2 Оборудование для крупного и среднего измельчения

Комплексные исследования по изучению входных воздействий на выходные параметры волчка позволяют определить оптимальный режим его работы. К основным выходным параметрам волчка относятся качество продукции, производительность и энергозатраты.

На рис. 9.29 представлена схема волчка, ножи которого выполнены из двух частей и имеют криволинейные зубья, между которыми расположены проходные каналы для продукта. Частота вращения ножей (8,3 с–1) превышает частоту вращения рабочего шнека (3,3 c^–1).

Это достигается тем, что вал, приводящий во вращение ножи, проходит внутри рабочего шнека и имеет самостоятельный привод. Рабочий шнек в месте загрузки имеет впадины для заполнения продуктом, а загрузочный бункер под шнеком — отсекающие ребра. Эта конструкция обеспечивает равномерную и непрерывную подачу продукта в рабочую зону.

К входным воздействиям относятся параметры обрабатываемого сырья (вид, сорт, масса кусков, температура), режущего инструмента (диаметр отверстий выходной решетки, комплектность, степень затупления и затяжки), кинематические (частота вращения шнеков, скорость подачи сырья), а также условия эксплуатации (качество технического обслуживания).

К основным входным воздействиям относятся параметры режущего инструмента, особенно его заточка и затяжка. Затупление режущего инструмента ухудшает качество измельчения и приводит к мятию и перетиранию фарша, создавая однородную гомогенную массу. Часто недостатки заточки комплекта пытаются устранить чрезмерной затяжкой гайки цилиндра, что приводит к более интенсивному износу и даже к поломке ножей либо предохранительных деталей в цепи передачи крутящего момента от электродвигателя к шнеку, к повышению температуры продукта, ухудшению качества измельчения, увеличению расхода электроэнергии.

Рациональные режимы работы волчков обеспечивают наилучшее резание продукта, наименьший износ режущего инструмента (а следовательно, и минимальное попадание металла в продукт), параметрическую надежность работы и максимальную производительность волчка при минимальных затратах энергии.

Большое влияние на работу волчка оказывает формирование зазора между направляющими ребрами цилиндра и шнеком. Рассмотрим на конкретном примере возможность определения оптимального режима измельчения говядины и свинины на наиболее распространенном в России волчке К6-ФВЗП-200 путем изучения влияния усилия затяжки Р и количества измельчаемого сырья В на выходные параметры процесса. Предельное состояние режущего комплекта для говядины наступает при измельчении 40 т, для свинины — 60 т. Затупление режущего комплекта контролируется по предельному значению радиуса кривизны режущей кромки ножа (r = 50...60 мкм). Использование самозатачивающегося режущего инструмента резко увеличивает пределы допустимой выработки измельченного сырья.

Зависимости износа режущего комплекта, температуры продукта t, производительности волчка П, предельного напряжения сдвига Θ₀ различного мясного сырья и расхода удельной электроэнергии q от усилия затяжки режущего инструмента Р приведены на рис. 9.29. Изменение предельного напряжения сдвига аналогично характеру изменения производительности волчка. Причем предельное напряжение сдвига измельченного сырья увеличивается почти прямо пропорционально при возрастании усилия затяжки от 3 до 6 кН.

Это можно объяснить тем, что при слабой затяжке режущего комплекта продукт мнется, из мышечной ткани выделяется сок, увеличивается размер водно-белковой прослойки, что вызывает изменение реологических свойств сырья. При дальнейшем увеличении усилия затяжки реологические свойства сырья w производительность волчка стабилизируются. При усилии затяжки свыше 9 кН резко повышаются износ режущего комплекта, удельные энергозатраты и температура сырья, что приводит к параметрическому отказу машины и снижению пищевой ценности продукта.

Таким образом, наилучшие параметры процесса резания обеспечивает усилие затяжки 6 кН.

При установке нового режущего комплекта в каждом первом цикле работы волчка рабочие органы притираются, что вызывает более резкий износ режущего комплекта. Начальное усилие затяжки составляет 8 кН, что выше рационального. После притирки режущего комплекта оно должно быть около 6 кН. При дальнейшем измельчении сырья износ режущего комплекта стабилизируется, оставаясь почти постоянным. По мере износа усилие затяжки уменьшается, что вызывает снижение производительности волчка. Причем по мере увеличения числа циклов дополнительной затяжки уменьшается максимальная производительность волчка вследствие увеличения радиуса кривизны режущих кромок. Это ухудшает процесс резания.

Кроме усилия затяжки режущего комплекта на производительность волчка влияет износ шнека. Исследования динамики образования зазора в результате износа шнека и направляющих ребер цилиндра показало, что зазоры 0,003 м и более приводят к снижению производительности с 4...4,5 до 1,5 т/ч и менее, причем энергозатраты возрастают с 3 до 12 кВт・ч/т и более.

С увеличением размера зазора резко возрастает перепуск сырья, вызывая его смятие и перетирание, тем самым уменьшается предельное напряжение сдвига и ухудшается качество сырья. Процесс развития зазора связан главным образом с износом подшипника скольжения, в результате чего происходит контакт ребер цилиндра и шнека. Средний срок службы подшипника скольжения 800 ч. По истечении срока службы подшипника начинается интенсивное разрушение горловины и шнека.

Таким образом, примером адаптации конструкции волчков, является регулирование усилия затяжки режущего комплекта оказывающее существенное значение на структурно-механические свойства получаемого продукта, производительность и износ рабочих органов.