CC BY
4В.И. Коновалов, аспирант Н.А. Урханов, д-р техн. наук, проф.
Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления
УДК 621.926.3
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВАЛЬЦЕДЕКОВОГО ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ ЗЕРНА
В статье представлено теоретическое и экспериментальное обоснование некоторых конструктивных и технологических параметров измельчителя зерна новой конструкции.
Ключевые слова: измельчитель зерна, дека, рифли, степень измельчения, продукт измельчения.
V.I. Konovalov, P.G.
NA. Urkhanov, D. Sc. Б^тееп^, Prof.
SUBSTANTION OF THE PARAMETERES ROLLER-DECK GRAIN CRUSHER
The paper presents theoretical and experimental study of some-ryh structural and technological parameters of the new corn grinder construcstruction.
Key words: chopper grain, deck, flute, crushing, grinding the product.
При снижении энерго- и материалоемкости процесса измельчения зерна в сельскохозяйственной отрасли выявлен ряд недостатков существующих конструкций измельчителей. Уровень затрат энергии на измельчение зерна по отношению к общему расходу, например в мукомольной промышленности, в зависимости от вида внутримельничного транспорта составляет от 35 до 60%, а в комбикормовой промышленности - 40-70% [1].
В.У. Климович [2], анализируя состояние теории и практики измельчения, пришел к следующим выводам:
- экономичность современных измельчителей крайне низка, следовательно, резервы в повышении их эффективности огромны;
- ни один из современных типов измельчителей пока не обнаруживает таких элементов, развитие которых привело бы к радикальному повышению эффективности техники измельчения.
Все это убедительно показывает на то, что необходимо уделять самое серьезное внимание совершенствованию процесса измельчения зерна и конструкций измельчающих машин, так как даже минимальное повышение их эффективности дает большой экономический эффект.
■■;,:■ Рис. 1. Принципиальная схема работы измельчителя нового типа
Для решения вышеуказанных проблем была предложена конструкция измельчителя одновальцово-декового типа [3]. Измельчитель сыпучих материалов (рис. 1), в частности зерна, содержит корпус 1, внутри которого установлены измельчающий валец 2 и дека 3, закрепленная в гнезде носителя 4. Поверхность вальца 2 и деки 3 выполнена рифленой или шероховатой. В отверстии 5 носителя 4, горизонтальная ось которого проходит по центру 0, расположен горизонтальный эксцентриковый вал 6, установленный с возможностью вращения вокруг оси, проходящей через точку О и находящейся на расстоянии г от оси отверстия 5, т.е. эксцентриситет вала составляет величину радиуса его вращения r=1,5-2,5 мм или амплитуду колебаний деки А=2г при частоте n=1000-2000 об/мин.
Данная конструкция измельчителя позволяет:
1) убавить угол захвата измельчаемого материала, тем самым уменьшив диаметр валка измельчителя, что приведет к значительному снижению материалоемкости измельчающей машины;
2) разместить на одном рабочем органе (валке) два технологических перехода по измельчению зерна до конечного продукта (отпадает необходимость во второй паре вальцов), тем самым уменьшив энергопотребление на дополнительные приводы вальцов;
3) упростить технологию рифления вальца, повысив экономическую эффективность ввиду отсутствия специализированных рифленарезных станков.
Теоретически исследуя вышеуказанную конструкцию [4], мы столкнулись с некоторыми технологическими проблемами в изготовлении данного измельчителя. После доработки конструкции была предложена следующая конструктивная компоновка измельчителя (рис. 2), по схеме которого в последующем изготовлена первая модификация лабораторного измельчителя зерна (рис. 3).
Рис. 3. Лабораторный измельчитель первой модификации
Измельчение продукта 5 на данной машине происходит в зоне между валком, установленным на двух опорах 3 и декой, посредством вращательного движения валка 1 и качательного движения деки 2, приводимой в движение электродинамическим вибровозбудителем 6 через толкатель 4.
При проведении экспериментальных исследований на первой модификации лабораторного модульного стенда (см. рис. 3) возникли некоторые проблемы со стабильностью работы механизма, вызванные вибрациями толкателя 4. Поэтому были приняты следующие решения в изменении конструкции измельчителя:
1) возбудитель вибраций деки изменен с электродинамического на механический кулачкового типа;
2) движение деки изменено с качательного на возвратно-поступательное;
3) диаметр валка уменьшен со 150 до 75 мм;
4) изменена форма деки.
Рис. 4. Принципиальная схема работы измельчителя второй модификации
Измельчение продукта 3 происходит в 3 этапа. 1. Продукт 3 поступает самотеком из питателя 4 в пространство между валком 1 и декой 2, совершающей поступательное движение вертикально вниз, приводимой в движение эксцентриком 6; за счет ударного воздействия деки и деформации сдвига в измельчаемом материале, возникающей в результате сил трения о поверхность вращающегося валка и деки, происходит первичное разрушение материала до предварительного размера зазора А1.
2. Предварительно разрушенный материал поступает во вторую зону измельчения, где происходит его истирание до размера зазора А2.
3. Материал во второй зоне измельчения размером частиц больше чем А2 при поступательном движении деки 2 вертикально вверх отделяется от материала с размером меньше А2, и при движении деки 2 вниз происходит его окончательное измельчение.
Дека располагается на упругих опорах 7 в корпусе 5. Рабочие зазоры А1 и А2 регулируются перемещением корпуса деки 5 винтовыми парами 9 и 10. Измельченный материал поступает в приемный бункер 8.
По данной схеме была создана вторая модификация лабораторного измельчителя (рис. 5).
Рис. 5. Лабораторный измельчитель второй модификации
Основными параметрами, определяющими работу измельчителя, являются: - угловая скорость вращения валка и ю2 - угловая скорость вращения эксцентри-кого вала, которые характеризуют производительность измельчителя; А[ и Д2 -технологические зазоры, характеризующие качество измельчения, зависят от амплитуды колебаний деки и геометрических размеров зерновой частицы.
Ряд авторов утверждает, что деформация зерна при влажности менее 14%
может быть описана как деформация упругого тела. Соответственно скорость нагрузки на показания в этом случае не влияет. Следовательно, такой параметр, как Дь можно поставить в ряд параметров, определяемых статически. Однако при первичном разрушении зерна образуются отдельные части с вязкоупругими и пластичными свойствами, поэтому параметр Д2 необходимо определять только в динамике.
Рис. 6 Экспериментальная установка по изучению плосконапряженного разрушения зерна
Рис.7. Рабочие элементы установки по изучению плосконапряженного разрушения зерна
Для определения параметра A1 была создана экспериментальная установка (рис. 6, 7).
Принцип установки состоит в фиксированном перемещении одной подвижной рифленой пластины относительно другой неподвижной.
Влажность зерна была измерена при помощи промышленного влагомера ПВЗ-10Д и составила 11,2%. В качестве исследуемого продукта была взята пшеница продовольственная, урожая 2011 г. ООО «Максимум» Алтайского края.
Средняя величина разрушающей деформации при осевой нагрузке составила: 3,04 мм при линии действия нагрузки, лежащей в плоскости симметрии зерна, и 2,95 мм при линии действия нагрузки, перпендикулярной плоскости симметрии зерна.
Для плосконапряженного состояния зерна 1,87 при сдвиге 3 мм при линии действия нагрузки, лежащей в плоскости симметрии зерна, и 1,3 мм при сдвиге 3,3 мм при линии действия нагрузки, перпендикулярной плоскости симметрии зерна.
Обобщив результаты, получим величину зазора для зерновой частицы со средними размерами по толщине 3,2 мм и ширине 3,4 мм A1 = 3,4 - 1,87 = 1,53 мм [5].
Экспериментальные исследования конструктивных параметров, таких как Ш1, Ш2, ^2, продолжаются.
Выводы
В статье сделан сравнительный анализ конструкций измельчающих машин одновальцово-декового типа и определена наиболее рациональная схема компоновки измельчающей машины с точки зрения технологии ее изготовления, материало- и энергоемкости конструктивных элементов измельчителя, а также универсальности конструкции в целом.
При помощи экспериментальной установки по изучению плосконапряженного разрушения зерна был изучен параметр величины зазора A1, который в свою очередь определяет амплитуду возвратно-поступательного движения деки.
Библиография
1. Мукомольно-крупяная промышленность страны в развитии /Российский союз мукомольных и крупяных предприятий// Хлебопродукты. - 2006. - № 1. - С. 6-7.
2. Шуб Г.И. Исследование технологического процесса измельчения сырья комбикормового производ-ства на молотковой мельнице: дис. ... канд. техн. наук. - М., 1966.
3. Патент РФ 2360737 C1. Измельчитель сыпучих материалов/ Н. А. Урханов, А.С. Бужгеев, Б. В. Ур-ханов; заявл. 20.12.2007; опубл. 10.07.2009.
4. Урханов Н.А., Коновалов В.И. Динамика измельчителя вальцедекового типа / Сб. мат-лов IV науч.-практ. семинара «Чтения И.П. Терских». - Иркутск: Изд-во ИрГСХА, 2011. - С . 88-96.
5. Коновалов В.И., Алхунсаев Г.Г., Урханов Н.А. Обоснование параметров измельчителя зерна с подвижной декой / Сб. мат-лов конф. ВСГУТУ. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГУТУ, 2012. - С. 12-16.
Bibliography
1. Flour-and-cereals industry in the development of the country / Russian coskid Mukomole and cereal enterprises // Bread. - 2006. - N 1. - P. 6-7.
2. Shub G.I. Research process grinding raw fodder production in a hammer mill: Dis. ... Candidate for those. Science. - M., 1966.
3. RF Patent 2360737 C1. Flowing granular materials / NA Urhanov, AS Buzhgeev, BV Urhanov, Appl. 20.12.2007. Publ. 10/07/2009
4. Urhanov N. Konovalov V.I. Dynamics chopper valtsedekovogo type / Proceedings of the IV Scientific and Practical semenara «Reading IP Terek». - Irkutsk: IrGSKHA, 2011. - P. 88-96.
5. Konovalov V.I.. Alhunsaev G.G., Urhanov N.A. Justification parameters grain grinder with a movable deck / Conference Proceedings ESSTU. - Ulan-Ude: ESSTU, 2012. - P .12-16.
r3
