Контрольні питання
Привести класифікацію машин для дозування та зважування зернової сировини.
Будова, принцип роботи та призначення об’ємних дозаторів, привести приклад.
Будова, принцип роботи та призначення вагових дозаторів, привести приклад.
Будова, принцип роботи та призначення багатокомпонентних бункерних дозаторів, привести приклад.
Лабораторна робота № 5 Тема: «Машини для змішування продуктів переробки зернової сировини»
Мета роботи: 1. Ознайомлення з процесом змішування, видами, будовою та конструктивними особливостями машин для змішування продуктів переробки зернової сировини;
2. Ознайомлення з класифікацію машин за функціонально-технологічним ознакам.
Загальні відомості
Змішувачі призначені для рівномірного та однорідного розподілу в суміші різноманітних компонентів, що подаються дозаторами окремими порція ми або пошарово.
Перерозподіл різноманітних за фізико-механічними властивостями сипких та інших матеріалів передбачає отримання на виході з машини суміші, в будь-якій точці якої в кожній частинці одного компоненту примикають частинки іншого компоненту в заданому співвідношенні.
Комбікормова промисловість виготовляє комбікорми, БВД, премікси та вітамінні суміші. Борошномельна промисловість використовує змішувачі при окремій підготовці зерна до помелу та при формуванні необхідного ґатунку борошна та при його збагаченні.
Кожен вид готової продукції являє собою складну багатокомпонентну суміш.
Основний показник якості суміші – це її однорідність. Однорідною рахують суміш, в якій вміст компонентів в будь-якому об’ємі не відрізняється від рецептурою для всієї суміші.
Якість змішування суміші залежить від багатьох факторів, основні з яких:
щільність компонентів, що змішуються;
форма та розмір частинок матеріалу;
вологість продуктів, що змішуються;
адгезій ні властивості частинок компонентів;
точність дозування;
коефіцієнт внутрішнього тертя.
Рис.
5.1. Способи дії та схеми перемішування
продуктів при змішуванні
а – в горизонтальному спірально-стрічковому транспортері; б – у вертикальному лопатному; в – у вертикальному шнековому змішувачі; 1 – робочий орган; 2 – корпус; 3 – засувка.
Процеси та обладнання для змішування сипких матеріалів можна класифікувати за рядом ознак, а іменно:
за структурою робочого циклу – періодичної та безперервної дії;
за способом дії на продукт – механічна, гравітаційна та немеханічна (наприклад, дія стисненим повітрям, вібрацією);
за конструктивним виконанням – шнекові, лопатні, барабанні та інші;
за характером руху продукту в змішувачі – циркуляційні, з хаотичним переміщенням частинок та інші.
Деякі зі способів дії на сипкі компоненти з метою їх змішування представлені на рис. 5.1.
Змішувачі періодичної дії. В змішувачах періодичної дії використовують спірально-стрічкові (рис.5.1, а,), лопатеві (рис. 5.1, б) чи комбіновані робочі органи, котрі забезпечують багатократне переміщення сипкого продукту по внутрішньому замкнутому контуру робочої камери.
При виробництві комбікормів застосовують в основному два типи змішувачів періодичної дії – горизонтальні та вертикальні.
Змішувач СГК-1М (рис. 5.2.) складається з корпуса, в середині якого обертається вал, який являє собою трубу, на якій закріплені чотири спіральні лопаті 2. Дві лопаті – зовнішні переміщають продукт в сторону розвантажувального бункеру 8, дві – внутрішні, мають протилежну навивку, переміщують продукт в бік завантажувального патрубка з фланцем 3. Таким чином забезпечується багаторазове переміщення продукту в середині змішувача.
Радіальні лопатки 4 призначені для інтенсифікації процесу змішування, нахил яких по відношенню до валу можна змінювати в значних межах. Від кута нахилу навивок лопаток залежить тривалість циклу змішування та якість суміші. Фланець 5 з патрубком слугують для з’єднання змішувача з аспіраційною системою.
В нижній частині корпусу перед розвантажувальним бункером встановлена поворотна кришка 7, котра відкривається або закривається у відповідності з режимом роботи змішувача. Керування кришкою здійснюється пневмоциліндром 6 через систему важелів. Блок підготовки повітря 9 включає в себе вологовідокремлювач, регулятор тиску та масловідокремлювач. Вал змішувача приводиться в рух від електродвигуна 11 через пасову передачу на двоступінчастий циліндричний редуктор 12 та муфту 13, що з’єднує вихідний вал редуктора з лопатевим валом.
Система автоматичного керування передбачає роботу двох змішувачів від однієї групи вагових дозаторів періодичної. В період змішування та розвантаження одного змішувача завантажується другий змішувач. Загальний цикл роботи кожного змішувача однаковий, але цикл одного з них зміщений на час завантаження іншого.
Рис. 5.2. Змішувач СГК-1М
1 – корпус; 2 – спіральна лопать; 3, 5 – фланці; 4 – лопатка; 6 – пневмоциліндр; 7 – обертальна кришка; 8 – вивантажувальний бункер; 9 – блок для підготовки повітря; 10 – станина; 11 – електродвигун; 12 – редуктор; 13 – муфта.
Горизонтальний змішувач типу А9-ДСГ-0,5 представлений на рис. 5.3. Корпус 3 – зварна конструкція циліндричної форми. Вал 1 спирається на підшипники кочення 2 та 8, корпуса яких встановлені на торцевих стінках змішувача.
У верхній частині корпуса встановлені завантажувальний 4 та аспірацій ний 7 патрубки, в нижній частині – під змішувальний бункер 10 з засувкою. На валу закріплена мішалка – робочий орган, що представляє собою двозахідну спіральну лопать 6 правої та лівої навивки. Привід мішалки здійснюється від електродвигуна 14 через клинопасову передачу 18, редуктор 17 та муфту 19.
Зовнішні лопаті змішувача переміщують продукт вздовж камери змішування в бік під змішувального вивантажувального бункеру, а внутрішні лопаті – в зворотному напрямку. При розвантаженні робочий орган продовжує обертатися і готова суміш при відчиненій пневмоциліндром 12 засувці виводиться з змішувача.
Рис. 5.3. Горизонтальний змішувач А9-ДСГ-0,5
1 – вал; 2, 8 – корпус підшипників; 3 – корпус; 4, 7 – патрубки; 5, 6 – спіральні лопаті; 9, 11 – стійки; 10 – під змішувальний бункер; 12 – пневмоциліндр; 13 – рама; 14 – електродвигун; 15 – повітророзподільник; 16 – огорожа; 17 – редуктор; 18 – клинопасова передача; 19 – муфта.
Змішувачі безперервної дії. Змішувачі цього типу призначені для змішування в потоці сипких компонентів комбікормів, білково-вітамінних добавок, преміксів та їх сумішей; виробництва комбікормів з введенням рідких компонентів; змішування борошна з добавками (суха клейковина, вітаміни). Змішувачі відносяться до швидкісних двох вальних безперервної дії. В цих змішувачах завантаження та вивантаження готової суміші виконується одночасно.
Робочі органи змішувачів безперервної дії повинні забезпечувати поздовжнє та радіальне переміщення мас компонентів, що супроводжуються їх змішуванням.
Забезпечення процесу поздовжнього змішування досягається за допомогою робочих органів, що створюють зустрічний рух потоків матеріалу: в двох вальних змішувачах – обертання валів з різною частотою, а в одновальних – встановленням одного-двох витків з зворотнім напрямком навивки.
Лопатевий двовалковий змішувач 2СМ-1 (рис 5.4) призначений для змішування сипких компонентів комбікормів. Радіальні лопаті 3 змонтовані таким чином, що дві лопаті, що знаходяться під кутом α = 50º, що переміщують продукт в сторону розвантаження, чередуються з одною лопатю, що встановлена під кутом α = 20º, що переміщує продукт в протилежному напрямі.
Час змішування, що забезпечує необхідний коефіцієнт неоднорідності, (хв)
де L – довжина ємності (шляхи проходження суміші), м; vср – середня швидкість переміщення суміші від приймання до виходу, м/с.
Рис. 5.4. Змішувач 2СМ-1
1 – корпус; 2 – приймальний патрубок; 3 – лопаті; 4 – випускний патрубок;
5 – зубчасте колесо; 6 – шків; 7 – підшипниковий вузол
Змішувач МСН-М. Серед нових моделей змішувачів безперервної дії розглянуто змішувач МСН-М, який є модернізованою з метою підвищення продуктивності моделлю змішувача МСН і випускається ЗАТ «Агроекспорт», м. Санкт-Петербург. На рис. 5.5 представлений змішувач МСН, а на рис. 5.6 – загальний вигляд модернізованого змішувача МСН-М.
При закритому шибері на виході і відповідному наповненні змішувач МСН може робити як машина періодичної дії.
Шнеки 5 представляють собою два вали, що закріплені в підшипникових опорах 9 (рис. 5.5). На валах за допомогою стрижнів, шайб та гайом змонтовані лопаті. Їх можна встановлювати під будьяким кутом до осі обертання шнеків завдяки прорізу в шайбі. Шнеки збирають на фланці, який одночасно є другою бічною стінкою корпусу. Форма лопатей шнеків сигментна. Зазор між шнеками і днищем корпусу – 5 мм.
На кінці корпусу шнеків розміщений випускний патрубок змішувача 8. Для спостереження за рухом продукту в корпусі виконано два смотрових вікна 10. Для очистки корпусу при переході з одног виду продукту на інший передбачене знімне днище.
Рис. 5.5. Змішувач МСН
1 – станина; 2 – редуктор; 3,5 – шнеки; 4 – кришка; 6 – електродвигун; 7,8 – приймальний та випускний патрубки; 9 – підшипникові опори;
10 – смотрове вікно
Привід змішувача – від електродвигуна 6 через клинопасову передачу і редуктор 2. Для натягнення пасів передбачені коливна плита електродвигуна і натяжний гвинт. Одноступеневий редуктор 2 має передаточне відношення 1:1.
Компоненти змішуються двома горизонтальними шнеками, що обертаються в протилежних напрямках. Продукт з приймального патрубка поступає на подавальний шнек, який безперервно його переміщує, перекидаючи частину продукту на паралельний шнек, що повертає його до приймання. Решту продукту подавальний шнек транспортує до кінця, де він виводиться через патрубок.
Змішувач МСН-М (рис. 5.6) принципово не відрізняється від свого попередника: він має збільшені діаметри шнекових валів (до 280 мм), відповідно, дещо знижене число обертів і змінена компоновка: привідний електродвигун встановлений на верхню кришку змішувача, що дозволило зробити його більш компактним. Підвищення продуктивності до 10 т/год забезпечується привідним електродвигуном більшої потужності – 4 кВт.
Рис. 5.6. Змішувач швидкісний двовальний МСН-М
1 – стинина; 2 – кріплення нижнього люка; 3 – корпус; 4 – приймальний отвір; 5 – привідний електродвигун; 6 – огородження клинопасової передачі; 7 – люк смотровий; 8 – редуктор; 9 – випускний патрубок
Змішувачі типу МСН надійні, прості по конструкції і в експлуатації. Це дозволило багатьом підприємствам освоїти їх виробництво чи випускати дещо відмінні модифікації. Варіюються, головним чином, тільки число обертів шнеків і їх діаметр. Прикладом такого аналога може бути змішувач УПК-2,0, в якому, на відміну від змішувача МСН, редуктор з боку приймання перенесено на бік випуску. Ємність змішувача – 0,5 м3, діаметр шнеків збільшений до 350 мм і відповідно знижена кількість обертів до 220 за хвилину. Змішувач працює в циклічному та безперервних режимах.
Контрольні питання
Привести класифікацію машин для змішування продуктів переробки зернової сировини.
Будова, принцип роботи та призначення змішувачів періодичної дії. Привести приклад.
Будова, принцип роботи та призначення змішувачів безперервної дії, привести приклад.
Переваги та недоліки змішувачів безперервної дії.
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 6
Тема: «Машини для пресування та обробки продуктів тиском»
Мета роботи: 1. Ознайомлення з процесом пресування, видами, будовою та конструктивними особливостями машин для пресування продуктів переробки зернової сировини;
Загальні відомості
Комбікорми виробляють у розсипному вигляді та спресованими в брикети чи гранули, що підлягли термодинамічній обробці і при цьому у них підвищилась якість та харчова цінність.
Розсипні комбікорми мають ряд суттєвих недоліків, особливо ті що проявляються при їх транспортуванні. Вони займають значно великий об’єм. При вібрації під час транспортування розсипна суміш само сортується та втрачає свою живильну цінність. Висока гігроскопічність розсипного комбікорму значно знижує строки його зберігання. Вологий розсипний комбікорм може злежуватися, а при вмісту м’ясних та рибних компонентів швидко пліснявіє.
В зв’язку з цим виробництво розсипних комбікормів все більш поступається місцем виробництву зпресованим комбікормам, найбільш ефективним у виробництві та при згодовуванні тваринами.
Процес пресування базується на механічній обробці сипких продуктів тиском. При пресування комбікормам та кормових сумішам придають форму та розміри, що більш зручні для згодовування сільськогосподарським тваринам.
Процес отримання крупних пресованих брикетів має назву брикетування, більш дрібних (у формі невеликих циліндрів) – гранулювання. Окремі види сировини та готова продукція можуть підлягати екструдування та експандуванню.
Завдяки дії тепла та вологи, високого тиску, розсипні комбікорми змінюють свої структурно-механічні та біохімічні властивості, набувають необхідною для пресування в’язкістю та значно ущільнюються.
Установка для гранулювання Е8-ДГН. Продуктивність установки від 2 до 4 т/год., з отворами в матриці від 4,7 до 12,7 мм. Такі установки отримали широке розповсюдження, враховуючи їх компактність , більш низькі енергетичні затрати та вартість. Установка Е8-ДГН включає в свій склад прес Е8-ДГН/1 (рис. 6.1), охолоджувач Б6-ДГВ/2А, подрібнювач Б6-ДГВ/3, просіюючи машину Е8-ДГП-5 та електрообладнання. Конструктивне рішення, призначення, технологія та експлуатаційні характеристики аналогічні всим пресам грануляторам.
Рис. 6.1. Прес-гранулятор Е8-ДГН/1 установки Е8-ДГН
1 – відкидна кришка; 2 – штурвал; 3 – патрубок; 4 – люк; 5 – змішувач; 6 – мотор-варіатор; 7 – муфта; 8 – живильник; 9 – колектор; 10 – система трубопровідної апаратури; 11 – огорожа; 12 – привідний електродвигун; 13 – натяжний пристрій; 14 – станина; 15 – корпус.
Одношнековий екструдер фірми «Андріц Спроут». Фірма «Андріц Спроут» виготовляє достатньо широкий типорозмір ний ряд екструдері. На рис. 6.2. показаний загальний вигляд одно шнекового екструдера . що характеризує загальну концепцію та технічні рішення цього типу машин.
Дозування сухих компонентів виконується за допомогою дозувальних шнеків приймально-розподільного пристрою 7, робота яких регулюється за допомогою частотних перетворювачів. Передбачена можливість комп’ютерного контролю за принципом «втрати маси». Конструкція передбачає оптимальне кондиціювання в апаратах 15 з паровим 6 та рідинними форсунками для попереднього нагріву та зволоження суміші сировини перед екструдування.
Рис. 6.2. Одношнековий екструдер фірми «Андріц Спроут»
1 – станина; 2 – вузол дозування; 3 – головний привід шнека екструдера; 4 – панель керування; 5 – поворотні важелі панелі керування;
6 – система подачі пари в змішувач екструдера; 7 – приймально-розподільний пристрій; 8 – монтажна електролебідка; 9 – монорельс лебідки; 10 – опорна балка монорельса; 11 – привід ножової голівки; 12 – ножова голівка; 13 – секція шнека з штуцерами для підключення трубопроводів рідинних компонентів, пари; 14 – шнековий живильник для примусової подачі кормів в екструдер; 15 – кондиціонер; 16 – фланець робочого шнека.
Передбачена можливість дозування пари в кондиціонер чи в шнек екструдера за допомогою багато точкового парового колектора. Дозування рідини також можливе в двох варіантах: в кондиціонер 15 чи шнек екструдера 13, і виконується за допомогою насосів 8 та дозаторів 7 (рис 6.3, б). При обробці окремих продуктів необхідна примусова подача із кондиціонера в шнек екструдера. Вона здійснюється шнековим живильником.
Головний привід 3 екструдерів виконується в двох варіантах: клинопасова передача чи редукторний привід. В обох випадках можливе регулювання числа обертів робочого шнеку.
Шнек екструдера 13 має 6 – 10 окремих барабанів (відділень). На всих барабанах виконані багато точкові входи для введення рідини та пари, пристрою для зчитування показників температури та пари, що забезпечує максимальну можливість контролю протікання процесу.
Матриці 2 (рис. 6.3, а) шнека та ножі 5 легко змінюються. Регульована відстань між ножами та матрицею дає можливість безступінчастого плавного регулювання під час роботи, що зменшує зношування та збільшує однорідність продукту.
Рис. 6.3. Окремі вузли одношнекового екструдера фірми «Андріц Спроут»
а – ножова голівка; б – установка для дозування рідини; 1 – фланець робочого шнека; 2 – матриця; 3 – опорна балка монорельса; 4 – корпус ножової голівки; 5 – ротор з ножами; 6 – механізм регулювання; 7 – дозатор; 8 – насос з приводом; 9 – трубопроводи; 10 – ємкість; 11 – штуцери вводу.
Панель керування 4 укомплектована приладами для виміру показників технологічного процесу. Вона шарнірно закріплена на корпусі екструдера та контролює всі параметри екструдера.