Методичка (Петров-Солдатенко). 8 семестр

21

5.2.Мета і завдання розрахунку. Визначення основних конструктивно-кінематичних параметрів циліндричного трієра.

5.3.Початкові дані.

Q - продуктивність циліндричного трієра, кг/с;

γ – об'ємна маса оброблюваної зернової суміші, кг/м3; d - діаметр комірки, мм.

5.4. Розрахунок.

При проектуванні трієрів спочатку вибирають діаметр циліндра D. Найбільш розповсюджені трієри з діаметром циліндра 0,4; 0,5; 0,6; 0,8 і 1,1 м.

Критична частота обертання циліндра

Робоча частота обертання циліндра

np = θ · nкр, об/хв,

де θ - емпіричний коефіцієнт (для тихохідних трієрів θ = 0,15 ... 0,30, для швидкохідних θ = 0,7 ... 0,9).

Кутова швидкість обертання циліндра

ω = π · nр/30, рад/с. Окружна швидкість коміркової поверхні циліндра

v = ω · D/2 , м/с.

Осереднена ступінь використання об´єму комірок при відбиранні ними коротких зернівок

λ = k· α · qF/nр,

де до - емпіричний коефіцієнт (к = 1,87 · 10-4 - якщо початковою сумішшю є пшениця з довгими і овес з короткими домішками;

к = 4,79 · 10-4 – якщо початковою сумішшю є пшениця з короткими домішками);

α – концентрація коротких зернівок у початковій суміші в%;

22

qF – гранично допустима величина напруженості коміркової поверхні, кг/годину · м2.

Число штампованих комірок на робочій поверхні Nк = А/dμ, ком/м2.

де А, μ - емпіричні коефіцієнти, А = 4,3·105, μ = 1,8;

d - діаметр комірки (для трієрів-кукілевідбірників d = 5 мм, для трієрів-вівсюговідбірників d = 8,5 мм), мм.

Розміри штампованих комірок та їх число на 1 м2 Nк регламентовані ГОСТ 9331-71, тому необхідно в подальших формулах використовувати рекомендовані числа Nк. Довжина циліндра

L = 0,273·Q·а/(Nк · iк · λ · a1000 · L · v), м, де Q - продуктивність трієра, кг/годину;

iк – місткість однієї комірки (з літератури iк = 2…5 для трієріввівсюговідбірників при d = 8,5 мм, iк = 1 при d = 4,5…5мм);

a1000 – маса 1000 зернівок, кг.

Площа коміркової поверхні циліндра

F = π · D · L, м. Продуктивність трієра з виділення коротких зернівок

Qкор = 3,6·Nк · iк · λ · a1000 · L · v, кг/ч. Продуктивність трієра з виділення довгих зернівок

Qдов = Q - Qкор, кг/ч.

Осьова швидкість переміщення зернового шару по комірковій поверхні

vо = Qдов /(3,6·103·S· γ), м/с,

де S - площа поперечного перерізу шару зерна, що йде сходом з

Товщина шару зерна в передній частині циліндра h = D/2 - √(D2/4 – 2·S/ω), м.

Ширина загороджувального кільця Н ≈ 4,5 h, м.

Для визначення місця розташування передньої кромки збірного лотка для короткої фракції розраховують величину кутів ковзання

23

(«затягування») зернівок довгої фракції αкд –пшениці у трієрі кукілевідбірнику, або вівсюга у трієрі-вівсюговідбірнику, які не потрапили у комірки, та кути випадіння з комірок зернівок короткої фракції αвк.

Отже

αкд = φц + arcsin(ω2·D· sinφц /(2·g)), град,

де φц - кут тертя зерна по внутрішній поверхні циліндра, град; для зерна пшениці φцп = 35°, а для зерна вівсюга - φцв = 42°.

Кут випадіння з комірок зерна короткої фракції αвк (кукіля – у трієрікукілевідбірнику, або пшениці – у трієрі-вівсюговідбірнику) розраховують за виразом

αвк = π/2 + φк + arcsin(ω2·D· cosφк /(2·g)), град,

де φк - кут тертя зерна по поверхні напрямної грані комірки, град; для зерна кукіля φкк =25°, а для зерна пшениці φкп = 35°.

