автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Виброфикционное сепарирование зерносмесей при вращательных колебаниях

Г I и ин

2 б ДПР 1993

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ШСШШУ ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ

На правах рукописи

СЕЙТПАНОВ ПСШАТБЕК КАЛДЫЕАЁВИЧ

УДК 664.782.44:622.771(043.3)

ВИБРОФРИКЦИОННОЕ СЕПАРИРОВАНИЕ ЗЕРНОСМЕЕЕЙ ПРИ ВРАЩАТЕЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЯХ

Специальность 05.18.12 - Процессы, машины и агрегаты

пищевой пгюмышленности

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1993

Работа выполнена в Московской ордена Трудового Красного Знамени Государственной Академии пищевых производств

Кандидат технических наук, доцент А.М.Васильев

Доктор технических наук, профессор Е.В.Семенов

Кандидат технических наук, вед.н.с. В.Г.Дудаев

Институт повышения квалификации руководящих работников и специалистов перерабатывающей промышленности

Зашита состоится 20 мая 1993 г. на заседании специализированного Совета К 063.51.07 Московской Государственной Академии пищевых производств.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГАПП,

Просим Вас принять участие в заседании специализированного Совета или прислать отзыв в двух экземплярах, заверенных печатью учрелщения, по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе, дом II.

Автореферат разослан апреля 1993 г.

Научный руководитель:

Официальное оппоненты:

Ведущая организация:

Ученый секретарь специализированного Совета к.т.н., доцент

И.М.Савина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Крупа является одним из основных продуктов в рационе питания человека. Ответственными технологическими операциями при переработке крупы являются крупоотделение, то есть разделение смеси шелушены* и нещелушеных зерен крупяных культур, и контроль готовой крупы.

Оборудование, применяемое для выполнения этих операций по своим технико-экономическим показателям не удовлетворяет возрастающим требованиям промышленности.

Исследования показали, что наиболее рациональными с точки эре-кия уменьшения габаритов, массы и динамических нагрузок привода могут быть сепараторы с вращательными колебаниями горизонтальных кольцевых рабочих органов вокруг вертикальной центральной оси.

Цель работы. Совершенствование процессов разделения смеси ше7 лущеных: и нешелупених зерен овса и контроля готовой гречневой крупы при вращательных колебаниях горизонтальных кольцевых рабочих органов.

Научная новизна работы заключается и следующем:

- теоретически обоснована модель радиального.виброперемещения крупных и легких частиц верхнего слоя зерносмзси в горизонтальном кольцевом канале при его вращательных гармонических колебаниях вокруг центральной вертикальной оси;

- дано полное решение задачи вибрационного перемещения крупных й легких частиц верхнего слоя и экспериментально подтвэрадены значения средней скорости транспортирования к оси колебаний кольцевого канала;

- доказана эффективность применения процесса вибрационного сепарирования при вращательных колебаниях кольцевых рабочих органов о однородно иакрошероховатой поверхностьо для осуществления про-

цессов сепарирования смеси шелуденых и нешелушеных зерен овса и контроля готовой гречневой крупы;

- обоснована возможность создания виброфрикционного сепаратора с вращательными колебаниями кольцевых рабочих органов для овсо-и грочезаводов.

Практическая ценность работы. На основании результатов исследования разработаны исходные требования на виброфрикциоиный сепаратор для разделения смеси шелушеных и нешелушеных зерен овса производительностью 2,5 т/ч.

Внедрение виброфрикционных сепараторов на овсозаводах, по предварительным расчетам, обеспечивает годовой экономический эффект на одну машину 264 ООО рублей.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуадены на УШ конференции молодых ученых и специалистов "Совершенствование оборудования пищевых производств" и научно-технической конференции "Научное обеспечение хранения и переработки растительного сырья в пищевой промышленности", посвященных 60-летию образования МТИПП /Москва, 1991г./. Диссертация обсуждена на расширенном заседаний кафедры "Расчет и конструирование машин" МГАПП, По заявке на устройство виброфрикционного сепаратора получено положительное решение ВНИИГ1В на вадачу авторских свидетельств.

