蚀性能，以延长螺杆的使用寿命。
最后是控制系统设计，控制系统通常采用PLC控制和触摸屏人机界面。
控制系统需要具备多个参数的实时监测和调整能力，以确保挤出过程的稳定性和一致性。
控制系统还需要具备报警功能和故障诊断能力，以提高设备的安全性和可靠性。
在单螺杆挤出机的设计过程中，还需要考虑其他一些细节问题，如冷却系统的设计、机械传动系统的设计和安全保护装置的设计等。
这些都需要根据具体的生产需求和现场条件进行综合考虑和调整，以实现最优的挤出效果和生产效率。
总而言之，单螺杆挤出机的设计需要综合考虑结构设计、加热系统设计、螺杆设计和控制系统设计等多个方面的因素。
只有在各个方面进行合理的设计和调整，才能够确保挤出设备的稳定运行和高效生产。
单螺杆挤出机设计
单螺杆挤出机设计
首先，需要确定挤出机的适用范围和型号。
根据不同的塑料材料和产
品要求，选择合适的挤出机型号。
例如，对于高温塑料，需要选择能够承
受高温的挤出机。
其次，需要确定挤出机的加热方式和加热区域。
挤出机通常采用电加
热的方式，通过加热器对螺杆和筒体进行加热。
加热区域一般分为若干个
段落，每个段落都有独立的加热器控制器，以确保加热均匀。
第三，需要确定螺杆的结构和参数。
螺杆是挤出机的核心部件，负责
将塑料熔化并挤出。
螺杆的结构包括螺距、螺杆直径、螺纹深度等参数。
这些参数的选择应根据塑料材料的特性和需求来确定。
第四，需要确定螺杆驱动系统。
通常，挤出机采用电机作为驱动系统，通过减速机传动给螺杆。
在选择电机时，需要考虑所需的转速范围和扭矩
要求。
最后，需要设计模头和成型设备。
模头的设计要根据产品形状和尺寸
来确定。
模头一般由进料区、螺旋沟槽形状和出料口等部分组成。
成型设
备包括拉伸装置、冷却装置和切割装置等，用于将挤出的塑料进行拉伸、
冷却和切割。
除了上述的主要设计方面，还需要考虑挤出机的安全性、操作性和维
护性。
例如，对于操作安全，可以设置安全阀和紧急停机装置；对于维护性，可以设置定期保养和检修机制。
总结一下，设计单螺杆挤出机需要考虑适用范围和型号、加热方式和
加热区域、螺杆的结构和参数、螺杆驱动系统、模头和成型设备等方面。
以上仅为一个大致的设计框架，具体设计还需要根据实际情况进行调整和优化。
2.4 单螺杆挤出机挤压系统
63/77
1-固相槽
图2-38 BM螺杆结构 2-液相槽 3-副螺棱
4-主螺棱
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2.5.2 屏障型螺杆 就是在普通螺杆的某一 位置设置屏障段，使未熔的 固相物料不能通过，并促使 固相物料彻底熔融和均化的 一种新型螺杆。典型的屏障 段有直槽形、斜槽形、三角 形等。
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图2-39 直槽屏障元件
换网装置主要分为： • 非连续式换网装置 • 连续式换网装置
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非连续换网装置
在需要更换滤网时,先停主机, 换网后重新开机并调节整个生产 线,同时还要再次牵引制品。
44/77
连续换网装置
常用的连续式换网装置在需要 更换滤网时,由液压装置将嵌有多 孔板及滤网的滑板快速推入以完 成换网。
45/77
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图2-24 变深变距螺杆
9/77
2.4.1.2
螺杆基本参数的确定
（1）螺杆直径
表2-1 单螺杆直径与挤出制品尺寸的关系
螺杆直径 硬管直径 吹膜折径 挤板宽度
30 45 65
90
120 150
200
3~30 50~300 ---
10~45 100~500 ---
20~65 400~900 400~800
q l 8EJ
4
（2-61）
56/77
2.4.3.3 机筒的强度计算
---切向应力
r
---径向应力
z ---轴向应力
图2-37
机筒应力状态图
57/77
r max Pj
max
R 2 (1 ) 2 R2 R1 R Pj K 2 1 (1 K 2 ) Pj R
螺杆挤出机
一、单螺杆挤出机纳基本结构在塑料挤出机中，最基本和最通用的是单螺杆挤出机。
其基本结构如图6—1所示。
主要包:低传动、加料装盟、料筒、照扦、机头与口模等五部分。
(一)传动部分通常由电动机、减速箱和抽承等组成。
在挤出过稍中，要求螺杆转速稳定，不随螺杆负荷的变化而变化，以保证制品质量均匀一致。
但在不向的场合下，又要求螺杆能变速，以达到一台设备能适应挤出不同塑料或不同制品的要求。
为此，传动部分一殷采用交流整流子电动机、直流电动机等装置，以达无级变速，一舶绍杆转速为10一100转／分。
(二)加料装置供料一般多采用粒料，也可采用带状料或粉料。
装料设备通常都使用锥形加料斗，其容积至少应能容纳一小时的用料。
料斗底部有截断装置，以便调整和切断料流，料斗侧面有视孔和标定计量的装置。
有些料斗并带有可防止原料从空气中吸收水分朗真空(减压)装置或加热装置，有些料斗有搅拌器，并能自动上料或加料。
(三)料简为一金属圆筒，一般用耐温耐压强度较高、坚固耐磨、耐腐的合余钢或内衬合金钢的复合钢管制成。
一般料筒的长度为其直径的15—30倍，其长度以使物料得到充分加热和塑化均匀为原则。
料筒应有足够厚度、刚度。
内壁应光滑，有些料简则刻有各种沟槽，以增大与塑料的摩擦力。
在料筒外部附有用电阻、电感或其它方式加热的加热器、温度自控装置及冷却(风冷或水冷等)系统。
(四)螺杆螺杆是挤出机最主要部件，它直接关系到挤出机的应用范围和生产率。
通过螺杆的转动对塑料产生挤压作用，塑料在料简中才能产生移动、增压和从摩擦取得部分热量，塑料在移动过程中并得到混合和塑化，粘流态的熔体在被压实而流经口模时，取得所需形状而成型。
与料筒一样，螺杆也是用高强度、耐热和耐腐蚀的合金钢制成。
由于塑料品种很多，性质各异；因此为适应加工不同塑料的需要，螺杆种类很多，结构上也有些差别，以便能对塑料产生较大的输送、挤压、混合和塑化作用。
困6—2为几种较常螺杆。
表示螺杆结构特征的基本参数有直径、长径比、压缩比、螺距、螺槽深度、螺旋角、螺杆与料筒的间隙等。
聚醚醚酮单螺杆挤出机的设计
图 6 挤出机产量与螺杆转速的关系
参考文献 ：
[1] 付国太，刘洪军，张柏，等 . PEEK 的特性及应用 [J]. 工程塑 料，2006,34(10):69-71.
[2] 何继敏，薛平，何亚东，等 . 超高分子量聚乙烯管材的单螺杆 挤出及应用 [J]. 塑料，1998,27:38-42.
[3] 梁照基 . 挤出机螺杆加料段几何参数的优化设计 [J]. 轻工机 械，1994,4:19-22.
3.1 螺杆转速
螺杆转速是影响熔化效果的主要因素。由于聚醚 醚酮熔化温度高并且在熔化过程中流动差，螺杆需要 在高温、高压和高扭矩下运行。螺杆转速一般选择在 低速下运行，以获得较长的停留时间和较高的扭矩。 挤出机的最大转速设计在 50 r/min。挤出机可以调整 螺杆转速，使其达到最佳效果。图 6 为生产异型材时， 挤出机产量与螺杆转速的关系。
表 1 挤出机的主要参数
螺杆直径 筒体长径比 /mm
螺杆最高转速 /(r.min-1)
45
30
50
功率 /kW 产量 /(kg.h-1)
7.5
5~20
2 聚醚醚酮单螺杆挤出机设计要点
根据聚醚醚酮工艺特点，聚醚醚酮单螺杆挤出机
在给料系统、螺杆、温度控制系统、螺杆拆卸等方面
进行了特殊设计。
2.1 给料系统
2.4 螺杆的清理
聚醚醚酮在加工过程中重复使用挤出机时会产生 黑斑。为了避免加工时产生黑斑，在每次使用前都需 要拆下螺杆并对其进行清理。常规方法是在机头处将 螺杆从筒体中拉出或从传动箱后侧内孔顶出。物料与 螺杆、筒体粘接得很牢固。螺杆很难从筒体中拔出， 拆卸过程困难且时间长。针对这一现象，我们将设计 了螺杆拆卸工具（如图 5）。它由手动泵、液压缸、顶
2 单螺杆挤出机介绍
单螺杆挤出机的挤出过程
2.1.3.1 聚合物的三态变化
图2-5
聚合物三态变化图
31/102
图2-6
常规全螺纹螺杆的三个职能区
32/102
（1）加料段
功能主要是对塑料进行 压实和输送。
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（2）熔融段或压缩段
是使塑料进一步压实和 塑化。
34/102
（3）计量段 塑料进入计量段后将进 一步塑化和均匀化，并使之 定压、定量和定温地从挤出 机头挤出。
2 单螺杆挤出机
1/102
2.1 概 述
挤出成型亦称挤压成型， 它是将物料加热熔融成粘流态， 借助螺杆的挤压作用，推动粘 流态的物料，使其通过口模而 成为截面与口模形状相仿的连 续体的一种成型方法。 所采用的设备称为挤出机。
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塑料原料
加热 挤出机
塑料熔体 定型
加压
挤塑模具（机头）
初始形状的连续体
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传动系统
其作用驱动螺杆，保证螺 杆在工作过程中所需要的扭矩 和转速。
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加热冷却系统 它保证塑料和挤压系统在 成型加工中的温度控制要求。
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加料系统
主要由料斗和自动上料装 置等组成。其作用是向挤压系 统稳定且（2）辅机
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ 机头 定型装置 冷却装置 牵引装置 切割装置 卷取装置 堆放装置
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④螺纹螺距：用S表示 ⑤螺纹升角：用φ表示 ⑥螺纹头数：用P表示 ⑦螺槽轴向宽度：用B表示 B=S-b ⑧螺棱的轴向宽度：用b表示 ⑨螺槽的法向宽度：用W表示 ⑩螺棱的法向宽度：用e表示 11 螺纹外径与机筒内壁之间隙：用δ表示
29/102
φ
图2-4
SJ17035单螺杆挤出机整体设计
图书分类号：密级：毕业设计(论文)SJ170/35单螺杆挤出机整体设计SJ170/35 SINGLESCREW EXTRUDER OVERALL DESIGN学生姓名学院名称机电工程学院专业名称机械设计制造及其自动化指导教师20**年6月2日学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
