Антипов С.Т. и др. Машины и аппараты пищевых производств. Книга 2. Том 1

Подождите немного. Документ загружается.

Глава

10 Оборудование для разборки

растительного

и животного сырья

171

Техническая характеристика

машины ЗВО-1

Производительность, кг/с ...

Удельная

нагрузка

ситовой

....0.3...0,5

Рис. 10.13

Вертикальная

бичевая

машина

ЗВО-1

поверхности, кг/(м -с):

для крупных продуктов

0,35...0,45

для мелких продуктов

0,22...0,35

Размеры ситового

цилиндра,

мм:

длина 1000

диаметр

400

Окружная

скорость бичей, м/с 28,5

Рабочий зазор, мм 10

Мощность электродвигателя, кВт 4,5

Масса, кг 400

Бичевая машина

А1-БВУ

(рис.

10.14) предназначена для

отделе-

ния частиц эндосперма зерна от

оболо-

чек в верхних сходовых продуктах

дра-

ных систем (III

драная

крупная и III

драная

мелкая) при переработке пше-

ницы в сортовую муку.

Машина состоит из металлического корпуса 9, разделенного на две одинаковые

по

конструкции секции, и электродвигателя 14. Каждая секция включает неподвиж-

ный ситовой цилиндр 8, внутри которого расположен вертикальный бичевой ротор

2, приемное устройство 4, выпускной патрубок 11 и

дверка

10.

Бичевой ротор представляет собой пустотелый цилиндр, закрепленный на вер-

тикальном валу 1 шпонкой и

хомутом;

по наружной поверхности ротора равномерно

и поочередно расположены вертикально три регулируемых бича 7 и три

ряда

гонков

3. Подвижный бич состоит из двух прямоугольных металлических

полос,

одна из

которых является несущей и приварена к наружной поверхности цилиндра под уг-

лом

20° к его радиусу, а другая закреплена на ней болтовыми соединениями.

Увели-

чивают или уменьшают высоту бича, переставляя полосы на соответствующие

отверстия.

Гонки

представляют собой плоские прямоугольные пластины, приваренные под

углом

20° к оси стержня, который крепят к наружной поверхности цилиндра резьбо-

вым соединением и фиксируют контргайкой, что позволяет увеличивать или

уменьшать высоту и

угол

наклона гонка. Впереди каждого

ряда

гонков под

углом

20°

к радиусу цилиндра приварен нерегулируемый бич, аналогичный несущей

поло-

се

регулируемого бича.

нижней части цилиндра на валу расположен однозаходный винтовой шнек 5,

служащий для подачи исходного продукта в рабочую зону, образуемую наружной

поверхностью

бичевого барабана и внутренней поверхностью ситового цилиндра.

Бичевой ротор вращается в нижнем 6 и верхнем 12 подшипниковых узлах.

172

Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

А-А

Рис.

10.14

Бичевая

вы мольная

машина

А1

-БВУ

Нижний подшипниковый

узел

состоит из корпуса, радиального и упорного ша-

рикоподшипников с подкладными кольцами и крепится к корпусу

шнека.

Исходный

продукт подают в рабочую зону через наклонный патрубок приемного устройства.

Для

предотвращения попадания продукта и пыли в нижний подшипниковый

узел

предусмотрена уплотнительная

манжета

и на валу установлена специальная втулка.

Верхний

подшипниковый

узел

состоит из корпуса, радиального подшипника,

крышки и крепится к верхней съемной крышке корпуса машины. Вращение обоих

роторов происходит от фланцевого электродвигателя 14 через клиноременную пере-

дачу 13. Ситовой цилиндр выполнен из разъемного ситового полотна. В рабочем

состоянии он охватывает специальные основания в корпусе машины и закрепляется

болтовыми

соединениями по линии разъема.

Для

очистки от завалов в ситовом цилиндре предусмотрено отверстие, которое

закрывается

задвижкой, выполненной из ситового полотна. На верхнем основании

корпуса машины имеются четыре отверстия с заглушками, которые предназначены

для

очистки пространства между наружной поверхностью цилиндра и внутренними

стенками корпуса в случае

завала

проходовым продуктом. Дверки

крепят

к корпусу

машины на петлях и в рабочем положении фиксируют ручками.

Принцип работы бичевой вымольной машины заключается в следующем. Ис-

ходный

продукт через приемное устройство самотеком поступает в цилиндр и шне-

ком подается в рабочую зону. В результате ударного действия вращающихся бичей

угла

наклона гонков происходит интенсивное перемешивание, истирание и пере-

мещение исходного продукта по винтовой линии вверх от приема к выходу. При

этом

происходит отделение

частиц

эндосперма от оболочек.

Глава

Оборудование для разборки

растительного

и животного сырья

173

Продукт,

полученный сходом с ситового цилиндра, выводится из машины через

верхний патрубок, а продукт, просеявшийся через отверстия ситового цилиндра,

выходит через нижний патрубок. Изменением

угла

наклона и высоты гонков,

уменьшением

или увеличением

зазора

между подвижными бичами и внутренней

поверхностью

ситового цилиндра можно регулировать время пребывания исходного

продукта в рабочей зоне и интенсивность вымола

частиц

отрубей.

Техническая характеристика машины

А1-БВУ

Производительность,

кг/с 0,7

Частота

вращения

бичевого

барабана,

мин

' 1065

Внутренний диаметр ситового цилиндра, мм 400

Площадь

ситовых цилиндров, м

2,2

Диаметр отверстий сит цилиндра, мм 1,1

Мощность

электродвигателя, кВт 4

Расход

воздуха на аспирацию, м

/с 0,11

Масса,

кг 615

Центробежная семенорушка

А1-МЦП

(рис. 10.15) предназначена для центро-

бежного

обрушивания масличных семян однократным ориентированным ударом

семян о деку.

Центробежная семенорушка представляет собой агрегат, состоящий из ротора,

деки, подшипниковой опоры, станины, кожуха, обечайки. Собственно семенорушка

состоит

из корпуса 7, смонтированного на станине 2, распределительного устройст-

ва 3, рабочих дисков 4 с радиальными направляющими каналами 5, футерованными

вкладышами из износостойкой керамики, кольцевой деки 6. Диски в сборе пред-

ставляют собой ротор, который крепится на вертикальном валу 13. Вал с ротором

вращается в подшипниках 12.

14' \13 \12 \11 \ 10

Рис.

10.15 Центробежная семенорушка

А1-МЦП

174

Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

Два патрубка корпуса / при монтаже соединяются с двумя циклонами 8, имею-

щими внутри цилиндрическое сито 9, отводящие течки 77 масличной пыли и ру-

шанки. Распределительное устройство 3 включает в себя цилиндрическую камеру 20 с

расположенной в ней предохранительной решеткой 15, цилиндрический патрубок

19, к внешней поверхности которого прикреплена кольцевая перегородка 14, отде-

ляющая верхнюю рабочую зону ротора от нижней. Цилиндрический патрубок снаб-

жен трубками 18 для

всасывания

воздуха в нижнюю рабочую зону. В верхней части

цилиндрической камеры 20 имеются отверстия для

всасывания

воздуха в верхнюю

рабочую

зону, прикрытые

карманами

17. Для извлечения крупных примесей, задер-

жанных решеткой 75 камеры 20, против нее выполнено отверстие, которое сбоку

прикрывается шарнирно прикрепленным карманом 16.

Рушка работает следующим образом. Семена подсолнечника непрерывным по-

током

поступают на предохранительную наклонную решетку, где равномерно рас-

пределяются тонким

слоем

по всей ее площади, быстро просыпаются через нее, че-

му

способствует дополнительно всасываемый воздух, поступающий через отверстие

в цилиндрической камере, расположенной против предохранительной решетки.

Крупные

однородные примеси, задержанные решеткой, скатываются вниз, со-

бираясь в

кармане

16.

Затем семена движутся в направлении каналов 5 рабочих дисков 4 верхней и

нижней рабочих зон вместе со всасываемым воздухом через трубки 18 и отверстия,

прикрытые

карманами

7. Из радиальных каналов 5, футерованных вкладышами из

износостойкой керамики, семена подсолнечника выбрасываются на кольцевую деку 6.

При

этом происходит обрушивание их за счет однократного направленного удара

вдоль

большой оси семени. Рушанка по тангенциальным патрубкам 7 из корпуса 7

поступает в цилиндрическое сито 9, расположенное внутри циклона 8. При движе-

нии рушанки нисходящей спиралью по цилиндрическому ситу 9 происходит отде-

ление

из нее части масличной пыли. Затем она, просеиваясь через сито, поступает в

кольцевое

пространство между ним и циклоном 8, откуда отводится по течке 77 в

линию

ядра.

По течке 10 рушанка поступает на аспирационную вейку.

Для

эффективной работы центробежной рушки необходимо, чтобы ротор был

тщательно

отбалансирован и отцентрирован (расстояние между ротором и декой

должно

быть одинаковым по всей окружности). Семена, подаваемые на обрушивание,

должны

быть очищены, и подача их должна быть равномерной. Качество обрушива-

ния весьма чувствительно к скорости вращения ротора и ее надо тонко регулировать.

Техническая характеристика рушки

А1-МЦП

Производительность (по семенам подсолнечника), т/сут не менее 200

Номинальная установленная мощность, кВт 15

Частота

вращения

ротора, с'

-1

38,3; 40,0; 41,6; 43,3

Диаметр

диска

ротора, мм

380

Число

параллельно работающих дисков, шт. 4

Число

радиальных каналов в диске, шт.

Габаритные размеры, мм

не

более

1430x850x1310

Масса,

кг

не

более

550

Глава

10 Оборудование для разборки

растительного

и животного сырья

175

Бичевая

семенорушка МРН (Кудрявцева-Васильева) состоит из четырех ос-

новных

узлов:

питающего устройства, бичевого барабана, деки и корпуса (рис. 10.16).

состав питающего устройства входят питающий бункер 4, рифленый валик 3

и регулируемая заслонка 2.

Назначение питающего устройства - обеспечить равномерное распределение

семян по ширине рабочей зоны машины (она

равна

длине бича и составляет в биче-

вой рушке 972 мм) и подачу семян со стабильной и требуемой интенсивностью.

Ширина питающей течки (650 мм) от транспортера семян к рушке меньше ширины

рабочей зоны, и распределение семян происходит за счет работы рифленого питаю-

щего

валика. В бичевой рушке вращается с частотой 98...ПО об/мин питающий ва-

лик

диаметром 110 мм.

Слой

семян над валиком под действием толчков со стороны

рифлей переходит в виброожиженное состояние и «растекается» по всей ширине

валика. Интенсивность подачи семян в рабочую зону рушки регулируется положе-

нием заслонки относительно поверхности валика (ширина

щели)

с помощью руко-

ятки, выведенной на торце питающего бункера и снабженной барашком для фикси-

рования ее положения.

Конструкция бичевого барабана представляет собой вал с укрепленными на нем

тремя дисками 10 со ступицами и 16 стойками бичей 5. Жесткость дисков обеспечи-

вается приваренными с обеих сторон ребрами 7. На наружной кромке каждого

диска

приварено 16 пар уголков 6 под

углом

55° к осевой линии. К этим уголкам на болтах

прикреплены 16 бичей 8. Бичи изготовлены из полосовой стали толщиной

10... 12 мм и шириной 100 мм. Бичевой барабан установлен в машине горизонтально

в подшипниках и при работе приводится во вращение с частотой

550...630

об/мин,

что

при диаметре барабана по наружной кромке бичей 800 мм соответствует окруж-

ной

скорости 23.. .27 м/с.

1372

Рис.

10.16

Бичевая

семенорушка МРН (Кудрявцева-Васильева)

176

Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

Бичевой барабан снаружи сбоку на дуге 110° окружен волнистой поверхностью,

называемой декой. Деку 1 набирают из чугунных колосников, отливаемых отдельны-

ми секциями, содержащими четыре-пять рифлей диаметром 25 мм. Положение деки

относительно

бичевого барабана (зазор между бичами и декой) влияет на

силу

удара

семян о деку, и в машине предусмотрена регулировка

зазора

в пределах

8...80

мм в

зависимости от влажности и

размера

семян. Регулировка осуществляется оператором

с помощью специальных регулировочных механизмов (верхнего и нижнего).

Верхний

регулировочный механизм (рис. 10.17) представляет собой

винт

шарнирно связанный с декой через кронштейн 5 и тем самым закрепленный в отно-

шении вращательного движения. Вращательное движение при вращении маховичка

совершает

гайка

3, вставленная своим буртиком в кольцевую выточку полукольца

(зафиксированного в кронштейне 1

болтами),

прикрепленного к стенке бичеруш-

ки. Таким образом,

гайка

будет иметь вращательное движение без осевого переме-

щения, ввинченный в нее винт, наоборот, будет совершать только осевое перемеще-

ние.

При этом

связанная

с винтом шарнирно верхняя часть деки будет придвигаться

или

отодвигаться от бичевого барабана в зависимости от направления вращения ма-

ховичка и связанной с ним гайки. Конструкция нижнего регулировочного устройст-

ва аналогична конструкции верхнего регулировочного устройства в части взаимо-

действия

винта

и гайки. Особенностью является

фиксация

шарнира,

соединяющего

конец

винта

и нижнюю часть деки, в горизонтальных направляющих (см. рис. 9.16).

Станина рушки состоит из трех частей, собираемых по разъемам в горизон-

тальной

плоскости на уровне вала бичевого барабана и в вертикальной плоскости

над валом бичевого барабана. В выводной течке станины помещен козырек-

отражатель 9, регулируемый ручкой, выведенной на торец бичерушки.

Привод бичевого барабана и связанного с ним ременной передачей питающе-

го

валика осуществлен от электродвигателя через ременную передачу. Основное

требование к приводу бичерушки - варьирование частоты вращения бичевого

бара-

бана при необходимости изменения силы удара бичей по обрушиваемым семенам.

Причем

наиболее

эффективным

может быть плавное регулирование частоты враще-

ния бичевого барабана, что обеспечивается применением

вариатора.

В настоящее

время регулирование частоты вращения бичевого барабана в семенорушках упрощено

применением сменных или ступенчатых шкивов в ременной передаче от электродви-

гателя

к бичевому барабану, такой привод нельзя признать удовлетворительным.

Рис.

10.17 Верхний регулировочный механизм

Глава

10 Оборудование для разборки

растительного

и животного сырья

Бичерушка работает следующим образом. Семена, поступающие в питающий

бункер,

валиком равномерно распределяются по ширине рабочей зоны. Поток се-

мян, регулируемый заслонкой, попадает на наклонную плоскость в питающем

бун-

кере и далее, соскальзывая, попадает на бичи вращающегося барабана.

При

достаточной скорости вращения бичевого барабана сила удара бичей по

семенам обеспечивает их обрушивание. Так как отдельные семена различаются ме-

жду

собой

свойствами, в частности прочностью, то для части семян сила удара

недостаточна для обрушивания, а для некоторой части семян сила удара настолько

велика, что происходит не только разрушение

оболочки,

но и разрушение

ядра.

После

удара бичами образовавшаяся рушанка (смесь

ядра,

оболочек,

целых

семян и сечки ядра) отбрасывается на деку многократно

из-за

проявляемой частица-

ми упругости при ударе. Таким образом, рушанка ударяется о деку, и при этом про-

исходят обрушивание целых семян и разрушение

ядра.

Частицы рушанки, отскаки-

вая

после

удара от деки, попадают вновь на бичи вращающегося бичевого барабана.

описанная

картина

повторяется, и

из-за

достаточно протяженной деки проис-

ходит

многократный удар. В зазоре между бичевым барабаном и декой существует

хаотически движущаяся совокупность частиц рушанки. Столкновения между части-

цами неизбежны и это сопровождается потерей ими кинетической энергии, что ме-

шает обрушиванию.

конструкции машины заложены и другие элементы, приводящие к неодно-

родности обрушивания. Так, на бичевом барабане внешняя кромка бичей находится

на диаметре 800 мм, а внутренняя - на диаметре 640 мм. Окружная скорость прямо

пропорциональна диаметру, и, следовательно, семена, попадающие на бичи в раз-

ные точки между диаметрами 800 и 640 мм, подвергаются удару разной

силы.

