книги из ГПНТБ / Масликов, В. А. Технологическое оборудование производства растительных масел учеб. пособие

стет. Этот момент соответствует разрушению ядра (соответству­ ет точке Аг) и является пределом прочности ядра.

Влажность ядра в значительной степени влияет на механи­ ческие свойства ядра, что ясно из табл. IV—6.

Кроме того, у ядра с изменением скорости нагружения изме­ няется предел пропорциональности и предел прочности.

У подсолнечного ядра увеличение скорости приложения дей­ ствующего давления вызывает соответственное уменьшение пре-

Т а б л и ц а IV—7

ности ga и пластического тече­

ния с упрочением позволяет отнести ядро к сложному реологи­ ческому телу, а именно к упруго-вязкому телу.

Вращающиеся валки обладают следующими свойствами:

1)при определенном соотношении размеров валков и частич­ ки она втягивается в зазор между ними, несмотря на то что эта щель все время сужается;

2)частичка, проходя между валками, подвергается значи­

тельному давлению.

Рассмотрим условия движения частички между валками, ког­ да валки расположены горизонтально, имеют одинаковый диа­ метр, гладкую поверхность и вращаются с одинаковой частотой.

Частичка, соприкасаясь с поверхностью валков, своей массой оказывает давление в точке соприкосновения (рис. IV—67). Это давление вызывает реакцию, направленную нормально к поверх­ ности валков. Угол, который образуется между направлением си­ лы Р и гооизонтальной осью валка, называется углом захвата а.

Усилие Р может быть разложено на вертикальную составля­ ющую Р sin а и на горизонтальную составляющую Р cos а. Вер­ тикальная составляющая направлена вверх и стремится вытолк­ нуть частичку из зоны измельчения.

В точке соприкосновения частички с валками возникает сила трения F — f Р, которая также может быть разложена на верти­ кальную fP cos а и горизонтальную составляющую fP sin а.

171

Вертикальная составляющая fP cos а направлена вниз и втя­ гивает частичку в зону измельчения.

Составим уравнение равновесия сил частички

N 2Р sin а = 2/ Р cos а . (IV—173)

Таким образом, из последнего выражения следует, что угол за­ хвата должен быть меньше угла трения. Величина угла захвата зависит от размера измельчаемой частицы, диаметра валков и зазора между ними.

Частичка перемещается между валками при определенном соотношении между ее размером и диаметром валков.

Из рис. IV—67 видно, что межцентровое расстояние между валками

Отсюда минимальный диаметр валка (в м)

2 sin2■

Измельчение материала на валках характеризуется коэффи­ циентом измельчения — отношением первоначального размера, семян d к конечному размеру частиц б. Для рассматриваемого случая коэффициент измельчения

отсюда

б

d_ k '

1-72

Коэффициенты измельчения пятивалкового станка при обыч­ ной производительности составляют: 1-й проход 2,96, 2-й проход

5,70, 3-й проход 8,65, 4-й проход 16,6.

Подставим в уравнение (IV—178) значение 6

Так как для прохода материала между валками а<Сф, то диа­ метр валка

По полученному уравнению можно определить наименьший диаметр гладких валков.

Если коэффициент трения измельчаемого материала о поверх­ ность валков принять постоянным, а величину

взять равной А,

то уравнение (IV—181) примет вид

Угол трения мятки по гладкой шлифованной поверхности вал­ ков <р=10-ь12°, что обусловлено замасливанием мятки. Этому углу соответствует значение А от 65, 8 до 45,5.

В вертикальных вальцовых станках труднее захватывается материал, чем в горизонтальных; поэтому для вертикальных станков А больше, чем для горизонтальных. В связи с этим при проектировании вальцовых станков можно принимать:

для горизонтальных валков

(IV—182)

для вертикальных валков

(IV—183)

Диаметр валков, полученный по этим уравнениям, обеспечи­ вает измельчение семян. Однако вальцовые станки на маслозаво-

17 3

дах, кроме измельчения ядра, должны обеспечивать механиче­ ское выдавливание масла на поверхность частиц из разрушенных клеток, что достигается созданием достаточного давления на из­ мельчаемый продукт. Поэтому валки вальцовых станков для маслозаводов должны иметь значительно большие диаметры, чем получаемые по расчету.

П Я Т И В А Л К О В Ы Й В А Л Ь Ц О В Ы Й СТАНОК ВС-5

На маслозаводах основной машиной для измельчения ядра является пятивалковый вальцовый станок с расположением этих валков друг над другом, так называемая вальцовка ВС-5 (рис. IV—68).

Этот вальцовый станок устроен следующим образом. На мас­ сивной чугунной плите болтами крепятся четыре чугунные стойки

Рис. IV—68. Пятивальцовый станок типа ВС-5.

/. Каждая пара стоек образует направляющие для • подвижных подшипников валков, которые называются буксами. Между па­ рами стоек помещены валки 2, центры валков по вертикали сдви­ нуты на небольшую величину (10—12 мм), для этого с одной ще­ ки буксы состругивается металл, а на другую сторону наклады­ вается пластина соответствующей толщины. Такая установка валков обеспечивает более плавную работу их за счет смещения линии соприкосновения валков.

Валки изготовляют из чугуна специального состава и по осо­ бой технологии. Валок представляет собой пустотелый цилиндр диаметром 400 мм и длиной 1250 мм, по центру которого запрес-

174

совывается стальной вал. Шейки вала могут быть цилиндриче­ скими или коническими.

Несмотря на то что валы запрессовываются под большим дав­ лением, во избежание возможного их проворачивания на валу ставят шпонки.

Валы валков вращаются в подшипниках качения: самый нижний валок (коренной), на который приходится наибольшая

машины расположен прием­ ный бункер для ядра или семян, имеющий рифленый питающий

валик с заслонкой. На валу питающего валика имеется кулачко-' вая муфта, при помощи которой питающий валик может быть включен в работу или выключен (рис. IV—70).

Ширина щели между питающим валиком и заслонкой регули руется при помощи двух нажимных винтов. Этот способ регули-

Рис. IV—70. Схема включающего механизма пи­ тающего валика вальцового станка ВС-5.

175-

ровки является недостатком конструкции, так как при такой ре­ гулировке возможен перекос заслонки, и, следовательно, на валки может быть подана лента материала различной толщины, что ухудшает разрушение ядра.

ках установлены также нажимные винты. Другими концами пружины опираются на верхний валок и прижимают его. Если между валками попадает твердый предмет, то пружины позволя­ ют валкам несколько приподняться и пропустить его; это предот­ вращает поломку валка или порчу его рабочей поверхности. Сила нажатия пружины на валок по сравнению с его массой не­ значительна.

Для направления потока измельчаемого материала между валками имеются направляющие щитки 4; поверхность их долж­ на быть совершенно чистой, что обеспечивает максимальную про­ изводительность станка. Направляющие щитки изготовляют из листовой стали толщиной 4—6 мм, их свободно вставляют в пазы или в уголки, укрепленные на стойках станка. В период работы вальцовки к поверхности валков прилипает измельчаемый мате­ риал; если его не удалять, то уменьшается полезная (рабочая) длина валков и, следовательно, производительность вальцового станка.

Для снятия частиц, прилипших к поверхности валков, в валь­ цовке имеются ножи. Нож представляет собой чугунное тело, ко­ торое имеет каплеобразное сечение, с эксцентрично насаженными (по отношению к центру тяжести) осями: благодаря этому ножи всегда прижаты к поверхности валков.

Валки вальцового станка приводятся во вращение от индиви­ дуального электродвигателя через муфту и двухступенчатый ре­ дуктор 5 с передаточным числом 6,4. От редуктора (также через муфту) приводится во вращение нижний (коренной) валок; от него при помощи плоскоременной передачи вращение передается третьему и пятому валкам. Второй и четвертый валки вращают­ ся за счет сил трения.

На валу четвертого валка имеется шкив, от которого при по­ мощи перекрестной ременной передачи приводится во вращение питающий валик 6. Приводные валки имеют частоту вращения 145—150 об/мин, а неприводные делают на 3—5 оборотов мень­ ше. Благодаря этой разнице материал измельчается не только за счет раздавливания, но и за счет истирания.

Прир аботе. вальцового станка нужно наблюдать за равномер­ ной подачей материала питающим механизмом.

Особое внимание должно уделяться состоянию поверхности валков. Для поддержания поверхности валков в хорошем состоя­ нии один раз в 2—4 месяца их нужно подвергать шлифовке на специальном вальцешлифовальном станке. Хорошо прошлифо­

176

ванные валки должны иметь строго цилиндрическую форму; та­ кие валки, собранные в машине, должны иметь местный зазор не более 0,06—0,09 мм.

Для нормальной работы станка влажность ядра должна быть 7—8%; при более высокой влажности производительность валь­ цовки резко снижается, ухудшается качество ее работы при одно­ временном повышении потребляемой мощности.

Теоретическая производительность вальцового станка — это количество материала, прошедшего через щель между валками в единицу времени. Материал, поступающий через щель, представ­ ляет собой широкую тонкую ленту. Ширина этой ленты равна длине валка, а толщина — величине зазора между валками. Эта лента будет двигаться со скоростью, равной окружной скорости валков; при этих условиях производительность вальцовки (в кг/с)

пп

где Q — производительность вальцового станка, кг/с; п — частота вращения валков, об/мин;

D — диаметр валков, м;

L— длина валков, м;

б— величина зазора между валками, м; р — объемная масса, кг/м3

После преобразования получим

Q = 0,0523 D L n бр.

По этому уравнению получают завышенную производитель­ ность, поскольку скорость материала, выходящего из щели меж. ду валками, несколько меньше окружной скорости валков из-за проскальзывания измельчаемого материала. Кроме того, толщи­ на струи материала неодинакова по длине валка: обычно она меньше у краев. Поэтому в расчетную формулу должен быть вве­ ден поправочный коэффициент С, учитывающий указанные фак­ торы:

Коэффициент С зависит от рода материала, степени измель­ чения и конструкции машины; поэтому он может быть найден только опытным путем. Полученная расчетная формула пригод­ на для любой конструкции вальцовых станков с любыми видами валков; особенность конструкции станка и валков будет учиты­

ваться коэффициентом С.

Так как величина зазора б между валками пятивалкового станка неизвестна и, кроме того, она изменяется, то формулу (IV—185) удобней представить в ином виде:

где Л = 0,0523Сбр.

Величина А постоянна для данной конструкции машины и для данного вида материала; определяют ее также опытным пу­ тем, как и коэффициент С. Для некоторых конструкций вальцо­ вых станков значения коэффициентов А и С приведены в табл. IV—8.

При исследованиях установлено, что в зоне измельчения ядро движется со скоростью, отличающейся от окружной скорости вал­ ков. На отдельных участках этой зоны скорость движения ядра меньше окружной скорости валков; на других участках скорость движения ядра превышает скорость валков. Этот вопрос еще не достаточно изучен, поэтому в расчетные формулы для производи­ тельности введены коэффициенты Л и С, определяемые опытным путем.

Количество энергии, необходимое для работы вальцового станка, зависит от ряда факторов, действие которых еще недоста­ точно изучено; поэтому мощность принимают по опытным дан­ ным. Например, электродвигатель для станка ВС-5 должен иметь мощность 28 кВт. Крутящий момент станка в начале пуска зна­ чительно больший, чем при его работе. Значит, электродвигатель должен иметь повышенный пусковой момент.

178

Окружная скорость валков в вальцовом станке с вертикаль­ ным расположением валков обычно составляет 3,1—3,2 м/с. Же' лательно, чтобы любая машина работала при частоте вращения, мало отличающейся от частоты вращения приводного электро­ двигателя. В пятивалковом вальцовом станке скорость валков невелика, поэтому желательно ее увеличить. Однако скорость вращения валков не может быть увеличена по следующим причинам.

1.Влияние центробежной силы. Как показал опыт работы,

оптимальной скоростью валков является 3,2 м/с. Если увеличить скорость валков, то увеличится возникающая центробежная си­ ла; при этом частичка отрывается от поверхности первого валка. Двигаясь прямолинейно, она достигнет поверхности второго вал­ ка и отразится от него к поверхности первого валка и т. д.

