Влияние величины уклона рифлей валков на процесс измельчения

30.10.2014

Состояние вопроса и методика исследования

Как указывалось, рифли располагают на валках под некоторым углом к образующей цилиндра валка. Величину отклонения линий рифлей от образующей цилиндра на практике принято измерять уклоном (в процентах). Уклон рифлей на парноработающих валках одинаков, но так как валки вращаются в противоположных направлениях навстречу один другому, то рифли как бы пересекаются под углом, равным двойному углу уклона рифлей — 2 γ1.
Рассмотрим, какие величины продольного уклона рифлей применяют на мельницах в различных странах при сортовых помолах пшеницы (табл. 37).
Влияние величины уклона рифлей валков на процесс измельчения

Приведенные в таблице данные свидетельствуют о большом разнобое, допускаемом при установлении величин продольного уклона рифлей валков.
Нет единства взглядов и в вопросе о влиянии уклона рифлей на показатели процесса измельчения зерна и его частей.
Проф. П. А. Афанасьев считал, что при отсутствии уклона рифли «...работают сразу всею их длиною, причем имеет место переменное сопротивление, исчезающее и вновь проявляющееся при последовательном сближении вращающихся рифлей валков. Валки работают более плавно, с незаметными сотрясениями в тех случаях, когда сближающиеся рифли пересекаются под углом».
Такого же мнения придерживался и проф. К. А. Зворыкин. Он указывал, что при наклонных рифлях валков в каждое мгновение происходит срезание на некоторой длине валка, и следовательно, сопротивление вращению его всегда остается величиной постоянной.
Теоретическое обоснование необходимости уклона рифлей валков пытались дать некоторые немецкие специалисты, рассматривавшие процесс измельчения зерна и его частей при наличии рифлей валков как процесс, аналогичный резанию продукта ножницами.
Этот взгляд опровергал проф. П. А. Козьмин, отмечавший, что при резании любого материала ножницами угол уклона режущих граней 2 γ1 в процессе резания изменяется (исключение составляют гильотинные ножницы). У наклонных рифлей парноработающих валков мельничного станка угол 2 γ1 остается постоянным.
П. А. Козьмин объяснял необходимость применения уклона рифлей небольшими скоростями валков. При увеличении числа оборотов быстровращающегося валка до 1000 в минуту и соответственном увеличении числа оборотов медленновращающегося валка направление рифлям можно давать по образующей. При малых же окружных скоростях валков уклон рифлей обязателен, так как в этом случае достигаются «постоянство напряжения резания», а следовательно, и постоянная нагрузка при работе валков, что весьма важно во всякой машине.
В приведенных высказываниях о применении уклона, отличавшихся односторонностью, был обойден основной вопрос — как влияет величина уклона рифлей на показатели процесса измельчения.
По мнению проф. М. M. Бардышева, «Чем больше уклон у рифлей, тем больше получается мелких промежуточных продуктов, и, наоборот, чем меньше уклон, тем крупнее промежуточные продукты».
Кандидат технических наук И. А. Наумов провел серию опытов, чтобы установить влияние величин уклона рифлей валков.
Для получения общего представления о полученных И. А. Наумовым результатах приводим составленную нами на основании его данных сводную табл. 38.
Влияние величины уклона рифлей валков на процесс измельчения

Анализ данных, приведенных в таблице, показывает, что с увеличением уклона рифлей валков общий выход продуктов по трем драным системам уменьшается, причем величина выхода продуктов зависит от свойств зерна. При измельчении пшениц Цезиум с увеличением уклона от 4 до 12% выход продуктов уменьшился на 13,5%, а при измельчении пшеницы Мильтурум — на 6,6%. Средневзвешенная зольность извлеченных продуктов соответственно повысилась с 0,96—0,97% до 1,3—1,32%.
С увеличением уклона рифлей с 4 до 10% расход энергии на единицу извлеченного продукта при измельчении пшеницы Цезиум уменьшился на 30% и Мильтурум — на 16%.
Таким образом, экспериментальные исследования, проведенные И. А. Наумовым, подтвердили влияние уклона рифлей на показатели процесса измельчения зерна.
Полученные И. А. Наумовым данные характеризуют лишь суммарные показатели процесса измельчения на I, II и III драных системах. Поэтому они не позволяют установить оптимальную величину уклона для отдельных систем. Между тем для практики мукомольного производства это имеет весьма важное значение.
Наши исследования проводились в тех же условиях, что и в опытах с различными профилями рифлей валков. Переменным параметром при проведении каждой серии опытов являлась величина продольного уклона рифлей валков. Остальные параметры были постоянными.
Экспериментальная часть

В табл. 39 приводятся данные, полученные при измельчении пшеницы Мильтурум на I драной системе.
Влияние величины уклона рифлей валков на процесс измельчения

Из таблицы видно, что с увеличением уклона рифлей валков от 0 до 8% общее извлечение продуктов и выход по отдельным фракциям уменьшаются.
Средневзвешенная зольность извлеченных продуктов снижается с 1,15 до 1,03%, в том числе зольность средней и мелкой крупок — с 1,14 до 0,98%. Зольность крупной крупки и муки изменяется в незначительных пределах. Расход энергии с увеличением уклона рифлей валков возрастает на 10,1%.
Рассмотрим показатели процесса измельчения продуктов, поступающих на II драную систему, в зависимости от величины уклона рифлей валков (табл. 40).
Как показывает таблица, с увеличением уклона рифлей с 0 до 8% общее извлечение и выход крупок также уменьшаются.
При рассмотрении показателей качества продуктов измельчения не обнаруживается каких-либо резких изменений. Отклонения находятся в пределах точности анализа. Расход энергии с увеличением уклона рифлей, как и в предыдущей серии опытов, повышается.
Переходим к анализу серии опытов, проведенных комплексно с одним сортом пшеницы на первых четырех драных системах (табл. 41—45).
Влияние величины уклона рифлей валков на процесс измельчения

На I драной системе при изменении величины уклона рифлей от 0 до 8% общее извлечение продуктов уменьшилось с 23,7 до 17,8%, а выход крупной крупки — с 15,6 до 11,2% (см. табл. 41).
Влияние величины уклона рифлей валков на процесс измельчения

Средневзвешенная зольность извлеченного продукта, а также зольность отдельных фракций несколько снижается; величина расхода энергии на единицу вновь образованной поверхности не изменяется.
Результаты опытов на II драной системе с различным уклоном рифлей валков приведены в табл. 42.
Влияние величины уклона рифлей валков на процесс измельчения

Как показано в таблице, с увеличением уклона рифлей валков на II драной системе общее извлечение продуктов, а также выход по отдельным фракциям уменьшаются.
Показатели качества продуктов крупных фракций (крупной, средней и мелкой крупок) несколько улучшаются. Качество дунстов и муки не изменяется. Расход энергии остается почти на одинаковом уровне.
Рассмотрим теперь данные, характеризующие влияние уклона рифлей валков на показатели процесса измельчения продуктов, поступающих на III драную систему (табл. 43).
Влияние величины уклона рифлей валков на процесс измельчения

Как и в предыдущих опытах, с увеличением уклона рифлей валков выход продуктов по отдельным фракциям уменьшается.
Каких-либо улучшений в показателях качества не обнаружено. Исключение составляют средняя и мелкая крупки, а также дунсты. При увеличении уклона рифлей отмечается улучшение показателя цвета муки.
В табл. 44 приводятся данные о влиянии уклона рифлей валков. на процесс измельчения продукта, поступающего на IV драную систему.
Влияние величины уклона рифлей валков на процесс измельчения

В отличие от опытов, проведенных на I, II и III драных системах, с увеличением уклона рифлей от 0 до 8% при измельчении продуктов на IV драной системе выход их не уменьшился. Наоборот, общее извлечение, а также выход средней, мелкой крупок, дунстов и муки несколько увеличились, качество продуктов улучшилось.
Для получения полного представления о влиянии величины уклона рифлей валков на первых четырех драных системах представляют интерес суммарные показатели процесса измельчения продуктов на данных системах (см. табл. 45). Это тем более важно, что режимы на первом этапе измельчения (I—IV драных системах) устанавливают так, чтобы получить максимальное количество крупок и минимальное количество муки. Следует иметь в виду, что на этом этапе обычно заканчивается отбор крупок.
Рассматривая приведенные показатели мы устанавливаем, что с изменением уклона рифлей валков от 0 до 8% общее извлечение продуктов снизилось с 85,4 до 78,2%, а выход крупной крупки — с 53,3 до 44,4%. Выход средней и мелкой крупок, а также муки увеличился. Выход отдельных фракций продуктов по отношению к общему количеству извлеченного продукта изменился в следующих пределах: выход крупной крупки уменьшился с 62,4 до 56,7%, а средней и мелкой крупок увеличился с 20,6 до 24,7%, дунстов — с 7,7 до 8% и муки — с 9,2 до 10,3%.
Влияние величины уклона рифлей валков на процесс измельчения

