針對目前雙螺桿榨油機冷榨技術的理論和實驗研究中存在的一些問題，以SSYZ120/12雙螺桿榨油機為研究對象設計出一種雙螺桿榨油機膛內(nèi)壓力測試系統(tǒng)。通過在SSYZ120/12雙螺桿榨油機榨條上開孔安裝高溫熔體壓力傳感器測得膛內(nèi)壓力，同時采用電阻應變片電測法，根據(jù)粘貼在榨條外表面上的電阻應變片輸出的應變數(shù)據(jù)，計算出膛內(nèi)壓力。選用油菜籽和花生仁進行壓榨實驗，將兩種方法測得的結(jié)果進行對比分析，能較好地反映出榨油機膛內(nèi)的壓力分布情況，兩種方法所得結(jié)果的相對誤差分別是18.85%、11.52%。此測試系統(tǒng)有助于螺桿榨油機壓榨過程的理論研究。

榨油機工作時，榨籠上榨條受到的力是很復雜的，有油料在被擠壓推進時作用在其上的摩擦力pf和軸向力px，又有徑向壓力pr，還有切向力pt，同時榨條在支點處還受到直接剪切力ps。然而徑向壓力pr是通常所稱的膛內(nèi)壓力，也是導致榨條斷裂的主要因素。因此，螺桿式榨油機膛內(nèi)徑向壓力的大小和分布直接對生產(chǎn)率和油品質(zhì)量造成影響，因而是設計螺桿榨油機結(jié)構(gòu)參數(shù)的依據(jù)。

前人嘗試在螺旋擠壓機安裝高溫熔體壓力傳感器測試膛內(nèi)壓力，可以直接得出膛內(nèi)壓力值，但無法判斷數(shù)據(jù)采集的真實性。故作者針對這一問題設計了一種雙螺桿榨油機膛內(nèi)壓力測試系統(tǒng)。在特定的榨條上進行開孔，安裝高溫熔體壓力傳感器測試徑向壓力；此外還在裝有高溫熔體壓力傳感器的同一徑向位置的榨條上粘貼電阻應變片，根據(jù)測得的應變值求出該截面處的榨膛內(nèi)的壓力，將測試的結(jié)果進行比對分析。此方法可在盡量降低損壞榨油機結(jié)構(gòu)的前提下獲得膛內(nèi)壓力數(shù)據(jù)，能較準確地測出榨油機膛內(nèi)壓榨壓力，并可推廣應用于其他螺桿擠壓加工機械膛內(nèi)壓力的測試。

材料與方法

1.實驗材料

實驗原料為本地某農(nóng)貿(mào)市場采購的油菜籽和花生仁。通過實驗測得油菜籽和花生仁的含水率分別為6.78%、4.98%，含油率分別為30.93%、40.49%。

SSYZ120/12雙螺桿榨油機，TS3862靜態(tài)電阻應變儀，WDW-300E微機控制電子萬能材料試驗機,PT124G-111高溫熔體壓力傳感器，PY500-V智能數(shù)字壓力表，BX120-10AA電阻應變片（敏感柵尺寸10mm×2mm,基底尺寸14.5mm×4.5mm，電阻值為（120±0.1）Ω,靈敏系數(shù)(2.08±1)%）。

實驗的測試對象為武漢糧農(nóng)機械制造有限公司生產(chǎn)的SSYZ120/12雙螺桿榨油機，該榨油機的兩螺桿以相同方向旋轉(zhuǎn)，榨油機的擠壓筒由若干個榨條疊加組合而成，每根榨條之間都放有特制墊片，根據(jù)壓榨實驗的油料不同，選取的墊片也會不一樣。在雙螺桿榨油機的榨籠上，選取與雙螺桿榨油機的進料口至出餅口的軸向方向平行的任意一榨條，依次等間距間隔并排開設10個探孔，在與開設有10個探孔的榨條上下相鄰的上榨條和下榨條的外壁上，分別對應10個探孔一一粘貼10個上電阻應變片和10個下電阻應變片，并將10個上電阻應變片和10個下電阻應變片均電連接至靜態(tài)電阻應變儀；在10個探孔內(nèi)均安裝高溫熔體壓力傳感器，其探頭端朝向雙螺桿榨油機的膛內(nèi)一側(cè)，10個壓力傳感器均通過數(shù)據(jù)線連接至數(shù)字壓力表。

2.實驗方法

（1）將高溫熔體壓力傳感器安裝在特制榨條（榨條變厚，開孔）上，然后將高溫熔體壓力傳感器上的導線連接到數(shù)字壓力表上，并進行調(diào)試使其讀數(shù)為零。

（2）將電阻應變片上延伸出的導線連接在靜態(tài)電阻應變儀上，在榨油機穩(wěn)定工作后對其進行調(diào)零。

（3）開機，投放油料進行壓榨，壓榨的初期由于膛內(nèi)溫度較低且油料未將榨膛填滿，未能看到或只有少量油滴從榨條縫隙中滲出，出餅端的油料餅也是未成形的粉末狀。當運行穩(wěn)定，膛內(nèi)溫度升到一定值，油液正常滲出。

（4）出餅端正常出餅后，同時記錄數(shù)字壓力表上的壓力值和靜態(tài)電阻應變儀上的應變值。

結(jié)果與分析

1.電阻應變片標定

由于雙螺桿榨油機在壓榨過程中，榨條沿軸向方向所受到的擠壓彎曲力并不是均勻分布，故將每個榨條所受到的擠壓彎曲力近似考慮成集中載荷。

   將貼有電阻應變片的榨條近似處理成簡支梁,通過測試應變方法確定每根榨條上的徑向壓力。將所有粘貼有電阻應變片的榨條置于材料試驗機上進行彎曲實驗，壓力機控制方式為等速加載，v=0.2mm/min。電阻應變片伸出的導線連接著靜態(tài)電阻應變儀。壓力機開始加載的同時記錄靜態(tài)電阻應變儀的應變值，將壓力機采集的數(shù)據(jù)和同一時間記錄的應變值進行比對，整理數(shù)據(jù)。

