机械工程学院本科毕业设计(论文)开题报告固体物料挤压机结构设计及分析

1、湘 潭 大 学 机械工程学院 本科毕业设计（论文）开题报告题 目固体物料挤压机结构设计及分析姓 名汤浩南学号2012964031专 业机械设计制造及其自动化班级二指导教师陈睿职称讲师填写时间2016年 3月 25 日 20016年3月说 明1根据湘潭大学毕业设计(论文)工作管理规定，学生必须撰写毕业设计（论文）开题报告，由指导教师签署意见，系主任批准后实施。2开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。3毕业设计(论文)开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺

2、，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。4本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，应不少于2000字。5开题报告检查原则上在第24周完成，各系完成毕业设计开题检查后，应写一份开题情况总结报告。6. 填写说明：(1) 课题性质：可填写A工程设计；B论文；C. 工程技术研究；E.其它。(2) 课题来源：可填写A自然科学基金与部、省、市级以上科研课题；B企、事业单位委托课题；C校级基金课题；D自拟课题。(3) 除自拟课题外，其它课题必须要填写课题的名称。(4) 参考文献不能少于10篇。(5) 填写内容的字体大小为小四，表格所留空不够可增页。本科毕业设计(论文)开

3、题报告学生姓名汤浩南学 号2012964031专 业机械设计制造及其自动化指导教师王志奇职 称讲师所在系机械设计制造及其自动化课题来源学校命题课题性质应用研究型课题名称固体物料挤压机结构设计及分析一、选题的依据、课题的意义及国内外基本研究情况我国农作物秸秆年产量约为7亿t左右，列世界之首。在非常规饲料中，农作物秸秆起着相当重要的作用。然而，由于其质地粗硬，粗纤维含量高，直接作为反刍动物的粗饲料时，其粗蛋白含量低，适口性差，限制了它的应用。目前，我国农作物秸秆用于饲料部分远不足10。大量的秸秆被用作燃料直接焚烧或还田，造成环境污染。因此研究适合我国国情的饲料化处理方法，开发高效优质的饲料化处理设

4、备，不仅关系到我国资源的合理利用，畜牧业的发展和人民生活水平的改善，而且已成为近年来农业废弃物综合开发利用方面的一个重要研究课题。挤压膨化技术是将物料放于挤压机之中，借助螺杆的强制输送，通过压延效应和加热产生的高温、高压，使物料在机筒中被挤压、混合、剪切、熔融、杀菌和熟化等一系列复杂的连续化处理。当物料从机筒中被挤压出时，压力骤降到常压，水分急剧汽化而产生巨大的膨胀力，物料也瞬间膨化。经挤压膨化后的物料，可以大大提高糊化度，更易被酶水解，制品复水性好，改善了原料的加工性能。挤压膨化技术是一项经济实用的新型加工方法，它具有工艺简单、原料利用率高、占地面积小、生产能力高等特点，不仅广泛应用于食品工

5、业中，而且在饲料工业、油脂工业等领域也有所应用。随着饲料工业的迅猛发展，对饲料加工工艺的研究也越来越深入。膨化技术在饲料生产中的应用是近年来得到广泛关注的课题，膨化饲料的优越性也为广大养殖户所认识。国内外大量的研究试验和使用结果己经充分表明膨化饲料具有许多传统饲料无法比拟的优势。利用膨化技术，对饲料原料进行预处理，可以达到灭菌、消毒、抑制抗营养因子、提高蛋白利用率的目的。对于我国这样一个幅员辽阔的农业大国来说，单就农作物秸秆而言，年产量高达7亿多吨，相当于35亿吨标准煤。玉米秸秆是一种丰富可再生的资源，除了少部分被利用外，大部分以堆积、烧荒等形式直接倾入环境，造成极大污染和浪费，而且这种直接燃