5.5.Висновок з розрахунку.

6.ДИСКОВІ ТРІЄРИ

6.1.Технологічний розрахунок трієрів моделей ЗТК, ЗТО, і ЗТН

Продуктивність трієра з виділення коротких і довгих зернівок

Qкор = a · Q, кг/ч; Qдов = (I - a) ·Q, кг/ч,

де Q - продуктивність трієра, кг/годину;

а - вміст коротких зернівок у початковій зерновій суміші в частках одиниці (для трієрів-вівсюговідбірників а = 0,98, для трієрівкукілевідбірників а = 0,02 ... 0,03).

Число комірок, розташованих з обох сторін диска

Nк = π · Dз2(1- (Dв /Dз)2)/(2tрад2), де Dз – зовнішній діаметр диска, м;

Dв - внутрішній діаметр диска, м; tрад - радіальний крок комірок, м. Число комірок

Nк = Dз2 /tрад2 .

число дисків

z = Q·a/(6·10-5·Nк · iк · λ · a1000 ·n), де iя - місткість однієї комірки, шт. зернівок;

λ - ступінь використання об'єму комірок при вилученні коротких зернівок;

a1000 - маса 1000 коротких зернівок, г;

n - частота обертання дискового ротора, об/хв.

6.2. Технологічний розрахунок трієрів моделей ЗТО-М і А9-

УТО

Масова подача виникаючих відходів чисельно дорівнює масовому живленню довгими зернами

Q0 = Q· ( I - a ), кг/ч, де Q – продуктивність трієра, кг/годину;

а - вміст коротких зернівок у зерновій суміші в частках одиниці.

24

Продуктивність робочої групи дисків

Qрn = qFn(р) · Fp = qFn(р) · Zp · fд, кг/годину,

де qFn- питома продуктивність дисків робочої зони, кг/годину·м2; Fp – площа коміркової поверхні дисків робочої зони, м2;

Zp - число дисків робочої зони;

fд - площа коміркової поверхні одного диска, м2.

Продуктивність по виділенню коротких зернівок контрольної групи дисків

Qкn = 0,01·Б· Q, кг/ч,

де Б–середня відносна подача зернівок пшениці в контрольне відділення, %,

Б = 100·Qкn/ Q = 3,5…6,8 %. Число приймально-робочих дисків

zпр = 2,5·Q·((a – 0,01·Б) –(Р)р· qFn(р))/qFn(пр).

де qFn(пр) - питома продуктивність дисків приймально-робочої зони, кг/годину·м2;

(Р)р – показник завантажувально-розподільного режиму (зазвичай

(Р)р=7).

Число дисків, зосереджених в робочому відділенні трієра

zпр + zр = 2,5·Q·((a – 0,01·Б) +7(qFn(пр) - qFn(р)))/qFn(пр). Число контрольних дисків

zк = 2,5·10-2·Б·Q/qFn(к),

де qFn(к) - питома продуктивність дисків контрольної зони, кг/годину·м2. Загальне число дисків в трієрі

z = zпр + zp + zк .

6.3. Технологічний розрахунок трієра моделі А9-УТК

Площа коміркової поверхні дисків робочого відділення

Fр = Qр/(qF)р, м2,

де Qp – розрахункова продуктивність трієра (Qp = к · Q); к – коефіцієнт запасу; к = 1,15 при продуктивності Q = 5…6 т/годину и к = 1,1 при продуктивності 10…12 т/годину;

(qF)p – питома продуктивність дисків робочого відділення, кг/годину·м2, у середньому (qF)p = 1000 кг/годину·м2.

Число дисків робочого відділення

zp = Fр/fд,

де fд - площа коміркової поверхні одного диска, м2

fд = π · (Dз2 - Dв2)/2;

Dз , Dв – зовнішній і внутрішній діаметри диска, м.

Масова подача відходів робочого відділення, що підлягають контролю

Qконтр = Qp ·0,01·aпоч + 0,01· (ксп)р ·Qp ·0,01· aпоч, де aпоч – зміст короткої домішки в початкової суміші, %;

(ксп)р – концентрація зерна у відходах робочого відділення, %; у середньому (ксп)р = 45%.

25

Площа коміркової поверхні дисків контрольного відділення

Fк = Qконтр/(qF)к, м2,

де (qF)к – питома продуктивність дисків контрольного відділення, кг/годину·м2; у середньому (qF)к = 100 кг/годину·м2.

Число дисків контрольного відділення

zк = Fк/fд. Загальне число дисків в трієрі

z = zp + zк .

7. ДЕБАЛАНСНИЙ КОЛИВАЧ КАМЕНЕВІДБІРНИКА

Для приводу в рух корпусу каменевідбірника застосовують дебалансні коливачі спрямованої дії. Однією з широко застосовуваних схем є установка двох вібродвигунів з протилежно обертаючимися роторами (на схемі відображений один вібродвигун, другий поза ним, рис. 7.1а).

Каменевідбірник має корпус 1, встановлений на пружинних опорах 2, і стояку 3, що також підпружинений. У корпусі 1 встановлена ситова дека 4. Застосування в каменевідбірниках двох вібраторів вимагає розташування їх центра мас А на одній прямій з віссю кріплення вібратора В і загальним центром мас матеріальної системи С. Нерівномірне надходження зерна призводить до зміщення загального центру мас С від лінії центрів, що змінює вібраційні характеристики сітчастої поверхні деки. Систематична помилка встановлення центра мас вібратора А, щодо лінії центрів АС, під час регулювання кута напрямку вібрацій, також призводить до відхилення параметрів вібрації від оптимальних.

Прагнення до збільшення продуктивності вимагає збільшення площі деки і додаткового встановлення розвантажувального сита, що у свою чергу призводить до збільшення маси всієї системи і небажаних змін параметрів вимушених коливань. Застосування двох однакових вібродвигунів дозволяє самосінхронізувати їх обертання у протилежні сторони. У результаті застосування даної схеми встановлення вібраторів, взаємокомпенсуються поперечні інерційні сили, крім сил, що діють по прямій АС, що забезпечує строго спрямовані вимушені коливання всієї системи.

Дані вібратори зазвичай встановлюють з торцевим кріпленням на рамі (рис.7.1б) або на бічних сторонах ситового корпусу, встановленого на пружних опорах.

7.1.Мета і завдання розрахунку. Отримання початкових даних для розробки приводного пристрою каменевідбірника.

7.2.Схема розрахунку.

7.3.Дані для розрахунку.

Маса корпусу mk (100), кг.

Маса вібратора (приблизно) mv (21,4), кг. Розмах коливань s (6), мм.

7.4. Розрахунок.

26

Загальний перепад тиску визначатиметься сумою перепадів тиску в зерновому шарі і повітророзподільному пристрої.

Втрати тисків, при проходженні через повітророзподільний пристрій, можливо визначити експериментально, не подаючи в машину зерно (рекомендоване значення 750 Па).

Перепад тисків через псевдозріджений шар

Δρпс = ρт(1 – εо )Ηо , де εо – порозність нерухомого шару, εо = 1 – ρн/ ρт,

ρн – насипна густина матеріалу, ρт – густина матеріалу частинок, Ηо - висота шару.

Швидкість початку псевдоожижения

Reo` = 0,227 Ar0,5

де Ar – критерій Архімеда, Ar = gd3/ν2 * ( ρт – ρв)/ ρв, ρв – густина повітря,

d - середній діаметр частинок,

ν - коефіцієнт кінематичної в'язкості. Порозність псевдорозрідженого шару

ε = ((18 Re + 0,36Re2)/ Ar) 0,21. Висота шару в псевдозрідженому стані

Η = Ηо(1 - εо)/ (1 - ε). Необхідна амплітуда коливань

А = s / 2, мм. Загальна маса коливної системи

mt = mk + 2·mv, кг. ( 142,8 ) Статичний момент, що розвивається вібраторами

Мt = mt · А , кг · мм. Статичний момент, що розвивається одним вібратором

Мv = Мt / 2, кг · мм.