Вол-

нистая

дека

также

создает условия для неоднородности обрушивания при ударе се-

мян о нее. Напряжение при ударе семени о выпуклость деки выше, чем о впадину, т. к.

площадь

контакта

меньше. В результате семя

легче

обрушится,

если

оно попадет на

выпуклость.

Кроме

того,

усилия, необходимые для разрушения семени, приклады-

ваемые вдоль различных направлений, неодинаковы, а условий для ориентирован-

ного

удара в конструкции машины не создано.

Техническая характеристика семенорушки МРН

Производительность по семенам, т/сут

50...60

Габаритные размеры, мм

1490x1435x1755

Мощность,

кВт 5,1

Масса, кг 1380

Инженерные расчеты. Энергию Е

(Дж),

отдаваемую

билом

при ударе, опреде-

ляют

из уравнения

= m(v

-v

)/A =

K,Z

где

т - масса била, кг;

v„,

- начальная и конечная скорости била, м/с; Е

- энергия,

необходимая

для отделения эндосперма от

оболочек,

Дж; К\ - коэффициент, учиты-

вающий потери; Z- количество объектов, извлекаемых за один удар бича.

Мощность

двигателя бичевых

машин

(кВт)

находят по формуле

178

Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

2(N,+N

+N,)r\

/r\,

где

Ли - КПД механических передач; л - КПД привода;

TV,

- мощность, расходуемая

на возмещение энергии бил, кВт;

TV,

=10"

£>Zn,

здесь ф - доля одновременно работающих бил; Z - количество бил на каждом рото-

ре;

п - частота

вращения

ротора, с"

; N

- мощность, расходуемая на преодоление

сопротивления бил о воздух, кВт,

= 1,25

•

(Г

Cpcfa>

(R? -R

здесь С -

коэффициент

обтекания рабочих органов; р - плотность воздуха, кг/м

; d-

размер стороны

квадрата,

м;

со

- угловая скорость

вращения

ротора, с , Z - количе-

ство бил; R

- внешний и внутренний радиусы, описываемые билами, м; TV? -

мощность,

расходуемая на преодоление сопротивления о воздух пластин, поддер-

живающих била, кВт,

10~

pZSV

здесь С

коэффициент

обтекания пластины; Z - количество пластин на роторе; S -

лобовая

поверхность опорной пластины, м

; v - окружная скорость

вращения

центра

тяжести пластин, м/с; р - плотность материала пластины, кг/м

Расчет производительности центробежной

семенорушки

(т/сут)

произве-

дем по формуле

= 6,65 nz(г

- г, )т

/[l

1п(г

/ г, )] ,

где

и - частота

вращения

ротора, мин"

; г

, г, - радиусы, соответственно начала и

конца

лопатки, м; т

, 1

- масса и длина одного семени подсолнечника (можно при-

нять

0,00071

кг и /, = 0,011 м); z - число лопаток на роторе центробежной руш-

ки, которое ограничено соотношением

< 2щ /(к

+8),

здесь к ~ 2 -

коэффициент

запаса

по стесненности прохода семени в канал; 8 -

тол-

щина лопатки, м (8 ~

0,002...0,003

м).

Расчет

затрат

мощности Л' (кВт) на работу центробежной рушки складывается

из определения составляющих:

N\ - мощность, необходимая на сообщение семенам кинетической энергии

N,=

nWAOOQ = 0,0005 П (с

- с,

где

П - производительность рушки, кг/с; W - кинетическая энергия, приобретенная

1 кг семян при прохождении по ротору, Дж/кг; с и с, - абсолютная скорость семян

на выходе и входе на роторе, м/с;

- мощность, необходимая на преодоление трения семян о нижний диск ротора

0,304-Ю"

Пп(г

-г

- мощность, необходимая на преодоление трения семян о лопатки ротора

Глава

Оборудование для разборки

растительного и животного сырья

179

=0,32

•

-4

Пп(г1

-г?)/г,

;

- мощность, необходимая на вентиляцию

=0,12-10-

Pef2nr, -zb)hv

/п,

где

л = 0,4 - гидравлический КПД вентилятора; h - высота лопаток (можно принять

h = 0,03 м); р

- плотность воздуха, кг/м

;

- мощность, необходимая на преодоление трения ротора о воздух

= М

тр

п/ 9750,

где

тр

- момент трения, Н-м.