6、烧的方法热效率很低，只有lO左右，如果将它们转化成气体或液体燃料(酒精、氢气、柴油等)热效率可达30以上，这样不但缓解人类所面临的资源危机，食物短缺，环境污染等一系列问题，也为人类持续发展提供了保证2、 研究内容、预计达到的目标、关键理论和技术、技术指标、完成课题的方案和主要措施本文需要了解焦炉煤气生产的工艺流程和各个流程基本的工作。最后了解焦炉煤气净化过程，包括焦炉煤气的冷却，除焦油，除硫等元素的过程和方法。根据公司概况以及企业所需要达到的要求，然后发电系统的设计与选型包括发电机组的比较选择，发电机组的各个参数的对比选择，以及后面发电机组数量的确定以及设备备用等情况的选择。高温尾气的余热利用

7、为本论文主要研究的内容，其主要为余热锅炉的设计，包括设计锅炉的形式以及采用的换热形式，锅炉的具体设计又包括锅炉换热面积的设计，外壳的设计以及内部换热管的设计以及换热系数等等参数的计算。通常决定一种技术能否在实践中得到快速应用的关键因素之一是其经济性，如成本、投资回收期等。本文选取焦炉煤气发电系统的投资、总成本费用和流动资金等进行了计算，评价了基准项目的技术经济性。研究了系统产品成本的分摊方法，进行了燃料( 原料)价格、产品价格和产品产量的敏感性分析，评价了规模扩大对项目经济性的影响。三、主要特色及工作进度 1熟悉设计题目及相关软件，完成资料检索 2016.3.7-3.13 2毕业设计调研，确定

8、总体设计方案 3撰写开题报告，开题答辩 4确定挤压机零部件的传动方式 5进行挤压机三维实体建模 6进行挤压机结构准静态分析 8毕业设计及论文检查，准备答辩 四、主要参考文献（按作者、文章名、刊物名、刊期及页码列出） 1邢廷铣. 农作物秸秆饲料加工与应用(修订版). 中国人民解放军总后勤部金盾出版社, 2008年6月 2田宜水,孟海波. 农作物秸秆开发利用技术. 化学工业出版社, 2008年3月 3高春雨, 毕于运等.秸秆综合利用100问. 中国农业出版社, 2009年3月 4周元军. 秸秆饲料加工与应用技术图说. 河南科学技术出版社, 2003年2月 5尚永彪, 唐浩国.膨化食品加工技术. 化

9、学工业出版社, 2007年5月 6郑文维，吴克坚主编. 机械原理（第七版）.高等教育出版社, 2002年 7濮良贵，纪名刚主编. 机械设计. 高等教育出版社, 1995年 8彭文生，黄华良主编. 机械设计. 华中理工大学出版社，2000年 9冯清秀，邓星钟等.机电传动控制（第五版）.华中科技大学出版社，2001年 10李华，机械制造技术.机械工业出版社，1997年指导教师意 见指导教师签名： 年 月 日系意见系主任签名： 年 月 日院意见 教学院长签名： 年 月 日挤出成型工艺摘要：塑料挤出成型一般分为两个阶段：固态塑料熔化和连续体冷却、定型。本文介绍了塑料干法和湿法两种挤出工艺以及单螺杆挤出

10、机、双螺杆挤出机的应用；具体描述了聚合物共挤出技术中的多层共挤中空容器共挤出技术、共挤出技术在传感器中的应用、微米层/纳米层共挤出技术和气体辅助共挤出成型技术。关键词：挤出机；聚合物共挤出；气体辅助共挤出Extrusion molding processAbstract :Plastics extrusion molding generally divided into two stages: solid plastic melt and continuous cooling, finalize the design. Article introduces the dry and wet pl

11、astic extrusion process and two single screw extruder, twin-screw extruder application. Describe the polymer extrusion technology of multilayer co-extrusion hollow container of extrusion technology, extrusion technology application in sensor, microns layer of nano/extrusion technology and gas of ext

