Мета роботи. 1.1. Вивчення конструкції та принципу дії подрібнюючих і терткових машин

1.1. Вивчення конструкції та принципу дії подрібнюючих і терткових машин.

1.2. Ознайомлення з основними показниками цих машин і методикою їх розрахунку.

2 Перелік використаного обладнання

2.1. Вальцьова дробарка.

2.2. Конусна дробарка.

2.3. Корнерізка.

3 Перелік довідкової літератури

3.1. Стабников В.Н., Баранцев В.И. Процессы и аппараты пищевых производств.– М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983.–328с. с.23…30.

3.2. Липатов М.Н. Процессы и аппараты пищевых производств: Учеб. для студ. вузов, обуч. по спец. 1011 “Технология и организация обществ. питания”.– М.: Экономика, 1987.–272 с. с. 108…118.

3.3. Стабников В.Н., Лысянский В.М., Попов В.Д. Процессы и аппараты пищевых производств.– М.: Агропромиздат, 1985.–503с. с. 58…76.

3.4. Баранцев В.Н. Сборник задач по процессам и аппаратам пищевых производств.– М.: Агропромиздат, 1985.–136с. с. 14…18.

4 Стислі теоретичні відомості

Подрібненням називається процес поділу твердих тіл на частини під дією механічних сил. Процес подрібнення широко застосовується в спиртовому, пивоварному, крахмалопатоковому, цукробуряковому, м'ясному, борошномельному й інших виробництвах.

Якщо потрібно зменшити розмір шматків без додання їм певної форми, процес подрібнення називається дробленням; якщо ж одночасно зі зменшенням розмірів шматків їм надається певна форма, процес подрібнення називається різанням.

Різноманіття машин застосовуваних для подрібнення не дозволяє нам розглянути їх усі. Розглянемо деякі з них.

4.1. Вальцьова дробарка. Вальцьові дробарки застосовуються для середнього, дрібного й тонкого дроблення й млива зерна в борошномельних і круп'яних виробництвах, плодів і овочів на консервних заводах, олійних насінь у виробництві рослинних олій, шоколадної маси в кондитерськім виробництві й ін.

Робочою частиною вальцьової дробарки є горизонтальні валки. Кількість валків може бути різним. Частіше дробарки мають пари або кілька пар валків. Парні валки обертаються назустріч один іншому, і дроблення відбувається між валками. По характеру поверхні валків вони можуть бути гладкими, рифленими й зубчастими.

На мал. 4.1…4.3 представлені схеми вальцьових дробарок і млина.

Розмір шматків продукту визначається шириною щілини між валками. Живлення дробарки проводиться безпосередньо з бункера при сприянні живильних валків.

Основними параметрами, що характеризують роботу вальцьових дробарок, є кут захвата α, частота обертання валків, їх продуктивність G і споживана ними потужність N.

Для роботи вальцьової дробарки необхідно, щоб дотримувалася наступна умова – кут захвата α повинен бути менше подвійного кута тертя 2 φ.

Часто валки обертаються з різною частотою n, завдяки чому досягається не тільки роздавлювання матеріалу, але розрив і стирання його.

Для захвата шматків матеріалу валками повинне дотримуватися умова:

α < 2 φ, (4.1)

де α – кут захвата матеріалу в зоні подрібнееення, град.;

φ – коефіцієнт тертя матеріалу о валок.

Граничну окружну швидкість обертання валків (ставиться до всіх машин, де є обертовий рух) визначають по формулі:

w = π D n / 60, (4.2)

де w – гранична окружна швидкість обертання валків, м/с;

D – діаметр валка, м;

n – частота обертання валків, об/хв.

Звичайно w = 2,5…5 м/с.

Продуктивність вальцьової дробарки визначається по формулі:

G = 60π· D · b · l · n · r y, (4.3)

де G – продуктивність вальцьової дробарки, кг/год;

b – ширина зазору між валками, м;

l – довжина валка, м;

r – об'ємна маса подрібненого матеріалу, кг/м³;

y – коефіцієнт, що враховує нерівномірність живлення валків;

y = 0,5…0,7.

Якщо валки обертаються з різною частотою, то їх продуктивність визначається по середній частоті обертання.

Потужність, споживана вальцьовою дробаркою, визначається по формулі:

N = 0,117 D · l · n ·(120 d _н + D ²), (4.4)

де N – потужність, споживана вальцьовою дробаркою, кВт;

d _н – початковий діаметр матеріалу, що подрібнюється, м.

Розмір часток, надходять на подрібнювання повинен бути в 20…25 раз менше діаметра гладких валків і в 10…12 раз менше діаметра рифлених валків; для дробарок із зубатими валками (при подрібненні плодів і овочів) відношення D / d _н= 2…5.

4.2. Молоткова дробарка. Молоткова дробарка див. мал. 4.4 за одне приймання забезпечує відносно високий ступінь подрібнення таких матеріалів, як зерно, картопля, цукор, сіль і інших матеріалів. Робочою частиною її є молотки 2, виконані із хромонікелевої сталі, вільно підвішені на стрижнях 3 дисків ротора, змонтованого на валу. Ротор поміщений у кожусі із внутрішньою рифленою поверхнею й змінним ситом 4 у нижній частині. При роботі дробарки матеріал подрібнюється ударами обертових молотків, ударами матеріалу о рифлену робочу поверхню кожуха й о поверхню сита. Ступінь подрібнення регулюється величиною отворів набору сит.

Окружну швидкість обертання молотків визначають по формулі (4.2).

Продуктивність молоткової дробарки визначається по формулі:

G = 35 D · l r, (4.5)

де G – продуктивність молоткової дробарки, кг/ год;

D – діаметр ротора, м;

l – довжина ротора, м;

r – об'ємна маса подрібненого матеріалу, кг/м³.

