Мощность, затрачиваемую для привода шлюзового затвора NШЛ (кВт), определяем по формуле (154). Вертикальное давление груза на плоскость среза загрузочного отверстия, p = 500 Н/м2; коэффициент, учитывающий расход энергии на дробление частиц, для зерновых материалов К1 =2,2; КПД привода шлюзового затвора, η = 0,7; коэффициент, учитывающий потери энергии в подшипниках вала ротора шлюзового затвора, для подшипников скольжения ηшл = 0,90, частота вращения ротора n = 0,5 с-1. Радиус ротора и радиус загрузочного отверстия определяем по справочнику, соответственно для шлюзового затвора ШУ-6 , RР = 0,117 м; rЗ = 0,075 м. Отсюда:

NШЛ = 159π 500 0,117 0,0752 0,5 tg20,3 0,72,20,9 = 0,004 кВт.

По расчетным данным составляем кинематическую схему привода шлюзового затвора и выбираем электродвигатель.

Варианты аналогичных заданий приведены в табл. 12.

Таблица 12 Исходные данные для расчета основных параметров воздушных

сепараторов

8 .ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ МАГНИТНЫХ СЕПАРАТОРОВ

8.1. Общие положения

Для выделения металломагнитных примесей на пищевых предприятиях применяют магнитные колонки и электромагнитные сепараторы, где разделяющим признаком являются магнитные свойства

114

компонентов. Силовое магнитное поле наводится постоянными магнитами или электромагнитами.

В настоящее время в магнитных колонках вместо постоянных магнитов из легированной стали широкое распространение получили магниты из специальных сплавов, которые обладают более высокой магнитной характеристикой. Металломагнитные примеси в магнитных колонках удаляют вручную. Электромагнитные сепараторы выпускают чаще всего с неподвижной магнитной системой барабанного или ленточного исполнения.

Установка магнитных колонок на зерноперерабатывающих предприятиях регламентируется нормами в соответствии с правилами ведения технологического процесса.

На элеваторах магниты чаще всего устанавливают после пропуска зерна через воздушно-ситовые сепараторы, на мукомольных и крупяных заводах – в подготовительных отделениях, перед вальцевыми, шелушильными, шлифовальными и полировальными машинами, а также на контроле готовой продукции. На комбикормовых заводах магнитное заграждение, как правило, устанавливают перед измельчающими машинами, прессами и на контроле готовой продукции. Толщина слоя продукта не должна превышать 7 мм для мучнистых продуктов и 10 мм для зерна. На эффективность магнитной сепарации влияет равномерность распределения продукта по фронту магнитного аппарата. В необходимых случаях следует применять принудительное регулирование при помощи различных питающих устройств. Скорость Vп перемещения продукта, при движении в магнитном сепараторе, должна быть не более Vп = 0,5 м/с.

Основой рабочего процесса магнитных сепараторов является различие в магнитных свойствах зерна и примесей. Для извлечения металломагнитных частиц необходимо, чтобы сила притяжения магнита, действующая на них, была не менее проекции на ее направление равнодействующей всех механических сил, испытываемых частицами.

Силу притяжения магнита Р (кгс) в магнитном сепараторе определяют по формуле:

где В – магнитная индукция, гс;

S – площадь сечения полюса, см2.

Эффективность извлечения металломагнитных примесей зависит в основном от соотношения сил притяжения металломагнитных частиц к магнитному экрану, удерживающих их в магнитном поле, и смывающих сил потока зерна.

115

Эффективность выделения металломагнитных примесей определяют так же, как и эффективность работы других зерноочистительных машин, т.е. по содержанию примесей в зерне до и после очистки.

Производительность магнитного сепаратора Q (кг/ч) зависит от толщины слоя h (м), насыпной плотности ρ (кг/м3) и скорости транспортирования V (м/с), а также от ширины рабочей зоны b (м) магнитного экрана и определяется по формуле:

На пищевых предприятиях используют сепараторы с постоянными магнитами контактного типа, т.е. очищаемый продукт непосредственно соприкасается с магнитным экраном.

По ГОСТ 12307-66 допускается содержание металлопримесей на 1 кг муки или крупы не более 3 мг, при этом величина отдельных частиц в наибольшем линейном размере не должна превышать 0,3 мм, а масса отдельных крупинок не более 0,4 мг.

Силу притяжения отдельных металломагнитных частиц определяем по формуле:

где G – вес отдельной частицы, кгс;

α – угол наклона магнитной площадки, град; ϕ - угол трения частицы по площадке, град.

Геометрические размеры магнитной колонки определяют исходя из ширины рабочей зоны магнитной площадки, угла наклона магнитной площадки и условий размещения рабочих элементов магнитной колонки.