Общая мощность для работы центробежной семенорушки N (кВт)

где

N=(N

Щ/ц

мех

механический КПД центробежной семенорушки, ц,

0,5...0,7.

Исследователю знакомы разочарования

... неудачи.

Но и

неудачи бывают полезными, если

их хорошенько проанализировать,

они могут помочь добиться успеха.

ФЛЕМИНГ

АЛЕКСАНДЕР

(1881-1955),

английский

микробиолог

10.6

ГРЕБНЕОТДЕЛИТЕЛИ

Дробилки-гребнеотделители

валкового

типа

ВДГ-20 (рис. 10.18) с восьмило-

пастными валками состоят из приемного бункера 2, цилиндра гребнеотделителя 4,

вала 5 с бичами 6 и выходного лотка 7. Их используют при обработке винограда.

Рис.

10.18 Дробилка-гребнеотделитель

ВДГ-20

180

Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

Чаще

всего применяют профильные валки, геометрия и кинематические

усло-

вия действия которых способствуют целесообразному приложению внешних сил к

перерабатываемым гроздьям винограда. При попадании между выступами и впади-

нами валков гроздья приобретают значительно меньшие относительные скорости и

подвергаются меньшему перетиранию. Рабочий процесс дробления приближается к

наиболее

рациональному варианту - раздавливанию гроздьев в результате парал-

лельного

сближении плоских дробящих поверхностей.

дробилке предусмотрены механизм, позволяющий регулировать зазор между

валками 1 и 3, а

также

блокирующее устройство в виде фрикционной или кулачко-

вой муфты, разрывающей кинематическую цепь привода валков при возникновении

аварийной ситуации.

Измельченное

сырье по наклонному лотку 9 подается в гребнеотделитель.

Гребнеотделитель

представляет собой горизонтальный перфорированный цилиндр

4, внутри которого по оси смонтирован ротор-вал 5 с бичами 6, закрепленными на

одно-

или двухзаходной прямой винтовой поверхности. Основные достоинства это-

го

рабочего органа - высокая технологическая эффективность, простота конструк-

ции, компактность, эксплуатационная надежность и др. Кроме

того,

его конструк-

тивные особенности позволяют использовать относительно невысокие скорости

воздействия на виноград при отделении гребней, что благоприятно отражается на

качестве получаемого сусла.

Количество

бичей на длине

шага

витка

ротора при расположении их по одноза-

ходной

винтовой поверхности в известных конструкциях принято 8, 12, 16 или 20,

при этом межбичевое расстояние меняется в пределах от 25 до 31 мм, а шаг

витка

от

200 до 570 мм. Важнейший кинематический параметр - частота вращения рото-

ра—

также

изменяется в широком диапазоне - от 120 до 200 мин

, а в некоторых

случаях

достигает и еще большей величины.

Полученный

сок с мякотью шнеком 8 выводится из дробилки-

гребнеотделителя.

Прочность ягод винограда при ударном воздействии бича дро-

бильно-гребнеотделяющей

машины может быть охарактеризована величиной отно-

сительной

скорости соударения, вызывающей разрушение ягоды. Ее значение в за-

висимости от степени зрелости винограда колеблется в пределах 4...9 м/с. В

резуль-

тате удара с такой скоростью все ягоды разрушаются настолько, что обеспечивается

свободный

выход из них сока.

Установлено,

что наиболее

эффективный

способ гребнеотделения состоит в со-

четании ударного воздействия на продукт с протиранием его по сепарирующей по-

верхности рабочих органов.

Эффективность работы гребнеотделителя во многом зависит от конструкции

гребнеотделяющего

устройства. Применение двухзаходных бичей повышает их за-

хватывающую способность и линейную скорость продукта.

Дальнейшее

увеличение производительности ограничивается условиями

захва-

та продукта на входе гребнеотделяющего устройства, которые ухудшаются с повы-

шением частоты вращения ротора.