Таким образом, до попадания в зазор между валками частич­ ка будет совершать некоторое затухающее колебательное движе­ ние. Следовательно, увеличение центробежной силы действует аналогично уменьшению угла захвата. Поэтому при увеличении частоты вращения валков диаметр валков для крупных частиц может оказаться недостаточным и они не попадут в зазор между валками. Этим можно приближенно объяснить, почему увеличе­ ние скорости валков не дает положительных результатов.

2.Влияние работы трения. Как показала практика, при уве­ личении частоты вращения валков, особенно при разных скоро­ стях, увеличивается работа трения валков о материал, а также работа трения одного валка о другой. Эта работа трения превра­ щается в тепло, в результате чего валки нагреваются.

Втех случаях, когда нагревание измельченного материала нежелательно, приходится уменьшать частоту вращения валков. Для охлаждения валков может быть применено такое же устрой­

ство, как для мельничных валков.

При увеличении работы трения увеличивается также износ поверхности валков, что приводит к образованию мелких граней на их поверхности. Это ухудшает качество работы вальцовых станков и вызывает их вибрацию; в этом случае требуется более частая шлифовка валков.

3. Влияние технологической схемы. В маслопрессовом про­ изводстве ядро или семена измельчают для вскрытия клеточной структуры и частичного выдавливания масла на вновь образо­

ванную поверхность мятки.

В маслоэкстракционном производстве для облегчения процес­ са экстракции измельчаемый материал должен иметь определен­ ную структуру в виде тонкого лепестка. Для получения тонкой прочной пластинки материала требуется снизить частоту враще­ ния валков; все валки, даже смежные, должны вращаться с оди­

наковой частотой.

* * *

По сравнению с ранее выпускавшейся моделью в вальцовом станке ВС-5 значительно облегчена выемка любого валка.

В старых конструкциях станков для выемки, например, ко­ ренного валка нужно предварительно вынуть все вышележащие.

Для удаления валка из станка ВС-5 все валки затягивают болтами, имеющимися в буксах и выходящими через прорезь на­ ружу задних стоек. Затем передние стойки легко снимают; для этого отвинчивают нижние крепежные болты и стойки удаляют из машины. После этого любой валок легко можно вынуть из ма­ шины.

Валки имеют большую массу (850—900 кг); поэтому для об­ легчения работ по их удалению и транспортировке при проекти­ ровании рекомендуется предусматривать монорельс с электро­ тельфером. В старых помещениях, где установка монорельса не­ возможна, в перекрытиях нужно сделать отверстие для подве­ шивания тали; для транспортировки валков используются специ­ альные тележки на колесах, имеющие подшипники качения.

Техническая характеристика пятивалкового вальцового станка ВС-5

** *

Для переработки необрушенных хлопковых семян применяют установки, состоящие из предварительной двухпарной дробилки и пятивалкового вальцового станка.

Семена поступают на питающий валик, которым они равно­ мерно распределяются по всей длине. С питающего валика семе­ на направляются на два дробильных валка диаметром 350 мм и длиной 1250 мм. Частота вращения этих валков различная: при­ водной валок совершает 130 об/мин, а другой валок — 69 об/мин. Валки приводятся во вращение от электродвигателя мощностью 10 кВт через редуктор. Второй валок имеет рифли. Зазор между валками регулируется установочными винтами. На этих дробиль­ ных валках происходит предварительное грубое дробление семян.

Предварительно раздробленные семена поступают в тяжелый пятивалковый вальцовый станок. Эта машина отличается от стан­ ка ВС-5 тем, то валки имеют диаметр 600 мм и первый, третий и пятый валки приводятся во вращение от индивидуальных элек­ тродвигателей мощностью 14 кВт каждый через редуктор. Валки соединены с редуктором через шарнир Гука, что позволяет вал­ кам перемещаться в вертикальной плоскости.

Практика эксплуатации этих станков на Уч-Курганском мас­ лоэкстракционном заводе и Душанбинском масло-жиркомбинате показала их ненадежную работу и недостаточно хорошую работу редукторов, которые часто выходят из строя. Кроме того, тяже­

180