Влияние угла заострения рифлей на процесс измельчения продуктов

30.10.2014

Теоретические предпосылки

Рассмотрим, какое влияние оказывает угол заострения рифлей H на процесс измельчения. Теория упругости и пластичности не рассматривает случая врезания клина по направлению, отличному от направления биссектральной плоскости, что имеет место при воздействии рифлей на зерно.
Для того чтобы воспользоваться решением, даваемым теорией упругости и пластичности, сделаем следующие допущения:
— окружные скорости валков равны (отношение окружных скоростей валкоз К =1);
— в поперечном сечении валков грани рифлей расположены симметрично относительно радиуса, проходящего через вершину рифли (т. е. радиус совпадает с биссектрисой угла заострения рифлей см. рис. 35).
Влияние угла заострения рифлей на процесс измельчения продуктов

Ввиду полной симметрии (К=1) можно считать, что силы, действующие со стороны валков на зерно, направлены по линиям OA, т. е. мы сталкиваемся со случаем врезания симметричного клина в пластическую среду.
В данном случае, пользуясь выражением (2—3), можно написать:
Влияние угла заострения рифлей на процесс измельчения продуктов

Выражение (3—1) показывает, что при прочих равных условиях с увеличением угла заострения (в пределах данных табл. 22) сила Р, а следовательно, и расход энергии на измельчение увеличиваются. Это подтверждается практикой работы мельниц и соответствует физической сущности процесса деформирования и разрушения зерна. Таким образом, руководствуясь одними лишь энергетическими показателями, целесообразно применять профиль рифлей валков с наименьшим углом заострения Θ.
Попытаемся теперь установить, какие факторы влияют на износоустойчивость рифлей.
Очевидно, при одинаковом качестве материала и изготовления рифленых поверхностей валков высота и ширина рифлей будут зависеть от числа их на 1 см длины окружности валка, или от шага рифлей в1. При постоянном шаге высота рифлей будет зависеть от их углов.
Рассмотрим, какова зависимость высоты h1 от углов рифлей β+γ=Θ. Принимаем сначала упрощенную схему (рис. 36, a). Нa основе этой схемы получаем:
Влияние угла заострения рифлей на процесс измельчения продуктов

Рассмотрим вторую схему (см. рис. 36, б).
Для определения Θ проводим BB1//AO и ВВ2//ОС.
Получаем: < ABB1=γ; < CBB2=β и < В1ВВ2=ξ0.
Следовательно, Θ = β + γ + ξ0.
Отсюда следует вывод: желая получить угол рифли β + γ, необходимо угол резца выбирать β + γ + ξ0.
Влияние угла заострения рифлей на процесс измельчения продуктов

На мельницах рифление валков производят резцами с Θ = β + γ; поэтому угол заострения рифлей получают Θ1<Θ.
Так как b1=R*ξ0, то ξ0=b1/R, или b1*nc=2πR,
где nc — число рифлей на всей поверхности валка;
Откуда b1/R=2π/nc. Следовательно, ξ0=360°/nc.
Для определения h1 делаем следующие построения (рис. 37): соединяем В с О и отмечаем две части угла ξ0 — ξ1 и ξ2. Так как b1 = R*ξ0, то b1 = R (ξ1 + ξ2).
Сравнивая результаты, полученные при расчете по схемам на рис. 36, а и 36, б, мы видим, что различие состоит в величине ξ0, где ξ0=360°/nc. Величина ξ0 — мала, но все же действительное h1 немного меньше принимаемого по схеме на рис. 36, а.
Хотя это различие незначительно, но для уяснения характера происходящих явлений — принципиально. Выражения показывают, что при постоянном шаге и большем угле заострения 0 высота рифлей уменьшается. Однако при большем 0 рифлей износоустойчивость их повышается.
Для установления влияния угла заострения рифлей валков на показатели процесса измельчения проводили опыты с валками, углы которых Θ=65, 75, 90 и 110°.
Для обеспечения цилиндричности валки до нарезки обрабатывали на электроискровом станке. Биение валков не допускалось сверх 0,02—0,03 мм яри рабочем зазоре 0,4—1,2 мм.
Так как степень измельчения продуктов па валках со «свеженарезанной» поверхностью — величина переменная во времени, каждую пару валков прирабатывали до получения постоянного показателя степени измельчения.
Влияние угла заострения рифлей на процесс измельчения продуктов

На рис. 38 показано изменение во времени величины общего извлечения продукта при измельчении зерна пшеницы. В первые 30 мин. работы валков степень измельчения падает, а в последующие 60 мин. она приближается к постоянной величине.
На основе полученных данных на каждой паре валков проводилось предварительное (до начала опытов) измельчение зерна при одинаковом зазоре в течение 1,5 часа. Окружная скорость быстровращающихся валков составляла 6 м/сек, а отношение окружных скоростей валков — 2,5. На 1 см длины окружности валка приходилось 5 рифлей. Уклон рифлей к образующей цилиндра валка был равен 4%. Каждый опыт проводился трижды при одинаковых нагрузках.
Образцы весили от 10 до 20 кг.
При проведении опытов с различными углами заострения рифлей измельчалась пшеница следующего качества (табл. 23).
Экспериментальная часть