Розрахований момент дозволяє вибрати за каталогом віброелектродвигун.

Так, наприклад, за каталогом фірми Visam вибираємо модель CDX 10|200-G/D зі статичним моментом 163 кг · мм при вазі 21,4 кг.

Здійснимо перевірку обраного вібратора. Для цього розрахуємо загальний момент створюваний вібраторами

Мt = 2·Мv , кг · мм. Загальна маса коливної системи

mt = mk + mv · 2, кг . Амплітуда вимушених коливань

Ар = Мt / mt, мм.

Після цього необхідно порівняти, розрахункову величину амплітуди коливань Ар з заданою (рекомендованою для даного виду машин). Якщо амплітуда менше заданої, то слід обрати модель вібратора з більшим статичним моментом. Обраний вібратор перевіряють на досягнення

27

необхідної амплітуди коливань. Якщо розрахована амплітуда вимушених коливань не меньше рекомендованої, то вібратор вважають обраним правильно.

Після цього розраховують, який відсоток від максимально можливої

амплітуди коливань складає амплітуда, що задана за технічними умовами У = А·100/Ар, %.

Дане значення має бути від 50 до 100 %, оскільки фірми випускають вібратори з дебалансними вантажами, які дозволяють здійснювати регулювання амплітуди в зазначених межах (рис.7.2).

Окрім цього вібратори перевіряють на можливість отримання рекомендованих прискорень для коливної маси. З цією метою розраховують загальне зусилля, що розвивається вібраторами

Ft = 2·Fv, кгс. Загальна маса коливної системи

mt = mk +2·mv, кг .

Номінальне найбільше прискорення корпуса машини з обома вібраторами

аmax = Ft / Gt , g.

Дійсне прискорення корпусу машини з вібраторами

а = аmax · У, g.

Отримане значення прискорення порівнюють з рекомендованими для даного технологічного процесу (див. додаток 1).

7.5. Висновок з розрахунку.

У результаті розрахунку визначено моделі вібродвигунів та характеристики коливань системи: амплітуда, при заданій частоті коливань, маса і прискорення системи, а також дані, необхідні для розташування дебалансних вантажів вібратора.

8. МАГНІТНИЙ СЕПАРАТОР

Для виділення металомагнітних домішок на харчових підприємствах застосовують магнітні сепаратори. На елеваторах магнітні сепаратори найчастіше встановлюють після пропуску зерна через повітряно - ситові сепаратори, на борошномельних і круп'яних заводах - у підготовчих відділеннях, перед вальцьовими, лущильними, шліфувальними і полірувальними машинами, а також на контролі готової продукції. На комбікормових заводах магнітне загородження, як правило, встановлюють перед подрібнюючими машинами, пресами і на контролі готової продукції. Товщина шару продукту не повинна перевищувати 7 мм для борошнистих продуктів і 10 мм для зерна. На ефективність магнітної сепарації впливає рівномірність розподілу продукту по фронту магнітного сепаратора. У необхідних випадках слід застосовувати примусове регулювання за допомогою різних живильних пристроїв. Швидкість vп переміщення продукту, при русі в магнітному сепараторі, повинна бути не більше vп = 0,5 м/с.

29

Тоді визначимо силу притягування частинки феромагнітного матеріалу

P1 = G sin(α + φ)/sin φ, Н.

Якщо P > P1, то магнітний сепаратор може тривалий час збирати феромагнітні домішки.

Довжину майданчика магнітного блоку вибираємо конструктивно l1 = 100 мм, конструктивний запас приймаємо = 30 мм, тоді висота каналу магнітної колонки L, виходячи з геометричних розмірів магнітного майданчика і його кута нахилу дорівнює:

L = l1 sinα + 2 Δ, мм.

8.5. Висновок з розрахунку. У результаті розрахунку визначено розміри магнітних плиток і майданчиків, а також дані, необхідні для проектування магнітного сепаратора.