8.2. Задание и его выполнение

Рассчитать и разработать магнитный сепаратор с постоянным магнитом для очистки пшеницы от металломагнитных примесей. Производительность пропуска пшеницы Q = 5000 кг/ч. Зерно базисных кондиций. Магнитный сепаратор установлен после очистки зерна на ситовом сепараторе.

По приложению 2 определяем физико-механические свойства пшеницы: объемная плотность ρ = 760 кг/м3; коэффициент внутреннего трения f1 =0,47; угол трения ϕ = 20,3о; коэффициент внешнего трения по магнитной площадке f = 0,37.

В качестве магнитного сепаратора выбираем конструкцию магнитной колонки, как наиболее простую и обеспечивающую качественную очистку зерна от металломагнитных примесей. Схема магнитной колонки представлена на рис.35.

116

Магнитная колонка имеет немагнитную станину 1, выполненную из немагнитных материалов (дерево, алюминий, нержавеющая сталь и т. д.) и блоки магнитов 3. Блоки 3 устанавливаются в осях 4 на станине 1 и при помощи ручек 2 их можно поворачивать на 90о вокруг оси 4, что необходимо для очистки от налипших металломагнитных примесей. Для наблюдения за работой магнитной колонки имеется смотровой люк 5.

Для равномерной подачи зерна на очистку имеется устройство подачи зерна, состоящее из заслонки 7, которую можно поворачивать регулировочным винтом 6.

Зерно поступает в магнитный сепаратор через верхнее отверстие в станине 1 через заслонку 7 и распределяется последовательно по плоскостям двух магнитных блоков 3. Металломагнитные примеси остаются на поверхности магнитных блоков 3, а очищенное зерно выходит из магнитного сепаратора через нижнее отверстие в станине 1. Металломагнитные примеси, налипшие на поверхности блоков 3, удаляются вручную по мере их накопления.

Определим геометрические размеры магнитной колонки. Из формулы (159) производительности магнитного сепаратора определим ширину рабочей зоны b (м), зная производительность Q = 5000 кг/ч, насыпную плотность пшеницы ρ =760 кг/м3 и задавшись, согласно

117

рекомендациям, толщиной слоя зерна h = 10 мм = 0,01 м, а также скорость транспортирования зерна над магнитами V = 0,5 м/с = 1800 м/ч.

Отсюда:

Принимаем ширину рабочей зоны b = 0,37 м = 37 см.

Определяем максимальную силу притяжения магнитов, установленных в магнитной колонке Р (Н), по формуле (158), выбрав по приложению 7 материал магнита (сплав ални 3), величина магнитной индукции В = 5000 гс. Выбираем плиточный магнит с размерами b1·l·h1=60·40·10 мм=6,0·4,0·1,0 см. Конструктивно устанавливаем магниты по ширине рабочей зоны с зазорами (рис.36).

Таким образом размещаются три магнита, т.е. n =3, площадь полюса

которых равна:

S = b1 l n = 6 4 3 = 72 см2.

Отсюда максимальная сила равна:

Определим максимальный размер и вес возможных металломагнитных примесей, исходя из того, что магнитный сепаратор установлен после ситового сепаратора. В зерно попадают металломагнитные примеси после прохода через сортировочное сито, у которого отверстия диаметром d = 8 мм, следовательно, максимальный диаметр частиц может быть dЧ = 8 мм, плотность металла ρ = 7800 кг/м3.

Вес отдельной частицы составляет:

720 = P > P1 = 2,285 Н.

Следовательно магнитный сепаратор может длительное время собирать металломагнитные примеси.

118

b=370

магниты

Рис.36. Схема установки магнитов по ширине рабочей зоны

Ширина магнитной колонки b (мм) равна ширине рабочей зоны

канала магнитной колонки L, исходя из геометрических размеров магнитной площадки и ее угла наклона равна:

L = l1 cosα + =100 cos50o +30 = 94,28 мм.

Принимаем L = 100 мм.

Высота магнитной колонки Н1 (мм) должна быть такой, чтобы разместились два магнитных блока, регулировочная заслонка, конструктивный запас по высоте принимаем 1 =150 мм (запас состоит из расстояния от верха колонки до первого магнитного блока, расстояния между блоками и расстояния от второго блока до выпускного отверстия). Высоту магнитной колонки Н1 определяем исходя из геометрических размеров магнитной площадки и ее угла наклона:

H1 = l1 sinα 2 + 1 =100 sin 50o 2 +150 = 303,2 мм.

Принимаем высоту магнитной колонки Н1 =310 мм. Варианты аналогичных заданий приведены в табл. 13.

Таблица 13 Исходные данные для расчета основных параметров магнитных

сепараторов

119