Обьём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы (101 наименование) и приложений. Работа изложена на 167 страницах, иллюстрирована 40 рисунками и 9 таблицами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и необходимость оо-

вершенствования процесса сепарирования смеси шелушены* и нешелу-шеных зерен крупяных культур, сформулирована цель работы и её научная новизна.

В первой главе проведен анализ современного состояния техники и технологии сепарирования смеси иелушеных и нешелушеных зерен крупяных культур, а также работ в области вибрационного сепарирования сыпучих смесей.

Отмечено, что на крупяных заводах применяют два способа обработки смеси шелушеных и.нешелушеных зерен: многократное последовательное шелушение смеси до полного отделения пленок; крупоотде-ление с целью отбора ядра и направления его на дальнейшую обра- . ботку, а зерна на повторное шелушение. Способ иелушекия с крупо-отделением прочно вошел в технологию переработки таких крупяных культур, как рис, овес и гречиха.

В настоящее время на крупозаводах страны для' выполнения операций крупоотделенкя и контроля готовой крупы применяются машины различного принципа действия - самотечные крупоотделители КГМ, крупоотделители ШО, рассева А1-БЕУ и другие. Самыми распространенными, благодари высокой эффективности сепарирования, являются па,вди-машины зарубежных фирм. Однако, к числу Недостатков падди-ыашмны следует отнести большие габариты и кассу, динамическую неуравновешенность и невысокую удел: ную производительность.

В результате исследований процесса сепарирования в канале падди-машины, В.В.Гортинским, Э.В.Абрамовым и Д.Е.Вороновым был создан виброударный сепаратор У1-ЕСВ с вращательными колебаниями рабочих органов кольцевой формы, который, хотя и имел высокую производительность, небольшие габариты и массу» динамическую уравновешенность, не нашел применения в производстве из-за невысокого коэффициента извлечения ядра (не более 70%).

Последнее обстоятельство мокно объяснить значительно меньшей длиной рабочих каналов сепаратора по сравнению с падДи-машиной. В последней аерносыесь перемещаясь в канале тонким слоем подвергается многократному воздействию отражательных стенок.

Однако, высокой эффективности сепарирования на рабочих органах кольцевой формы можно добиться используя иной способ воздействия на обрабатываемую зерносмесь, а именно, подвергнув её аффективному самосортйрованию и обеспечив транспортирование верхних и нижних слоев зерносмеси в радиально противоположных направлениях на макрошероховатой поверхности специальной формы.

Дня теоретического описания явлений, протекающих в сыпучих телах под действием вибраций, существуют различные модели: модель в виде.материальной частицы, принятая И, Ф.Гончаревнчеы, Б.И.Крюковым, В. В.Гортинскнм, Л.Б.Левенсоном, Г.Д.Терсковым и другими, и с исчерпывающей полнотой изученная И.И.Елехманом и Г.Ю.Джанелидзе} модель в виде материальной частицы с приведенными параметрами, Примененная А.П.Субачем и Л.И.Иачихиной} двухмассовая инерционная модель А.О.Спиваковского и И.Ф.Гончарввича; модель сплошной среды П,£.Слиеде{ модель послойного движения плоских слоёв В.В.Гор-тинского, а также ей частные случаи - двухслойные модели Б.В.Жиган ко ва и Л.М.Васильева. .

Изучению явления самосортирования посвящены труды Ф.Дайера, А.В.Панченко, А.Ф.Ульянова, И.И.Блехмана, В.Я.Хайнмана, В.В.Гор-тинского, Г.Е.Птушкиной, А.Ы.Васильева, В.А.Буцко, Р.Н.Касимова и других. Особый интерес представляют исследования В.А,Буцко, который установил, что в практически целесообразной области кинематических параметров колебаний увеличение скорости погружения или всплывания частиц, отличающихся от окружающих плотностью и размерами, возможно путем увеличения макрошероховатости опорной поверхности.

А.Е.Оспанов изучая процесс сепарирования в кольцевом канале, доказал возмоисность транспортирования частиц нижнего слоя зерно-смеси в радиальном направлении от оси колебаний канала при специальной форме макрошероховатой опорной поверхности.

С точки зрения развития теории процесса сепарирования, большой интерес представляет также движение легких и крупных частиц верхнего слоя сыпучего тела к оси колебаний кольцевого канала при его вращательных гармонических колебаниях, что не являлось предметом специального исследования.

В соответствий с состоянием вопроса и целью работы, сформулированы следующие задачи исследования:

1. Разработка теоретических предпосылок радиального виброперемещения легких и крупных частиц верхнего слоя зерновой смеси в горизонтальном кольцевом канале, совершающем вращательные колебания в своей плоскости.

2. Создать экспериментальную установку и разработать методику, экспериментов по определению средней радиальной скорости частицы верхнего слоя.

3. Экспериментальная проверка теоретических предпосылок радиального движения частицы верхнего слоя.

4. Экспериментальное определение области {¡ациональных пара- 1 метров процессов сепарирования:

а) смеси шелушеных и нещелушеных зерен овса;

б) продуктов переработки гречихи на стадии контроля готовой крупы.

5. Разработка новой технологической схемы процесса сортирования продуктов шелушения овса, основанной на применении предлагаемого крупоотделителя с вращательными колебания!,™ рабочих, органов.

Во второй главе разработаны теоретические предпосылки радиаль-

ного виброперемещения крупных и легких частиц.верхнего слоя зерновой смеси в горизонтальном.кольцевом канале, совершающем гармонические вращательные колебания вокруг центральной вертикальной оси,

Решение задачи проведено в два этапа. Сначала рассмотрено движение верхнего слоя по опорной поверхности кольцевого канала, а затем движение частиц по верхнему слою, как по опорной поверхности с известным законом колебаний.

В качестве основного допущения пренебрегали радиальным перемещением частицы за один период колебаний слоя, сравнительно с её радиальной координатой.

Рассмотрение относительного движения с учетом сил инерции Ко-риолиса приводит к необходимости применения приближенных методов решения, что ввиду малости этих сил не вполне оправдано. Поэтому, при теоретическом исследовании процесса рассматривали относительное движение слоя и частицы, пренебрегая силами инерции Кориолиса.

При-вращательных колебаниях кольцевого канала исходная зерно-смесь образует сыпучее тело, верхняя поверхность которого близка к конической с образующей, поднимающейся по мере удаления от оси колебаний (рис,56). Это обстоятельство обусловлено совокупным воздействием на сыпучее тело центробежных сил инерции и сил реакции со стороны наружного кольцевого порога и в теории вибрационного перемещения носит название явления вибробункеризации.

При атом, в силу симметрии движущих сил и сил сопротивления относительному движению слоя вдоль кольцевого канала и равновесия центробежных сил инерции и сил инерции со стороны наружного кольцевого порога, верхний слой совершает только колебательное движение вдоль канала.

Движение верхнего слоя эерносмеси рассмотрим как сумму переносного движения вместе с рабочим органом и относительного в сис-

теме координат, неподвижно связанной с рабочим органом.

Рабочий орган совершает вращательные колебания по закону: (Ф'9вБ1паЛ

где угловая амплитуда колебаний, рад.; (О - частота колебаний,

Рассмотрим верхний слой в виде материального кольца радиуса Ц шириной сЩ. Согласно методике И.И.Елехмана и в обозначениях В.В. Гортинского дифференциальное уравнение относительного движения кольца приводится к известному виду:

х*а(Втд-2*), . (2)

гДе <з)

2 - + _££---(4)

* ~ П%Ь)гС050(

коэффициент сопротивления сдвигу верхнего слоя; Ы - угол наклона свободной поверхности сыпучего тела к горизонтали.

