Материал: Процесс поверхностной обработки зерна

Процесс поверхностной обработки зерна

Содержание

Введение

1. Состояние вопроса

. Литературный и патентный обзор аппаратов для поверхностной очистки зерна

2.1 Классификация машин

2.2 Общие данные об обоечных машинах

2.3 Описание машин

.4 Выбор оптимальной машины

. Описание машины с внесенными изменениями

.1 Назначение и область применения

.2 Принцип действия

.3 Усовершенствование машины

. Прочностные расчеты

.1 Расчет призматической шпонки

4.2 Расчет подшипников

4.3 Расчет клиноременной передачи

.4 Расчет вала на выносливость

.5 Расчет производительности

.6 Расчет потребляемой мощности

Заключение

Литература

Введение

Зерноперерабатывающая промышленность одна из ведущих отраслей народного хозяйства нашей страны, которая вырабатывает муку и крупы, а также комбикорма. Мукомольная и крупяная промышленность тесно связана с сельскохозяйственным производством и пищевой промышленностью, прежде всего хлебопекарной. Мукомольная и крупяная промышленность нашей страны добилась значительных успехов в своем развитии и совершенствовании. При содержании в пшенице около 77...83% наиболее ценной ее части - эндосперма на передовых мукомольных заводах получают 65...75% муки по качеству, близкой к качеству эндосперма. Эффективность технологических процессов производства и муки и крупы определяется уровнем использования зерна и электроэнергии, а так же качеством вырабатываемой муки и крупы на эффективность переработки зерна в муку и крупу оказывают влияние технологические свойства перерабатываемого зерна, структура и режимы технологического процесса на мукомольном крупяном заводах, состав технологического и транспортного оборудования. Технологические процессы переработки зерна в муку сопровождаются сложными структурно механическими, физико-химическими и биохимическими изменениями в зерне и готовой продукции. Поэтому знание закономерностей указанных изменений не только составляет сущность изучения технологии мукомольного и крупяного производства, но и служит основой дальнейшего совершенствования технологических процессов переработки зерна в муку и крупу [8].

Одной из важных операций в мукомольном и крупяном производстве является очистка зерна от пыли, надорванных в процессе обработки плодовых оболочек, а также частичного отделения зародыша и бородки [15].

1. Состояние вопроса

Очистка зерна от примесей - важнейший приём в обработки зерна, существенно влияющий на стабильность качества хранения зерна, улучшающий качество партии зерна, передаваемых в переработку; повышающий эффективность работы и производительность технологического оборудования.

В зерноочистительных машинах применяют различные рабочие органы, работа которых основана на использовании определённого признака делимости зерновой массы. Признаки делимости зерновой массы: размеры (длинна, толщина, ширена); аэродинамические свойства (скорость витания); форма и состояние поверхности (фрикционные свойства); плотность (гравитационные свойства); цвет, упругость. Магнитные свойства и др.

Принципы и способы разделения зерна и примесей, наиболее широко применяемые в практике:

по ширине - на ситах с круглыми отверстиями;

по толщине - на ячеистой поверхности;

форме - на ситах с фасонными отверстиями;

на аэродинамическими свойствами - в пневматических каналах;

по форме и состоянию поверхности;

на ворсистой наклонной поверхности;

по упругости и коэффициенту ударного трения - виброударное сепарирование;

В технологических линиях предусматривают: предварительную очистку на ворохоочистителях или сепараторах перед сушкой (для удаления грубых и лёгких примесей); однократную или двух кратную очистку зерна на воздушно - ситовых сепараторах (после сушки) для доведения зерна до нужных кондиций.

Если этого недостаточно, производят дополнительную очистку, используя триеры, а аспираторы, пневматолы, корнеотборники, в зависимости от состава и количество оставшихся примесей в очищаемом зерне. Очистку считают эффективной, если содержание сорной примеси после неё не>2%, зерновой не >5 и вредной (спорыньи, головни) ≤0,2%.

Для очистки зерна в сепараторах устанавливают в основном исталенованные сита, на листовой стали толщиной 0,8-1,0 мм. Форма отверстий сит для сепарирования смеси по ширине частиц круглая, по толщине прямоугольная, по форме треугольная. Подборке сит должно быть уделено особое внимание. Следует обеспечить равномерную подачу зерна не сито машины по всей ширине питающего механизма [16].

Для обработки верхнего покрова зерна на мукомольных заводах применяют обоечные машины. Технологический процесс при сортовых помолах предусматривает не менее двух пропусков (проходов) зерна через эти машины. Отечественная промышленность изготовляет два типа обоечных машин с абразивным цилиндром (наждачные) и со стальным цилиндром ("мягкие"). Обоечные машины выпускают, как с замкнутой (типа ЗОН), так и с разомкнутой (типа ЗНМ) циркуляции воздуха. По конструкции бичевого барабана обоечные машины бывают двух типов - радиально - бичевые и продольно-бичевые.

В обоечных машинах отделяют от зерна пыль, частично отслоившуюся оболочку, разбивают мелкие комочки земли. Обоечные машины применяют также на крупяных заводах для шелушения овса, ячменя и риса [11].

2. Литературный обзор аппаратов для поверхностной очистки зерна

2.1 Классификация машин

Обоечные машины классифицируют: по расположению корпуса - на горизонтальные и вертикальные; по типу поверхности рабочего цилиндра - на машины с абразивной (наждачной) поверхностью, с гладкой стальной поверхностью и с металлотканой поверхностью; по расположению рабочих органов на барабане - с продольным и радиальным расположением бичей; по типу системы циркуляции воздуха - с замкнутой и разомкнутой системами циркуляции воздуха; в зависимости от способа удалению выделенных примесей - с осадочной камерой и без нее;

В зависимости от способа транспортирования зерна - с внутрицеховым механическим транспортом и внутрицеховым пневматическим транспортом.

.2 Общие данные об обоечных машинах

Поверхность рабочей зоны покрывается абразивной массой с крупностью кристаллов (зернистость) от № 20 до № 26. Чем крупнее кристаллы, тем интенсивнее происходит шелушение.

Окружная скорость рабочих органов при обработке пшеницы оптимальной влажности 13 - 15 м/сек, а при обработке ржи 15 - 18 м/сек. Это объясняется тем что зерно пшеницы более хрупкое, чем зерно ржи, и легче поддается разрушению при ударе.

Угол наклона бичей к образующей колеблется в пределах 5 - 10°. От угла наклона зависит длина сложного криволинейного пути зерна в машине. Изменяя величину угла наклона бичей, можно регулировать продолжительность пребывания зерна в машине, т. е. интенсивность его обработки, влияющую на технологический эффект. Продолжительность пребывания зерна в обоечной машине при скорости бичей 15 - 16 м/сек и уклоне 6° равна примерно 3,5 - 4,5 сек.

При увеличении нагрузки на машину с абразивной поверхностью увеличивается количество битых зерен.

Так как на качество работы машины влияет нагрузка, она должна оставаться равномерной. Рекомендуемая нагрузка на 1м² внутренней поверхности абразивного барабана обоечной машины 28 т /сутки пшеницы и 24 т /сутки ржи. При работе одной и той же машины при одинаковом режиме, но на зерне с различными технологическими свойствами получают различный результат его обработки.

Технологический эффект очистки с замкнутым циклом воздуха характеризуется следующими основными показателями: снижение зольности зерна на 0,03%, увеличение битых зерен на 0,1%, снижение всхожести зерна на 3%, при этом удельный расход энергии значительно снижается.

Рекомендуемая нагрузка на 1 м² внутренней поверхности стального цилиндра 75 - 100 т /сутки.

На мукомольных предприятиях в технологическую линию по подготовке зерна к помолу включают установку двух обоечных машин. Причём одна машина устанавливается перед увлажнением зерна, а другая после увлажнения. Это сделано для того, чтобы зерно на увлажнение поступало в частично очищенном от чешуек и бороздок виде вследствие чего сократиться расход воды и улучшиться увлажнение зерновок. Вторая машина устанавливается после увлажнения для повторного очищения зерна ,так как при увлажнении в зерне происходят физико - биологические изменения, в результате которых увеличивается эластичность оболочек ,облегчается их отделение, и появляется возможность увеличения нагрузок на зерно со стороны рабочих органов машин без его травмирования и разрушения. А из увеличения нагрузок следует более тщательное отделение органических и минеральных примесей т.е. снижение зольности [8]

