有關(guān)飼料擠壓加工系統(tǒng)螺桿設(shè)計(jì)的思考

    擠壓加工系統(tǒng)主要由喂料、調(diào)質(zhì)、傳動(dòng)、擠壓、加熱冷卻、出料成形、切割、控制等部分組成，其中擠壓裝置是擠壓加工系統(tǒng)的心臟，它由螺桿和膨化腔組成。所以，螺桿設(shè)計(jì)的好壞將直接決定擠壓加工系統(tǒng)的性能。
    目前螺桿組合的類(lèi)型有很多種，不同螺桿組合的擠壓機(jī)可以生產(chǎn)出同樣的飼料擠壓產(chǎn)品，那么在眾多的螺桿組合中找出一種最佳的組合變得尤為重要。
    擠壓過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，它牽涉到多方面的因素。事實(shí)表明：僅僅根據(jù)生產(chǎn)率的高低來(lái)判定螺桿性能的好壞是片面的。眾所周知，在高產(chǎn)量的同時(shí)如果有較高的能量功率消耗，則該螺桿是不可取的。為此，在螺桿設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行思考，忽略某一方面都是不全面的。
    1  產(chǎn)量  產(chǎn)量是衡量螺桿優(yōu)劣的一個(gè)主要指標(biāo)。但是僅僅強(qiáng)調(diào)改進(jìn)后的螺桿比原有螺桿產(chǎn)量提高的百分比是意義不大的，因?yàn)楸容^的基準(zhǔn)點(diǎn)不明確。從我們多年的實(shí)踐及流體動(dòng)力學(xué)理論可知：用螺棱間隙較小的螺桿代替原來(lái)已經(jīng)磨損的螺桿，產(chǎn)量會(huì)有較大的提高。
    反應(yīng)螺桿產(chǎn)量方面的性能一般應(yīng)從四個(gè)方面進(jìn)行比較。
①比流量  即在質(zhì)量合格的前提下比較不同螺桿單位轉(zhuǎn)速下的產(chǎn)量。
②輸送效率  即實(shí)際產(chǎn)量與理論產(chǎn)量的比值。對(duì)于螺桿組合來(lái)說(shuō)，輸送效率非常重要，它反映了螺桿擠壓加工系統(tǒng)的綜合性能。例如在膨化腔上開(kāi)設(shè)縱向矩形溝槽或螺旋槽，其比流量和輸送效率會(huì)有較大的提高。
③最高產(chǎn)量  螺桿在組合設(shè)計(jì)時(shí)的目標(biāo)就是在保證質(zhì)量的前提下得到盡可能高的產(chǎn)量，一般按負(fù)荷的85%計(jì)算。
④螺桿特性  即機(jī)頭壓力升高量與產(chǎn)量降低量的比值，比值大則螺桿特性好。
    2  能量消耗  當(dāng)擠出機(jī)產(chǎn)量增大時(shí)，機(jī)器消耗的能量總是增加的，一般用單位產(chǎn)量    所消耗的功率作為比較的依據(jù)。單位電耗愈大，說(shuō)明電機(jī)所作的機(jī)械功通過(guò)物料的剪切和摩擦以熱能形式進(jìn)入熔融物料就愈多。在不同溫度下不同的熔融物料的熱能是一個(gè)定值。若能量轉(zhuǎn)換的數(shù)值大于必需的數(shù)值時(shí)，熔融物料溫度升高，這時(shí)需要改變螺桿參數(shù)，或者降低轉(zhuǎn)速以減小能量轉(zhuǎn)換值。
當(dāng)采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，能量消耗功率用電流與電壓的乘積表示，當(dāng)采用交流電機(jī)時(shí)，能量消耗功率可用電耗儀測(cè)定，如果有扭矩儀，可用扭矩儀測(cè)定扭矩，用扭矩與轉(zhuǎn)速的乘積代替消耗的功率。
    3  產(chǎn)品質(zhì)量  飼料產(chǎn)品的質(zhì)量包括產(chǎn)品的膨化度，顆粒的漂浮率，顆粒的下沉率，顆粒的均勻度，產(chǎn)品的糊化度等指標(biāo)。擠壓機(jī)的壓力、溫度、產(chǎn)量的波動(dòng)將直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)。我們知道，壓力和粘度影響產(chǎn)量，而溫度的變化則通過(guò)粘度直接影響產(chǎn)量。
另外，飼料產(chǎn)品的質(zhì)量還受飼料原料的配方和原料粉碎細(xì)度的影響。例如，原料配方中淀粉含量高，有利于產(chǎn)品膨化，可保證顆粒的漂浮率；原料配方中脂肪含量增加，有利于產(chǎn)品的外觀，但會(huì)影響顆粒的膨化度；原料粉碎的細(xì)度理論要求原料中顆粒直徑小于出料模孔直徑的三分之一即可，實(shí)際上細(xì)度越細(xì)，顆粒越光滑，產(chǎn)量會(huì)有一定的提高。
    4  螺桿組合設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性
    對(duì)任何一個(gè)技術(shù)問(wèn)題來(lái)講，忽視設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性是完全錯(cuò)誤的?；ㄙM(fèi)少量的成本解決相關(guān)技術(shù)問(wèn)題是應(yīng)該提倡的。
    螺桿設(shè)計(jì)時(shí)首先應(yīng)考慮能耗，能耗不僅與單位電耗數(shù)值有關(guān)，某些不合理的設(shè)計(jì)往往會(huì)帶來(lái)更多的能量消耗。
    其次應(yīng)考慮螺桿，膨化腔的使用壽命，它與原料的性能和螺桿的工藝參數(shù)相關(guān)。原料中纖維和雜質(zhì)，是螺桿磨損的一個(gè)重要原因，膨化腔中壓力高的部位將引起磨損加劇，螺桿轉(zhuǎn)速的增加也將引起磨損加快，縮短使用壽命。
    另一個(gè)應(yīng)考慮就是加工性能。從目前的發(fā)展趨勢(shì)看，螺桿的長(zhǎng)徑比有逐漸加大的趨勢(shì)。隨著新型螺桿的出現(xiàn)，螺桿的結(jié)構(gòu)也將日趨復(fù)雜。從設(shè)計(jì)的合理性來(lái)講，在沒(méi)有必要用大長(zhǎng)徑比時(shí)，應(yīng)盡量選用較小長(zhǎng)徑比；在沒(méi)有必要用復(fù)雜的螺桿結(jié)構(gòu)時(shí)，盡量簡(jiǎn)化螺桿結(jié)構(gòu)。那種不比較，不優(yōu)選，隨意選用復(fù)雜螺桿元件組合設(shè)計(jì)是不合理的，任意加大長(zhǎng)徑比也顯然不科學(xué)。