Рассмотрим наиболее распространенный в сепарирующих машинах режим вибрационного перемещения с двумя мгновенными остановками (без пауз) - режим 2 по терминалогии И.И.Елехмана.

Обозначим фазовые углы начала относительного движения верхне* •

го слоя в положительном и отрицательном направлениях иси X соответственно 5,1 и §■!., а фазовые углы окончания -^ и .

Для определения зависимости относительной скорости слоя от угла 5, проинтегрируем уравнение (2) в пределах от до <5, имея ввиду, что = <Г=<у£; = ^

* = Йий;« -Со$5- 2±(й- (Г«)] (5)

Здесь и в дальнейшем верхние знаки соответствуют скольжению в положительном направлении оси, а нижние -в отрицательном. Известно, что для режима 2 справедливо:

По методике В.В.Гортинского, для рассматриваемого случая: Ъ*§--агс$1п(&*) (7)

Из уравнений (2) и (5) с учетом (I), (3) и (4) получим абсолютные угловые ускорение и скорость кольца

. <а>

(Ю)

г м (12)

Имея уравнения (9) и (10), тоесчь зная закон колебательного движения верхнего слоя, переходим к рассмотрению движения частицы в верхнем слое,

В процессах крупоотделения и контроля готовой крупы содержание крупных и легких частиц в исходной зерносмеси значительно меньше мелких и тяжелых, поэтому первые движутся.в верхнем слое отдельными частицами, не образуя сплошного слоя. Поэтому, влиянием таких частиц на движение верхнего слоя можно пренебречь.

Рассмотрим движение легкой частицы по верхнему слою сыпучего тела, представляя ее как материальную точку (рис.1). За переносное движение частицы примем абсолютное двииение верхнего слоя.

На частицу действуют, следующие силы: & -вес частицы; N -нормальная реакция верхнего слоя; -центробежная' сила

инерции в переносном движении; Р* ^тЯ^ -тангенциальная сила инерции в переносном движении; ; % ° Щ -силы сопротивления верхнего слоя относительному движению частицы в радиальном направ-

лении и вдоль кольцевого канала соответственно, где ^ и ^ -коэффициенты сопротивления сдвигу частицы.

Дифференциальные уравнения относительного движения частицы етхв/пЯ^-Р^лх (13)

ту =т1?Ф^Со5Ы. - тдвш -/; ¡¿дп ¡/ (14)

т.2=Ы-тс}Со5е£-тВФ£51по1 (15) '

Так как движение частицы происходит без подбрасывания, т.е. 2=Сопи 2=0, то из уравнения (15) имеем:

Ы-п$Со$сС+тЯ1Р1>!бо2(£^С1д)го1поС (16)

Так как нас интересует дв.ление частицы только в радиальном направлении, т.е. вдоль оси У,-то имея- вввду, что , а £ = {др, = ' и.о.-учетом уравнения (10), уравнение (14) после

преобразований перепишем в следующем виде:

(17)

где ы^со'-^Ш (Ш

Как видно из уравнения (17), необходимым условием движения

частицы в положительном направлении оси У является неравенство \ (20)

Необходимым и достаточным условием движения частицы в отри-

цательном направлении оси У является неравенство

е.>а (22)

Так как в реальном процессе частица верхнего слоя перемещается к оси колебаний, то в дальнейшем рассмотрим движение частицы в отрицательном направлении оси У, приняв аа начало отсчета времени момент её всплытия и считая, что движение начнется с начальной скоростью, равной нулю. Совместим начало отсчета времени с началом движения верхнего слоя в положительном направлении оси X.

