Научное обоснование методов комплексной интенсификации шлифовочного процесса

01.11.2014

Развитие и совершенствование технологии сортового помола зерна пшеницы, начиная со второй половины XIX ст., непосредственно сопровождалось совершенствованием технологии шлифовочного процесса. Уже с этого времени шлифовочный процесс рассматривается как основной процесс обогащения проходовых продуктов ситовеечных машин, а его совершенствование — как одно из направлений повышения выхода муки высоких сортов.
Показатели оценки, принятые для анализа. Необходимым условием совершенствования любого технологического процесса, в том числе и шлифовочного, является его объективная оценка. В фундаментальных работах но технологии муки и она определяется извлечением и качеством муки. Эти показатели характеризуют процесс с точки зрения конечной цели производства, но не отражают его физической сущности. Последняя состоит, согласно традиционной трактовке, в однократном развитии деформации сжатия и сдвига с целью отделения эндосперма от оболочки. Однако режим работы 2-й шлифовочной системы, равный 50...60 %, свидетельствует и об интенсивном измельчении эндосперма. Тогда анализ общепринятых показателей оценки эффективности процесса проведем с позиций его физической сущности и задач. Для этого рассмотрим технологические операции процесса и очередность их выполнения. Это операции: сжатия; скольжения шлифуемого продукта по рабочим поверхностям вальцов; межслойного скольжения внутри шлифуемого продукта; разрушение эндосперма, оболочек и их связей в результате сжатия, сдвига и истирания. Задачи процесса шлифования сформулируем с позиции методологии системного подхода, т.е. его взаимосвязи с последующими процессами технологии. Если продукты шлифования представлены крупными частицами оболочек и мелкими эндосперма, то для получения сортовой муки их достаточно разделить по крупности. Смесь близких по крупности частиц эндосперма и оболочек можно разделить только в ситовеечном процессе. Таким образом, и в первом и во втором вариантах необходимым условием реализации процессов сортирования и обогащения является отделение оболочек от эндосперма. Следовательно, степень отделения эндосперма от оболочек или, как принято в работе, степень раскрытия является необходимым показателем эффективности процесса шлифования.
В соответствии с принятой методологией задачи анализа сводятся к следующему:
— исследование макроструктуры продуктов в процессе шлифования;
— определение степени раскрытия продуктов измельчения;
— определение приоритетных направлений интенсификации.
Анализ результатов исследований. Исследования проводились на шлифовочных системах Одесского, Николаевского, Кулиндоровского и Херсонского КХП, а также по данным работы шлифовочных систем передовых предприятий отрасли. Продукты шлифовочных систем были подвергнуты ситовому, микроскопическому и качественно-количественному анализам в соответствии с действующими стандартными методами.
Ситовый анализ продуктов шлифования был выполнен на наборе сит, соответствующем общепринятой в мукомольной промышленности шкале крупности. Гранулометрический состав продуктов шлифования исследовался по данным ситовых анализов и литературных источников. Он показал, что продукты шлифования первой и второй шлифовочных систем соответственно содержат: муки — 15...25 % и 42...58 %; мягких дунстов — 5...9 % и 16...23 %; жестких дунстов — 32...39 % и 34...43 %; мелких крупок — 15...22 % и 2...8 %; средних крупок — 22...35 % и 2,5... 11 %. Зольность этих продуктов соответственно составила: муки — 0,55...0,75 % и 0,46...0,64 %; мягких дунстов — 0,58...0,68 % и 0,48...0,65 %; жестких дунстов — 0,60...0,70 % и 0,70...0,80 %; мелких крупок — 0,95...1,15 % и 0,85...1,15 %; средних крупок — 1,80...2,60 % и 1,55...2,40%.
Задача микроскопического анализа состояла в определении количества отделенных частиц эндосперма от оболочек в исследуемых продуктах и степени раскрытия. Она составила в муке, мягком и жестком дунстах, мелкой и средней крупках соответственно: 100 %, 90...94,5 % и 87...90,5 %, 85,0 и 75,0 %.
Анализ приведенных результатов показывает следующее: процесс шлифования в вальцовом станке протекает избирательно, так как зольность сходовых продуктов в несколько раз превышает зольность проходовых; эффективность отделения оболочек от эндосперма по всем промежуточным продуктам достаточно высокая; гранулометрический состав продуктов измельчения неравномерный; содержание мягкого дунста в них значительно превышает содержание других промежуточных продуктов; вальцовый станок и способ измельчения в нем имеют достаточно высокие показатели по избирательности измельчения. Однако высокое содержание низкозольных дунстов указывает на недостаточную размалывающую способность вальцовых станков. Рассмотрим возможность ее повышения посредством пооперационного анализа механизма шлифования. При сжатии эндосперм, как хрупкое тело, разрушается более интенсивно, чем оболочки. Усилению этого эффекта способствуют сдвиговые деформации, вызывающие послойное движение. Сдвиговые деформации инициируют также истирание эндосперма и оболочек при скольжении последних по рабочим поверхностям вальцов. Этот эффект усиливается при увеличении меж-вальцового дифференциала и окружной скорости вальцов, что инициирует значительный рост зольности муки. Следовательно, интенсификация процесса в вальцовых станках снижает избирательность измельчения. Очевидно, поэтому в последующих исследованиях интенсификация шлифовочного процесса была достигнута вне рабочей зоны вальцового станка. Для этого продукты Шлифования дополнительно обрабатывают в деташерах, которые позволили увеличить выход муки на 15...20 % при сохранении ее качества. При этом расход электроэнергии на 1т извлеченной муки составил 7...10 кВт*ч/т.
С точки зрения физической сущности процесса обработка продукта в деташерах представляет не что иное, как его доизмельчение, но уже посредством другого отличного, чем в вальцовом станке способа. Практическое признание такого технологического приема указывает на возможность повышения выхода муки за счет многократного приложения разрушающих усилий при сохранении или повышении их избирательности, что возможно уже за пределами способа и конструкции вальцового станка.
Анализ количественно-качественных показателей жестких дунстов, мелких и средних крупок показывает, что они относятся к продуктам первого и второго качества и имеют высокую степень раскрытия, т. е. полностью подготовлены к обогащению. Их обогащение, как известно, может привести к повышению выхода сортовой муки.
Проведенные исследования позволяют сформулировать следующие направления интенсификации процесса шлифования:
— совмещение процессов измельчения и обогащения крупо-дунстовых продуктов;
— разработка нового высокоизбирательного способа с повышенной интенсивностью измельчения за счет многократного приложения разрушающих усилий.
Методы комплексной интенсификации шлифовочного процесса. Приведенный анализ работы вальцовых станков на размольных и шлифовочных системах сортового помола указывает на идентичность их физической сущности и решаемых технологических задач. Примером этому может быть сопоставление режимов работы, кинематических, геометрических и технических параметров вальцовых станков, работающих на этих системах. Последние известны в современной учебной литературе и не нуждаются в представлении, равно как и их сравнение.
Идентичность параметров, определяющих процессы в совокупности с близостью сформулированных направлений их интенсификации, позволяет принять для шлифовочного процесса методы комплексной интенсификации размольного.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: