Измельчение зерна на вальцевых станках

23.01.2016

Основные рабочие части станков. Стремление к получению муки лучшего качества послужило основанием для разработки нового типа измельчающих машин, которые в процессе помола раздробляют оболочку в меньшей степени, чем жернова.
Низкое качество муки, получаемой при помоле па жерновах, объясняется тем, что продукты помола длительно проходят между рабочими поверхностями жернова и подвергаются многократным воздействиям режущих граней мелющей поверхности.
Это приводит к тому, что оболочки измельчаются раньше, чем они успевают выйти из влияния рабочих частей и приступить на просеивание или провеивание с целью их отделения.
Наиболее желательным является однократное измельчение, при котором частицы оболочек, отделенные от эндосперма, больше не приходили бы в соприкосновение с рабочей поверхностью измельчающей машины, а выводились бы из нее для поступления на сортировку.

Измельчение зерна на вальцевых станках

Чем меньше зона воздействия рабочих частей, тем меньше возможность многократного измельчения одних и тех же частиц.
В атом отношении две цилиндрические поверхности внешнего касания являются идеальными рабочими частями для измельчения, так как теоретически рабочая зона их представляет прямую линию.
Этот принцип измельчения между двумя цилиндрическими валками положен в основу конструкции вальцевых станков, являющихся машинами наиболее совершенными для измельчания зерна в муку.
На рис. 140 представлен разрез вальцевого станка европейского типа.
Как видно из этого рисунка, мельничные вальцевые станки представляют собой агрегат, состоящий из двух одинаковых симметрично расположенных
измельчающих машин, включенных в общую станину.
Каждая половина вальцевого станка европейского типа работает совершенно самостоятельно, независимо от работы второй половины.
Основными рабочими частями каждой половины вальцевого станка являются два валка, из которых один расположен в неподвижных подшипниках, а подшипники другого валка расположены на рычагах.
На одном конце первого из указанных валков имеется приводной шкив, а на другом конце шестерня, приходящая в сцепление с другой шестерней большего диаметра, насаженной па конец другого валка. Благодаря этой шестеренной передаче оба валка вращаются, но с различной скоростью: один валок является быстро вращающимся, а другой медленно вращающимся. В мукомольном производстве отношение окружных скоростей валков принято называть дифференциалом.
Верхняя часть станка занята питающим механизмом, служащим для равномерной подачи продукта на валки. Для достижения требуемой степени измельчения необходимо иметь возможность регулировать расстояние между валками вальцевого станка. Это расстояние для станков, перерабатывающих наиболее мелкие продукты, находится в пределах 0,15—0,20 мм.
Для изменения расстояния между валками имеется регулирующий механизм, основной деталью которого является пружина.
Так как каждый конец подвижного валка имеет самостоятельный регулирующий механизм, то поворотом штурвалов можно установить валки параллельно между собой.
Регулирующий механизм американского вальцевого станка конструктивно отличается от европейского и расположен горизонтально, но основной принцип его устройства не отличается от европейского. И в том и в другом станках подвижный валок расположен на рычагах, прижимаемых пружиной. Пружина является предохранительным приспособлением против поломок станка при попадании между валками посторонних предметов, на раздробление которых вальцевой станок не рассчитан.
В таких случаях под влиянием больших усилий, появляющихся между валками, пружина сжимается и подвижной валок отходит. При этом расстояние между валками увеличивается, и посторонний предмет проходит между ними.
Для того чтобы пружина выполняла роль уступчивого нажима, необходимо, чтобы усилие, требуемое для сжатия пружины, было меньше усилий, которые могут привести к поломке букс.
С регулирующим механизмом связан привальный рычаг, служащий для включения валков в рабочее состояние и выключение из рабочего состояния.
Несмотря на полную автоматизацию технологического процесса помола верна, в работе отдельных станков бывают случаи, когда приходится останавливать их на более или менее продолжительное время. Такая остановка вызывается прекращением подачи продукта па станок, остановкой транспортных механизмов, получающих продукты размола станка, и рядом других причин.
Регулирующий механизм дает возможность быстро и удобно переключать станок из рабочего состояния на холостой ход путем поворота привального рычага, при котором валки раздвигаются на значительное расстояние один от другого. При этом специальным механизмом выключается из работы питательный механизм, и прекращается поступление продукта между валками.
Обратным поворотом рычага валки приводятся в первоначальное положение, и питательный механизм начинает работать.
При измельчения продуктов на вальцевом станке между валками появляется сила, давление которой передается на пружину регулирующего механизма.
Величина этого давления зависит от качества перемалываемого продукта, толщины слоя продукта, подводимого к валкам, и от требуемой степени измельчения.
Давление между валками является одним из характерных показателей работы вальцевых станков. Это давление можно измерить статиметром.
На рис. 141а и 141b представлен вальцевый станок американского типа. Основным отличием его от станков европейского типа является отсутствии шестеренной передачи от одного валка к другому, замененной ременной передачей.
Измельчение зерна на вальцевых станках
Измельчение зерна на вальцевых станках

Кроме того, валки в американском станке расположены горизонтально в отличие от диагонального расположения валков в европейских станках.
Отсутствие шестеренной передачи делает работу американского станка более мягкой и бесшумной. Однако и ременная передача имеет ряд дефектов. Одним ремнем одновременно приводятся в движение валки, расположенные в обеих половинах станка, поэтому работа одной пары валков зависит от работы другой пары.
Кроме того, ремни нa вальцевых станках американского типа работают обеими своими сторонами, и поэтому они должны быть особо высокого качества.
Условия затягивания продуктов валками. Рассмотрим процесс затягивания частицы продута при попадании в мелющее расстояние между валками (рис. 142). Предположим, что диаметр частицы равен (а мм). Захват этой частицы валками начинается в той точке, где расстояние между поверхностями цилиндров в плоскости, параллельной осям обоих валков, будет равно (а мм). В этот момент частицы продукта при определенных условиях начинают затягиваться между валками и измельчаться.
Измельчение зерна на вальцевых станках

Рассмотрим теперь, при каких условиях произойдет втягивание продукта в зону измельчания. Предположим, что вес частицы надавливает на валок с силой (P). Направление реакции каждого валка проходит по радиусу, соединяющему точку соприкасания продукта с центром валка, и направлено наклонно вверх. Если разложить эти силы на горизонтальные и вертикальные, то получим четыре силы: две силы, равные (Pcos), которые направлены друг против друга и поэтому взаимно уничтожаются, и две силы, равные в сумме (2Psin α), которые имеют направление вверх. Эти силы стремятся вытолкнуть частицу продукта из рабочей зоны. Противодействует этому движению сила трения, которая появляется между частицей продукта и поверхностью валков. Вертикальная, составляющая эти силы, направлена вниз и мешает частице продукта оторваться от поверхности валков и выскочить вверх.
Величина этой составляющей силы трения по обоим валкам равна (2fPcos α).
Для того чтобы частица при повороте валков была дальше втянута в зону измельчения, необходимо, чтобы сила трения была больше выталкивающей силы, т. е.:
Измельчение зерна на вальцевых станках

откуда получаем:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Так как коэффициент трения равен tgφ, где (φ) — угол трения, то условием втягивания продукта валками является
Измельчение зерна на вальцевых станках

Таким образом, получаем, что чем больше коэффициент трения поверхности валков и продукта, том лучшие условия имеются для затягивая продукта в валки. В табл. 31 приводим данные по коэффициента трения продуктов помола о поверхности валков.
Измельчение зерна на вальцевых станках

Для того чтобы продукт захватывался валками, необходимо, чтобы их диаметр не был слишком малый по сравнению с размерами размалываемых частиц. Ознакомимся, каким должен быть минимальный размер валков, имеющих гладкую поверхность для затягивания продуктов помола (рис. 143).
Измельчение зерна на вальцевых станках

Предположим, что частица имеет размер (d), угол захвата равен α, радиус валков равен (R) и расстояние между валками по линии центра равно (b1).
Расстояние между центрами валков равно:
Измельчение зерна на вальцевых станках

При максимальном размере крупинки, размалываемой 2 мм и угле α, равном углу трения полированных чугунных валков в 12°, и расстоянии между валками 0,1 мм, минимальный радиус валков получается:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Обычно применяются валка с диаметром, равным 235 мм у американских станков и 250 мм у европейских. Встречаются также валки с диаметром 800 и 350 нм. Что же касается длины валков, то встречаются станки с валками длиной от 600 до 1500 мм.
Наиболее распространенной длиной в европейских станках является 1000 и 800 мм, а у американских станков 900 мм.
Питание валков. Подача продуктов валками для измельчения должна проводиться организованно. Продукт должен подаваться равномерной тонкой струей по всей Длине валков с тем, чтобы вся размольная линия принимала участие в измельчении.
Подача продукта, или, как принято называть, питание станка, должна проводиться не отдельными порциями, а непрерывно.
Необходимо иметь возможность регулировать питание станка в сторону увеличения или уменьшения количества продуктов, подаваемых на измельчение.
Для организации питания вальцевых станков продуктами, подлежащими измельчению, станки снабжены специально питающими механизмами.
Этот механизм состоит из ковша, под которым находятся валики и заслонки.
Размеры ковша должны быть такими, чтобы обеспечить поступление продукта по всей длине питающих валиков.
Продукт подается в ковш вертикально расположенной трубой, нижняя часть которой выделена в вице отдельного цилиндра, по которому контролируется уровень продукта над станком.
Цилиндр делается обычно стеклянным, однако во избежание его поломки и попадания стекла в размалываемый продукт лучше сделать его металлическим, с узким прорезом вдоль длины, со вставленной в него пластинкой из слюды или небьющегося стекла.
Питание вальцевого станка должно быть отрегулировано таким образом, чтобы уровень продукта находился в пределах цилиндра. Накопление продуктов над станком до полного заполнения цилиндра показывает на недостаточный размер питания станка по сравнению с количеством направляемого на него продукта.
Если не увеличить при таком положении питания то накопление продуктов над станком может достигать таких размеров, что заполнит все трубы, по которым продукт подводится к станку, и начинает подпирать все машины, с которых этот продукт получается. Такой завал может привести к необходимости прекращения пуска зерна па размол до момента, пока весь накопившийся продукт не будет удален и путь для его движения будет свободен.
Наоборот, полное опорожнение цилиндра ставит под угрозу дальнейшую работу станка.
Продукт, поступающий в ковши питающего механизма станка, располагается в нем под углом естественного откоса, поэтому высота ковша должна быть достаточной для того, чтобы продукт поступал на всю длину питательных валиков.
В станке отарой конструкции с валиками длиной в 1500 мм, встречающихся еще па некоторых мельницах, необходимо сделать в ковше два отверстия, с двумя питающими трубами. Это избавит от необходимости установки слишком высокого ковша.
Питающие механизмы бывают принудительного в свободного питания. Различие их заключается в том, что в первом механизме продукт с валика падает на щиток, по которому он непосредственно подводится на медленно вращающийся размалывающий валок. При свободном питании такая подводящая плоскость отсутствует, и продукт свободно падаем с питающего валика на валок.

Принудительное питание отличается большим недостатком, заключающимся в том, что во время прохождения влажного продукта по щитку могут образоваться комочки, которые прилипают к нему и нарушают равномерность питания.
Вследствие этого дефекта принудительное питание в настоящее время не применяется, и современные станки изготовляются со свободным питанием. Питательные механизмы бывают с одним или двумя валиками. Валики делаются нарезными с разными профилями нарезки, в зависимости от подаваемого продукта.
Для регулирования количества продукта, подаваемого валиками на размалывающие валки, изменяется расположение питающей заслонки, ограничивающей толщину слоя продукта.
Перестановка питающей заслонки производится микрометрическим винтом, позволяющим производить достаточно точную регулировку расположения заслонка.
Следует отметить, что увеличение количества проходящего продукта путем увеличения щели между роликом и заслонкой может быть произведено только до известного предела.
Ho данным проф. Ильченко, при увеличении ширины щели от 0 до 5,5—8 мм, количество подаваемого продукта резко увеличивается, а дальнейшее увеличение щели почти никакого эффекта в части увеличения питания станка не дает.
Это объясняется тем, что только те частицы продукта, которые приходят в непосредственное соприкосновение о питающими валиками, имеют скорость, разную скорости последнего по мере перехода к вышележащим слоям скорость движения продукта уменьшается. Наконец, при большой толщине слоя продукта верхние частицы находятся так далеко от движущейся поверхности валика, что скорость их движения чрезвычайно мала.
Поэтому при желании форсировать питание вальцевого станка лучше пользоваться методом регулирования скорости вращения валиков.
Однако скорость вращения, которую можно придать питающему валику, зависят от конструкции станка в части взаимного расположения этих валиков и размалывающих валков.
Частицы продукта, отрываясь от питающего валика, при схеме свободного питания, начинают двигаться по траектория, имеющей вид параболы, направление которой зависит от соотношения двух сил, под влиянием которых частица находится: силы тяжести и силы инерции, полученной частицей от валика.
Как известно, уравнение параболы, по которой движется свободно падающая частица, получившая определенную скорость, направленную горизонтально, равно:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Расположение и скорость вращения питающих валиков рассчитываются таким образом, чтобы траектория продукта привела бы его к медленному валку, которым продукт затягивался бы в мелющую зону. Если же скорость вращения питающих валиков увеличить, то траектория продукта начинает отклоняться в продукт начинает подаваться не на медленный, а на быстрый валок. При диагональном расположении валков может получиться отражение продукта от быстрого валка под таким углом, что он пройдет не между валками, а по другую сторону медленного валка, т. е. продукт не будет подвергаться никакому измельчению.
При таком положении пропускная способность станка будет очень большой, но эффективность его работы будет ничтожна.
Поэтому возможность увеличения производительности вальцевого станка путем увеличения скорости вращения питающих валиков должна быть увязана с конструкцией ставка. Скорость подачи продукта на размалывающие валки должна соответствовать скорости вращения медленного валка, на который продукт падает.
При такой скорости продукт, приходя в соприкосновение с валком, остается на нем лежать и силой трения втягивается в мелющую зону.
Поэтому число оборотов питающих валиков должно быть рассчитано таким образом, чтобы не только траектория продукта имела соответствующее направление, не чтобы скорость продукта в конце падения равнялась бы скорости вращения медленного валка.
При скорости вращения быстрого валка в 6 м/сек верхний питающий валик делает около 38, а нижний 140 об/мин.
Измельчение зерна на вальцевых станках

На рис. 144 изображена траектория движения продукта, приведенная инж. Л.И. Розенштейном, при числе оборотов быстрого валка в 140, с начальной скоростью движения продукта в 0,55 м/сек и конечной скоростью падения на медленно вращающийся валок в 2,34 м/сек.
Рабочая поверхность валков. Применяемые в мукомольном производстве валка вальцевых станков изготовляются из закаленного чугуна. Толщина закаленного слоя достигает 15—20 мм.
Для размола промежуточных продуктов раньше применялись фарфоровые валки. С технологической стороны эти валка отличались большими преимуществами перед чугунными, так как фарфор обладает коэффициентом трения в 1,5 раза большая, чем чугун. Поэтому фарфоровые валки размалывали при малок нажиме с небольшим нагреванием продуктов.
Однако с механической стороны эти валки оказались непрактичными, ибо не допускали перегрузки станка и при недостаточном охлаждении их вентиляцией лопались.
Измельчение зерна на вальцевых станках

Пo своей конструкции валки, применяемые в американских и европейских станках, резко отличаются между собой.
Американские валки делаются сплошными (рис. 146), а европейские представляют собой пустотелые гильзы с утолщениями с обоих концов, которые образуют торцовые стенки (рис. 145).
Различие в конструкции влияет на технологическое качество валков. Хотя сплошные валка для своего изготовления требуют большого количества металла, по зато они себя лучше оправдывают в работе.
При отливке пустотелых валков трудно получить совершенно равномерную толщину гильзы по всей ее поверхности. Между тем утолщение какой-либо части тела валка при вращении вызывает дополнительные неуравновешенные силы инерции, которые очень вредно отвиваются на работе станка.
Измельчение зерна на вальцевых станках

Неравномерное перераспределение металла в валках может быть двоякого рода. В одном случае (рис. 147) лишняя масса может находиться по одну сторону горизонтальной оси, а в другом случае могут иметь место утолщения стенок валка в двух местах, — в четвертях, диаметрально противоположных и на разных участках по длине валка (рис. 148),
В первом случае валки считаются статически неуравновешенными, и наличие излишней массы металла с одной стороны валка определяется при статической балансировке, а во втором случае валки являются динамически неуравновешенным.
Статическая и динамическая неуравновешенности валков отзываются на работе станков как с механической, так и с технологической стороны.
Измельчение зерна на вальцевых станках

Пульсация, или, как принято называть, «биение» валков, быстро изнашивает механизм станка, увеличивает расход энергии и приводит к неравномерному измельчению вследствие того, что расстояние между валками все время вибрирует.
Поэтому проверка балансированности валков, хотя бы статической, является необходимым условием при установке в станке новых валков.
Центробежная сила увеличивается пропорционально квадрату скорости вращения. Поэтому чем больше скорость вращения валков, тем точнее должны быть отбалансированы валки.
Следует отметить, что пустотелые валки обладают тем преимуществом, что они дают возможность применять водяное охлаждение валков.
Состоянию поверхности валков необходимо уделять особое внимание. Как видно из табл. 31, тестированные валки имеют значительно меньший коэффициент трения, чем матовые. После некоторого времени работы поверхность валков становится более пригодной для измельчения; матовость ее, вызванная мелкой микроскопической пористостью, становится более равномерной. Однако при продолжительной работе валки могут начать полироваться и поверхность их становится все более гладкой.
Отполировавшиеся валки теряют свой положительные качества: эффект измельчения уменьшается, расход энергии и нагрев продуктов увеличиваются.
Такие отполированные валки необходимо отшлифовать, чтобы придать их поверхности матовый вид.
Для максимального использования всей рабочей поверхности валков необходимо, чтобы парно работающие валки были расположены между собой строго параллельно.
Для достижения полного соприкасания по всей рабочей линии валки должны быть пришлифованы.
Необходимо, чтобы в процессе работы поверхность валков оставалась чистой и не обволакивалась мучными продуктами или клейстером. Поэтому обязательной деталью каждого вальцевого станка являются ножи или жесткие щетки, которые укрепляются в станке и, плотно прижимаясь к валкам, снимают с них приставшие частицы. Как ножи, так и щетки должны итти вдоль всей длины валков, причем первые устанавливаются при гладкой поверхности валков, а вторые при рифленой.
Рифли валков. Поверхность валков, применяемых для измельчения продукта помола, бывает двух видов: гладкой и рифленой. Рифленая поверхность делается путем нарезки валков на специальных вальцерезных станках.
Измельчение зерна на вальцевых станках

Специальными резцами вдоль образующей валка род некоторым углом к ней наносятся канавки, которые образуют вдоль всей поверхности валков ряд заостренных выступов, называемых рифлями (рис. 149).
При нарезке валков большое значение имеет: 1) форма рифлей, 2) уклон рифлей, 3) взаимное расположение углов заострения рифлей парно работающих валков, 4) количество рифлей.
Форма рифлей отличается по двум признакам: по размеру углов, образованных боковыми поверхностями рифлей с радиусом, проходящим через вершинку, и по очертанию их профиля (рис. 150).
Каждая рифля имеет две боковые грани (abсd) и (abgf). Эти грани образуют между собой угол (γ), называемый утлом заострения рифли.
Обе стороны угла заострения рифлей не равны. Одна грань (abed) является более узкой, а другая более широкой.
В европейских вальцевых станках обычно валки располагаются таким образом, что рифли движутся в направлении стрелки, т. е. впереди идет грань (abed).
Вследствие этого принято называть эту грань передней гранью, а грань (abgf) задней гранью.
В действительности эти названия не точны, ибо какая грань будет перед ней, а какая задней зависит исключительно от того, как будут расположены валки в станке. Очень часто валки расположены так, что движение идет в обратном направлении, и таким образом так называемая «передняя» грань является задней.
Поэтому будем называть грань (abed) гранью острия, а грань (abgf) гранью спинки.
Если точку (а) соединить с центром вала, то угол заострения разделяется на два угла: угол острия (α) и угол спинки (β).
Если провести касательную к окружности вала через точку (а), то угол (φ), образованный передней гранью рифли с направлением движения ее, называется углом резания.
Такое название можно дать этому углу только условно, так как в обычное понятие резания входит представление о том, что угол резания меньше 90°. При работе рифлей вальцевых станков этот угол больше 90°, и поэтому процесса резания как такового не происходит.
Угол резания изменяется в зависимости от расположения валков. Если грань острия является передней, то угол резания равен:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Если же передней гранью является грань спинки, то угол резания равен:
Измельчение зерна на вальцевых станках

При различных типах помола угол элементов рифлей варьирует по своей величине в определенных пределах. В табл. 32 представлены данные по наиболее распространенному очертанию рифлей в отдельных странах (углы даны в градусах).
Измельчение зерна на вальцевых станках

В части формы рифлей сейчас все больше отходят от старого взгляда о том, что рифли должны быть как можно острее. В настоящее время считается более принятым слегка притупленное острие. Для сохранения цилиндричности валка вершины рифлей делаются обычно в виде площадок размером от 0,25 мм для мелкой нарезки до 0,8 мм для крупной.
В американской нарезке валков do форме Даусона вершина рифлен закругляется (рже. 151).
Отсутствие острого режущего ребра в вершине рифли ослабляет ее воздействие на оболочки зерна, предотвращая их сильное дробление, а также придает рифлям более прочную форму и обеспечивает более устойчивую цилиндрическую поверхность валка.
Следует отметить, что в американских рифлях округляются углы у основания так же, как и в европейских.
Измельчение зерна на вальцевых станках

Рифли наносятся не вдоль образующей валков, а под некоторым уклоном. Под уклоном мы подразумеваем отклонение линии рифли под некоторым углом к образующей цилиндра валка. Уклон измеряется или в угловых градусах или в процентах. Градусами измеряется острый угол, образуемый линиями рифли к образующей цилиндра валка. Считать в градусах, однако, не рекомендуется: обычно уклон указывается в процентах.
Процентом уклона называется расстояние конечной точки рифли от образующей, из которой рифля выходит, выраженное в процентах по отношению к длине образующей. Так, например, если при длине валка в 1000 мм рифли в противоположном конце отклоняются от образующей на 100 мм, то уклон равен 10%.
Уклон рифлей является необходимым условием для работы вальцевого станка без толчков с постоянной нагрузкой. При отсутствии уклона измельчение происходило бы в станке периодически, при совместной встрече вершин рифли обоих валков. В момент, когда вершина рифли одного валка окажется против впадины нарезки второго валка, то измельчения не происходило бы и мощность, потребляемая валками, сразу бы упала. При таком положении станок работал бы с переменной нагрузкой, что нежелательно с механической стороны. При наличии уклона рифлей станок работает с постоянной нагрузкой, ибо по длине валка всегда имеются точки, в которых вершины рифлей обоих валков находятся друг против друга. Однако вместе с этим уклоны рифлей вызывают нежелательное явление: боковое давление на один из подшипников и износ одного из заплечиков осей валков. С этим положением можно бороться путем установки упорных колец.
Измельчение зерна на вальцевых станках

Расположение рифлей двух парно работающих валков можно произвести следующим образом (рис. 152):
1. У рифлей быстро вращающегося валка передней гранью является грань острия, а у медленного грань спинки. В такой комбинации острый угод рифли быстро вращающегося валка расположен навстречу острому углу медленного валка. Такая комбинация называется расположением рифлей «острие против острия».
2. У обоих валков передними гранями рифлей являются грани острия. В такой комбинации частица продукта располагается на спинках рифли медленно вращающегося валка, а острый углом быстро вращающегося валка этой частицы скалываются крупинки. Такая комбинация называется «острием против спинки».
3. У быстро вращающегося валка рифли расположены гранью спинки вперед, а у медленно вращающегося гранью острия. При таком расположении продукт лежит на широкой грани медленного валка и скалывание производится такой же гранью быстрого валка. Такая комбинация называется «спинкой по спинке».
4. У обоих валков передней гранью рифли являются грани спинки. Такая комбинация называется «спинкой против острия».
В зависимости от расположения рифлей изменяются характер измельчения и вид получаемых продуктов.
При расположении рифлей «острием против острия» отказываются более крупные частицы, вследствие чего получается меньше мелких продуктов и муки.
При расположении рифлей «спинкой против спинки» увеличивается выход мелких продуктов и муки при уменьшении выхода крупных частиц.
Американцы придают форме рифлей очень большое значение и предлагают ряд различных профилей, которые применяются в разных случаях.
Так, обычно нарезку рекомендуется устанавливать «острием по острию» при работе на мягком и влажном зерне. Наоборот, при зерне твердом, сухом а хрупком следует рифли устанавливать «спинкой по спинке».
При условиях, когда мельнице приходятся работать то на мягком, то на твердом зерне, американцы, чтобы избежать необходимости перестановки валков, применяют V-образную форму рифлей, имеющую в сечения почти равнобедренный треугольник. Такая нарезка действует как промежуточная между обычной нарезкой, установленной «острием по острию» и «спинкой по спинке».
Уклон рифлей делается (в США в пределах 4—7%, а в Европе в пределах 8—16%, причем в станках, на которых желательно получить меньшее измельчение оболочек, устанавливаются валки с меньшим уклоном.
Влияние дифференциала и скорости вращения валков на процесс измельчения. Рассмотрим процесс измельчения продукта на вальцевом станке. Предположим, что частица продукта захвачена валками, причем оба валка имеют одинаковую скорость вращения. В таком случае частица будет постепенно втягиваться в рабочую зону, а поперечный размер ее будет уменьшаться вследствие сдавливания ее валками. После прохождения частицы через самое узкое место рабочей зоны, находящееся на линия центров, воздействие па нее со стороны валков прекращается. При таком положении измельчение продукта будет производиться по принципу сдавливания.
Однако в современных вальцевых станкax основным принципом измельчения, как уже было указано, является не сдавливание, а скалывание. Для получения скалывающих усилий необходимо ввести в действие фактор дифференциала.
Если один валок будет двигаться со скоростью большей, чем скорость другого валка, скажем в 2,5 раза, то быстрый валок будет стремиться захватить частицу с собой и придать ей скорость, равную скорости быстрого валка. Oднакo в то жe время медленный валок будет удерживать эту частицу, заставляя ее двигаться со скоростью вращения медленного валка. Вследствие этого произойдет раскалывание частицы продукта.
Скотт дает следующий расчет длины линии измельчения и толщины откалываемой частицы.
Измельчение зерна на вальцевых станках

Предположим, что частица диаметром (d) (рис. 153) находится между валками. В точке (b), в которой расстояние вежду поверхностями обоих валков равно диаметру частицы, последняя начинает подвергаться воздействию валков, и это воздействие продолжается вплоть до прохождения частицы через линию (00).
Рассмотрим, от каких факторов зависит длина линни измельчения (AР). Принимаем следующие обозначения:
(D) — диаметр валка;
(d) — диаметр частицы продукта;
(b) — наименьшее расстояние между валками.
Из треугольника (РАО) получаем:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Последнее слагаемое подкоренного выражения очень невелико, и им можно пренебречь. При таком допущении линия измельчения получается равной:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Таким образом видно, что увеличение диаметра валков, увеличение размера измельчаемых частиц и уменьшение расстояния между валками увеличивают линию измельчения.
Фактически линия измельчения является очень небольшой по сравнению с длиной окружности валкое. Даже при измельчении целого зерyа, считая диаметр зерновки в 3 мм и расстояние между валками в 1 мм, при обычном диаметре валков в 250 мм, линия измельчения, согласно формуле, равна 15,8 мм. При размоле на гладких валках мелких продуктов помола с размером частиц в 0,5 мм, при расстоянии между валками в 0,1 мм длина линяя равна 7,1 мм.
В процессе продвижения частицы продукта в зону измельчения рифли быстрого валка последовательно скалывают от этой частицы отдельные крупинки, которые увлекаются скоростью вращения быстрого валка и выходят зоны измельчения без дальнейшего воздействия со стороны валков.
Измельчение зерна на вальцевых станках

Рассмотрим, от каких факторов зависит толщина откалываемых крупинок (рис. 154).
Обозначим число рифлей на 1 см окружности валков через (n), тогда расстояние между двумя соседними рифлями будет (1/n) см.
Предположим, что частица продукта поддерживается рифлей медленного валки и рафли быстрого валка производят окалывание. Время, которое пройдет между воздействием двух соседних рифлей быстрого валка на одну и ту же частицу измельчаемого продукта, равно времени, потребляемому на то, чтобы быстрый валок обогнал медленный на расстояние 1/n. Обозначив это время через (t), а дифференциал через (r), получим:
Измельчение зерна на вальцевых станках

За этот же период времени частица продукта, поддерживаемая медленным валком, передвигается ближе к линии центра валков на величину, равную (S2) причем
Измельчение зерна на вальцевых станках

В первом положении диаметр частицы был (2АlO3), а во втором положении (2А2О4).
Таким образом, толщина крупинки (с), отколотой от частицы продукта номере перехода от точки (O3) до (O4), равна:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Так как размер частицы (d) по сравнению с диаметром валков (D) очень незначителен, слагаемым d/2 можно пренебречь, и тогда толщина отколотой крупинки будет равняться:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Заменяя величину (S2) из вышеуказанного уравнения, получаем окончательную формулу:
Измельчение зерна на вальцевых станках

В этом выражении диаметр валков (D), число рифлей на 1 см (n) и дифференциал (r) являются величинами постоянными. Расстояние частицы от линии центров (S1) является величиной переменной, изменяющейся от определенного размера (S) до нуля (при прохождении через линию центров).
Таким образом, из формулы видно, что размер крупинок, откалываемых рифлями от раздробляемых частиц продукта, уменьшается по мере продвижения частицы в зоне измельчения.
Поэтому даже при самой крупной нарезке в продуктах измельчения, получаемых после станка, неизбежно наличие некоторого количества муки. Эта мука получается не только вследствие сжатия частиц сверх предела упругости, но и потому, что рифли, воздействующие на продукт близко к линии центра, откалывают крупинки, по размерам подходящие к муке.
Рассмотрим, чему равняется число рифлей, воздействующих на каждую частицу продукта, проходящего в соответствии со своими размерами определенную линию измельчения (S).
При дифференциале (r) за время, пока медленный валок пройдет путь (S), быстрый валок обгонит его на расстояние (S6) равное:
Измельчение зерна на вальцевых станках

При расстоянии между рифлями, равном число воздействующих рифлей будет:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Заменяя (S) на его значение, пожученное из уравнения (60), получаем:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Из этой формулы видно, что увеличение дифференциала увеличивает число рифлей, воздействующих па частицу, что пришит к увеличению степени измельчения продукта.
К таким же результатам приводит увеличение диаметра валков. Что касается скорости валков, то при одинаковом дифференциале абсолютная скорость вращения валков не изменяет числа воздействий на продукт.
Однако числи воздействий не ограничивается весь эффект, производимый рифлями на продукт.
Проф. П.А. Козьмин разработал теорию влияния скорости вращения валков на процесс измельчения в связи с живой силой рифлей, ударяющих на частицу продукта. Как известно сила удара определяется силой, выражаемой формулой:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Входящая в эту формулу (v0) является относительной скоростью, равной:
Измельчение зерна на вальцевых станках

При одинаковом дифференциале изменение абсолютной скорости валков изменяет относительную скорость их, чтo должно, несмотря на одинаковое число воздействий рифлей, изменить технологический эффект измельчения.
Так, при скорости быстро вращающегося валка в 4 м/сек и дифференциале 2,5:1, относительная скорость валков равняется:
Измельчение зерна на вальцевых станках

При таком же дифференциале, но скорости быстро вращающегося валка в 6 м/сек, относительная скорость будет равна:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Таким образом, увеличение скорости вращения валков увеличивает живую силу удара рифлей, что может привести к более сильному дроблению оболочек.
Для уравнения силы удара проф. П.А. Козьмин рекомендует при увеличении скорости движения рифленых валков изменить дифференциал таким образом, чтобы относительная скорость валков осталась постоянной.
Воздействие валков в значительной степени зависит от положения, которое зерно заняло между валками. При средних размерах зерна действие на него со стороны рифлей начнется на расстоянии от 12 до 15 мм от линия центров. При нормальном дифференциале 2,5:1 на зерно при этом будет воздействовать 12—13 рифлей быстрого валка.
При измельчении на рифленых валках промежуточных продуктов помола последние представляют собой в основном пластинки, с одной стороны которых находится оболочечный слой, а с другой стороны слой мучной.
Воздействие на частицу может быть произведено либо быстрым, либо медленный валком.
При воздействии рифленых валков на крупные частицы зерна, состоящие из двух различных; но упругости слоев эндосперма и оболочек, вне зависимости от того, воздействуют ли рифли быстро вращающегося валка на сторону, состоящую из эндосперма или оболочек, происходит скалывание частиц более хрупкого эндосперма.
Если частица располагается таким образом, что отрубянистая сторона обращена к медленному валку, а крахмалистая к быстрому, то первый валок как бы поддерживает частицу, а быстрый валок от нее откалывает эндосперм. Если не частица лежит отрубянистой стороной в быстрому валку, то последний может увлечь ее с собой и при протаскивании ее по остриям медленного валка эндосперм ими откалывается.
Теория измельчения на вальцевых станках. Проф. Афанасьевым была разработана следующая теория измельчения зерна.
Экспериментальными исследованиями было установлено, что сила при раздавливании зерна пропорциональна относительному сжатию его, причем предел пропорциональности изменяется в зависимости от влажности зерна.
Для влажного зерна этот предел доходит до 1/2, а при зерне средней влажности до 1/3.
Сила сопротивления раздавливанию, согласно полученным данным, равняется:
Измельчение зерна на вальцевых станках

где (м) — относительное сжатие зерна;
(а) — толщина зерна.
При прохождении зерна через валки (рис. 155) относительное сжатие продукта все время увеличивается и соответственно этому должно увеличиваться усилие на валки.
Измельчение зерна на вальцевых станках

Обозначим усилие по линии центров, равной (P).
Если возьмем какую-либо промежуточную точку на линии измельчения (E), то усилие в этой точке будет меньше. Уменьшение силы будет пропорционально относительному сжатию зерна, т.е.
Измельчение зерна на вальцевых станках

На основании этих уравнений получаем:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Ввиду незначительной величины угла (α) можно синус угла заменить на длину угла. При таком условии получим:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Таким образом, получаем, что в каждой отдельной элементарной площадке сила давления будет меняться в зависимости от угла (β).
Возьмем элементарную площадку при приращении угла (dQ). Ширина проекции этой площадки будет:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Обозначив длинy валков через (1), получим площадь элементарной площади, равной (IrcosQdQ); давление на эту площадку будет:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Полное давление на валки получится в виде интеграла всех элементарных давлений:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Ввиду того что угол (α) незначительной величины, (cоsQ) можно принять за единицу, тогда получим:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Эти вычисления сделаны исходя из соображений, что вся поверхность валков заполнена продуктом. В действительности же коэффициент заполнения поверхности валков не равен единице, так как между частицами имеются определенные зазоры. Обозначим заполнение через (К). Очевидно, что и сила давления будет в (К) раз меньше. Таким образам, получим окончательной выражение для силы давления валков:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Рассмотрим, где расположена точкa приложения силы (R). Для этого определим, чему равняется момент этой силы (рис. 156). Момент силы (R) равняется сумме элементарных моментов сил, действующих на элементарную площадку.
Плечо силы давления в какой-либо точке (Е) равно:
ЕК = r sinQ.

Ввиду малости угла синус угла можно заменить на дугу (Q).
При этом элементарный, момент получится:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Полный момент сил, действующих на дугу (rα), будет:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Разделив момент на силу, получим плечо этой силы, определяющее точку приложения силы:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Таким образом, получим, что точка приложения сил давления, действующих между валками, расположена под углом 3/8 α от оси.
Силу (E) можно разложить на две слагаемые (N) и (S):
Измельчение зерна на вальцевых станках

Сила (S) стремится вытолкнуть продукт из валков, и для прохождения продукта между валками необходимо, чтобы эта сила была меньше силы трения, вызываемой триальной силой (N),
Работа силы (S) будет равняться силе, умноженной на ее скорость (v):
Измельчение зерна на вальцевых станках

Заменив синус на дугу и учитывая предположение проф. Афанасьева о том, что для двух валков эта работа будет в 2 раза больше, получаем:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Рассмотрим, чему равняется выражение Tα2. Из рис. 155 видно, что относительное сжатие равно:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Заменив sin на длину дуги, получаем:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Подставив выражениe для (rα2) в формулу, получаем:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Как было указано выше, проф. Афанасьев определил, что (Р) = 4,5 м/а, поэтому работа валков будет равна:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Согласно этим же исследованиям раздавливание зерна средней влажности происходит при (м/а) = 1/3. Подставив это значение в формуле, получаем окончательное выражение для работы сдавливания:
Измельчение зерна на вальцевых станках

В этой формуле работа (Tед) выражается в кгм; скорость валков (v) в метрах; длина валков (I) в миллиметрах; (К) представляет собой коэффициент заполнения поверхности валков. Абсолютная величина этой формулы неточная, ибо работа обоих валков не равна двойной работе одного валка.
Ввиду того, что в формулу работы валков значение диаметра последних не входит, можно сделать заключение, что затрата энергии вальцевым ставком не зависит от диаметра валков, а зависит исключительно от окружной скорости, даты валков к коэффициента заполнения.
Проф. Кик определил, что для раздавливания зерновки длиной в 6,5 мм и толщиной в 3,5 мм требуется приложить усилие от 0 до 10 кг на пути в 1 мм, т. е. необходимо произвести работу, равную 0,005 кгм.
При скорости валков (v) м/сек и длине валков в миллиметрах в коэффициенте заполнения (К) количество зерен, раздавливаемых в 1 сек., (n) равно:
Измельчение зерна на вальцевых станках

а работа сдавливания будет:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Указанная формула определяет работу сдавливания и вычислена для валков, работающих с одинаковой скоростью вращения. Такую работу можно встретить в мукомольном производстве сравнительно редко, в так называемых плющильных системах. При работе валков с дифференциалом полученные данные изменяются.
Проф. Кик определил, чему равняется работа измельчения при воздействии на зерно методом резания. Им было установлено, что для такого воздействия потребовалась бы для каждой зерновки длиной в 6,5 ми и толщиной 3,5 мл работа с усилием от 0 до 9 кг на пути в 0,5 мм, т. е. работа, равная 0,00225 кгм.
Согласно принятым обозначениям работа валков при резании получается равной:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Обычно работа в вальцевых станках производится методом скалывания, представляющего собой воздействие, среднее между резанием и раздавливанием.
Поэтому формулу работы скалывания можно принять равной:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Усилия для раздавливания пшеницы, впервые определенные Киком и Афанасьевым, многократно проверялись.
В частности проф. В.Я. Гиршсон исследовал величины усилий для деформации эндосперма для разных образцов мягкой краснозерной пшеницы.
В последнее время такие исследования были проведены в США Пенсом, который исследовал три сорта пшеницы. Результаты средних усилий, полученные Пенсом, представлены в табл. 33.
Измельчение зерна на вальцевых станках

Данные, порученные Пенсом, свидетельствуют о том, что колебания в степени сопротивления раздавливания колеблются у различных зерновок в очень широкиx пределах.
Усилие на раздавливание, согласно опытам Пенса, уменьшается в зависимости от возрастания влажности зерна. Однако при помоле на вальцевых станках расход энергия возрастает но мере увеличения влажности зерна. Это объясняется тел, что в вальцевых станках процесс измельчения производится не раздавливающими усилиями, а скалывающими, при которых возникает внутреннее трение частиц.
Коэффициенты поверхностного и объемного заполнения мелющей линии валков. Для того чтобы при пропуске через вальцевой станок зерно получилось развернутым по линии бороздки, необходимо, чтобы оно приходило в соприкосновение с обоими валками, что возможно при расположения его слоем толщиной в одну зерновку.
Если обозначим через (1) длину валков в миллиметрах и через (vм) скорость вращения медленного валка в метрах в секунду, то площадь пробега валков в минуту будет:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Обозначив поверхность развернутой зерновки через (S) и вес одной зерновки через (g), получаем вес зерна, помещающегося в развернутом виде на поверхности пробега валков в минуту, равным:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Фактически производительность станка в минуту обычно бывает меньше (Q1).
Отношение (Q/Q1), т. е. веса продукта, проходящего через вальцевый станок, в весу продукта, полностью заполняющего в развернутом виде всю поверхность медленно вращающегося валка в один слой, называется коэффициентом поверхностного заполнения валков.
Этот коэффициент выражается формулой:
Измельчение зерна на вальцевых станках

При скорости вращения быстрого валка в 6,0 м/сек и дифференциале 2,5 скорость вращения медленного валка равна 2,4 м/сек. Длина валков равна 1 м. Вес одной крупной зерновки (g) можно принять в 0,03 г, а проекцию боков поверхности такой зерновки (S) = 30 мм2. При этих данных (Q1) в минуту будет равняться:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Обычная нагрузка на станки, размалывающие целое зерно, равна около 50 кг в минуту на 1 м валковой линии, т. е. коэффициент поверхностного заполнения равен 0,21.
Указанный расчет произведен, исходя из предпосылки, что все зерно полностью разворачивается по поверхности. В действительности же большая часть зерна раздробляется в крупу, а поэтому коэффициент заполнения поверхности валков фактически будет еще меньше.
Определение коэффициента заполнения поверхности валков практически возможно только для станков, перемалывающих зерно.
Что касается перемола промежуточных продуктов, то является очень трудным определить среднюю площадь, занимаемую отдельной частицей продукта (S), и в особенности трудно установить вес частицы (G).
Поэтому обычной характеристикой работы вальцевого станка с количественной стороны является коэффициент объемного заполнения мелющей линии. Коэффициентом объемного заполнения называется отношение объема продукта, прешедшею через станок в единицу времени, к объему пробега валков за это же время.
Объем пробега валков в сутки определяется по формуле:
Измельчение зерна на вальцевых станках

где (b) — расстояние между валками в мм;
(l) — длина валков в м;
(vб) — скорость вращения быстрого валка в м/сек;
(vм) — скорость вращения медленного валка в м/сек;
(W) — объем пробега в м3.
Объем продукта, прошедшего через станок в единицу времени определяется выражением (Q/y), где (Q) — вес продукта в сутки и (у) — его объемный вас.
При указанных обозначениях коэффициент объемного заполнения валков (Моб) определяется:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Промежуточные продукты помола представляют собой довольно рыхлую массу, которая легко уменьшает свой объем при спрессовании. При попадании между валками продукт в определенной степени прессуется. Поэтому казалось бы, что объемный вес продуктов нужно определять в спрессованном виде.
Однако затрудненность установления, под каким давлением в каждом станке находится продукт, и отсутствие прибора, который дал бы возможность быстро определить объемный вес продуктов помола, находящихся под давлением, заставляют определять этот вес в состоянии свободно насыпанного слоя. Это делает самый коэффициент заполнения условным, но вполне сравнимым яри одинаковом методе определения.
Практически объемный вес продуктов определяется па литровой пурке, которая дает возможность выяснить вес 1 м3 продукта при одинаковой степени уплотненности,
Определение расстояния между валками можно производить двумя способами.
По первому способу, между валками вставляются шаблоны в виде металлических пластинок определенной толщины и подбирается такая пластинка, которая при включенных валках слегка, касается поверхности обоих валков, не будучи плотно зажатой между ними. Однако этот способ измерения требует не только выключения станка (прекращения его питания), но и полной остановки его, поэтому практически он является неприменимым.
По второму способу, определение расстояния между валками обычно производится пропуском свинцовой дробинки. Измерение должно производиться при нагрузке стайка; без нагрузки это расстояние будет несколько меньше, так как вследствие налитая некоторого зазора между подшипниками и цапфами валков при нагрузке валки немного отходят один от другого.
Свинцовую дробинку перед пуском между валками необходимо сплющить и, кроме того, пропускать 2 раза.
При первом пропуске дробинка принимает только приблизительные размеры, ибо подвижной валок несколько отходит от неподвижного, а при втором пропуске толщина дробинки соответствует размеру расстояния между валками. Пропускать дробинку нужно или в середине валков или по краям; в последнем случае пропускаются две дробинки. При пропуске дробинок следует лопаточкой задержать у сыпового валика сыпь продукта, иначе дробинка проходит вместе с продуктом, и на полученной свинцовой пластинке может оказаться спрессованный слой продукта, что затрудняет измерение.
Толщина свинцовой пластинки измеряется микрометром. Ввиду того, что толщина пластинки не всюду одинакова, измерение производится в нескольких местах ее и берется средний размер.
Следует отметить, что постоянство расстояния между салками возможно только при постоянстве нажимного механизма, при совершенной равномерности струи питания и при выбалансированности самых валков. Если же валки не выбалансированы, то расстояние между валками меняется в продолжение одного оборота от некоторого минимума до максимума.
При подсчете объема пробега нарезных валков, в случае измерения расстояния между валками посредством шаблонов определенной толщины, необходимо учесть объем пробега углублений между рифлями. По данным проф. Ильченко этот внутренний объем может оказаться больше внешнего объема, подсчитанного по расстоянию между вершинами рифлей. Внутренний объем выражается формулой:
Измельчение зерна на вальцевых станках

где (h) — высота рифлей.
Если асе расстояние между валками измеряется свинцовой дробинкой, пропущенной во время движения валков, то значение внутреннего объема сильно уменьшается. При пропуске дробинки через нарезные валки она в расплющенном виде имеет с одной стороны отпечаток нарезки медленно вращающегося валка, а другая сторона, под влиянием воздействия быстро вращающегося валка, получается гладкой.
Измельчение зерна на вальцевых станках

Ввиду того что шаг нарезки гораздо меньше диаметра микрометрического винта, в состав измеренного размера дробинки (рис. 157) входит полностью высота рифли медленно вращающегося валка. Поэтому со стороны этого валка измеренная толщина отражает не только свободный объем пробега между рифлями, ко и объем, занятый гребнем рифлей. Если бы объем пробега между рифлями быстро вращающегося валка равнялся такому же объему медленно вращающегося валка, то ошибки в подсчете не было бы: объем между рифлями быстрого валка в точности равнялся бы излишнему объему, причисленному со стороны медленного валка. Однако в действительности объем пробега рифлей обоих валков не равен.
Для быстрого валка этот объем па единицу длины валков в секунду равен (1/2 hvб), где (h) — высота рифлей, причем предполагается, что рифли не сработаны и имеют в сечении форму треугольника. Для медленного же валка этот объем меньше и равен (1/2 hvм).
Поэтому недоучтенный объем пробега равен:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Таким образов, для нарезных валков в формуле объема пробега с учетом поправки па внутренний объем нарезки вместо выражения
Измельчение зерна на вальцевых станках

необходимо взять выражение:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Рассмотрим, насколько введенная поправка влияет на точность подсчета коэффициента заполнения. Наибольшее влияние внутренний объем оказывает при наиболее крупной нарезке. Поэтому подсчет проведем при нарезке в четыре рифли на 1 см с шагом 0,25 мм.
При скорости валков в 6 м/сек, дифференциале 2,5:1, высоте рифлей (h), равной 0,35 t (t — шаг рифлей), при изношенности рифлей на 1/4 глубины, уменьшающей, согласно указаниям проф. Ильченко, объем пробега на 44% и расстоянии между валками 0,75 нм получаем:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Taким образом, величина внутреннего объема в процентах к общему объему равняется:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Фактически же разность между внутренним объемом быстро и медленно вращающихся валков будет еще меньше, ибо первый валок быстрее срабатывается и (h6) меньше (hм). Поэтому при измерении расстояния между валками дробинкой недоучтенной разностью внутренних объемов валков можно пренебречь и вести подсчет по формуле (104).
Диаграмма измельчения. Коэффициент заполнения является показателем эффективности использования вальцевых станков только с количественной стороны.
Кроме этого коэффициента, необходимо иметь еще качественный показатель работы валков, так как при неправильной установке их станок может работать с полной нагрузкой, но очень малым эффектом в части измельчения продукта.
Поэтому требуется еще определить, насколько станок выполняет возложенную па него работу в части качества, выражающуюся в измельчении поступающего на него продукта с выходом определенных фракций по крупноте.
Эта сторона работы вальцевых станков определяется на основании диаграммы измельчения.
Для построения такой диаграммы необходимо определить крупноту продукта до и после измельчения. Такое определение производится па рассевке-анализаторе просеиванием, определенной порции продукта на наборе сит.
Диаграмма измельчения строится на основании данных, полученных при просеивании продуктов, поступающих на вальцевый станок и получаемых после ставка.
Для примера предположим, что при просеивании в рассевке-анализаторе стояли следующие сита (табл. 34):
Измельчение зерна на вальцевых станках

Для того чтобы диаграмма получилась более правильной формы, необходимо подобрать сита таким образом, чтобы точки были более или менее равномерно расположены друг от друга,
В данном примере пролеты ячеек сит отличаются друг от друга на 0,3 мм.
Результаты просеивания в процентах записываются в журнал согласно табл. 35.
Измельчение зерна на вальцевых станках

В этой таблице записывается сход, оставшийся па каждом сите, и проход нижнего сита, получаемый на дне рассева.
Все эти продукты являются фракционными сходами этих сит, т. е. просеянными через верхнее сито и находящимися в пределах крупноты ниже лежащего сита. В действительности же при просеивании через каждое сито в отдельности на этом сите остались бы также сходы всех остальных выше лежащих сит. Так, в нашем примере на третьем сите из продукта, поступающего на станок, осталось бы не только 31,0%, но также и те 59,0%, которые остались на первом и второй ситах. Для построения диаграммы измельчения нам необходимо подсчитать все эти так называемые суммарные сходы, представляющие собой сумму всех продуктов, находящихся и рассеве над рассматриваемым ситом после просеивания.
Измельчение зерна на вальцевых станках

Определив суммарные сходы сит, можно приступить к построению самой диаграммы (рис. 158). Для этого в определенном масштабе по оси абсцисс откладываются линейные размеры пролетов отверстий сит, а по оси ординат проценты суммарных проходов, получаемых вычитанием из 100% суммарных сходов.
Так, через точку оси абсцисс, соответствующую расстоянию от оси ординат в 0,326 ам, проводится вертикаль, а через точку оси ординат, соответствующую 2%, проводятся горизонталь. Пересечение этих двух прямых представляет собой первую точку кривой крупноты продукта, поступающего на станок. Пересечение вертикали, проходящей через точку абсциссы, соответствующую 0.620 мм, и горизонтали, проходящей через точку, соответствующую 10% (100—90), является второй точкой этой кривой.
Таким же путем получаются и все остальные точки кривых крупноты продуктов.
По диаграмме измельчения можно судить об эффективности работы вальцевого станка в часта измельчения продуктов. В частности по этой диаграмме можно узнать следующие данные:
1. Крупноту продукта, поступающего на станов, и в пределах каких размеров находится главная масса этого продукта.
2. Степень разнообразия крупноты частиц поступающего на измельчение продукта. Чем круче идет кривая, тем равномернее величина частиц продукта.
3. Степень измельчения продукта. Чем дальше расположены друг от друга кривые крупноты продуктов, поступающих на ставок и получаемых посла станка, тем измельчение больше.
4. Какие фракции продуктов образуются в процессе работы станка. Если кривые крупноты расходятся внизу, где находится зона муки, то из этого следует, что измельчение происходит с образованием значительного количества мучных продуктов: Если же наибольшее расхождение между кривыми имеется в средней части диаграммы, то происходит процесс образования более крупных частиц.
5. Изменение содержания отдельных фракций продуктов в пределах различных размеров.
Предположим, что необходимо определить, сколько процентов продукта размером от 0,3 до 0,5 мм образовалось в процессе измельчения согласно диаграмме, представленной на рис. 158. Для этого через точку оси абсцисс, соответствующую 0,3 мм, проводим вертикальные линии до пересечения с кривой продукта, поступающего на станок, в точке (1) и с кривой продукта, получаемого со станка, в точке (2). Такую же вертикаль проводим через точку оси, соответствующую 0,5 мм до пересечения ее с кривыми в точках (3) и (4). Через точки (1), (2), (3) и (4) проводим горизонтали до пересечения с осью ординат.
Из получаемых точек пересечения горизонтам с осью ординат можно подсчитать, что фракции размером частиц от 0,3 до 0,5 мм имеются в продукте, поступающем на измельчение от 1 до 5%, т. е, всего 4%.
В продукте, полученном после измельчения, этой фракции имеется всего 13%
Полученное в процессе измельчение — приращение рассматриваемой фракции равно 9%.
Ho кривой крупноты можно непосредственно определить средний размер частиц продукта, характеризуемого этой кривой, для чего необходимо определить среднюю горизонталь площади, ограниченной кривой. Для этого следует планиметрировать площадь, ограниченную кривой и осью ординат, и получаемую величину разделить на длину оси ординат, находящейся в пределах от 0 до 100%. Среднюю горизонталь можно определить также по способу Симпсона. Эта средняя горизонталь в масштабе диаграммы соответствует среднему размеру частиц продукта.
Средний размер частиц можно с определенной степенью точности подсчитать аналитически, согласно данным просеивания. Для этого определяется среднеарифметическая величина из произведений размеров частиц на процент их содержания в продукте.
Так, по данным табл. 36 размер продукта, поступающего на измельчение, определяется следующим образом.
Фракция продукта, полученная в виде прохода через третье сито прохода четвертого сита в количестве 8%, имеет размер частиц в пределах от 0,620 до 0,326 км, в среднем 0,413 мм.
Размеры следующей фракции, прохода через второе сито и схода третьего сита, находятся в пределах от 0.919 до 0,620 им, в. среднем 0,769 мм.
Таким же путем определим размер частиц прохода через первое сито и схода второго сита в (1,219 + 0,919) = 1,069 мм.
Неясным остается вопрос относительно размеров крайних фракций, полученных проходом через четвертое сито и оставшихся на первом сите. Относительно первой фракции известно, что частицы ее меньше 0.326 мм, но нижний предел их размеров неизвестен. Относительно второй фракции, наоборот, известно, что ее частицы имеют размер, больший 1,219 мая, но зато верхний предел не определен.
Ввиду того что при правильном подборе сит для просеивания процент крайних фракций по крупноте относительно невелик, можно средний размер этих частиц принять ориентировочно но ходу диаграммы. Примем размер прохода через четвертое сито в 0,15 мм, а остатка на сите № 10 в 1,5 га.
Тогда подучаем следующую расчетную таблицу в процентах для определения среднего размера частиц продукта (табл. 36):
Измельчение зерна на вальцевых станках

В большинстве случаев работы вальцевых станков кривые крупноты продукта не пересекаются между собой, что показывает на то, что измельчение происходит но всем фракциям крупноты продукта.
Однако иногда кривые пересекаются, т. е. получается такое положение, что если продукт, поступающий на измельчение, дает при просеивании определенный остаток на верхнем сите рассевка-анализатора, то после измельчения на этом же сите остается больше, чем было до измельчения.
Получается это вследствие того, что ситовым анализом определяются не объемные размеры частиц, а их линейные размеры. Поэтому, при прохождении продукта через валки, частицы продукта, покрытые с какой-либо стороны частицей оболочки зерна, могут стать более плоскими, чем были до прохождения через станок, и таким образом остаться непросеянными на таком сите, через которое они раньше просеивались,
В таких случаях можно считать, что не по всему продукту получилось уменьшение линейных размеров его частиц, а только в той части продукта, которая лежит ниже точки пересечения кривых крупноты.
Процент продукта, соответствующий точке пересечения кривых крупноты продуктов, поступающих на измельчение и полученных после измельчения, назовем процентом измельчения. Если же пересечения кривых не происходит, то процент измельчения равен 100.
Если обозначим процент измельчения через (n), средний линейный размер продукта до измельчения через (а), и после измельчения через (b), то коэффициент измельчения продукта (К) определяется по формуле:
Измельчение зерна на вальцевых станках

Коэффициент измельчения является очень важным показателем эффективности работы вальцевых станков. В зависимости от характера измельчаемого продукта изменяется абсолютная величина коэффициента измельчения, обычно получаемого при работе различных измельчающих машин.
Коэффициент измельчения продуктов, богатых эндоспермом, больше коэффициентов измельчения продуктов, содержащих большое количество оболочек. Точно так же более крупные продукты измельчаются с большим коэффициентом измельчения.
Однако для полного суждения об эффективности процесса измельчения коэффициент измельчения является недостаточным. Необходимо по диаграмме измельчения обратить внимание, получаются ли при работе те фракции проектов, которые требуется получить на данном станке. В тех случаях, когда желательно скорее измельчить продукт и получить побольше муки, большой коэффициент измельчения является показателем хорошей работы валков. Ho иногда, как увидим, задачей измельчения является раздробить верно или его частицы в крупные крупинки, без получения муки. В таких случаях слишком большой коэффициент измельчения является отрицательным показателем работы валков.
Охлаждение валков и продуктов помола. Большое количество энергии, затрачиваемой на измельчение, превращается в теплоту и нагревает измельчаемые продукты.
Если не принимать необходимых мер для охлаждения продуктов, то температура последних может подняться до такой высоты, при которой мука потеряет свои хлебопекарные качества.
Мука сильно реагирует на изменение своей температуры.
В известных условиях, при определенной температуре, нагрев мучных продуктов может итти на улучшение их качества. В частности па этом основан метод горячего кондиционирования зерна. Однако стоит температуре подняться на 5—10° выше допустимой, как наступает резкое ухудшение хлебопекарных качеств муки. Максимально допустимая температура нагрева мучных продуктов находится в пределах 50—55°, поэтому продукт при выходе из станка но должен иметь температуру выше 35°.
Преимущество низкой температуры размалываемых продуктов проявляется в различных областях технологического процесса помола. При холодных валках и низкой температуре продуктов испарение влаги из последних происходит значительно медленнее. При одинаковой влажности зерна, поступившего на помол, продукты помола, не подвергавшиеся сильному нагреву, к концу вымола приходят с большей влажностью. Это положение является чрезвычайно важным для получения высококачественной муки с небольшим содержанием оболочек.
Как было указано, влажность оболочек является необходимым условием для придания им упругости, нужной для сопротивления измельчающемуся воздействию валков. С этой целью зерно при подготовке к помолу увлажняется до определенного процента влажности.
Однако при сильном нагреве продуктов влага быстро испаряется, и в конце размола, когда происходит наиболее интенсивный вымол отрубей, оболочки получаются настолько сухими, что измельчаются в муку, ухудшая ее качество. Если продукты в процессе помола остаются холодными, то оболочки вплоть до момента их отбора в виде отрубей сохраняют достаточную влажность, необходимую для предохранения их от значительного измельчения.
Конденсация водяных паров, происходящая при сильном нагреве продуктов, отрицательным образом влияет на процесс просеивания. Кроме того, что ситовая поверхность часто замазывается образующимся клейстером, сами продукты помола в горячем виде просеиваются хуже, чем в холодном.
При невысокой температуре продуктов помола мука в конечном итоге выбивается в мешки в более холодном состоянии, что является важным при дальнейшем хранении ее.
Процессы самовозгорания и слеживания муки при хранении происходят в горячей муке значительно быстрее, чем в холодной.
К отрицательным моментам помола горячих продуктов следует отнести клейстеризацию мучной пыли под влиянием конденсирующихся водяных паров. Образующийся клейстер замазывает станки машин, в особенности вальцевые станки и самотеки, причиняя много хлопот в обслуживании работы мельницы.
Наконец, помол горячих продуктов создает благоприятные условия для развития вредителей. Необходимым условиям размножения вредителей является наличие определенной температуры в местах их гнездования. Как в самотеке, так и во многих машинах имеются мертвые пространства, которые, будучи обогретыми продуктами помола, служат местом скопления вредителей. При помоле горячих продуктов температура в этих местах приближается к оптимальной в отношении жизнедеятельности вредителей.
Охлаждение валков и продуктов помола производится аспирацией вальцевых станков.
В последнее время наряду с аспирацией начало применяться водяное охлаждение валков.
Водяное охлаждение можно применять только при пустотелых валках. Вода подводится в один торец и выходит через другой.
Водяное охлаждение валков является рациональным; оно ослабляет необходимость аспирации, а в иных случаях (английские мельницы) приводят даже к полному уничтожению аспирационных установок для вальцевых станков.