12、rusion molding auxiliary.Keywords：extruder，polymer extrusion，gas of extrusion auxiliary塑料挤出成型是使加热或未经加热的塑料，通过成型孔(口模)变成连续成型制品的方法。可用于管材、型树、板材、片材、薄膜、单丝、扁丝、电线电缆的包覆等的成型。由于挤出成型用途广，可以连续化生产，生产效率高，因此在塑料加工工业中占有相当重要的地位，目前我国挤出成型制品占塑料制品总量的1/3以上。塑料挤出成型一般分为两个阶段：第一阶段是使固态塑料熔化，并在加压下使其通过口模而成为截面与口模相仿的连续体；第二阶段是将连续体冷却、定型，

13、使其变成固体，即得所需制品1。1.挤出工艺按塑料塑化方式不同，挤出工艺可分干法和湿法两种。干法塑化是靠加热将塑料变成熔体，塑化和加压可在同一设备内进行，其定型处理仅是简单的冷却。而湿法塑化则是用溶剂将塑料充分软化，因此塑化和加压必须分开进行，其定型处理比较麻烦，既要使溶剂脱除，又要使溶剂回收。此法塑化均匀，避免塑料过热，但使用范围有限，仅适用于能在溶剂中充分软化的塑料。例如，硝酸纤维素和少数醋酸纤维素等2。2.挤出机挤出成型设备一般是由挤出机、挤出口模(机头)及冷却定型、牵引、切割等辅助设备组成。目前工业中常用的是螺杆挤出机，根据螺杆数量可将其分为单螺杆挤出机、双螺杆挤出机和多螺杆挤出机。其中

14、普通单螺杆挤出机是用量最多的一类挤出机，但其混炼效果差，不适于加工粉料。单螺杆挤出机除普通挤出机外，还有排气式挤出机和混炼式挤出机。排气式挤出机适于加工吸湿性大或含挥发物成分较多的物料，可以在加工过程中排出水分和挥发物，得到质量较好的制品；混炼式挤出机具有较强的分散、混合效果，可以简化物料在挤出成型前的工序，一次完成混炼和连续挤出制品。双螺杆挤出机进料稳定，挤出量大，混合效果好，可以直接加工硬PVC粉料，使之成为制品，也可用于混料，因此其应用范围不断扩大，且有覆盖单螺杆挤出机各用途的趋势。根据物料在挤出机内所处的状态及挤出机各部位所起的作用不同，可将挤出机机筒沿螺杆轴向分为固体输送、塑化熔融和

15、熔体输送三个功能段。固体输送是全部塑化挤出过程的基础，它的主要作用是将固体物料压实后向熔融段输送。固体输送是在机筒加料段进行的，物料从料斗进人挤出机的螺槽和机筒内壁组成的空间，被压实而形成固体塞(床)，并以恒定速率移动，固体塞的移动与物料和螺杆、机简之间的摩擦力有关，如果物料与螺杆之间的摩擦力小于物料与机简之间的摩擦力，则物料沿铀向前移，反之，物料与螺杆一起转动。加料段输送的固体物料，在挤出机熔融段通过机筒外加热器的加热及螺杆与物料剪切热的共同作用下升温，并逐渐熔化，最后完全变成熔体。熔体输送是从物料完全熔融处开始的，其主要功能是将熔融物料进一步混合、均化，并克服相当大的流动阻力向模头输送。熔

16、体输送段中熔体的流动有正流、逆流、横流和漏流四种基本形式，熔体在挤出机中的真实流动是这四种基本流动的组合1。3.聚合物共挤出 多组分的复合材料制品,采用共挤出工艺是最简单易行的一种方法,目前已成为当代最先进的塑料成型加工方法之一。聚合物共挤出工艺是一种使用数台挤出机分别供给不同的熔融料流,在一个复合机头内汇合共挤出得到多层复合制品的加工过程。它能够使多层具有不同特性的物料在挤出过程中彼此复合在一起,使制品兼有几种不同材料的优良特性3,在性能上进行互补,从而得到特殊要求的性能和外观,如对氧和湿气的阻隔能力、着色性、保温性、热成型和热粘合能力,以及强度、刚度、硬度等力学性能。这些具有综合性能的多层

