Плоские сита и их технологический расчет

Общие положения

Процесс разделения сыпучих материалов на части, различающиеся

геометрическими признаками и физическими свойствами, называют

сепарированием. Во многих отраслях пищевой промышленности

сепарирование является одним из основных технологических процессов.

В хлебопекарной, кондитерской и макаронной промышленности

сепарированием выделяют посторонние примеси из муки и сахара; в

кондитерской — калибруют семена и разделяют высокодисперсные

пищевые продукты (например, какао порошок);

Разделение сыпучих материалов по крупности осуществляют

механическим, пневматическим и гидравлическим способами.

В машинах, осуществляющих разделение материалов механическим

способом, процесс осуществляется просеиванием на ситах.

Наибольшее распространение получили просеивающие машины

(сепараторы) с плоскими и цилиндрическими ситами, со следующими

движениями сит: плоские сита, совершающие возвратно-поступательное,

круговое поступательное в горизонтальной плоскости и вибрационное

движение; барабанные в виде цилиндра, призмы или усеченной пирамиды

(пирамидальные), вращающиеся вокруг горизонтальной или наклонной

оси; неподвижные сита, относительно которых продукт перемещается

посредством шнека или бичей.

Основными расчетными параметрами плоских сит зерновых

сепараторов являются: ширина и длина подсевных сит, угол наклона их к

горизонтали, угол направления колебаний, кинематические параметры.

Производительность ситового сепаратора Q (кг/ч) определяем по

формуле:

Q = B⋅q, (106)

где В – ширина подсевного сита, см;

q – удельная нагрузка (на единицу ширины сита), кг/(см⋅ч).

Удельную нагрузку q для подсевных сит принимают 45…60

кг/(см·ч), для сортировочных с отверстиями диаметром 6…10 мм в 3…4

раза больше, а для приемных сит с отверстиями диаметром 20…40 мм в

8…10 раз больше, чем для подсевных сит. Для высокопроизводительных

сепараторов на элеваторах удельную нагрузку q на подсевные сита

принимают до 200 кг/(см·ч).

Длину сита L (дм) определяют по формуле:

Q

L=, (107)

qF ⋅ B

где qF – удельная производительность (производительность на единицу

площади сита), кг/(дм2∗ч);

В – ширина сита, дм.

Удельную qF производительность для сит с рабочими размерами

отверстий 6 мм и более (сортировочные и приемные сита) определяем по

формуле:

qF = 60 ⋅ (a − 4,5), (108)

где a - рабочий размер сита, мм.

Толщину h1 слоя зерна, движущегося по ситу со средней скоростью

подачи Vср, определяем по формуле:

q1

h1 =, (109)

VСР ⋅ ρ ⋅ k

где q1 – количество зерна в кг, поступающего на 1 м ширины данного сита

за 1 с (кг/(м∗с));

ρ – насыпная плотность зерна, кг/м3;

k – коэффициент разрыхления зерновой смеси (для ржи и пшеницы

k=1,5), оптимальная средняя скорость перемещения зерна по ситу

находится в пределах от 0,32…0,34 м/с.

Частоту и амплитуду колебаний сит выбирают в зависимости от

физико-механических свойств зерна и примесей. Для оценки и выбора

кинематических параметров пользуемся условным кинематическим

параметром k, который определяют по формуле:

ω2 ⋅ r

k = ω ⋅ r или k =

. (110)

g

Для очистки пшеницы и ржи принимают ω 2 ⋅ r = 12,5...16 м/с2 при

r = 0,005 м; для исходных ингредиентов комбикормов ω ⋅ r = 13,5...16,5

м/с2 при r = 0,0125...0,015 м; для калибрования семян кукурузы

ω 2 ⋅ r = 11...12 м/с2 при r = 0,007 м. Эти показатели относятся к зерну

нормальной влажности и засоренности.

Технологическую схему установки сит в корпусе выбирают на

основании справочных данных.

Движение частицы вниз по поверхности наклонного сита возможно,

если сила ее инерции больше силы трения. Из этих условий выведена

формула для определения частоты вращения эксцентрика:

tg (ϕ + α)

nВ = 30 ⋅, (111)

r

где ϕ – угол трения частицы о поверхность сита, град (ϕ = arctg(f), где f –

коэффициент трения);

α – угол наклона сита, град;

r – эксцентриситет или радиус кривошипа, м.

Максимальную рабочую частоту вращения эксцентрика определяем

по формуле:

nmax =. (112)

r ⋅ tgα

Рабочую частоту вращения эксцентрика определяем из выбранного

кинематического параметра, при этом должно выполняться условие:

nВ < nР < nmax. (113)

Производительность просеивающей машины с плоским ситом

зависит от многих факторов. Основные затруднения при теоретическом

определении производительности заключаются в установлении толщины

слоя муки на сите. Для ориентировочного определения

производительности можно пользоваться практическими данными:

принимать производительность сита площадью 1 м2 около 2 кг/с.

Производительность грохота (в кг/с) с просеивающей поверхностью

прямоугольной формы определяется по формуле:

Q = h⋅b⋅v ⋅ ρ, (114)

где h – толщина слоя материала в начале просеивающей поверхности, м;

b – ширина просеивающей поверхности, м;

v – скорость движения материала по просеивающей поверхности, м/с;

ρ – насыпная плотность материала, кг/м3.

Мощность, потребная для вращения вала кривошипа N (кВт), может

быть определена по эмпирической формуле:

ω 3 ⋅ r 2 ⋅ (mС + mМ)

N=, (115)

где ω – частота вращения кривошипа, с -1;

r – радиус кривошипа, м;

mc– масса качающихся частей сита, кг;

mм– масса слоя муки на сите, кг.

Масса слоя муки на сите mc определяется по формуле:

mМ = F ⋅ h ⋅ ρ, (116)

где F – площадь сита, м;

h – толщина слоя муки, м;

ρ – насыпная плотность материала, кг/м3.

Для уравновешивания привода необходимо подобрать массу

балансирного груза mг и радиус вращения центра тяжести груза R такой

величины, чтобы горизонтальная составляющая РА по модулю была равна

силе инерции корпуса Рик.

Радиус центра тяжести балансиров определяем по формуле:

m ⋅r

R= К, (117)

mГ

где mк и mг – соответственно массы корпуса и груза, кг.

Длину шатуна кривошипно-шатунного привода Lш (м) определяем

по формуле:

Lш = (30...50) ⋅ r. (118)

Силы инерции поступательно движущихся масс корпуса или

балансирного груза определяем по формуле:

PИ = m ⋅ ω 2 ⋅ r ⋅ cos α, (119)

где Рик и Риг – силы инерции корпуса и грузов, кгс;

ω – угловая скорость кривошипа, с –1;

r и R – соответственно радиусы кривошипа и центра тяжести

балансирных грузов;

РА и РВ – соответственно горизонтальная и вертикальная

составляющие силы инерции груза.

Ситовой корпус устанавливается на четырех пружинах, на каждую

из них передается возмущающая сила, равная 0,25 силы инерции.

Максимальная деформация пружины равна амплитуде колебаний сита

F3 = A.

Рабочую длину пластинчатой пружины Lo (мм) определяем по

формуле:

3 ⋅ S ⋅ E ⋅ F3

Lo =, (120)

2 ⋅ [σ ИЗ ]

где S – толщина пружины, мм; Е – модуль упругости, кгс/мм2;

[σиз] – допускаемое напряжение при изгибе, кгс/мм2.

Ширину пружины b определяем по формуле:

6 ⋅ P ⋅ Lo

b= 2, (121)

S ⋅ [σ ИЗ ]

где Р – возмущающая сила (кгс), которая находится из выражения:

P

P = ИК. (122)

)))))))))))))))))))