2.3 Описание машин

Обоечная машина ЗНМ-5 предназначена для очистки поверхности зерна от пыли, частичного отделения плодовых оболочек и зародыша. Ее устанавливают В зерноочистительном отделении мельниц с механическим транспортом зерна. для работы в мельницах с пневматическим транспортом машина поставляется заводом-изготовителем в специальном исполнении, для чего 11 конце бичевого вала устанавливают крыльчатку броскового приёмника, подающего зерно в вертикальный продуктопровод. Машина выполнена в виде разъемного наждачного цилиндра, вращающегося в нем бичевого барабана 2 с продольными бичами, аспирационно-осадочного устройства 3, основания и электродвигателя 15. Наждачный цилиндр состоит из верхнего 12 и нижнего 14 желобов и люка-жалюзи 13. Нижний желоб установлен в основании, верхний в аспирационно-осадочном устройстве на болтовых соединениях что упрощает замену цилиндра при износе или повреждении абразивной поверхности.

Рисунок 2.1 - Общий вид обоечной машины ЗНМ-5: 1 - наждачный цилиндр; 2 - бичевой барабан; 3 - аспирационно-осадочное устройство; 4 - бич; 5 - чугунная розетка; 6 - отверстие для поступления воздуха в цилиндр; 7 - выпускной патрубок; 8 - люк; 9 - канал для выпуска относов; 10приемный патрубок; 11- аспирационный клапан; 12 - верхний желоб; 13 - жалюзи; 14 - нижний желоб; 15 - электродвигатель; 16 - система клапанов; 17-клиноременная передача

Каждый желоб состоит из 10 ячеек, двух боковин и абразивной массы. В торцевых стенках нижнего желоба сделаны отверстия 6 для поступления воздуха внутрь цилиндра. С внутренней стороны задней стенки установлен выпускной патрубок 7 с окном для забора воздуха, предназначенного для обработки слоя зерна на выходе из машины. С лицевой стороны стенки расположен люк 8, через который машина разгружается в случае завала. В верхнем желобе расположен патрубок, для приема зерна, смещенный от вертикальной оси цилиндра по ходу бичей. Чтобы в цилиндр не попадали крупные примеси и посторонние предметы, в приемном патрубке установлена решетка.

Бичевой барабан состоит из вала с двумя литыми чугунными розетками 5, к которым прикреплены 12 продольных бичей. Их наклон к продольной оси барабана обеспечивает перемещение зерна от приема к выходу по винтовой поверхности. Бичевой вал приводится во вращение от электродвигателя 15 через клиноременную передачу 17. Частоту вращения бичевого вала можно регулировать изменением диаметра шкива на валу электродвигателя. В машине предусмотрено защитное устройство, блокирующее ее пуск при открытом люке-жалюзи13. Аспирационно-осадочное устройство З включает аспирационную камеру и осадочный конус, в котором расположены клапан 11 для регулирования количества воздуха и канал 9 для выпуска относов. В связи с тем, что в данной машине вентилятор не предусмотрен, ее присоединяют к центральной аспирационной сети перерабатывающего цеха. Обоечная машина ЗНМ-5 работает следующим образом. Зерно через приемный патрубок 10 поступает во вращающийся барабан и бичами отбрасывается к внутренней поверхности наждачного цилиндра. Зерно отражается от нее, подхватывается бичами и вновь отбрасывается на неподвижную поверхность. В результате многократных ударов и трения об абразивную поверхность зерновая масса очищается и поступает в патрубок 7. Здесь зерно преодолевает сопротивление клапана 11 с противовесом и удаляется из машины через канал. При этом очищенное зерно дополнительно обеспыливается встречным потоком воздуха. Воздух засасывается в цилиндр через отверстия 6, захватывает отходы и уносит их через люк-жалюзи 13 в аспирационное устройство, в котором из-за резкого падения скорости воздушного потока более тяжелые относы осаждаются и по мере накопления в осадочном конусе под действием собственного веса открывают клапаны и выводятся из машины. Сравнительный анализ технических данных машин с абразивной поверхностью рабочего цилиндра и современных обоечных машин показывает, что для первых характерен довольно жесткий режим работы.

С одной стороны это приводит к тому, что у части обрабатываемого продукта не только отделяются пыль и частично оболочки, но и нарушается целостность и образуется довольно много битого зерна (в среднем до 1 %), поэтому считается, что машины такого, типа можно использовать без ограничений в обойных помолах, а. также при подготовке к сортовому помолу ржи. В схеме подготовки к сортовому помолу пшеницы эти обоечные машины желательно применять после увлажнения (ГТО); в этом случае оболочки зерна обладают повышенной вязкостью и меньше травмируются. С другой стороны, по сравнению с машинами типа БГО и БМО машины с абразивным цилиндром имеют и некоторые преимущества. Указанные типы машин оснащены ситовыми деками из проволоки граненого профиля специального плетения. Основные технические данные обоечных машин типа ЗНМ приведены в таблице 2.1. Со временем т связи с абразивными свойствами зерна грани заглаживаются и эффективность воздействия на верхние покровы зерна существенно уменьшается. Соответственно снижается и эффективность работы машины по уменьшению зольности, в то время как абразивные свойства наждачной поверхности по мере износа ухудшают не столь интенсивно и эффективность шелушения снижается но не значительно. В целом поверхность абразивных цилиндров более долговечна. Кроме того, она подлежит восстановлению, а металлические сетки не восстанавливаются, и их необходимо заменять. Особое значение обоечные машины такого типа имеют для мельниц малой мощности, где процессы очистки зерна сокращены. Отсюда и определенный интерес предприятий мало тоннажной переработки зерна к обоечным машинам с наждачной поверхностью.

Обоечная машина РЗ-БГО-6 (рисунок 2.2) горизонтального типа металлотканой поверхностью рабочего цилиндра и продольным расположением бичей ротора состоит из приемного устройства корпуса, бичевого ротора, сетчатого цилиндра, привода и ограждения. Приемное устройство установлено со стороны привода машины. Оно выполнено в виде патрубка 2 сварной конструкции, подающего зерно в магнитный аппарат З. Блок магнитов расположен в лотке, который легко снимается для удаления металломагнитных примесей. Магнитный аппарат снабжен грузовым клапаном. Корпус 1 сварен из листового материала и установлен на станине, представляющей собой две опоры. Со стороны привода расположена сплошная опора, а с противоположной - две стойки соединенные вверху поперечиной. В нижней части опор сделаны отверстия для крепления машины к полу. С одной стороны корпуса предусмотрены плотно прилегающая дверка с запорными ручками, а также отверстия для приемного устройства.

Бичевой ротор 6 - основной рабочий орган машины, состоящий из пустотелого вала, с торцов которого приварены полуоси, установленные в шарикоподшипниках. На консольной части полуоси расположен приводной шкив. На валу по образующей закреплены винтами восемь бичей, представляющих собой стальные продольные пластины к каждому бичу приварены короткие гонки, причем на четырех бичах гонки установлены под углом 80, а на остальные - под углом 60° к оси ротора. Высота гонков каждого бича разная: пять крайних гонков с обеих концов короче средних. В результате и скорость зерна в различных зонах цилиндра разная. В результате такого движения потоков зерна увеличивается интенсивность взаимного трения обрабатываемого сырья и соответственно повышается эффективность его очистки. Сетчатый цилиндр 4 состоит из двух одинаковых половин соединенных в продольной плоскости. Сетка, выполнена из проволоки граненого профиля специального плетения, прикреплена к деревянной раме винтами с увеличенной головкой. Сетчатый цилиндр зажимают на цилиндрических патрубках питателя и выпускного устройства. Привод машины - от электродвигателя 11 через клиноременную передачу 2. Клиновые ремни натягивают винтовым устройством. Фланец электродвигателя закреплен на вертикальной опоре машины болтами. Между фланцем и опорой установлена плита, жестко связанная с фланцем, в которой проделаны вертикальные прорези для перемещения электродвигателя при натяжении клиновых ремней. Выпускные устройства предназначены для вывода частиц, отделенных от зерна, проходом через сито и очищенного зерна - сходом с него. Для вывода частиц, отделенных от зерна, под сетчатым цилиндром установлен выпускной бункер 10, прикреплённых к корпусу машины. Очищенное зерно выводится через выпускной патрубок (типа улитки), установленный в торце сетчатого цилиндра со стороны, противоположной приему. Выпускной парубок повернут так, что зерно из машины поступает на вибропитатель вертикального пневмосепаратора 7. Обоечная машина работает следующим образом.