17、复合材料在许多领域中有极其广泛的应用价值4。3.1多层共挤中空容器共挤出技术及应用多层共挤出技术作为最重要和最有发展前景的中空塑料制品生产技术,它的发展改变了塑料中空容器的功能和产品结构,适应了市场不断发展的需求。多层共挤吹塑工艺是通过复合模头把几种不同的原料挤出吹制成型中空制品而使制品获得优异的综合性能,具备对水蒸气、CO2、O2或汽油等的阻隔性能。3.1.1农药包装“以塑代玻”采用多层共挤高阻隔塑料瓶包装可避免农药的泄漏、挥发,有效地保持药剂的药效,避免在包装运输过程中产生破碎及农药的扩散、污染环境,有利于避免因产品包装不善所造成的环境污染及经济损失。现实证明了塑料瓶包装农药、农用试剂具有

18、良好的发展前景5。3.1.2多层共挤汽车油箱“以塑代钢”多层共挤油箱因其卓越的阻隔性能、加工性能、稳定性能、综合成本优势和环保等优点正得到越来越多的关注及认可6。表1是不同结构燃料油箱阻透性比较。3.1.3啤酒包装用高阻隔性多层容器以聚对苯二甲酸乙二酯(PET)为基层,与高阻隔性塑料组合,制造啤酒包装用高阻隔性多层容器,是近年来高阻隔性共挤吹塑容器的一大热点,许多国家都投入了大量的人力、物力开展这方面的工作。 E/VAL、MXD等高阻隔树脂层的引入,大大提高了塑料瓶的阻隔性,但对啤酒的包装尚嫌不足,于是开发了所谓活性包装技术,即在MXD中(或在一个共聚酯层中)掺混特种金属盐催化剂制成阻隔层,当

19、空气中的氧进入该层时,在催化剂的作用下,MXD(或共聚酯)与氧产生化学反应吸氧,而使瓶壁对氧发挥出更高的阻隔性7。3.2共挤出技术在传感器中的应用等8采用共挤出技术重新制作了试验装置,他们采用热塑性聚合物作为外层,芯层采用掺入石墨的二甲基硅氧烷熔体,采用它们是因为它们既柔软又容易进行挤出成型加工,挤出成型口模如图1所示。图1共挤模头3.3微米层/纳米层共挤出技术3.3.1微米层/纳米层共挤出的工作原理共挤装置是由两台单螺杆挤出机、两个熔体泵、共挤模块及多层化口模组成。熔体泵控制熔体流向喂料区形成两平行流层,然后流经一系列的分层单元。在分层过程中,层的结构经历垂直分成二料流、水平展开及重新合并,

20、从而使层的数量增倍。很明显n个分层单元将形成22n+1共挤层。该装置已成功地实现4096层、单层厚度低于100 nm的纳米层共挤出。3.3.2微米层/纳米层共挤材料的独特结构及其应用领域(1)新型共混材料微米层/纳米层共挤直接赋予材料具有很大纵横比的微米甚至纳米片层结构,是制备具有新型形态结构共混材料的有效途径。(2)阻透材料微米层/纳米层有限的层空间能有效地促进聚合物分子链的取向和结晶,从而达到增强材料阻透能力的目的。(3)导电材料微米层/纳米层尺寸的限制使颗粒的三维空间排列简化为二维空间排列,这有利于研究导电通路的作用机理,特别是当层厚度与金属填料颗粒尺寸相当时的导电体系的转变行为。3.4气体辅助共挤出成型技术气体辅助挤出成型技术由英国的R.