螺杆表面织构化挤压膨化特性研究

发布时间：2021-09-09 06:25

　　近年来,螺杆挤压膨化设备由于其独特的加工方式和成品效果,目前越来越受到饲料加工产业和食品制造产业的重视,但在挤压膨化作业时螺杆处于高温高压状态,挤压膨化加工稻、麦秸秆等木质素丰富的饲料原料过程中螺杆根、底部易发生点蚀、剥落、胶合等现象。本文针对我国螺杆挤压膨化加工饲料的设备材料现状,开展基于螺杆表面织构化技术的挤压膨化特性研究,同时也对螺杆织构化对制备饲料成型质量进行研究,为缓解饲料膨化对螺杆的需求现状和解决螺杆织构化表面机理问题提供技术支撑。对螺杆表面微织构形状结构和表面机理进行了分析,运用连续介质假设原理研究物料在螺槽底部所受的压力,建立螺槽底部物料所受压力F1、压强P与熔融段流率Qs的表达式,确定熔融段微织构加工的表面形状结构,得到螺杆表面微织构单元的最小压力与微织构结构之间的方程;建立了熔融段微织构加工模型,得到了稻秸秆混料在螺杆织构化表面的压力、流体迹线、剪切应力分布图,验证了该螺杆表面织构化处理设计的合理性,并同时采用对比分析法,分析表面织构的深径比、偏移率和排布角度对于流体经过表面微织构时的各项参数,得出最优排列结构方案。以喂料速度、螺杆转速、熔体输送段温度为变量,以试验... 

【文章来源】：扬州大学江苏省

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２－１螺杆结构参数示意图??

?第二章螺杆表面微构对挤压膨化的影响机理研究???料为连续介质，取出螺杆槽内任意位置的材料微元件，研宄螺杆与螺杆槽的作用关系，??利用力和反作用力求出螺杆受到的摩擦力［４９＿５１］。??图２－２物料在螺杆槽内的受力??如上图所示，物料微元体积为ｄｖ，其在螺旋槽中运动受到螺旋槽底面的支持力ｄＡ＾、??摩擦力ｄＦｊｎ离心力ｄｐ作用、受到螺旋槽前侧面的法向作用力ｄｉＶ２、摩擦力ｄＦ２、后侧面??的法向作用力ｄｉＶ３、摩擦力ｄＦ３、受到外机筒内表面的压力ｄＷ４、摩擦力ｄＦ４。??２．１．１螺旋槽底面上物料微元产生的摩擦阻力??根据上述假设，螺杆受到物料微元对螺旋槽底面产生的摩擦力ｄＧｚｄＦｉ、螺旋槽??前端面受到物料产生的摩擦力ｄＦ２＇?＝?ｄＦ２、螺旋槽后端面受到物料产生的摩擦力ｄＦ３＇＝??ｄＦ３。??由摩擦力定律可得，螺旋槽底面上物料微元上产生的摩擦阻力［５２］：??ｄＦｘ?＝?ＡｄｉＶｉ?（２－１）??式中：／ｉ为物料与螺杆间的摩擦系数；??ｄ／＾为螺旋槽底面对物料微元的摩擦力，Ｎ；??ｄｉＶｉＳ螺旋槽底面对物料微元的支持力，Ｎ。??２．１．２物料微元旋转运动时受到的离心力??由牛顿第二定律的公式的应用可得，此处物料微元的离心力为：??ｄｐ?＝?ａｍ?（２－２）??ａ?（２－３）??ｍ?＝?ｐＶＬ?（２－４）??ＶＬ?＝?ＨＢ?ｃｏｓ?９?ｄＬ?（２－５）??代入，可得：??９??

（２－３８）、（２－３９）、（２－４２）、（２－４５）可得??Ｆ３?＝?Ａ?／〇Ｌ｛ｐ〇ｅ＾＾＾）＾［／／?＋?ｆ２Ｂ?ｃｏｓ?９?ｓｉｎ（０?＋?０）］Ｊ?ｄＬ?（２－４５）??由前述分析可得，螺杆挤压物料受到的总摩擦阻力为式（２－４０）、（２－４３）、（２－４５）三项??之和，即??Ｆｆ＝Ｆ１?＋?Ｆ２?＋?Ｆ３?（２－４６）??２．２物料微元输送率（流率）仏计算??物料微元在螺杆内部轴向作螺旋前进，此处可将其前进的速度分为轴向分速＾＾与??法向分速ＫｐＱ［５６＿５７］，如下图２－３所示：??３?＼?４?ｊ?＼??Ｘ＼＾ｌ??／?ｖｖｉ?ｌ＼?Ｉ?Ｖｖ?机醜度＼的科塞Ｍ??ｖ；ｉｒ一．??１??１－螺纹２－螺杆３－机筒４－物料断面??图２－３物料微元在螺杆内部运动分析（左）及物料微元、机筒和螺杆间速度矢量图（右）??１３??


本文编号：3391598