论文作者签名：日期：学位论文版权协议书本人完全了解...............关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。
徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。
徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
论文作者签名：导师签名：日期：日期：摘要运用计算机辅助设计技术对挤出机总体结构进行设计可以促进企业的设计效率、优化设计方案，提高产品设计标准化水平，缩短了产品的设计周期，减轻了设计人员的工作强度并且降低了设计成本。
本课题主要研究内容如下：(1)对各种不同挤出机的总体结构进行深入剖析。
(2)根据主要技术参数设计挤出机的整体结构。
(3)运运用AutoCAD绘制螺杆、机筒和机架零件图；挤出机总体结构装配图。
本课题运用AutoCAD技术进行挤出机总体结构的设计，可以缩短产品开发周期，提高产品质量，降低成本，增强企业的市场竞争能力。
关键词挤出机;螺杆；机筒；机架AbstractUse of computer-aided design technology to extruder overall structure designed to facilitate the design of enterprise efficiency, optimize the design of programmes to raise the level of standardization of product design and shorten the product design cycle and reduce the intensity of the work of design and lower cost of the design. The main topics as follows:(1) of various extruder the overall structure of an in-depth analysis.(2) under the main technical parameters extruder design the overall structure.(3) Win use AutoCAD drawing screw, barrel and rack parts map; extruder overall structure of assembly.The use of AutoCAD technology issues extruder overall structure of the design, can shorten the product development cycle, improve product quality, reduce costs and enhance their competitiveness in the market.Keywords extruder screw barrel rack目录1 绪论 (1)1.1单螺杆挤出机 (1)1.1.1基本操作 (1)1.1.2排气挤出机 (2)1.1.3橡胶挤出机 (2)1.2多螺杆挤出机 (3)1.2.1双螺杆挤出机 (3)1.2.2多（＞2）螺杆挤出机 (3)1.3新型挤出机 (5)1.3.1手提式挤出机 (5)1.3.3往复螺杆挤出机 (6)2 挤出机总体方案的确定 (8)2.1 挤出机总体布局的基本要求 (8)2.2 螺杆类型的确定 (8)2.2.1 螺杆的工作性能指标评定 (8)2.2.2 螺杆的选用原则 (8)2.2.3 螺杆的分类 (9)2.2.4 螺杆方案的确定 (9)2.3 机筒类型的确定 (9)2.3.1 机筒的结构类型 (9)2.3.2 机筒方案的确定 (11)2.4 本设计整体方案得确定 (11)3 挤出机得整体设计 (13)3.1 PE铝塑板的基本特性 (13)3.2 产品的设计要求 (13)3.3 螺杆设计 (13)3.3.1螺槽深度和压缩比的确定 (14)3.3.2 螺距和螺纹升角的确定 (19)3.3.3螺纹头数 (19)3.3.4三段式螺杆长度的确定 (19)3.3.4螺纹断面设计 (24)3.3.5螺杆设计的校核 (26)3.3.6 第二阶螺杆各参数的确定 (30)结论 (32)致谢 (33)参考文献 (34)附录 (35)英文部分 (35)中文部分 (43)1 绪论1.1单螺杆挤出机螺杆挤出机分为单螺杆挤出机和多螺杆挤出。
单螺杆挤出机设计课件
根据生产工艺要求设计冷却系统，如风冷、水冷 等，确保设备正常运行和产品质量。
01
单螺杆挤出机的材 料选择
螺杆材料
耐热性
耐腐蚀性
螺杆需要在高温下工作，因此需要选 择耐热性好的材料，如镍基合金、钛 合金等。
螺杆需要承受多种化学物质的腐蚀， 因此需要选择耐腐蚀性好的材料，如 不锈钢、镍基合金等。
设备维护与保养
为了确保单螺杆挤出机的长期稳定运 行和提高生产效率，需要定期进行设 备的维护和保养。对关键部件进行定 期检查、清洗、更换和维修，可以保 证设备的正常运行和使用寿命，降低 故障率和停机时间，提高生产效率和 经济效益。
维护与保养建议
制定维护与保养计划
培训操作人员
选择优质备件
建立设备档案
根据单螺杆挤出机的运行情况 和生产需求，制定合理的维护 与保养计划，包括定期检查、 清洗、更换和维修等任务，确 保设备的正常运行和使用寿命 。
详细描述
温度控制失灵的原因可能是温控器故障、加热元件损坏或热电偶接触不良等。解 决方案包括定期检查温控器和加热元件的工作状态、及时更换损坏的元件、定期 清洁热电偶等。
生产效率低下问题
总结词
生产效率低下是单螺杆挤出机常见的 问题之一，可能导致生产成本增加。
详细描述
造成生产效率低下的原因可能是设备 老化、工艺参数设置不当、操作人员 技能不足等。解决方案包括定期维护 和保养设备、优化工艺参数、加强操 作人员的培训等。
01
单螺杆挤出机的常 见问题与解决方案
螺杆磨损问题
总结词
螺杆是单螺杆挤出机的核心部件，其磨损会影响挤出机的性能和使用寿命。
详细描述
随着使用时间的增长，螺杆的表面会逐渐磨损，导致其直径减小，从而影响挤 出压力和产量。解决方案包括定期检查螺杆的磨损情况，及时更换磨损严重的 螺杆，以及优化工艺参数以减轻磨损。
单螺杆挤出机整体设计
单螺杆挤出机整体设计
一、简介
单螺杆挤出机是目前生产结构较为复杂的挤出机型式之一，该设备有着高效率的挤出特性，主要应用于加工有色金属、塑料等各种塑料材料的压制工艺。
它具有特种模具可实现工件的多种形状，冷却可靠，头部旋转方便，节能效果显著等优点，对日益提高的产品质量和生产效率也有重大的作用。
二、结构特点
1、单螺杆挤出机由头部、挤出机本体和推进装置组成，具有简单的结构。
头部由支撑架、模铁及模芯、加热系统、模夹等部件组成。
2、挤出机本体由主轴、螺杆、护筒、油缸等组成。
主轴安装在挤出机中，驱动螺杆旋转，在螺杆螺纹腔内装有合适的塞子及加热系统，使挤出料的温度可以控制在设定的循环温度范围内。
3、推进装置由电机、减速机、润滑系统组成，电机驱动减速机，将功率转换为惯性力，再由减速机转动油缸，提供液压推进力。
三、技术性能
1、动力：单螺杆挤出机的动力主要由电机与减速机组成，可根据客户要求调整动力，以满足客户不同生产的挤出需求。
2、温度控制：单螺杆挤出机的加热系统采用分离式设计，调节挤出料的温度可以满足技术要求。
新型单螺杆挤出机PPT课件
（2）类型
直接抽气式：直接从套筒上抽气孔抽气。结构简单， 制造方便，但第一阶调压装置难于安排；
旁路式：开设旁路，设反向螺纹，料进入旁路进入排 气段，旁路布置调压阀方便，但结构复杂，制造麻烦， 且筒上加热圈布置困难。
中空式：反向螺纹加内部中空通道，制造困难，适用于 大型排气式挤出机。
尾部排气式:气体从螺杆中心扎到尾部排出.加 工复杂,且螺杆冷却受限制.
产量提高３０％。
参数：销钉直径、数量、排列方式、设置位置及 方向等见表2-3-6
（三）屏障型螺杆
出料槽
进料槽
结构特点：屏障段和普通螺杆结合 工作原理：熔体经这屏障时，小的固体颗粒在剪切
中升温熔化，大的被阻止在输入槽中，直至熔化， 保证输出均匀，输出前固分离。
屏障间隙
（四）DIS螺杆
进料槽
分流孔
a. 固体床易破碎：在常规三段螺杆中，当固体床宽度减 少至它的初始宽度的10%时。其物理性质极不稳定，固 体床易解体，形成固体碎片。
新型螺杆的设计
b. 固体碎片被融体所包围，不能直接获得外部热量，传 热慢
固体碎片混到已熔的塑料中，为熔体所包围，不能直接 与料筒壁接触而获得外部加热器的热量，只能从包围它 们的熔体中获得热量。由于熔融聚合物传热性能很差， 完全将这些碎片熔融将是很困难的，也是很慢的。
上常用的方法就是：1）加大长径比；2）提高螺杆转数； 3）加大均化段的螺槽深度等。 这些措施无疑取得了一定的成效，但成效有限，因为采 取上述措施并没有从根本上改变常规螺杆所存在的固有 缺点，这就促使人们突破常规全螺纹的形式，探索创造 新的螺杆结构。
新型螺杆的设计
4.2 几种常见的新型螺杆 针对常规螺杆存在的问题，对挤出过程进行了深入的研
毕业设计单螺杆挤出机的设计含外文翻译
毕业设计--单螺杆挤出机的设计（含外文翻译）本科生毕业设计姓名：学号：系部：专业：机械设计制造及其自动化设计题目： SJ170/35单螺杆挤出机的设计专题： SJ170/35单螺杆挤出机的设计指导教师：职称：讲师2008年6月毕业设计任务书学院机电工程系专业年级机械设计制造及其自动化学生姓名任务下达日期：2007年1月2日毕业设计日期： 2007年1月 2日至 2008年5月17日毕业设计题目：SJ170/35单螺杆挤出机的设计毕业设计主要内容和要求：设计主要内容：1.对各种不同挤出机的总体结构进行深入剖析。
2.根据主要技术参数设计挤出机的整体结构。
3.运用AutoCAD绘制螺杆、机筒和机架零件图；挤出机总体结构装配图。