При движении частицы в радиальном направлении к оси колебаний канала возможны следующие соотношения параметров уравнения (17):

(А+Ьб)*ал>е_ (23)

(24)

При выполнении неравенства (23) частица может двигаться с паузами и без пауз (непрерывное скольжение), а при выполнении неравенства (24) возможно только непрерывное скольжение частицы.

Примем следущую классификацию режимов относительного движения частицы:

режим I -резким движения с паузами, при котором начало движения и начало паузы соответствуют одному полупериоду колебаний слоя;

режим 2 -режим движения с паузами, при котором начало движения и начало паузы соответствуют различным полупериодам колебаний слоя} режим 3 -режим непрерывного скольжения.

Движение частицы может происходить в любом из перечисленных режимов, поэтому в диссертации приведено решение всех режимов, движения частицы.

Режим I. Дифференциальное уравнение относительного движения частицы при скольжении слоя в положительном направлении оси X имеет вид:

¿¡'(¿.[(■в.+^дУ-е.] (25)

Так как выполняется неравенство (23), то фазовыйугол начала движения частицы определим, приравняв выражение в квадратных скобках уравнения (25) нулю, по формуле:

<26)

Из двух значений началу движения соответствует меньшее.

Для определения зависимости скорости частицы от фазового угла проинтегрируем уравнение (25) в пределах от значения фазового угла начала движения до текущего значения 5 и от $ а О до текущего значения скорости у, учитывая, что и

у - а;]> <27)

где Щ = №~е.)би + . (28)

Фазовый угол (¡¿г окончания движения частицы; т.е. начала*первой паузы, определим из уравнения (27) при ¡/=> 0.

Для определения пермещения частицы вдоль оси У на иктерва-. ле изменения фазового угла от до , проинтегрируем уравнение (27) в пределх от до д2- и от у ■ 0 до у , учитывая,

Дифференциальное уравнение относительного движения частицы при скольжении слоя в отрицательном направлении оси X имеет вид:

у=<1_[(-ь_+с_д)г-е.] (зо)

Фазовому углу ё{. начала движения частицы после паузы соответствует меньшее из двух значений, определяемых по формуле:

Зависимость скорости частицы от фазового угла 8 определим

проинтегрировав уравнение (30) в пределах от д,- до д и от у =0 А° 9 (32)

где ия = (£-е.)2и+€.с.5* (зз)

Фазовый угол окончания движения частицы определим из уравнения (32), приравняв скорость $ нулю.

Дня определения перемещения частицы на интервале 5и+5<д2. проинтегрируем уравнение (32) в пределах от Зи до дг1 и от у = О до у

<з4)

Среднюю скорость частицы за период колебаний слоя определим по известной формуле:

М(35)

Радиус соответствующий положению частицы в кольцевом канале после её перемещения в радиальном направлении за период колебаний верхнего слоя, определим по формуле:

(36)

Рассматривая движение частицы в следующем периоде колебаний слоя, определяем новые значения безразмерного сопротивления , фазовых углов би , ди , , 5г_, а также параметров , С± , с1_ и , которые зависят от радиуса /? .

На рисунке 2 представлена геометрическая интерпретация дифференциальных уравнений (25) и (30) движения частицы и их первых интегралов - уравнений (27) и (32). Заштрихованные площади между прямыми /ЛП и 5^) и кривой МЫ пропорциональны перемещениям частицы относительно слоя, и в сумме составляют перемещение за один полный период его колебаний.

В последующих периодах колебаний слоя движение частицы проис-

(8н*с. ¡3)г (&1+С.1<1)г (&Ы<-С.,Ж

Рйо. 2

ходит аналогично рассмотренному вьше, при этом угол наклона пря-шх тп и к оси абсцисс увеличивается после каждого периода колебаний слоя, вследствие увеличения параметра е. с уменьшением радиуса Я (см. уравнение (19)).

