Влияние расположения граней рифлей парнорабоющих валков на процесс измельчения

30.10.2014

В советской и зарубежной литературе уделялось много внимания вопросу о рациональном расположении граней рифлей валков по отношению к измельчаемому продукту. Возможных вариантов расположения граней рифлей валков, как указывалось, чётыре. Установление оптимального расположения граней рифлей валков представляет практический интерес.
Наиболее выгодными проф. К. А. Зворыкин считал комбинации, при которых передней гранью быстровращающегося валка является грань острия или грань спинки, а медленновращающегося валка — грань спинки («острие по острию» или «спинка по острию»). Необходимость подобного расположения граней рифлей медленновращающегося валка объяснялась Зворыкиным тем, «...что при таких условиях продукт удобно лежит на передней грани режущего элемента и хорошо подносится к рабочему пространству».
Проф. П. А. Козьмин считал, что при так называемом «высоком» помоле рифли валков следует располагать «острием по острию» лишь на тех системах, где можно получить крупную и острую крупку. ha остальных же драных системах (кроме последней) он рекомендовал располагать грани рифлей валков «спинкой по спинке», так как в этом случае степень измельчения оболочек будет наименьшей, и в муку с драных систем поступит минимальное количество частиц оболочек. На последней драной системе, а также на системе шлифовки крупок рифли валков должны находиться в положении «спинка по спинке».
Проф. В. Я. Гиршсон указывает, что на системах, с которых отбирают крупки (I, II, III и IV драных), грани рифлей валков должны быть расположены «острие по острию», а на последних системах — «спинка по спинке».
Главный крупчатник Главмуки С, И. Щербаков в предлагаемых им схемах сортового помола рекомендует до VI драной системы располагать рифли «острие по острию», а на последних Драных, шлифовочных н нарезных размольных системах — «спинка по спинке».
Кандидаты технических наук Л. И. Розенштейн, Г. О. Барер, П. Т. Эйдус и И. А. Наумов также высказывают противоречивые мнения о желательном расположении рифлей.
«Правилами организации, и ведения технологического процесса на мельницах Главмуки» рекомендуется устанавливать валки в зависимости от технологических свойств зерна на I драной системе при высокой стекловидности «спинка по спинке» и низкой стекловидности — «острие по острию»; на II, III (крупных и мелких), IV крупной и передирной системах—«острие по острию», а на остальных —«спинка по спинке».
Еще больший разнобой в этом вопросе отмечается за рубежом. В имеющихся немногих литературных источниках мы не встречаем упоминаний о проводившемся экспериментальном изучении влияния расположения граней рифлей на показатели процесса измельчения. Правда, в работе Скотта приводятся данные об извлечении отдельных продуктов на I драной системе. Ho отсутствие таких важных показателей как качество извлеченных продуктов, энергоемкость процесса и т. п. обесценивает эти данные и делает невозможным использование их для выбора оптимального варианта расположения граней рифлей.
Чтобы установить влияние взаиморасположения граней рифлей парноработающих валков на показатели процесса измельчения, были проведены опыты с различными сортами пшеницы и продуктами, поступавшими на II и III драные системы. Исследовали 4 различных профиля рифлей валков. Остальные параметры были такие же, как и в опытах с углами Θ и β.

В табл. 32 приводятся показатели, полученные при измельчении пшеницы Кировоградской области. Нагрузки на валки составляли 1300 кг/см*сутки и рабочий зазор — 1,2 мм.

Как видно из таблицы, при расположении граней рифлей валков «спинка по спинке» общее извлечение продуктов во всех опытах уменьшается. Исключением являются рифли с углами β=40° и γ=50°, так как при указанном профиле грань острия мало отличается от грани спинки.
Уменьшение величины общего извлечения происходит главным образом за счет крупных фракций продуктов.
Средневзвешенная зольность извлеченных продуктов изменяется в незначительных пределах. Исключением являются рифли с углами 30 и 80°. Расход энергии на единицу вновь образованной поверхности повышается при расположении граней рифлей «спинка по спинке». Так, при углах 70 и 20° расход энергии возрастал на 32%, при 60 и 30° — на 14%, и при 80 и 30° — на 29%.
Рассмотрим, как влияет расположение граней рифлей валков на измельчение высокостекловидной местной пшеницы Крымка со стекловидностыо 80%.
Как и в предыдущих опытах, нагрузки были постоянными 1350 кг/см*сутки. Рабочий зазор также был одинаковым —1,0 мм:
Результаты экспериментальных помолов приведены в табл. 33.

