螺旋式压榨机的结构设计文献综述

【内容摘要】：螺旋压榨机过去是现在仍然是油脂生产中的一台主机。就是在近代的浸出法制油中队高含油份油料大多采用还是预榨—— 浸出工艺方法来制备油脂，所以预榨机——螺旋压榨机仍然是油脂工业生产中的重要部件。螺旋压榨机的结构直接影响到油脂生产的数量和质量。而压榨机的工作部分是螺旋轴和榨笼构成，料胚经过螺旋轴和榨笼之间的空间——炸膛，而受到压榨。所以它们是压榨机的“心脏”，它们的结构直接影响到压榨机的性能。本文通过了解压榨机的资料，然后比对压榨机的结构，设计其结构，螺杆的设计是整个设计的主体，通过对压榨物质和生产量的取定，得出螺旋杆的设计过程，本文的传动采用两级减速传动，使机器运作稳定。通过对整机功率，转矩，最后定出电机。还要对整个设计重要部件做出校核，能够让机器正常运作。

【关键词】：避障压榨机；榨笼；生产量；校核

1.导言

在我国，压榨机的发展已二十多年，从传统的榨油设备，到现在先进的压榨机器，中国榨油市场得到了翻天覆地的变化，随着市场上的食用油品种增多，压榨机的种类也在增加，压榨方式也各不相同，物理压榨，化学压榨，还有两者结合压榨。回首过去，榨油业在中国从无到有，有弱小逐渐强大的过程。现在市面上食用油分成浸出油和压榨油两种。浸出油是用化学溶剂浸泡油料，再经过复杂的工艺提炼而成，提炼过程中流失了油品的营养成分，而且有化学溶剂的有毒物质残留。所以大众逐渐远离。随着经济的发展，大众已经不是是以前那样只解决温饱了，吃出营养，吃出健康才是现代人的追求，所以压榨油的市场广大，考虑到个人能力的问题，选择了最简单也是最可靠的螺旋式压榨机。

2.研究现状及趋势

最近几年，我国对食用油的需求量在不断增加，而国产的食用油占总需求量的比例却越来越小，而国内60%的市场份额被进口食用油所占据，同时国内食用油60％是外商独资或控制企业的生产，它们控制着国内食用油价格，对我国的食用油安全造成一定的影响，由于进口，过度依赖国外市场，国内食用油价格不稳定，波动不定，再加上其他原因，在一定程度上，造成了食用油危机的出现。而发展我国独特的茶油，已成为缓解这一问题的重要手段。近年来，国家提出了适当的政策，来促进茶产业的发展。油茶是一种独特的木本油料树种，在我国南方有2300多年的栽培历史。目前，我国的油茶林面积已达5750英亩，由油茶带动的产业价值从2016的110亿元增加到了390亿元。油茶经济价值高，其用途广，适应性强，综合开发的潜在价值较大，在我国南方丘陵地区它是重要的经济树种。对于茶油萃取技术水平的高低，直接影响茶籽的出油率油和茶油的质量，所以，要充分利用茶油资源榨油技术和设备的研究和开发已成为一个关键技术问题。

目前茶油的提取主要有两种方法：一种是，化学浸出。该方法的优点是生产出的油品质好，出油率和生产率都相当可观，其缺点是设备体积庞大，高投资还有少量的化学残留物，适合于人口较为密集的大中城市使用。第二，机械压榨。这种方法所需的设备体积小，操作方便，成本低见效快，无化学残留。它的缺点是生产率低，干饼残油率较高。螺旋压榨机，这是机械压榨提取茶油方法的关键设备。

在目前榨油行业中压榨机有很多种叫法，有自动冲床，全自动压榨机，真空压榨机，多功能压榨机，新型压榨机器，等等，这些都是属于螺旋压榨机的范畴，这里面大多数是单螺旋压榨机。在国内市场方面，今后应着重开发不同的平行异向双螺旋压榨机，以满足大量的挤出成型的需求。平行同向双压榨挤出机要向开发大长径比的方向发展。单螺旋压榨机就是朝着大长径比，高收益等方向发展。事实上，单螺旋挤压机是一种低功率，投资成本低的机型，如果技术得当，再加上结构的合理设计，单螺旋挤压机就可以实现一个双螺杆挤出机相同的性能。据报道，目前美国使用的塑料压榨机主要就是以单螺杆为主。在某些领域技术含量高的单螺杆挤出机正在慢慢取代双螺杆挤出机。随着市场的发展，近几年市场的需求越来越高，各种各样的国内外厂商不断推出了各具特点结构的单螺杆挤出机，来满足市场的特殊需求。目前，榨油设备主要有以下几类：

（1）液压压榨机，这是传统的小型压榨机，生产过程是间歇性的，工艺特点：操作技术所需要求较低，毛油品质相对较好，出油率高，但是劳动强度相对而言比较大。该机采用的场合：处理量少，家庭式小作坊生产，单台日处理量在1吨左右。

（2）小型动力螺旋压榨机，这是连续式压榨机。工艺特点：低操作技术要求，高出油率，而且原油质量比用液压压榨机压榨出的油的质量要差，不过其劳动强度要比前者要小，该机的使用场合：处理量小，家庭式作坊生产，单机日处理能力5吨左右。

（3）大中型动力螺旋压榨机，该机也是连续式压榨机。其工艺特点：连续生产，劳动强度低，低出油率，常用于预榨工序，技术要求高，常用场合：大中型，大处理量的制油工厂。

螺旋压榨机目前广泛应用于榨油行业，自从美国安德森公司开发研制的第一台螺旋压榨机用于压榨提取油脂以来已有100多年历史，我国在制造螺旋压榨机的历史也有50多年了，它的生产厂家，无论国有企业，也包括各种民营企业，制造并持续改进了一系列的螺旋压榨机，如95型 ， 200型 。目前，开了新开发的新型压榨机ZX28 ，以及 ZX28和ZY32预榨机已经成为一种新建炼油厂的首选机型。但多年来，国内在压榨机的研制和开发设计上，主要都是凭自己的经验和汲取国外同类设备的主要经验为主，缺乏自我发展的设计，缺乏设计严谨的科学设计方法，不能针对不同的油料特性和具体工作条件进行机械零件的合理设计。目前，引领世界连续螺旋压榨机的生产厂家有：美国安达国际有限公司、法国石油设备公司、德国的克虏伯公司和英国的罗斯唐斯公司等。他们的设备，生产率高产量高，干饼产油率低，设备使用寿命长。

在我国的压榨机的发展已经有二十多年了，榨油设备从古老的人工设备到现在的先进机器。中国榨油市场已经发生了巨大变化，随着越来越多的食用油品种投放市场，压榨机的类型也越来越多，而其工作方式也各不相同物理压榨，压榨化学，以及两者的组合。现在回想起来，榨油行业在中国从无到有，由弱逐渐变强大的过程。目前市场上的食用油分为两类浸出油和压榨油。浸出油是利用各种化学溶剂先对油料进行浸泡，然后再通过一个复杂的精炼过程而成。在这个提炼过程中，榨出来的油失去了部分营养物质，而且还有化学溶剂的有毒物质残留。所以，这种油慢慢远离公众。随着经济的发展，大众不再是像以前那样只解决温饱问题了，吃的营养吃的健康才是现代人共同的追求，所以压榨机的市场广大，潜在价值比较高。考虑到个人能力的问题，本次毕业设计选择了最简单，最可靠的螺旋压榨机。

近几年,国内许多企业像湖北的东方红粮食机械有限公司，武汉新概念农业机械设备制造有限公司等也着力于对压榨机的研制和开发。2016年，武汉良龙机械制造有限公司的顾强华等人设计研发出一种具有自主知识产权的SYZ系列双螺杆压榨机。该机双螺杆采用异向旋转和喂料段完全啮合而主压榨段完全分离的双阶布置的结构形式。其中榨笼上下对开，由条排集合而成，无外加热装置。该机在压榨过程中对油料的水分、温度等变化都不是很敏感，所以运行稳定，具有良好的适应性，冷榨热榨都适宜。另外，榨膛采用双阶结构能够得到很大的压缩比和强大的径向压力，这样油料就会得到更充分更彻底的压榨。在相同的工艺条件下，该机的干饼残油率比单螺杆压榨机低2%左右，出油率更高。2016年，中国农业科学院油料作物研究所的李文林等人为了解决双低菜籽脱皮后低温压榨制油的难题研制出一种双螺杆冷榨机，生产试验得到的冷榨油接近菜籽三级压榨油国家标准，冷榨饼残油率在15%左右，获得了较好的冷榨油得率。2016年9月,山西省太原市帅克一埃克斯特榨油设备有限公司通过吸收消化乌克兰埃克斯特鲁得尔科研生产企业的技术，设计研发出6YIS一75×1200型双螺杆压榨机，该机采用双螺杆同向旋转和螺旋完全啮合的结构形式，可一次性热榨，能省去脱皮、粉碎、轧坯、蒸炒和油脂净化等工艺过程，经过一次压榨和自然沉淀就能获得优质绿色食用油，这大大降低了生产周期和劳动强度。不过，这种压榨机在压榨过程中对油料水分的变化较为敏感。当油料的水分含量在7％以下或10％以上时，电机功率就要加大，出油率也会降低。

目前国内外使用的压榨机种类比较多，现就最常用的几种压榨机作比较确定最佳的方案。

（1）离心压榨机

离心压榨机是利用离心力对物料进行连续压榨的机器，适用于榨取水果和蔬菜汁。离心压榨机能连续、高效地榨取优质的果汁或蔬菜汁，但它所排出的榨渣中尚有一定数量的液汁，需用其它压榨机进一步榨取。

（2）轧辊压榨机

轧辊压榨机通常有排列成品字形的三个压榨辊组成。上部的棍子称顶辊，在它两端的轴承上装有弹簧或液压缸，以产生必要地压榨力。前部的轧辊称进料辊，后部的轧辊称排料辊，进料辊与排料辊之间装有托板。其压榨范围不大，操作有些难度，性价比不太高。

（3）螺旋压榨机

螺旋压榨机是种使用较广泛的连续性压榨机，具有结构简单、体型小、出油率高、操作方便等特点。螺旋压榨机能连续作业，劳动强度小，出油后的渣饼薄而小，便于综合利用；但榨膛内的主要工作部件易磨损，需经常拆换，增加了作业成本。

目前，国外生产螺旋压榨机的公司很多，并且由于国外比较早就开始研究榨油技术，所以国外的技术一般都比国内的要先进。国外比较有名的公司有日本SUEHIRO EPM公司，SUEHIRO EPM公司是一家专业生产压榨机的公司。1992年，由IsobeS等人开发了一种部分啮合异向旋转的平行双螺杆压榨机（专利号：JP2251397），主要用于葵花籽仁等脱皮（壳）油料的冷热榨，还用于卷心菜和胡萝卜榨汁、从豆渣、酒糟和屠宰厂下水等高含水物料进行固液分离。1994年，法国CLEXTRAL公司通过对CLEXTRAL BC45型实验挤压机的改造,设计出了一种带有滤油筒体的双螺杆压榨机。该机采用同向旋转的双螺杆结构，预压榨段完全啮合，主压榨段完全分离。同年,Guyomard利用同类型的压榨机对脱皮菜籽仁进行压榨实验，出油率为75％～80％，但并没有对油的质量做进一步的检测和分析。1999年，Dufaure等人也利用改造的CLEXTRALBCA5型实验挤压机进行油料的压榨实验，对影响油脂质量的关键因素，如机筒结构、螺杆分布、喂料速度、螺杆转速、油料成分和压榨温度进行了深入地研究，并对饼的质量做了检测和分析。2002年，Johnston在传统的双螺杆压榨机的基础上发明了一种反向旋转的带中断螺棱的平行双螺杆压榨机，这种压榨机继承了传统单螺杆压榨机产量大和能耗少以及吸取了双螺杆压榨机的正向输送能力强和能固液分离等优点,螺杆结构和单螺杆压榨机一样，主要用于含水物料的脱水。总之，国外对双螺杆压榨机在双螺杆轴的旋向、双螺旋轴的布置形式和榨笼内孔结构形式等均进行了应用与研究。

3.总结

螺旋压榨机设备在固液分离中具有广泛应用。其核心优点就是可以连续生产，效率高，维护成本低。但是要针对一钟特定的物料，进行挤压脱水效果试验并对效果进行优化、挑选出较好的，是一项很费时费心的工作。在这个行业里，永远都是没有最好，只有更好。

选择螺旋压榨机，首先要看物料的性质，因为不同的物料性质，其液态和固态的聚合力不同。液体的粘度也是一项重要指标，相同的物质浓度不同，液体的粘度也不同。液体粘度越大，固液分离时需要的时间和力量也就越大。但是，每一种螺旋压榨机，对应设计的是一种螺旋和转速，其压榨时间和压缩比（压榨力）是一定的。反向来说，一种特定的螺旋压榨机对应一种物料，压榨脱水的效果最为理想。

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