Главная
страница 1
ЛЕКЦИЯ 20

ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
20.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Измельчение, классификация и прессование материалов отно­сятся к механическим процессам, в результате которых изменяет­ся только форма материала, а не его физико-химические характе­ристики.

Измельчение — процесс деления материалов на части путем их раздавливания, раскалывания, истирания, удара, резания и распи­ливания. При этом преодолеваются силы молекулярного притя­жения в измельчаемом материале и образуются новые поверхнос­ти. Схемы способов измельчения приведены на рис. 20.1.

Рис. 20.1. Способы измельчения:



а — раздавливание; б — раскалывание; в — разламывание; г — резание; д — распиливание; е — истирание; ж — измельчение ударом; 1 — опорная плита; 2 — материал; 3 — нажимная плита; 4 — клинообразный рабочий орган; 5 — опоры; 6 — нож; 7 — пила; 8 — ударный инструмент
Процессы измельчения разделяются на дробление (крупное, среднее и мелкое), резание, распиливание и т. д.

При раздавливании материал помещают между нажим­ной и опорной плитами. На нажимную плиту действует сила F, под действием которой внутреннее напряжение в материале по­степенно возрастает. Когда внутреннее напряжение превысит пре­дел прочности сжатия материала, он разрушается. При разруше­нии образуются куски различных размера и формы. Этот процесс происходит в валковых дробилках, бегунах (см. рис. 20.1, а).



Раскалывание возникает в результате контакта материала с клинообразным рабочим органом, когда на материал воздейству­ет концентрированная сила F (см. рис. 20.1, б).

Разламывание осуществляется путем воздействия на мате­риал, находящийся между двумя опорами, изгибочных сил F F (см. рис. 20.1, в).

Для резания F (см. рис. 20.1, г) применяют ножи различной конструкции.

Для распиливания туш используют пилы и фрезы. Распи­ливание осуществляется вследствие нажима пилы в плоскости из­мельчения F (см. рис. 20.1, д).

Истирание предназначено для тонкого помола материала. При перемещении опорной и нажимной плит в противоположных направлениях возникает сила F, воздействующая на измельчае­мый материал (см. рис. 20.1, е).

Измельчение материала ударом осуществляют в дробилках или ударным инструментом, например топором (см. рис. 20.1, ж). Различают свободный удар твердым ударным инструментом и стесненный удар — при взаимодействии измельчающего материа­ла с поверхностью опорной плиты, как это происходит в молотко­вых дробилках, дезинтеграторах.

Для измельчения сырья, полуфабрикатов и готовой продукции используют дробилки, мясорубки, терки, ножи, фрезы, пилы и протирочные машины.


20.2. ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ
Измельчение материалов осуществляется стесненным и сво­бодным ударом, ударяющим инструментом или поверхностью опорной плиты.

В пищевой промышленности измельчение применяют для увеличения поверхности твердых материалов с целью повышения скорости биохимических и диффузионных процессов при переработке фруктов, овощей и т.д., а также в процессах переработки пищевых отходов. Измельчение широко используют в мукомольном, мясном, свеклосахарном, спиртовом, пивоваренном, консервном и других производствах.

Метод измельчения выбирают в зависимости от крупности и физико-механических свойств измельчаемых материалов. На практике часто применяют комбинированные методы измельчения.

Процессы измельчения разделяются на дробление (крупное, среднее и мелкое), измельчение (тонкое и очень тонкое) и резание. Резание применяют, когда требуется не только уменьшить размер кусков, но и придать им определенную форму.

Изрезанию подвергаются овощи и фрукты, конфетная и тестовая масса, мясо и другие продукты.

На измельчающих машинах можно проводить различные процессы измельчения, начиная от измельчения глыб и кончая коллоидным измельчением, позволяющим получать продукт с частицами размером до 0,1 мкм.

Процесс измельчения характеризуется степенью измельчения, т. е. отношением среднего размера куска материала до измельчения dH к среднему размеру куска после измельчения dK:

20.1

Обычно куски измельчаемого материала и куски или частицы, получаемые в результате измельчения, не имеют правильной формы. На практике размеры кусков (dH и dK) характеризуются размером отверстий сит, через которые просеивают сыпучий материал до и после измельчения.