设计要求：1张1.挤出机总体结构的装配图 A2.挤出机机架零件图 A1张1张3.挤出机螺杆零件图 A14.挤出机机筒零件图 A1张15.说明书（20000以上）及外文翻译 1 份系主任签字：指导教师签字：指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：年月日评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及创新点；⑥写作的规范程度；⑦总体评价及建议成绩；⑧存在问题；⑨是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日徐州工程学院毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及创新点；⑥写作的规范程度；⑦总体评价及建议成绩；⑧存在问题；⑨是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日徐州工程学院毕业设计答辩及综合成绩没回摘要运用计算机辅助设计技术对挤出机总体结构进行设计可以促进企业的设计效率、优化设计方案，提高产品设计标准化水平，缩短了产品的设计周期，减轻了设计人员的工作强度并且降低了设计成本。
高剪切式单螺杆挤压机设计
毕业设计论文任务书一、题目及专题：1、题目高剪切式单螺杆挤压机设计2、专题二、课题来源及选题依据食品挤压技术具有加工范围广、生产效率高、产品质量好、加工过程无污染等特点。
单螺杆挤压机的结构简单、易加工制造、成本低廉，广泛用于加工各种膨化小吃食品。
本课题的任务是设计一台高转速产生高剪切率的单螺杆挤压机，利用高剪切率产生的摩擦热来加热熔融低水分谷物原料，使原料得到蒸煮熟化，从模板中挤出时产生高度膨化而形成松脆可口的膨化谷物食品。
通过本课题的设计，有助于学生能掌握和运用专业知识，锻炼工程设计能力。
三、本设计（论文或其他）应达到的要求：①查阅和整理资料，包括一篇与课题相关或相近的外文资料并进行翻译；②确定课题的总体设计方案，进行开题报告；③进行相关参数的选择、计算和校核；④对高剪切式单螺杆挤压机进行详细的结构设计，绘制总装图；⑤绘制主要部件图和典型零件图；⑥对整个设计过程作出总结，撰写设计说明书。
四、接受任务学生：五、开始及完成日期：自2012年11月12日至2013年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教研室主任〔学科组组长研究所所长〕签名系主任签名2012年11月12日摘要目前膨化食品越来越受到人们的欢迎，而挤压技术在膨化食品中的应用也更加广泛。
在挤压机内的面团类食品中的水分由于处于压力之下成液态，然后从模板孔挤出时，过热的水分突然处于常压下，压力突然降低，水分蒸发成水蒸汽，产生伸张的和膨胀，这样使这种产品产生一种低密度轻质的状态。
挤压技术作为食品工业中一项非常重要的技术得到更大的发展，现代食品工业用的螺杆挤压机集混合、融合、蒸煮、改性反映、调质、组织化、成型、膨化等多种功能于一身，体现出有利于自动控制、便于灵活转产以及节能、节劳力、节省生产场地等优点。
单螺杆挤压机的结构简单、易于加工制造、成本低廉，广泛用于加工各种膨化小吃食品，本设计中设计一台单螺杆挤压机，其特点是高转速，高剪切率，外部无加热和冷却装置，而是利用其高剪切率产生的摩擦热来加热熔融原料使食品原料得到蒸煮熟化，从而生产出松脆可口的膨化谷物食品。
833_高剪切式单螺杆挤压机设计
摘 要目前膨化食品越来越受到人们的欢迎，而挤压技术在膨化食品中的应用也更加广泛。
在挤压机内的面团类食品中的水分由于处于压力之下成液态，然后从模板孔挤出时， 过热的水分突然处于常压下，压力突然降低，水分蒸发成水蒸汽，产生伸张的和膨胀，这 样使这种产品产生一种低密度轻质的状态。
挤压技术作为食品工业中一项非常重要的技术得到更大的发展，现代食品工业用的螺 杆挤压机集混合、融合、蒸煮、改性反映、调质、组织化、成型、膨化等多种功能于一身， 体现出有利于自动控制、便于灵活转产以及节能、节劳力、节省生产场地等优点。
单螺杆挤压机的结构简单、易于加工制造、成本低廉，广泛用于加工各种膨化小吃食 品，本设计中设计一台单螺杆挤压机，其特点是高转速，高剪切率，外部无加热和冷却装 置，而是利用其高剪切率产生的摩擦热来加热熔融原料使食品原料得到蒸煮熟化，从而生 产出松脆可口的膨化谷物食品。
设计将从挤压机的传动系统，挤压系统，喂料系统等进行 完整的设计。
关键词：膨化食品；挤压技术；单螺杆挤压机AbstractAt present puffs food more and more to receive people's welcome.The extrusion technology in puffs in food the application to be also more widespread.In extruder pasta class food moisture content because is in under the pressure to become the liquid state,Then when squeezes out from the template hole, the superheat moisture content suddenly is in under the atmospheric pressure, the pressure reduces suddenly,The pressure reduces suddenly, the moisture evaporation steam, produces promotes and the inflation, like this causes