Анализ полученных данных показывает, что при расположении граней рифлей валков «спинка по спинке» общее извлечение продуктов уменьшается главным образом за счет крупных крупок. Как правило, выход мелких фракций увеличивается. Зольность крупок снижается, особенно при измельчении рифлями с углами 80 и 30°.
Сравнивая экспериментальные данные, полученные при измельчении на I драной системе пшеницы рядовой Кировоградской области со стекловидностыо 48% и Крымка со стекловидностью 80% (см. табл. 32 и 33), нетрудно установить определенную закономерность: расположение граней рифлей валков «спинка по спинке» обусловливает уменьшение общего выхода продуктов, некоторое снижение их зольности и повышение расхода энергии.
В опытах с пшеницей Кировоградской области средневзвешенная зольность извлеченного продукта (за исключением опыта № 4) была почти одинакова. В опытах с Крымкой (за исключением опыта № 3) зольность продуктов при расположении граней рифлей «спинкой по спинке» значительно снизилась. Аналогичное положение отмечалось при рассмотрении показателей зольности крупной крупки.
Расход энергии на образование единицы поверхности возрастал, однако в меньших размерах, чем при измельчении пшеницы Кировоградской области. Так, в опыте № I расход энергии повысился на 32% в опыте № 2 — на 14,2% и в опыте N° 4 — на 28,5%, а при измельчении Крымки соответственно — на 24,2; 11,2 и 40,2%.
Как показывает анализ данных о расходе энергии независимо от расположения граней рифлей валков при измельчении пшеницы со стекловидностью 80% расход энергии на единицу вновь образованной поверхности выше, чем при измельчении пшеницы со стекловидностью 48%. Это объясняется неодинаковыми структурно-механическими свойствами зерна различных сортов пшеницы.
Рассмотрим, какое влияние оказывает расположение граней рифлей валков на процесс измельчения продуктов, поступающих на II драную систему (табл. 34).

Измельчались продукты, полученные при переработке пшеницы Кировоградской области со стекловидностью 63%. Нагрузки составляли 739 кг 1 см*сутки. Рабочий зазор между валками был равен 0,7 мм.
Результаты этой серии опытов показывают, что при расположении граней рифлей «спинкой по спинке» общее извлечение продуктов уменьшалось, т. е. сохранилось то же положение, что и в предыдущих опытах, однако это происходило в значительно меньших размерах, чем в опытах на I Драной системе.
Общее извлечение снижалось в основном за счет крупной крупки. Выход средней и мелкой крупок, а также дунстов оставался без изменений, а выход муки во всех опытах возрастал. Средневзвешенная зольность извлеченных продуктов за исключением опыта № 3 резко снижалась.
Величина расхода энергии на единицу вновь образованной поверхности с изменением расположения граней рифлей валков почти не изменялась. Исключение составлял опыт № 4 при углах рифлей β=30° и γ=80°; в этом случае расход энергии увеличивался на 18%. Следовательно, при измельчении продуктов на II драной системе изменение расположения граней рифлей меньше влияет на общий выход продуктов и расход энергии по сравнению с показателями на I драной системе. В то же время качественные показатели всех продуктов значительно улучшались.
Рассмотрим, как влияет расположение граней рифлей валков на процесс измельчения продуктов, поступающих на III драную систему (табл. 35).

Как и в предыдущих опытах, измельчаемые продукты были получены сходом со II драной системы. Перерабатывали пшеницу Сталинградской области со стекловидностью 56% и влажностью 15,2%. Нагрузки на валки составляли 570 кг/см*сутки. Рабочий зазор был равен 0,3 мм.
Как видно из таблицы, общее извлечение продуктов не только не уменьшилось, а несколько увеличилось. Так, при расположении граней рифлей «спинка по спинке» общее извлечение возросло в опыте № 1 с 30,7 до 39,5%, в опыте № 2 — с 29,7 до 38,6% и в опыте№ 4 — с 40,7 до 41,4%.
Что же касается выхода крупной крупки, то в первых трех опытах он остался почти без изменений, а в последнем (№ 4) уменьшился, в то время как выход остальных фракций (средней, мелкой крупок, дунстов и муки) во всех опытах увеличился.
Качественные показатели во всех фракциях значительно улучшились. Расход энергии на единицу вновь образованной поверхности за исключением опыта № 4 оказался почти одинаковым.
Основные исследования, результаты которых изложены в данном подразделе, проводили при расположении граней рифлей валков «острие по острию» и «спинка по спинке», поскольку такое расположение наиболее распространено в России. Расположение «острие по спинке» и «спинка по острию» применяют в редких случаях. Данные о сравнительной оценке всех четырех вариантов приведены в табл. 36.

Опыты проводили при одинаковых производительности, размерах рабочего зазора и окружных скоростях валков.
Таблица подтверждает, что при расположении граней рифлей «острие по острию» разрушение зерна происходит наиболее интенсивно, а при расположении «спинка по спинке» наименее интенсивно.
Сравнительное исследование процесса измельчения пшеницы с различной стекловидностью на I драной системе, а также продуктов, поступающих на II и III драные системы, при различном расположении граней рифлей валков «острие по острию» и «спинка по спинке» показали:
1. При расположении граней рифлей парноработающих валков «спинка по спинке» общее извлечение, выход крупок и дунстов на I драной системе снижаются. Эта закономерность проявляется в меньшей мере при измельчении высокостекловидной пшеницы.
Показатели качества всех продуктов при измельчении высокостекловидной пшеницы, как правило, улучшаются, а при стекловидности пшеницы 48% улучшения качества не отмечается.
2. При измельчении продуктов ка II драной системе общее извлечение, выход крупок и дунстов также снижаются, но в меньшей степени. Вместе с тем показатели качества продуктов при этом значительно улучшаются. Так, средневзвешенная зольность их при расположении граней рифлей «спинка по спинке» снизилась с 1,25 до 0,93% (β=20° и γ=70°); с 1,29 до 0,99% β=30° и γ=60°) и с 1,09 до 0,83% (β=30° и γ=80°).
3. Расположение граней рифлей валков «спинка по спинке» на III драной системе приводит к увеличению общего выхода продуктов и к улучшению их качества.
4. При расположении граней рифлей «спинка по спинке» расход энергии на единицу вновь образованной поверхности возрастает, особенно при измельчении на I драной системе пшеницы со стекловидностью 48%. Наименьшая величина расхода энергии отмечается при измельчении продуктов на III драной системе.
Установлено, что для улучшения качества продуктов грани рифлей целосообразно располагать «спинка по спинке» при измельчении высокостекловидной пшеницы, начиная со II драной системы, а при стекловидности пшеницы до 50% — начиная III драной системы, хотя это вызывает некоторое повышение расхода энергии.
Снижение степени измельчения продуктов на первых драных системах при расположении граней рифлей «спинка по спинке» объясняется увеличением деформации сжатием и уменьшением деформации сдвигом. При таком расположении рифлей увеличивается передний угол. Например, при углах рифлей β=20° и γ=70° и расположения граней рифлей «острие по острию» передний угол равен 20°, а при расположении граней рифлей «спинка по спинке» -70°. Следовательно, сдвигающая сила pсдв уменьшается, а сила сжатия рсж увеличивается.
Для анализа полученных данных при проведении четырех серий опытов с различным расположением граней рифлей, или вернее, с различными передними углами β, рассмотрим графики (рис. 40), иллюстрирующие динамику извлечения (в процентах) продуктов [u=φ1(β)] и изменение действующих со стороны рифлей быстровращающихся валков сил P=φ2(β). График показывает, как изменяются силы P*cos β и P*sin β. В точках β=45° рсдв=рсж. Анализ кривых [u=φ1(β)] показывает, что с увеличением значения угла β до 45° извлечение продукта, как правило, уменьшается.