試件的標定采用圖2所示的加載裝置,試件可簡化為一簡支梁,在試件的中間位置豎直向下加載，試件發(fā)生純彎曲,該裝置近似模擬了榨條的實際支撐狀態(tài)。采用式（1）可求出試件受到的彎曲正應力。

通過圖3測得榨條的幾何尺寸a=30mm,b=11mm，h=18.5mm;完全是按榨籠尺寸確定的。由此可以得出電阻應變片電測法中榨條受到的徑向壓力。

2.榨膛內(nèi)的受力情況分析

榨油機在正常工作時整個榨膛內(nèi)的溫度分布的情況。油料在壓榨過程中膛內(nèi)溫度逐漸升高，基本呈線性關系。油菜籽和花生仁在壓榨過程中沿著螺桿推送的過程中受到的擠壓力是逐漸增大，在第8號點時壓力******，接近出餅端的位置開始泄壓，壓力又會迅速減小。油料從進料口進入榨膛后會隨著螺桿的旋轉(zhuǎn)而向前推進。由于螺桿的螺距是逐漸縮小的，而且螺桿的直徑在逐漸增加，故油料會被擠壓破碎重疊。榨膛內(nèi)空間縮小，油料對榨條擠壓會越來越大，膛內(nèi)的壓力也會越來越大，會有油液不斷從榨條縫隙中滲出，此刻榨膛內(nèi)的溫度逐漸升高，油料從原有的散體形態(tài)慢慢變成餅狀。油料餅隨著螺桿的推進到接近出餅端的位置時，便會泄壓。

3.兩種測試方法的對比分析

采取高溫熔體壓力傳感器測試徑向壓力和在同一徑向位置的榨條上粘貼電阻應變片測試榨條彎曲變形獲得壓力值的方法是可行的，而且能較準確地測出榨油機在壓榨過程中油料在膛內(nèi)的徑向壓力的分布情況。油菜籽壓榨和花生仁壓榨在高溫熔體壓力傳感器測出的壓力值與電阻應變片電測法測出的壓力值之間的平均相對誤差分別為18.85%、11.52%。

4.膛內(nèi)壓力回歸分析

運用Origin軟件分別對油菜籽和花生仁在壓榨過程中高溫熔體壓力傳感器測得的壓力值進行回歸分析，獲得膛內(nèi)壓力經(jīng)驗公式：

式中:p0=2.05，A=32.73，xc=9.93，ω=2.37(油菜籽)；p0=2.33，A=32.5，xc=9.60，ω=3.73（花生仁）。油菜籽和花生仁壓榨實驗中高溫熔體壓力傳感器測得膛內(nèi)沿螺桿軸向方向的徑向壓力實測值與曲線擬合值之間的平均相對誤差分別為13.59%、10.05%，且擬合曲線的相關性達到0.90以上。式（2）能較好地擬合油菜籽和花生仁在榨油機中沿軸向方向上膛內(nèi)徑向壓力的分布情況。

油菜籽和花生仁兩種油料在進行壓榨的過程中高溫熔體壓力傳感器與靜態(tài)電阻應變儀所測得的膛內(nèi)壓力值曲線是相互交錯的，某些測試點高溫熔體壓力傳感器測得的壓力值大于靜態(tài)電阻應變儀所測得的壓力值，某些測試點高溫熔體壓力傳感器測得的壓力值小于靜態(tài)電阻應變儀所測得的壓力值。分析可知這是由于隨機誤差造成的，高溫熔體壓力傳感器和靜態(tài)電阻應變儀的選用和安裝對測試的結(jié)果會有一定影響。

為了測出雙螺桿榨油機膛內(nèi)的徑向壓力分布情況，設計出一種雙螺桿榨油機膛內(nèi)壓力測試系統(tǒng)。通過在SSYZ120/12雙螺桿榨油機榨條上開孔安裝高溫熔體壓力傳感器測得膛內(nèi)壓力，并采用電阻應變片電測法，將電阻應變片粘貼在榨條外表面上，測出榨條在壓榨過程所產(chǎn)生的擠壓彎曲變形應變數(shù)據(jù)，通過標定得出壓力值。

采用油菜籽和花生仁進行壓榨實驗。結(jié)果表明，通過高溫熔體壓力傳感器測出的沿螺桿軸向方向膛內(nèi)徑向壓力和電阻應變片電測法得出的膛內(nèi)徑向壓力數(shù)據(jù)基本一致，兩者之間的平均相對誤差分別為18.85%、11.52%。通過兩種方法所測結(jié)果相互比對分析可知，此測試系統(tǒng)能夠較準確地測試出膛內(nèi)的徑向壓力的實際分布情況。

由壓力-距離曲線進行分析，油料在榨油機的喂料段的位置，膛內(nèi)壓榨壓力值基本呈現(xiàn)一定的線性關系，當進入壓榨段后，膛內(nèi)壓榨壓力值呈指數(shù)函數(shù)關系，當進入出餅段時壓榨壓力也呈現(xiàn)出一定的線性關系。

整個實驗過程都是按照正常生產(chǎn)加工的工藝完成，能真實地反映出實際壓榨取油過程中榨油機膛內(nèi)的壓力分布情況。

• 上一個：立筒倉出倉機技術應用實踐

• 下一個：不同純度花生紅衣原花青素的制備工藝研究