9. ОББИВАЛЬНА МАШИНА

Для обробки поверхні зернових культур служать оббивальні машини. Оббивальні машини застосовують у борошномельному, круп'яному і комбікормовому виробництвах для сухого очищення поверхні зернівок пшениці і жита від пилу, часткового відділення плодових оболонок і зародка, а також лущення вівса і ячменю. Оббивальні машини іноді застосовують і на елеваторах для обламування остів вівса і рису, що необхідно для полегшення подальшого розвантаження силосів. У оббивальних машинах застосовують ударно-стираючий принцип дії. Такий принцип дії, як правило, реалізують в машинах з бічовим ротором, що обертається в нерухомій циліндричній обичайці.

Оббивальні машини конструктивно виконані з вертикальним або горизонтальним робочим органом, а циліндричну обичайку залежно від технологічного призначення виготовляють з абразивного матеріалу, сталі або металотканої сітки.

До основних розрахункових параметрів оббивальних машин відносять: продуктивність, окружну швидкість бічового барабана, розміри циліндра (діаметр і довжину), потрібну потужність електродвигуна і кінематичний розрахунок приводу. Питоме зернове навантаження залежить від особливостей культури, що переробляється, і технологічного призначення машини; її приймають: у вертикальних оббивальних машинах

з металотканою поверхнею 1500…3000 кг/(м2 годину); у горизонтальних оббивальних машинах з металотканою поверхнею при обробці пшениці

5000…8000 кг/ (м2 годину) і 4000…4500 кг/(м2 годину) в машинах із сталевим циліндром; для жита – відповідно до 800, 6000 і 4000 кг/

(м2 годину); у горизонтальних оббивальних машинах з абразивним

циліндром 1000…1200 кг/(м2 годину).

9.1. Мета і завдання розрахунку.

Отримання даних для розробки оббивальної машини.

9.2.Схема розрахунку. Див. Рис. 9. 1.

9.3.Дані для розрахунку.

30

Продуктивність оббивальної машини Q = 5000 кг/годину; Об'ємна маса пшениці ρ = 760 кг/м3;

Питоме зернове навантаження для пшениці q = 5000 кг/(м2 годину).

9.4. Розрахунок.

З формули визначення продуктивності знаходимо площу циліндричної поверхні оббивальної машини F. Вибираємо матеріал циліндра - металоткану (металева сітка), питоме зернове навантаження для пшениці q приймаємо 5000 кг/(м2 годину). Звідки

F = Q/(k q), м2,

Q - продуктивність оббивальної машини, кг/ч;

k – коефіцієнт, що враховує розміри робочої поверхні циліндра k = 0,8 … 0,95;

q – питоме зернове навантаження, кг/(м2·годину).

Конструктивно приймаємо діаметр циліндра оббивальної машини D рівним 0,5 м.

Визначаємо довжину циліндра оббивальної машини L

L = F/(π D), м2.

Остаточно приймаємо довжину L. Перевіряємо правильність обраної довжини циліндра за формулою

k1 = L/D,

де - k1 – приймають 1…2.

Діаметр окружності Dр визначаємо, задавшись величиною радіального зазору = 0,025 м, тоді

Dр = D − р,

де р – радіальний зазор, м.

По додатку вибираємо для пшениці окружну швидкість бічового барабана v = 15 м/с і порівнюємо обрану швидкість з максимальною окружною швидкістю бічового барабана, розрахованою за формулою. Вибрана швидкість повинна бути меншою максимальної швидкості. Масу

зерна визначаємо за довідниками, для пшениці маса дорівнює m = 3 10-3 г,

тривалість удару t = 1 10-5 c. Силу удару визначаємо з урахуванням характеристик міцності зерна, знаючи розміри зерна, або знаючи вид пшениці (при 100 % -ної скловидності ендосперму руйнівне зусилля становить Н = 8,5 кгс = 8500 гс) і що ця сила менше сили опору його

руйнування (k2 = 60 ... 70% від Нmax). Тоді

P = k2 Н, гс. Звідси максимальна швидкість дорівнює:

v = P t / m, м/с, де m - маса одного зерна, г;

t – тривалість удару, с;

P – сила, прикладена до зерна при зіткненні з бичами, яка повинна бути достатньою для обробки поверхні зерна, але не перевершувати сили опору її руйнації.