Потужність, споживана дробаркою, визначається по формулі:

N = 0,15 D ²· l · n, (4.6)

де N – потужність, споживана молотковою дробаркою, кВт;

n – частота обертання ротора, об/хв.

4.3. Картофелетерткова машина. Терткові машини призначені для подрібнення картоплі на крахмало-патокових заводах і плодів при виробництві соків.

Робочим органом картофелетертки див. мал.4.5 є барабан 1 із зубчастими пилками 2, обертковий зі швидкістю близько 50 м/с. Картофелетертка обладнано двома притискними колодками 3 і 4, якими регулюється ступінь подрібнення. Робоча поверхня верхньої колодки набрана зі сталевих стрижнів, а нижньої – з пилок. Картофель, що надходить у терткову машину притискається до корпусу обертовим барабаном, пилки якого труть картоплю. Остаточне стирання його проводиться між барабаном і колодками. Для досягнення високого ступеня здрібнювання картофелетерки в нижній частині постачені ґратками 5.

Продуктивність її визначається по формулі:

G = 8,5·10^-3· K · D · b · n · h ²· r, (4.7)

де G – продуктивність картофелетерткової машини, кг/с;

K – кількість пилок, розміщених на барабані;

D – діаметр барабана, м;

b – ширина барабана, м;

n – частота обертання барабана, об/хв;

h – висота виступаючої частини зубів, м;

r – об'ємна маса подрібненого картоплі, кг/м³.

4.4. Різальна машина. Основними параметрами, що характеризують роботу різальних машин, є питоме зусилля різання, оптимальна швидкість різання, якість одержуваного продукту й стан робочої крайки ріжучого пристрою.

Дія різань заснована на відносному русі ріжучих пристосувань – ножів і матеріалу. Цей відносний рух може бути здійснене різними способами.

Під швидкістю різання розуміють швидкість переміщення крапки леза різального інструмента щодо крапки на поверхні зрізу матеріалу в напрямку робочого руху. При обертовому русі різального інструменту за швидкість різання ухвалюють швидкість крапок леза, найбільш вилучених від осі обертання.

Продуктивність бурякорізки визначають по формулі:

G = L · d · z · w _р· r · К ₁· К ₂, (4.8)

где L – довжина ріжучої кромки ножа, м;

d – середня товщина стружки, м;

z – число ножів;

w _р – скорость різання, м/с;

r – густина буряка, кг/м³;

К ₁ – коефіцієнт об'ємного ущільнення, що враховує нерівномірність розподілу буряка в робочому обсязі машини й залежний від кутової швидкості ротора ω;

при ω = 5…20 рад/с:

К ₁ = 1,38·10^-5· ω ^3,4 + 0,56, (4.9)

де ω – кутова швидкість ротора, рад/с;

К ₂ – конструктивний коефіцієнт, що враховує ступінь використання ножів у різанні:

для відцентрових різань К ₂ = 0,9;

для дискових – К ₂ = 0,85.

Потужність, споживана бурякорізкою, залежить від конструкції різання, кількості й довжини ножів, швидкості різання, довжини й форми стружки.

Загальна потужність привода для бурякорізки визначається по формулі:

N = (N ₁+ N ₂+ N ₃+ N ₄+ N ₅) / h _пр, (4.10)

де N – загальна потужність привода для бурякорізки, кВт;

N ₁ – потужність, необхідна для подолання сил тертя буряка о внутрішню поверхню корпуса різання, кВт;

N ₂ – потужність, необхідна для подолання сил опору різанню буряка, кВт;

N ₃ – потужність, необхідна для прискорення маси буряка в роторі до швидкості різання, кВт;

N ₄ – потужність, необхідна для подолання сил тертя між коріннями буряка при вступі їх з бункера в ротор, кВт;

N ₅ – потужність, необхідна для подолання опору повітря при обертанні ротора, кВт;

h _пр – коефіцієнт корисної дії привода.

Потужність N ₁ визначають по формулі:

N ₁ = 6,28·10^-3· P _п· h · ω · r _в²· f · K ₂, (4.11)

де P _п – питоме зусилля притиснення буряка до корпуса, Па;

h – висота шару буряка, рівна довжині ріжучої кромки ножа, м;

ω – кутова швидкість обертання ротора, рад/с;

r _в – внутрішній радіус корпуса різання, м;

f – коефіцієнт тертя буряка о матеріал корпуса різання.

Потужність N ₂ визначають по формулі:

N ₂ = 10^-3 P _c· L · z · r _p· ω · K ₃, (4.12)

де P _c – питома сила опору різанню, Н/м;

P _c = 66 w _р^0,2(1+1,81 w _р^0,36), (4.13)

де w _р – швидкість різання, м/с;

L – довжина ріжучої кромки одного ножа, м;

z – число ножів;

r _p – радіус різання, дорівнює відстані від центру обертання ротора до вершини ножа, м;

K ₃ – досвідчений коефіцієнт, що враховує перекриття частини ріжучих кромок ножів;

К ₃ = 0,8…0,9.

Потужність N ₃ визначають по формулі:

N ₃ = 0,5·10^-3· G · ω ²· r _в², (4.14)

Величина потужності N ₄ для різань продуктивністю від 1000 до 4000 т/доб відповідно становить від 8 до 5 кВт.

Потужність N ₅ для типових різань перебувати в межах від 0,3 до 1 кВт, причому менше значення ухвалюють для різань із радіусом ротора 0,6 м, більше - для ротора радіусом 0,8 м. З досвідчених даних відомо, що із усієї споживаної різкою потужності лише близько 20% витрачається на різання буряка.