В табл. 24 приводятся сравнительные показатели процесса измельчения пшеницы Одесской области на валках с различными углами заострения рифлей. Опыты проводили при одинаковых нагрузках (1300 кг/см*сутки).
Влияние угла заострения рифлей на процесс измельчения продуктов

Анализ полученных данных показывает, что при почти одинаковом извлечении продуктов на I драной системе по мере увеличения значения угла заострения рифлей 0 средневзвешенная зольность извлеченных продуктов снижается. Особенно резко падает зольность продуктов при измельчении пшеницы на валках с углом заострения рифлей 110°.
Рассмотрим теперь показатели, полученные при измельчении пшеницы с более высокой стекловидностью — 90% (табл. 25).
Влияние угла заострения рифлей на процесс измельчения продуктов

Во всех опытах нагрузки на валки были одинаковыми и составляли 1350 кг/см*сутки при рабочем зазоре, равном 1 мм.
Показатели, полученные при измельчении высокостекловидной пшеницы (80%) на I драной системе, подтверждают, что при большем угле заострения рифлей средневзвешенная зольность извлеченного продукта снижается, заметно снижается зольность крупной крупки. Что же касается остальных продуктов, особенно при сравнении показателей, полученных в результате измельчения на валках с углом заострения рифлей 90 и 110°, резкого снижения не было установлено.
В отличие от предыдущих опытов расход энергии с увеличением значения вне возрастал. Следовательно, Θ влияет по-разному на показатели процесса измельчения продуктов, обладающих различными физическими свойствами.
В табл. 26 приводятся показатели, полученные при измельчении продуктов на II драной системе. На эту систему поступал крупный сход с I драной системы, измельчавшей зерно пшеницы рядовой Кировоградской области. Нагрузки на валки составляли 730 кг/см*сутки Рабочий зазор между валками был равен 0,7 мм.
Влияние угла заострения рифлей на процесс измельчения продуктов

Рассматривая показатели третьей серии опытов, устанавливаем, что при постоянных нагрузках и величине рабочего зазора между валками с увеличением значения Θ общее извлечение продуктов возрастает.
Тенденция к такому возрастанию наблюдалась и в предыдущих двух сериях. Однако оно не было так отчетливо выражено по сравнению с этой серией опытов.
Установлено снижение зольности всего извлеченного продукта, особенно крупной крупки.
Как и в предыдущих опытах, расход энергии на единицу вновь образованной поверхности при больших значениях углов заострения рифлей повышается.
Рассмотрим материалы последней серии опытов (табл. 27).
Влияние угла заострения рифлей на процесс измельчения продуктов

Измельчались продукты, поступавшие на III драную систему. На I драной системе измельчали пшеницу рядовую Сталинградской области, Нагрузки на валки были постоянными и составляли 570 кг/см*сутки. Рабочий зазор между валками равнялся 0,3 мм.
Показатели, полученные при измельчении продуктов на III драной системе, свидетельствуют о росте общего извлечения продуктов при больших углах заострения рифлей. Так, с увеличением значения 0 с 65 до 110° количество извлеченных продуктов возросло более чем в 2 раза. Качество продуктов при этом улучшилось. В то же время, как и в предыдущих опытах, с изменением углов заострения рифлей расход энергии повышался.
Проведенные четыре серии опытов с различными углами заострения рифлей 0 при измельчении продуктов на первых трех драных системах показали, что величина Θ влияет на важнейшие показатели процесса измельчения.
Так, при постоянных величинах нагрузок на валки и рабочего зазора с увеличением значения Θ:
— общее извлечение продуктов возрастает, особенно на II и III драных системах;
— качество продуктов, особенно крупной крупки, резко повышается;
— расход энергии на единицу вновь образованной поверхности повышается на 8,5—20%,
Снижение степени измельчения на. валках с углами заострения 65—75° объясняется тем, что зерно (оболочки и эндосперм) в этих случаях разрезается на относительно крупные части, в связи с чем зольность их повышается. При таком методе измельчения зерна возникает необходимость применения специальных систем (передирных) для вторичной обработки этих частей; в свою очередь это приводит к увеличению числа систем и всей драной вальцевой лилии, усложнению процесса измельчения и росту непроизводительных затрат энергии.
Экспериментально установлено, что улучшение основных показателей процесса измельчения достигается на валках с углами заострения 110—120°. При этом износоустойчивость рифлей валков повышается.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: