有關(guān)飼料擠壓加工系統(tǒng)螺桿設(shè)計的思考

    擠壓加工系統(tǒng)主要由喂料、調(diào)質(zhì)、傳動、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。
    目前螺桿組合的類型有很多種，不同螺桿組合的擠壓機可以生產(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。
    擠壓過程是一個復(fù)雜的過程，它牽涉到多方面的因素。事實表明：僅僅根據(jù)生產(chǎn)率的高低來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)計時應(yīng)從以下幾個方面進行思考，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)劣的一個主要指標(biāo)。但是僅僅強調(diào)改進后的螺桿比原有螺桿產(chǎn)量提高的百分比是意義不大的，因為比較的基準(zhǔn)點不明確。從我們多年的實踐及流體動力學(xué)理論可知：用螺棱間隙較小的螺桿代替原來已經(jīng)磨損的螺桿，產(chǎn)量會有較大的提高。
    反應(yīng)螺桿產(chǎn)量方面的性能一般應(yīng)從四個方面進行比較。
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  即實際產(chǎn)量與理論產(chǎn)量的比值。對于螺桿組合來說，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。例如在膨化腔上開設(shè)縱向矩形溝槽或螺旋槽，其比流量和輸送效率會有較大的提高。
③最高產(chǎn)量  螺桿在組合設(shè)計時的目標(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%計算。
④螺桿特性  即機頭壓力升高量與產(chǎn)量降低量的比值，比值大則螺桿特性好。
    2  能量消耗  當(dāng)擠出機產(chǎn)量增大時，機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，說明電機所作的機械功通過物料的剪切和摩擦以熱能形式進入熔融物料就愈多。在不同溫度下不同的熔融物料的熱能是一個定值。若能量轉(zhuǎn)換的數(shù)值大于必需的數(shù)值時，熔融物料溫度升高，這時需要改變螺桿參數(shù)，或者降低轉(zhuǎn)速以減小能量轉(zhuǎn)換值。
當(dāng)采用直流電機驅(qū)動時，能量消耗功率用電流與電壓的乘積表示，當(dāng)采用交流電機時，能量消耗功率可用電耗儀測定，如果有扭矩儀，可用扭矩儀測定扭矩，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)。擠壓機的壓力、溫度、產(chǎn)量的波動將直接影響產(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?？字睆降娜种患纯?，實際上細(xì)度越細(xì)，顆粒越光滑，產(chǎn)量會有一定的提高。
    4  螺桿組合設(shè)計的經(jīng)濟性
    對任何一個技術(shù)問題來講，忽視設(shè)計的經(jīng)濟性是完全錯誤的?；ㄙM少量的成本解決相關(guān)技術(shù)問題是應(yīng)該提倡的。
    螺桿設(shè)計時首先應(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)計往往會帶來更多的能量消耗。
    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。
    另一個應(yīng)考慮就是加工性能。從目前的發(fā)展趨勢看，螺桿的長徑比有逐漸加大的趨勢。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)計的合理性來講，在沒有必要用大長徑比時，應(yīng)盡量選用較小長徑比；在沒有必要用復(fù)雜的螺桿結(jié)構(gòu)時，盡量簡化螺桿結(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)計是不合理的，任意加大長徑比也顯然不科學(xué)。