Следовательно, при большем уклоне рифлей валков выход крупной крупки уменьшается, а выход муки на драных системах возрастает. Отмечается тенденция к некоторому снижению показателей зольности продуктов.
Если, учесть допускаемые отклонения при определениях зольности, то эти показатели мало разнятся.
Описанные исследования проводили на валках с уклоном рифлей, обычно применяемых на предприятиях мукомольной промышленности России, причем разница в величине уклона в отдельных опытах составляла всего лишь 2%. Для более детального изучения этого вопроса была поставлена дополнительная серия опытов на валках с уклоном рифлей 0; 5; 10; 15 и 20%, в том числе несколько опытов с таким уклоном только на быстровращающихся валках, в то время как на медленновращающихся валках рифли были параллельны образующей цилиндра валка (уклон = 0%).
Измельчение осуществлялось на I драной системе. Углы рифлей валков были приняты β=20° и γ=70°. Число рифлей на 1 см длины окружности валка равнялось 5. Грани рифлей валков были расположены «острие по острию». Окружная скорость быстровращающегося валка составляла 6 м/сек, а отношение окружных скоростей 2,5. Вес каждого образца пшеницы во всех опытах был равен 4 кг. Нагрузки на валки составляли 1300 кг/см*сутки, рабочий зазор был равен 1,1 мм.
В табл. 46 приводятся данные первой серии опытов.
Влияние величины уклона рифлей валков на процесс измельчения

Сравнивая приведенные данные при изменении уклона рифлей валков от 0 до 20%, можно установить определенную закономерность; общий выход продуктов, а также выход отдельных фракций (за исключением муки) значительно уменьшается.
С увеличением уклона рифлей средневзвешенная зольность извлеченных продуктов повышалась главным образом за счет зольности крупок. Повышалась также зольность и ухудшался цвет муки. Расход энергии возрос на 20%.
Рассмотрим результаты опытов, связанных с изменением величины уклона рифлей только на быстровращающихся валках. Как указывалось, рифли на медленновращающихся валках были параллельны образующим цилиндра валков. Измельчалась пшеница рядовая IV типа Крымской области со стекловидностью 50%, зольностью 1,71% и влажностью 15%.
Нагрузки на валки составляли 1300 кг/см*сутки. Рабочий зазор был равен 1,1 мм (табл. 47).
Влияние величины уклона рифлей валков на процесс измельчения

Анализ данных табл. 47 показывает, что несмотря на увеличение уклона рифлей на быстровращающихся валках и в отличие от опытов, результаты которых приведены в табл. 45, показатели процесса измельчения изменяются в незначительных пределах. Величины общего, извлечения и выхода продуктов отдельных фракций почти одинаковы. То же можно сказать и о качественных показателях. Следовательно, влияние уклона рифлей быстровращающихся валков сводится на нет, если на медленновращающихся валках рифли нарезаны параллельно образующей цилиндра валка.
Исследование влияния величины продольного уклона рифлей валков при измельчении пшеницы различных сортов и продуктов размола показало, что с увеличением уклона рифлей валков:
— степень измельчения продуктов снижается; особенно это заметно при изменении уклона рифлей валков от 0 до 20%;
— показатели качества, как правило, не улучшаются;
— расход энергии на единицу вновь образованной поверхности несколько повышается;
— влияние продольного уклона рифлей быстровращающихся валков сводится почти на нет, если на медленновращающихся валках рифли нарезаны параллельно образующей цилиндра валка.
Снижение степени измельчения частиц в связи с продольным уклоном рифлей валков объясняется:
— уменьшением на линии резания давления со стороны быстровращающегося валка, так как уменьшается контакт между рифлями и частицами продукта;
— увеличением скольжения частиц продукта по поверхности медленновращающегося валка в связи с возникновением осевых усилий; некоторое повышение расхода энергии в связи с уклоном рифлей валков можно объяснить увеличением осевых усилий и скольжения частиц продукта в зоне измельчения.
Применяемые в мукомольной, промышленности уклоны рифлей на первых трех драных системах (4—8%) приводят к ухудшению показателей процесса измельчения. Общее извлечение продуктов и выход крупной, средней и мелкой крупок снижаются. Расход энергии несколько повышается.
Уменьшение уклона рифлей на I—III драных системах до 2% наряду с улучшением качества измельчаемых продуктов позволит уменьшить осевые усилия, в значительной мере определяющие расход энергии.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: