Характер движения частиц продукта в измельчающей зоне сепарирующе-доизмельчающей машины

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Характер движения частиц продукта в измельчающей зоне сепарирующе-доизмельчающей машины

Одним из направлений совершенствования процесса измельчения является применение технологии измельчения с промежуточным просеиванием получаемого продукта, которая предусматривает установку просеивающих машин после молотковой дробилки. Применение промежуточного просеивания при измельчении сырья комбикормов позволяет экономить электроэнергию на данный процесс и получать продукт с уменьшенной по количеству переизмельченной фракции. Но за счет разной размолоспособности отдельных видов компонентов смеси происходит нарушение её однородности. Необходимо устанавливать дополнительное измельчающее и транспортирующее оборудование. [1]

В настоящее время наблюдается тенденция по размещению в одной машине процессов сепарирования и измельчения. Выявлено, что такая конструкция машины позволит отбирать и доизмельчать крупную фракцию, а также сократить технологическую схему и снизить затраты на дополнительное оборудование. [2]

В предлагаемой новой конструкции (рисунок 1), в которой используется данная тенденция обеспечения сепарации и доизмельчения в одной машине, на диске и на деке, перед калибрующей поверхностью расположены измельчающие ребра. При движении к калибровочной щели продукт подвергается воздействию измельчающих ребер, за счет которых крупные частицы и не разрушенные зерновки будут доизмельчаться. Зазор между измельчающими ребрами изменяется одновременно с калибрующим зазором. [3-5]

Частицы продукта после ввода в машину поступают на вращающийся диск, и под воздействием центробежных сил и воздушных масс попадают под воздействие измельчающих ребер. [4-7]

Для эффективной работы сепарирующе-доизмельчающей машины необходимо обеспечить минимальную высоту измельчающего ребра а_min, в соответствии с рисунком 2, чтобы частица продукта не перекатывалась через него, а обеспечивала доизмельчение крупных частиц до требуемого размера за счет деформаций сдвига о неподвижные ребра на деке.

Максимальная высота измельчающего ребра будет определяться технологическими параметрами, для того чтобы происходил процесс измельчения до требуемого размера, высота ребра должна равняться расстоянию от диска до нижней грани неподвижного измельчающего ребра на деке минус зазор между ребрами.

1 - диск; 2 - дека; 3 - сепарирующее кольцо; 4 - измельчающее ребро на роторе; 5 - сепарирующий зазор; 6 - зазор между измельчающими ребрами; 7 - измельчающее ребро на деке.

Рисунок 1 - Доизмельчитель зернового сырья

Рисунок 2 - Схема сил, действующих на частицу при встрече с измельчающим ребром

Для определения минимальной высоты измельчающего ребра а_min рассмотрим, в соответствии с рисунком 3, какие силы действуют на частицу при ее движении по диску ротора вдоль ребра высотой а и определим сумму моментов сил относительно оси Z в точке А - :

=, (1)

где G = m·g - вес частицы;

m - масса частицы;

g - ускорение свободного падения;

d_эк - эквивалентный диаметр частицы ;

a, b, l - ширина, толщина и длина зерновки;

Рисунок 3 - Схема сил, действующих на частицу при движении по измельчающему ребру

;

Ф_к = 2m··V_Z - сила инерции Кориолиса;

- угловая скорость вращения диска;

V_Z - относительная скорость движения частицы вдоль оси Z, V_Z = ;

а_min - минимальная высота измельчающего ребра.

Приравнивая уравнение (1) к нулю, и расписывая вес частицы G и силу инерции Кориолиса Ф_к, получим

(2)

После преобразования уравнение (2) примет вид

(3)

Из уравнения (3) выразим минимальную высоту измельчающего ребра а_min

(4)

Чтобы найти минимальную высоту измельчающего ребра необходимо определить относительную скорость движения частицы вдоль оси Z.

Для этого, в соответствии с рисунком 2, составим систему уравнений по осям X, Y, Z

, (5)

где N_p - сила реакции измельчающего ребра на частицу;

N_д - сила реакции диска на частицу;

Ф = - центробежная сила инерции;

= F_{тр р}+ F_{тр д} - суммарная сила трения;

F_{тр р} = f_p·N_p - сила трения частицы об измельчающее ребро;

F_{тр д} = f_д·N_д -сила трения частицы о диск ротора;

f_p и f_д - коэффициенты трения частицы об измельчающее ребро и диск ротора.

В результате решения системы уравнений получили:

(6)

Определять значение будем для частицы, находящейся в начале измельчающего ребра и имеющей максимальную скорость, то есть начавшей свое движение из центра диска.

Дифференциальное уравнение (6) является неоднородным линейным дифференциальным уравнением второго порядка, описывающим движение частицы продукта по поверхности измельчающего ребра.

Общее решение неоднородного линейного дифференциального уравнения (6) второго порядка имеет вид

z = z₁ + z₂ = C·+ (7)

где С - постоянный коэффициент;

После всех преобразований получили:

 = (8)

Подставим значение из уравнения (8) в (4), тогда

(9)

Расчеты по формуле (9) показали, что в зависимости от диаметра измельчаемых частиц необходимо устанавливать на роторе сепарирующе-доизмельчающей машины ребра с высотой рабочей части не менее указанной в таблице 1.

Таблица 1

Список литературы

измельчение комбикорм машина

1. Волошин, Е.В. Совершенствование процесса измельчения зернового сырья при производстве комбикормов: дис. канд. тех. наук / Е.В. Волошин. - Москва, 2002. - 153 с.

2. Устройство для разделения смесей: пат. 2167006 Рос. Федерация: МПК:7B07B7/083A / Глебов Л.А., Коротков В.Г., Кузнецов О.А., Волошин Е.В.; заявитель и патентообладатель Оренбургский государственный университет. - № 99123474/03; заявл. 09.11.1999; опубл. 20.05.2001, Бюл. № 23 (II ч.). - 3 с.

3. Волошин, Е.В. Доизмельчитель зернового сырья при производстве комбикормов / Е.В. Волошин // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры [Электронный ресурс]: материалы Всероссийской научно-методической конференции; Оренбург. гос. ун-т. - Оренбург: ОГУ, 2016. - С. 1087-1089.

4. Волошин, Е.В. Определение основных параметров работы доизмельчителя комбикормов / Е.В. Волошин // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры [Электронный ресурс]: материалы Всероссийской научно-методической конференции; Оренбург. гос. ун-т. - Оренбург: ОГУ, 2018. - С. 1955-1960.

5. Коротков, В.Г. Оптимизация процесса обработки зернового сырья на шнековом пресс-экструдере / В.Г. Коротков, В.П. Попов, С.Ю. Соловых, Е.В. Волошин, С.В. Антимонов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - 2018. - № 4 (72). - С. 186-189.

6. Волошин, Е.В. Исследование эффективности работы молотковой дробилки при измельчении смеси зернового и гранулированного сырья // Транспорт, наука, образование в XXI веке: опыт, перспективы, инновации: материалы VII Международной научно-практической конференции. - Оренбург: ОГУ, 2017. - С. 18-21.

7. Волошин, Е.В. Определение рациональных значений высоты измельчающих ребер и размера сепарирующего зазора доизмельчителя зернового сырья // Транспорт, наука, образование в XXI веке: опыт, перспективы, инновации: материалы VII Международной научно-практической конференции. - Оренбург: ОГУ, 2017. - С. 21-22.

Размещено на Allbest.ru