this product to have one kind of low density light quality condition.The extrusion technology took in the food industry an extremely important technology obtains a bigger development,Modern food industrial used screw rod extruder have the mix, the fusion, the steam boiling, the modification reflected, the quenching and tempering, the organization, the formation, puff and so on many kinds of functions,manifests is advantageous to the automatic control, is advantageous for produces a different product nimbly as well as the energy conservation, the festival labor force, saves produces merits and so on location.The single screw extruder structure simple, easy to process the manufacture, the cost is inexpensive, widely uses in processing each kind to puff snack food,In the design designs a single screw rod extruder, its characteristic is the high speed, high cutting rate, the outside does not have the heating and the cooling system, but is uses the friction heat which its high cutting rate produces to heat up the fusing raw material enable food raw material to obtain the steam boiling curing, thus produces the pine crisply delicious to puff grain food.The design from the extruder transmission system, the extrusion system, will feed the material system and so on to carry on the integrity the design.Keyword: euffs food extrusion technology single screw extruder目 录摘 要 (III)Abstract (IV)目 录 (V)1 绪论 (1)1.1 挤压技术介绍 (1)1.1.1 挤压技术在食品生产中的应用 (1)1.1.2 挤压技术在食品生产中的发展状况 (1)1.1.3 挤压机生产膨化食品 (1)1.1.4 挤压膨化原理 (2)1.2 意义、目的、研究范围 (2)1.3 本课题在国内外的发展概况及存在的问题 (2)1.4 本课题研究内容 (5)2 单螺杆挤压机整体设计方案 (6)2.1挤压机的主要部件 (6)2.1.1挤压机的供料部件 (6)2.1.2螺杆 (6)2.1.3机筒 (6)2.1.4模头及模板 (6)2.1.5其他 (7)2.2挤压机的驱动装置 (7)2.2.1 电动机的选用 (7)2.2.2 传动比分配 (8)3 挤压机零部件设计与计算 (9)3.1 螺杆的设计 (9)3.1.1 螺杆的结构 (9)3.1.2 螺杆各部分参数 (9)3.2 机筒结构设计 (12)3.3 带轮结构设计与计算 (13)4 螺杆和机筒强度计算及配合要求 (16)4.1 螺杆强度计算 (16)4.1.1 螺杆材料选取 (16)4.1.2 螺杆校核计算 (16)4.2 机筒强度校核 (18)5 轴承布置与校核计算 (20)5.1 径向轴承 (20)5.2 推力轴承 (21)5.3 键的强度校核 (21)5.4 螺杆的生产能力计算 (22)6 加料系统设计 (23)6.1 螺旋直径和转速的确定 (23)6.2 螺旋主要结构参数确定 (23)6.3 电机选用 (24)6.4 润滑油的选用 (24)6.4.1 齿轮传动的润滑 (24)6.4.2 滚动轴承的润滑 (25)7 挤压机操作系统 (27)7.1 安装 (27)7.1.1 挤压机的安装基础 (27)7.1.2 调整挤压机水平 (27)7.1.3 机筒的安装 (27)7.1.4 螺杆的装拆 (27)7.1.5 模头的安装 (27)7.2 挤压加工系统的操作与维护 (26)7.2.1 开车前的准备工作 (26)7.2.2 开车操作 (26)7.2.3 运转中的检查 (27)7.2.4 停机 (27)7.2.5 维护保养 (27)8 总结与展望 (29)8.1 总结 (29)8.2 展望 (29)致谢 (30)参考文献 (31)1 绪论1.1 挤压技术介绍1.1.1 挤压技术在食品生产中的应用本世纪30年代，挤压技术开始应用于食品加工，它具有集输送，混炼，剪切，加热， 加压等多种化工单元操作于一体的高温短时加工的特点，因此在食品加工领域的应用范围 越来越广泛。
单螺杆挤出机设计
单螺杆挤出机设计1.设计要求在进行单螺杆挤出机的设计时，需要考虑以下几个方面的要求：-生产能力：根据用户的需求确定挤出机的生产能力，通常以单位时间内的产量来衡量。
-塑料种类：不同种类的塑料对挤出机的要求有所不同，例如高温塑料需要耐高温的材料制作。
-产品尺寸和形状：挤出机的设计需要根据产品的尺寸和形状来确定挤出机的主要参数，如螺杆直径、挤出机长度等。
-温度控制：挤出机需要能够准确控制加热和冷却系统，以确保塑料的熔化和冷却过程。
-稳定性和可靠性：挤出机需要稳定可靠地运行，以确保长时间的连续生产。
2.设计步骤（1）确定挤出机的生产能力：根据产品需求和市场需求来确定挤出机的生产能力，这将直接影响到挤出机的尺寸和功率。
（2）选择螺杆参数：根据塑料种类和产品形状来选择螺杆的直径、螺距以及螺杆槽型等参数。
（3）确定挤出机长度：根据产品形状和挤出机的运行速度来确定挤出机的长度，一般来说，长度越长，产能越大。
（4）设计加热和冷却系统：根据挤出机的长度和塑料种类来设计加热和冷却系统，以确保塑料的熔化和冷却过程。
（5）选取驱动系统：根据挤出机的生产能力和运行要求来选择适合的电机和减速器，以确保挤出机的稳定和可靠运行。
3.设计方案在进行单螺杆挤出机的设计时，可以采用以下方案：（1）传统型单螺杆挤出机：采用传统的螺杆和筒体结构，适用于一般的塑料挤出加工。
（2）异形螺杆挤出机：采用异形螺杆和筒体结构，适用于生产特殊形状的产品，如管材、板材等。
（3）特殊功能挤出机：根据产品需求，设计具有特殊功能的挤出机，如混炼挤出机、扩散挤出机等。
4.设计细节在具体的设计过程中，需要注意以下几个细节：（1）螺杆和筒体的材料选择：挤出机的螺杆和筒体需要具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，常见的材料有45#钢、40Cr钢、不锈钢等。
（2）加热和冷却系统的设计：挤出机的加热和冷却系统需要能够准确控制温度，提高产品的质量和生产效率。
（3）控制系统的设计：挤出机需要配备先进的控制系统，准确控制挤出机的温度、压力、速度等参数。
单螺杆挤出机设计
• 螺杆压缩比和螺槽深度 确定几何压缩比 i 等距不等深（通用型）螺杆压缩比的计算 式如下：
对于大多取经验数据来确定，通用公式 H3=(0.025～0.06)Ds。
再根据确定的螺杆压缩比计算加料段螺杆槽 深度。
• 螺杆各段的确定
高聚物在螺杆中的挤出过程，实际上经历 固体输送，熔融和均化的过程。所以一般 螺杆都设计成三段：加料段，压缩段及均 化段。
• 由轴向力引起的轴向拉应力在机筒全长上 不变，即：
•
z
=
Pz A
prb 2 (Rb2 rb2 )
=
prb 2 Rb 2 rb 2
• 因机筒多为塑性材料，所以当计算出三个 主应力的最大值后，可用第四强度理论进 行设计计算及校核。 按第四强度理论最大变形能理论计算，机筒壁厚的强度条 件为：
在开槽机筒中形成的挤出压力趋势图
二、熔融理论
• 固体物料充满螺槽 →→→→ 形成熔膜→→
• →→→→→→→→→→ 螺纹刮下熔体进入 熔池
• →→ 因熔池中的熔体挤压而使固体床形变， 径向加厚，固体进入熔膜以补充熔体流入 熔池 →→ 不断往复逐渐熔化。
熔体输送
• 设：Q1—送料速率；Q2—压缩段熔化速率； Q3—均化段挤出速率。
螺杆受力分析图
螺杆综合受力为：螺杆轴向力、螺杆扭矩 及螺杆自重产生的压、扭弯的组合。一般 加料段及排气段螺杆根径较小，其承受载 荷力最低，所以螺杆的加料段以加料段的 根径截面计算、校核裁面。
A.机头压力的确定
机头压力可用理论计算方法和实测方法得到。
当关闭机头，可认为挤出量Q=0，若螺杆与
机筒间隙正常，机头最大压力可由下式计
3．7.6 挤出量和停留时间
螺杆的结构分成三段，塑料在这三段上的运 动按一定的规律进行。正常的情况下螺杆 三段在结构上应该符合下列的要求： Q1>Q2>Q3，Q1为加料段流量，Q2为压缩 段流量，Q3为计量段流量，否则就会使挤 出量不稳定和质量低劣。
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1.1
单螺杆挤出机由于结构简单，造价便宜，因此广泛的应用于食品、塑料、饲料等各个领域。在塑料加工行业，挤出成型作为聚合物加工工业中的一项重要技术，在聚合物树脂应用工程技术、挤出生产设备研制技术两方面互相促进。各种结构与功能的挤出机如混炼型螺杆挤出机，排气式挤出机，双螺杆、多螺杆挤出机，反应式挤出机，组合式挤出机，适应高分子材料物理与化学特性而建造的成型装置，具有各种制品所需要的专门功能，能够实施成型步骤的挤出生产线辅机，以追求操作简便、控制精确、节能高效，清洁生产的目标而不断改进的新兴设备。在食品加工行业不仅用于谷物食品加工，而且也越来越多地用于糖果糕点类产品乃至香料等产品的加工，涉及主餐类，早餐类，儿童营养食品、中老年食品、健康功能性和休闲小食品等领域。逐渐应用在水产品、仿生制品、调味品、方便面、速溶饮料、变性淀粉和加湿宠物食粮等方面。通过挤压技术生产的食品具有松脆可口，有助于消化的特点。在饲料加工方面我国现有的饲料加工仍以单螺杆膨化挤出机为主。当今挤压技术已经渗透到人们生活的各个方面，因此有必要不断改进挤压设备，降低产品的成本[1-5]。
