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
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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
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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。
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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。
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图2-24 变深变距螺杆
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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）
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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。
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（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
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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
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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。
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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]。