С целью получения высоких степеней измельчения процесс измельчения проводят в несколько стадий на последовательно установленных машинах.

В зависимости от начальных и конечных размеров наибольших кусков и частиц материала измельчение подразделяется на следующие виды:


Вид измельчения dH, мм dK, мм

Крупное 1500... 2000 250...25

Среднее 200...25 220...5

Мелкое 25...5 5...1

Тонкое 5...1 1...0,075

Коллоидное 0,2...0,1 до 1·10-4


Крупное и среднее измельчение проводят сухим способом, а мелкое и тонкое — мокрым способом обычно в воде. При мокром измельчении частицы продукта имеют более равномерную величину. При этом резко снижается образование пыли и упрощается выгрузка готового продукта.

20.3. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ
Выбор метода измельчении зависит от крупности и прочности кусков измельчаемых материалов.

Прочные и хрупкие материалы измельчаются раздавливанием и ударом, прочные и вязкие — раздавливанием, вязкие материалы средней прочности — истиранием, ударом и раскалыванием.

Измельчение может проводиться в один или несколько при­емов, в открытых или замкнутых циклах.

При измельчении в открытом цикле куски материала проходят через измельчающую машину один раз. Если в исходном материале имеется примесь мелочи, то ее предварительно отсеивают. В откры­том цикле, как правило, проводят крупное и среднее дробление.

При измельчении в замкнутом цикле после измельчающей ма­шины устанавливают классифицирующее устройство, с помощью которого куски, превышающие установленный конечный размер, вновь транспортируются в измельчающую машину на повторное дробление.

Процессы измельчения связаны с затратой большого количества энергии. Расход энергии на измельчение может быть определен на основании существующих теорий измельчения.



Поверхностная теория исходит из того, что при измельчении работа расходуется на преодоление сил молекулярного притяжения по поверхностям разрушения материала. Из этой теории следует, что работа, необходимая для измельчения, пропорциональна вновь образующейся поверхности измельчаемого материала.

Объемная теория исходит из того, что при измельчении работа расходуется на деформации материала до достижения предельной разрушающей деформации. Отсюда следует, что работа, необходимая для измельчения, пропорциональна уменьшению объема кусков материала перед их разрушением.

Полная работа внешних сил выражается уравнением Ребиндера



20.2

где: АД – работа, затрачиваемая на деформацию объема разрушаемого куска, Дж; АП – работа, затрачиваемая на образование новой поверхности, Дж; К1 – коэффициент пропорциональности, равный работе деформирования единицы объема тела; - изменение объема разрушаемого тела; К2 - коэффициент пропорциональности, равный работе, затрачиваемой на образование единицы новой поверхности; - приращение вновь образованной поверхности

На основании закона Гука работу деформации (в Нм) материала при сжатии можно определить по соотношению

На основании закона Гука работу деформации (в Н м) материала при сжатии можно определить по соотношению



, 20.3

где: - разрушающее напряжение сжатия, Н/м; - уменьшение объема кусков материала в результате их деформации перед разрушением, м3; Е – модуль упругости материала, Н/м2.

С учетом 20.3 получим

20.4

В случае крупного дробления с малой степенью измельчения можно пренебречь работой, затрачиваемой на образование новой поверхности, и, учитывая, что ΔV~D3, получим



20.5

где D3 — характерный размер куска.

Уравнение 20.5 выражает гипотезу Кика—Кирпичева: работа дробления пропорциональна объему дробимого куска.

Для дробления с большой степенью измельчения можно пренебречь работой, затрачиваемой на деформирование объема куска. Тогда, учитывая, что ∆F~D2,



20.6

Это уравнение является выражением гипотезы Риттингера, согласно которой работа дробления пропорциональна величине вновь образованной при дроблении поверхности.

В случае, когда нельзя пренебречь слагаемыми в уравнении 20.2, получают уравнение:

20.7

которое носит название уравнения Бонда: работа дробления пропорциональна среднегеометрическому из его объема и поверхности.


20.4. РЕЗАНИЕ
Резанию подвергают овощи, фрукты, конфетную и тестообраз­ную массу, мясные, кисломолочные, рыбные и другие продукты.

На практике применяют следующие основные способы реза­ния: пуансоном, резцом, ножом и фрезой. Наиболее распростра­ненный способ — резание ножом и фрезой.

Ножи бывают односторонние и двухсторонние (рис. 20.2). Грань 1 одностороннего ножа является рабочей. В двухсторон­нем ноже обе грани 2 — рабочие. Угол между гранями называ­ется углом заточки. Линия пересечения граней ножа образует лезвие.

Рис. 20.2. Виды ножей:



а — односторонний нож; 1 — режущая кромка; б — двухсторонний нож; 2 — рабочая режущая грань
Применяют ножи разнообразных форм: серповидные в куттерах, дисковые в слайсерах для резки хлеба, овощей, а также при порционировании продуктов, ленточные, крестовидные в измель­чающих машинах и др. Ножи могут совершать возвратно-поступа­тельное, вращательное и колебательное движение. В некоторых резательных машинах ножи остаются неподвижными, а изрезаемый материал движется определенным образом относительно но­жей. Ножом режут в основном мягкие продукты.

Для распиливания туш применяют фрезы и пилы.

Помимо резания ножом применяют резание резцом и пуансо­ном (рис. 20.3). Пуансоном режут твердые пищевые продукты, на­пример морковь, капусту, картофель и т. д. Резец применяют для резания твердых и пластических продуктов.

Рис. 20.3. Виды резания:



а — ножом; б — пуансоном; в — резцом; г — струной
Резание можно разделить на собственно резание и рубку. При рубке резец перемещается только в перпендикулярном направле­нии к материалу, а при резании он движется как в перпендику­лярном, так и в параллельном направлении к кромке материала. При рубке резец или клин проникает в толщу, например, мяса и уплотняет его верхний слой. При рубке поверхность получается не гладкой, не имеющей определенной формы. Рубку применя­ют, когда к поверхности среза не предъявляют специальных тре­бований.

Для резания пластических материалов применяют струну.

Пол­ная работа, затрачиваемая на резание, Дж, может быть выражена формулой акад. В.П. Горячкина

где: Асж — работа, затрачиваемая на сжатие продукта, Дж; Ап — полезная работа резания, Дж.

Резание состоит из двух последовательных стадий: сначала лезвие ножа сжимает материал, а затем перерезает его.

Работа сжатия



,

где Э — условный модуль сжатия материала лезвием ножа, Дж; hсж — высота сжатого слоя, м; h — первоначальная высота слоя материала, м.

Полезная работа

,

где — усилие резания.

Обычно пользуются понятием «удельное усилие резания», которое представляет собой усилие, отнесенное к 1 м длины лезвия ножа. Так удельное усилие резания моркови составляет 1400…1600Н/м, а картофеля―600…700 Н/м.

Условный модуль сжатия материала лезвием ножа определяют экспериментальным путем. Его величина зависит от свойств материала, вида ножа, усилия и других факторов.

Лезвие режущего инструмента характеризуется режущей способностью, которая в процессе эксплуатации лезвия уменьшается. Из-за перечисленных причин полную работу резания определить расчетным путем достаточно трудно.

Технологическим свойством материала при резании является его податливость резанию. Величина, обратная податливости, оп­ределяет способность материала сопротивляться резанию.

Коэффициент полезной работы лезвия представляет собой от­ношение полезной работы к полной:

Способность лезвия разделять материал на части является его режущей способностью, которая зависит от усилия резания: чем усилие резания меньше, тем режущая способность лезвия больше. Однако режущая способность лезвия уменьшается по мере его из­носа. Важным технологическим параметром лезвия является ско­рость резания, под которой понимают скорость перемещения лез­вия в направлении резания. С увеличением скорости резания уси­лие резания уменьшается. Естественно, что при резании мягких продуктов уменьшается усилие резания, увеличиваются скорость резания и срок эксплуатации лезвия.

В пищевой промышленности применяют режущие инструменты самых разнообразных форм: прямоугольные, дисковые, ленточные, серповидные и др. Режущие инструменты могут совершать вращательное, возвратно-поступательное, колебательное движение, но могут быть и неподвижными, в то время как изрезаемый материал находится в движении в машине.
20.5. КОНСТРУКЦИИ И РАБОТА ОСНОВНЫХ ТИПОВ

ИЗМЕЛЬЧАЮЩИХ МАШИН
Все измельчающие машины делятся на дробилки и мельницы. Дробилки применяют для крупного и среднего дробления, мельницы — для среднего, мелкого, тонкого и коллоидного измельчения.

Основные измельчающие машины подразделяются на следующие типы: щековые дробилки, гирационные, молотковые и дробилки ударного действия; протирочные машины; валковые мельницы и бегуны, шаровые и стержневые мельницы, кольцевые, вибрационные, коллоидные мельницы.

Резательные машины бывают пластинчатыми, дисковыми, роторными, струнными и др.

Ко всем измельчающим машинам предъявляют общие требования: равномерность кусков измельченного материала; удаление измельченных кусков из рабочего пространства; сведение к минимуму пылеобразования; непрерывная и автоматическая разгрузка; возможность регулирования степени измельчения; возможность легкой смены быстро изнашивающихся частей; небольшой расход энергии на единицу продукции.



Щековые дробилки измельчают материал путем раздавливания и раскалывания в конической камере, образованной неподвижной и подвижной плитами, которые периодически сближаются. Раздавленный материал выпадает из дробилки во время обратного хода подвижной плиты.

Конструкция дробилки показана на рис. 20.4. Щеки дробилки снабжены съёмными ребристыми плитами из износостойкой стали. Подвижная щека установлена на неподвижной оси и приводится в колебательное движение от эксцентрикового вала при помощи шатуна, шарнирно связанного рычагами 12 с этой щекой и регулировочными клиньями 8 и 11. Перемещением клиньев при помощи болтов регулируют ширину выпускной щели и, следовательно, степень измельчения материала. С помощью тяги 13 и пружины 9 обеспечивается обратное движение щеки. Коленчатый рычаг, образуемый шатуном и распорными плитами, является основой конструкции дробилки и позволяет получать очень большие давления.



Рис. 20.4. Щековая дробилка:

1 — подвижная щека; 2 — неподвижная щека; 3ось подвижной щеки; 4 — эксцентриковый вал; 5 — шкив; 6 — маховик; 7 — шатун; 8, 11 — регулировочные клинья; 9 — пружина; 10 — станина; 12 — рычаги; 13 — тяга
Щековая дробилка проста и надежна в работе, однако наличие в ней неуравновешенных качающихся масс требует установки ее на тяжелых фундаментах. Работа дробилки сопровождается сильным пылеобразованием и шумом, а процесс дробления — образованием мелочи.

Основными параметрами работы щековых дробилок являются угол между щеками, называемый углом захвата; частота вращения вала; производительность и расход энергии.

От величины угла захвата α зависит степень измельчения, которая возрастает с его увеличением. Чтобы куски материала, поступающие в дробилку, не выталкивались из камеры измельчения, должно соблюдаться условие α<2φ, где φ — угол трения материала. Обычно угол захвата принимается в пределах 120...22°.

Продолжительность отхода подвижной щеки из крайнего левого положения в крайнее правое при п оборотах τ=30/ п. За это время материал в камере дробилки пройдет путь S=gτ2/2=(g/2)(30/n)2= =450g/n2.

Если ход щеки ι см, то высота материала в камере дробилки h= ι/tg a.

Выгрузка материала под действием силы тяжести будет происходить при условии

ι/tg α ≤450 g/n2.

Число двойных качаний щеки п (в мин-1)



20.8

Производительность дробилки (в т/ч) при α=22° определяется по формуле



20.9

где: µ — коэффициент разрыхления измельченного материала (µ=0,2...0,65; обычно 0,3); dср — средний размер кусков измельченного материала, см; l — длина хода щеки, см; b — длина выпускной щели, см; п — число двойных качаний в 1 мин; — плотность материала, кг/см3.

Расход энергии принимается равным 400... 1500 Вт на 1 т/ч производительности дробилки.

Гирационные (конусные) дробилки применяют для крупного, среднего и мелкого измельчения. Измельчение происходит путем непрерывного раздавливания и излома кусков материала между конической дробящей головкой и корпусом, который имеет форму усеченного конуса (рис. 20.5). Дробящая головка установлена в корпусе дробилки с эксцентриситетом, в результате чего она совершает эксцентричное вращательное движение. Когда дробящая головка приближается к одной стороне корпуса, измельченный материал выпадает с противоположной стороны через расширяющуюся в это время кольцевую щель между корпусом и головкой.


Рис. 20.5. Гирационная дробилка:

1 — шаровая опора; 2 — корпус; 3 — броневая плита; 4 — головка; 5 — вертикальный вал; 6 —эксцентрик


Молотковые дробилки применяют, например, для измельчения костей в производстве кормов. Молотковая дробилка представляет собой машину ударного действия, имеющую быстровращающийся диск с шарнирно прикрепленными к нему молотками (рис. 20.6). Материал поступает в дробилку через бункер и измельчается дробящими молотками, а также при ударе о броневые плиты. Измельченный материал удаляется через колосниковую решетку. Размеры отверстий колосниковой решетки определяют размеры измельченного материала.


Рис. 20.6. Молотковая дробилка:

1 — корпус; 2 — дробящий молоток; 3 — диск; 4 — вал; 5 — броневая плита; 6 — колосниковая решетка


В дезинтеграторах и дисмембраторах на дисках по концентрическим окружностям расположены пальцы-била. Каждый ряд пальцев одного диска расположен с небольшим зазором между двумя рядами пальцев другого диска (рис. 20.7).

Рис. 20.7. Схема дезинтегратора:

1,6- валы; 2,3- диски; 4- пальцы била; 5- загрузочная воронка; 7- разгрузочная воронка
Материал поступает в машину через загрузочный бункер и измельчается за счет ударов вращающихся пальцев. Измельченный материал высыпается через разгрузочную воронку, расположенную в нижней части машины. Частота вращения дисков 200... 1200 мин-1. Производительность таких машин колеблется от 0,5 до 20 т/ч.

Дисмембраторы в отличие от дезинтеграторов имеют один вращающийся диск. Роль второго диска выполняет крышка мельницы, на внутренней поверхности которой по концентрическим окружностям расположены ряды неподвижных пальцев.



Дисковые мельницы применяют для мелкого и тонкого дробления зерна, солода, жмыха, сухарей и др. Рабочими органами дисковых мельниц являются два вертикальных рифленых диска, один из которых неподвижный, а другой вращается на горизонтальном валу. Измельчаемый материал подается непрерывно в зазор между дисками, где и измельчается. Степень измельчения регулируется величиной зазора между дисками. Окружная скорость дисков при помоле зерна составляет 7...8 м/с.

Молотки, плиты, диски и решетку изготовляют из износоустойчивой марганцовистой стали или из углеродистой стали, на которую наплавляют твердый сплав.

Для измельчения фруктов и ягод и последующего отделения сока от полученной массы применяют дисковые измельчающие машины, скомбинированные с центрифугой. Конструкция одной из них представлена на рис. 20.8.

Рис. 20.8. Измельчающая машина для фруктов и ягод:

1 - воронка; 2 - патрубок для мезги; 3 - корпус; 4 - ротор; 5 - двигатель; 6 - патрубок для выхода сока; 7 - вал; 8 - измельчающий диск; 9 - корзина
Внутри корпуса на валу установлена дисковая терка, которая приводится во вращение коническим ротором. Сырье загружается через загрузочную воронку в корзину, стенки которой выполнены из сетки и выполняют роль фильтровальной поверхности. Измельченная масса под действием центробежной силы разделяется на сок и мезгу. Сок фильтруется через сетчатые стенки вращающейся корзины и поступает в кольцевое пространство, из которого через выпускной патрубок сливается из измельчителя.

Мезга поступает в пространство под крышкой и оттуда выгружается через патрубок в крышке.

В протирочных машинах для фруктов и овощей сок от мезги отделяется в результате протирания через протирочные сита.

Протирочная машина состоит из одной или нескольких протирочных камер. На рис. 20.9 показана протирочная машина с одной горизонтальной протирочной камерой.



Рис. 20.9. Протирочная машина:

1 — корпус; 2 — кольцевой канал; 3 — решетка; 4 — воронка, 5 ротор; 6 — спица; 7 — лопатка
Камера представляет собой цилиндрический корпус, внутри которого расположена перфорированная металлическая решетка. Решетка установлена таким образом, что между ней и корпусом образуется кольцевой канал. По оси корпуса расположен ротор с насаженными на него протирающими лопатками. Между лопатками и решеткой имеется зазор, в котором и происходит измельчение материала в результате удара и истирания, а протирание происходит благодаря давлению, создаваемому лопатками ротора.

В машинах с двумя протирочными камерами достигается более высокая степень измельчения сырья путем установки во второй камере решетки с меньшими проходными размерами.



Валковые мельницы служат для среднего, мелкого и тонкого измельчения. Они применяются в пищевой промышленности для дробления и помола зерна, солода, плодов, жмыха и т. д. Рабочие органы валковой мельницы — горизонтальные валки. Дробилка может иметь один валок, вращающийся вокруг горизонтальной оси параллельно неподвижной рабочей щеке, либо два валка. В первом случае раздавливание материала происходит между неподвижной щекой и вращающимся валком. Парные валки вращаются навстречу один другому, и раздавливание происходит между валками. Поверхность валков может быть гладкой, рифленой и зубчатой. На рис. 20.10 представлена схема валковой мельницы.

Рис.20.10. Валковая мельница:

где: 1- статина;2- пружина;3подвижной валок; 4- бункер;5- неподвижный валок

Подшипники валка 5 неподвижны, а валка 3 — подвижны и удерживаются при помощи пружины 2, что позволяет валку 3 смещаться при попадании в мельницу твердых инородных тел. Размер кусков продукта определяется шириной щели между валками. Мельница загружается непосредственно из бункера.

При вращении валков куски материала захватываются валками и раздавливаются. Чтобы кусок был захвачен валками и раздавливался, необходимо выполнение следующего условия:

20.10

где: f— коэффициент трения между куском и валком,

или

20.11

где: φ — угол трения.

Из выражения (20.11) следует, что для захвата кусков материала гладкими валками необходимо, чтобы угол захвата был меньше угла трения материала φ(α≤φ).

Учитывая, что угол β=2α, дроблению материала удовлетворяет условие β=2φ.

В валковых дробилках угол захвата α обычно составляет 18°.

Наибольший размер измельченных кусков в 20...25 раз меньше диаметра валков.

Предельную частоту вращения валков (в мин-1) находят, исходя из условия исключения проскальзывания кусков материала по поверхности валков, по формуле

20.12

где: f— коэффициент трения материала о валок (f=0,3); тв — плотность материала, кг/м3; dn — размер кусков исходного материала, м; D — диаметр валка, м.

Окружная скорость валков колеблется в пределах от 3 до 6 м/с. Теоретическая производительность (в т/ч) валковых мельниц определяется по формуле

20.13

где: µ— коэффициент разрыхления измельчаемого материала (µ=0,2.. .0,3); L — длина валка, м; D — диаметр, м; е — половина зазора между валками, м.



Бегуны (рис. 20.11) имеют, как правило, два жернова (катка) и чашу, в которую загружается зерно. Жернова закреплены на вертикальном валу и вращаются вместе с ним. Кроме того, жернова одновременно вращаются вокруг горизонтальных осей за счет трения между поверхностью жерновов и материалом, находящимся в чаше. Измельчение зерна происходит раздавливанием и истиранием при набегании на него жерновов.

Рис. 20.11. Бегуны:

1- вертикальный вал;2- чаши;3- горизонтальные оси;4- жернова;5- кривошип
Бегуны бывают с неподвижной чашей и вращающимся от привода катками; с вращающейся от привода чашей и свободно вращающимися катками.

Бегуны с вращающейся чашей более быстроходны (20...50).

Выгрузка измельченного материала осуществляется автоматически за счет центробежной силы.

Шаровые и стержневые мельницы, в которых продукт обрабатывается шарами или стержнями, находящимися вместе с ним в полом вращающемся барабане, покрытом изнутри бронированными плитами, применяются для тонкого измельчения.

Шаровая мельница (рис. 20.12) загружается шарами и материалом одновременно. Шары изготовляют из стали, диабаза, фарфора и других твердых материалов. Размер шаров зависит от размеров измельчаемого материала. Стальные шары имеют диаметр 320... 175 мм. Корпус мельницы заполняют шарами на 30...35% его объема.



Рис. 20.12. Шаровая мельница:

1 - корпус барабана; 2 - броневая плита; 3 - люк; 4 - приводная шестерня; 5 - решётка; 6 - крышка; 7 - полные цапфы; 8 - направляющий корпус; 9 - крышка
Наряду с шарами используют также цилиндрические стержни. Оси стержней располагают параллельно оси корпуса мельницы. В шаровых мельницах измельчение материала происходит под действием ударов падающих шаров или стержней и путем истирания его между шарами или стержнями и внутренней поверхностью корпуса мельницы.

При вращении шаровой мельницы вследствие трения между стенкой мельницы и шарами последние поднимаются в направлении вращения на такую высоту, пока угол подъема не превысит угла их естественного откоса, после чего скатываются вниз.

С увеличением скорости вращения мельницы возрастает центробежная сила и соответственно увеличивается угол подъема шаров до тех пор, пока составляющая силы веса шаров не станет больше центробежной силы. При нарушении этого условия шары падают, описывая при падении некоторую параболическую кривую. При дальнейшем увеличении скорости вращения мельницы центробежная сила может стать настолько большой, что шары будут вращаться вместе с мельницей.

Предельная частота вращения мельницы, при которой шары не будут падать,



20.14

Обычно частоту вращения мельницы принимают равной 75% от и вычисляют по формуле



20.15

где: D – диаметр барабана, м.

Производительность мельницы Q (в т/ч) рассчитывают из условия выхода измельченных частиц заданного размера и определяют по приближенной формуле

, 20.16

где: V – объем барабана, м3; К – коэффициент пропорциональности, зависящий от среднего размера кусков исходного материала; К=0,41…1,31 и возрастает с увеличением среднего размера частиц измельченного материала.



В кольцевых мельницах измельчение происходит путем раздавливания и истирания материала роликами или шарами, катящимися по внутренней поверхности кольца. Ролики или шары прижимаются к поверхности кольца центробежной силой или пружинами. В зависимости от этого различают центробежные и пружинные мельницы.

Вибрационные мельницы предназначены для тонкого измельчения материала. Мельница представляет собой барабан, заполненный примерно на 70% измельчающими телами, например шарами. Внутри барабана установлен вибратор, который сообщает вибрацию шарам и измельчаемому материалу. Интенсивность работы такой мельницы зависит от частоты и амплитуды колебаний. Как правило, частота колебаний составляет 1500...2500 мин-1 при амплитуде 2...4 мм.

Коллоидные мельницы используют для очень тонкого измельчения суспензий. Измельчение проводят мокрым способом. Основными частями коллоидной мельницы являются корпус с коническим гнездом и ротор. Между конической поверхностью корпуса и поверхностью ротора имеется зазор, равный долям миллиметра. Ротор вращается с окружной скоростью 30... 120 м/с. В зазоре между корпусом и ротором твердые частицы суспензии измельчаются истиранием.

Рамная центробежная свеклорезка (рис. 20.13) служит для изрезывания свеклы в стружку с целью извлечения из нее сахарозы.

Рис. 20.13. Рамная центробежная свеклорезка:

1- загрузочный бункер;2- ножевая рамка;3- корпус;5- люк;6- трёхлопастная улитка
Принцип действия свеклорезки заключается в следующем. Свекла загружается в свеклорезку через загрузочный бункер, увлекается вращающейся улиткой и под действием центробежной силы прижимается к режущей кромке ножей, которыми изрезывается в стружку. Свекловичная стружка через проемы ножевых рам выпадает в пространство между корпусом свеклорезки и кожухом и затем через люк поступает на дальнейшую переработку.

Для замены ножей ножевую раму поднимают и заменяют глухой рамой без ножей. Для очистки ножей применяют продувку паром или сжатым воздухом.



Вертикальные овощерезки используют для разрезания овощей на ломтики, кубики, соломку и т. д. Овощерезка состоит из загрузочной воронки, измельчающей камеры и привода. Режущим инструментом является горизонтальный диск, насаженный на вертикальный вал, приводимый во вращение электродвигателем. Машина изготовлена из высококачественного цветного металла, покрытого слоем полиамида.

Размеры и форма нарезанных овощей изменяются в зависимости от конфигурации ножей.

На рис. 20.14 показаны некоторые конструкции режущих дисков.

Рис.20.14. Режущие диски овощерезки:

а — стандартный ломтерезный; б — тонкий для резки мягких и сочных продуктов; в — для нарезания волнистых ломтиков; г — для нарезания кубиков; д — терка
Измельчитель для мяса — куттер (рис. 20.15) работает следующим образом. Мясо из корыта автоматически загружается во вращающуюся чашу, изготовленную из нержавеющей стали, и режется инструментом, выполненным в виде фрезы и установленным в чаше.

Скорость резки составляет 130 м/с. Процесс проводят под вакуумом. Материал корпуса и крышки куттера делает процесс резания практически бесшумным. Фарш выгружается периодически с помощью автоматической наклонной заслонки, которая вытесняет фарш из чаши в приемное корыто. Уплотнение крышки и корпуса достигается с помощью специальных полимерных прокладок. Смена режущего инструмента происходит менее чем за 3 мин.



Рис. 20.15. Измельчитель (куттер) для мяса:



1 — крышка; 2 — стенка; 3 — чаша; 4 — привод; 5 — станина; 6 — режущий инструмент
Контрольные вопросы
1. С какой целью применяют измельчение твердых материалов? 2. На какие виды подразделяется измельче­ние в зависимости от начальных и конечных размеров наибольших кусков мате­риала? 3. Чем характеризуется процесс измельчения? 4. Какими методами произ­водится измельчение твердых материалов? 20. Какие схемы измельчения применя­ются в пищевой промышленности? 6. От каких характеристик измельчаемых ма­териалов зависит работа, затрачиваемая на измельчение? 7. Какие типы измельчающих машин применяют в промышленности? Перечислите характерис­тики дробилок и мельниц. 8. Перечислите требования к измельчающим машинам. 9. Каков принцип действия щековых, гирационных и молотковых дробилок? 10. Какие мельницы применяют для дробления и помола зерна? 11. Каков принцип действия свеклорезки?


Смотрите также:
Лекция 20 измельчение твердых материалов 20. 1 Общие сведения
225.74kb.
1 стр.
Лекция №21. Фильтрование. Общие сведения
1152.57kb.
7 стр.
Общие сведения о процессе горения пожара и его развитие. Способы прекращения горения
175.91kb.
1 стр.
Скс общие сведения
90.87kb.
1 стр.
Общие сведения о химическом оружии и отравляющих веществах 1 Общие сведения об отравляющих веществах
207.42kb.
1 стр.
«Общие сведения о мастере производственного обучения» Общие сведения о мастере производственного обучения Лаптевой Марине Васильевне
169.73kb.
1 стр.
Баянова Э. Р турова Л. А
7835.27kb.
48 стр.
Лекция №1 2 Лекция №2 8 Лекция №3. 13 Лекция №4 14 Лекция №24 Лекция №7 24 Конспект лекций по курсу
316.67kb.
1 стр.
Лекция 1: Назначение и применение JavaScript, общие сведения
1062.13kb.
1 стр.
Кинематографические направления (общие типологические сведения)
42.27kb.
1 стр.
Приемы благоустройства на территориях производственного назначения
32.8kb.
1 стр.
Пояснительная записка Общие сведения об учреждении, контингент детей, воспитывающихся в мбдоу. Комплектование групп, режим работы детского сада. Сведения о квалификации педагогических кадров. Сведения о семьях воспитанников мбдоу
4657.91kb.
22 стр.