关键词：单螺杆 挤出机剖分式冷却
According to the design requirement,thesinglescrew foodextruderis designed.Mainly comprises a transmissionsystem,extrusion system,feeding system,thecoolingand heatingsystem design.Thesingle screw extruder isthrough the motortransmits power to the belt wheel through a speed reducer,transmitted to a screw,in order to meettherequirements ofspeed range,thecommon motor withfrequency converter forstepless speed regulation.In order to facilitate the installation anddisassembly,barrelis basedarounda split structure,is divided into three parts forheating and cooling.Through an electromagnetic valve and asensor for temperaturecontrol andcooling waterimport,ensure thetemperatureinthe allowed range.
早期的食品挤压机采用的是活塞式或注塞式灌肠机。现在使用的挤压机是集混合、混炼、熟化、挤出成型于一体的加工设备，它的许多优点在挤压灌肠机中是得不到体现的。20世纪30年代末期，首次将挤压机应用于方便食品谷物的生产中，1936年第一台应用于谷物加工的单螺杆挤压蒸煮机问世，并在该行业取得成功。目前，美国生产的大型挤压机生产能力已达到每小时几吨至十几吨。近年来，国外挤压食品已经成为单独一大类方便食品，有主食类、早点类、儿童食品、各种小食品等方便食品。膨化大米可做主食面包、点心面包、蒸制品、炸制品等，将玉米挤压膨化后粉碎，加入面包中，使面包具有特殊的口感和香味。1980年，美国学者研究了挤压快餐食品的风味与色泽。在挤压食品中使用部分色素及风味剂，使挤压食品更具有吸引力。挤压技术不仅在食品工业中应用广泛，而且在其他工业中具有广阔的前景。如发酵工业，尤其是塑料工业中[3-5]。
1.2
挤出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，并得到迅速的发展。谷物食品的传统加工工艺一般需经过粉碎、混合、成型、烘烤或油炸、杀菌、干燥等生产工序，每道工序都需配备相应的设备，生产流水线长、占地面积大、劳动强度高、设备种类多[3]。采用挤压技术来加工谷物食品，在原料经过初步粉碎和混合后既可用一台挤压机一步完成混炼、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，这些产品在经油炸、烘干、调味后即可上市销售，只要简单的更换挤压模具，便可以很方便的改变产品的造型。与传统生产工艺相比，挤压加工极大的改善了谷物食品的加工工艺，缩短了工艺过程，丰富了谷物食品的花色品种，降低了产品的生产费用，减少了占地面积，大大的降低了劳动强度，同时也改善了产品的组织状态和口感，提高了产品的质量[4]。
CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY
毕业设计说明书
题目：单螺杆食品挤出机设计
二级学院（直属学部）：无锡技师学院
专业：数控车
班级：
学生姓名：
学号：
指导教师姓名：
职称：
评阅教师姓名：
职称：
2014年03月
摘
针对设计要求，对单螺杆食品挤出机进行了设计。主要包括传动系统、挤出系统、加料系统、冷却和加热系统的设计。此为了满足变速范围的要求，采用普通电机加变频器进行无级调速。为了便于安装和拆卸，机筒采用的是左右剖分式结构，分三段进行加热和冷却。通过电磁阀和传感器进行温度的控制和冷却水的进出，保证温度在所允许的范围内。
在我国挤出设备的总体技术水平相当于先进国家的八十年代水平。当然也不乏一批具备九十年代乃至当今国际领先水平的产品，但一些专用性强的高新技术产品还需依赖进口。据海关统计，近年来我国挤出机的进口量呈现出逐年递减之势，2000年比1999年进口台数减少了5.3%，外汇支出减少32.7%，而出口台数减少了73%，创汇却增加了12.3%，这说明国产挤出机技术含量有一定的提高，出口的价格也相对的上涨。而国外的挤压技术已经有上百年历史，设备更新的较快，功能越来越完备，因此有必要加强我国挤压机技术的发展，使生产出来的产品在国际市场上占有一席之地[2]。