Режим 2. Геометрическая интерпретация уравнений движения частицы в режиме 2 показана на рис.3. Отличием в решении задачи является увеличение вдвое интервалов интегрирования -

Определив перемещения частицы в каждом интервале её движения,

находим среднюю скорость частицы за период колебаний слоя:

--^г--137'

По истечении периода колебаний слоя, радиальная координата частицы определяем по формуле:

Ъ-Г-Ъ+УЛ+УЛ ш

В последующих периодах колебаний слоя движение частицы происходит аналогично, но при новых значениях Я , следовательно и параметров, определяющих движение частицы.

Режим 3. В режиме 3 (рис.4) частица движется непрерывно (без пауз). При этом границы интегрирования соответствуют фазовым углам переключений движения слоя.

Средняя скорость частицы за период колебаний слоя и её новая радиальная координата определяются по формулам (35) и (36).

Заметим, что уменьшение рлдиуса Я, являющееся следствием движения частицы к оси колебаний канала, вызывает изменение параметров уравнения (17). При этом они изменяются в различной степени, поэтому возможно существование так называемых переходных периодов в движении частицы. Эти периоды характеризуются появлением пауз на различных участках различных полупериодов колебаний слоя. Могут быть семь различных видов таких переходных периодов, которые подробно рассмотрены в диссертации.

На рис.7 представлены зависимости средней радиальной скорости частицы верхнего слоя по ширине кольцевого канала при различных значениях частоты П и амплитуды У?, колебаний, полученные расчетом на ЭВМ ДВК-ЗМ: по предложенной методике.

Третья глава посвящена экспериментальному исследованию, задачи которого заключаются в следующем:

- исследование движения частицы верхнего слоя;

- определение области рациональных значений параметров процес-

сов сепарирования: - а) смеси шелушеных и нешелушеных зерен овса; б) продуктов переработки гречихи на стадии контроля готовой крупы.

Для проведения экспериментов использовались: - продукты шелушения овса, отобранные в Миргородском овсозаво-де перед крупоотделением в падци-машинах, влажностью 3*13,

и содержанием нешелушеных зерен К = 10$;

продукты переработки гречихи, отобранные в Ефремовеком гре-чеэаводе перед контролем готовой крупы в падци-машине, влажностью У/ = П,3 т 12,О/а и содержанием зерновых и сорных примесей Ксл=3,4%.

Все эксперименты были проведены на экспериментальной установке вращательных колебаний УВК.

Рабочий орган установки (рис.5а) представляет собой горизонтальную опорную поверхность I с радиальными рифлями 2, ограниченную наружным 3 и внутренним 4 кольцевыми порогами. В наружном кольцевом пороге в его нижней части выполнены равномерно распределенные по периметру восемь выпускных отверстий 5. Радиальные рифли установлены с зазором 10 мм между их концами, и наружным кольцевым порогом. Внутренний кольцевой порог 4 выполнен с. двумя участками большей высоты, расположенные напротив мест подачи зер-носмеси на кольцевой канал.

Процесс сепарирования происходит следующим образом (ри.56). Зерновая смесь, поступая в середину канала двумя равными по производительности потоками, под воздействием вибраций равномерно распределяется по всему кольцевому каналу. В процессе самосортирования зериосмеси, более плотные и мелкие частицы погружаются в нижние слои, и под действием пульсирующих центробежных сил транспортируются в радиальном направлении от оси колебаний и выводятся через выпускные отверстия, образуя 1-фракцию, а менее плотные и

I-фракция

II-фракция

1-фракция

Рис,б

крупные частицы всплывают в верхние слои и, под действием подпора и гравитационных сил перемещаются в радиальном направлении к внутреннему кольцевому порогу и переливаются через его низкир участки, образуя II-фракцию.

Для исследования движения частицы верхнего слоя проводили ки-носьемку кинокамерой Красногорск-16 при частоте 48 кадров/сек. Методика проведения экспериментов заключалась в следующем.

При установившемся режиме процесса сепарирования индикатор 2 (рис.6), представляющий собой кружок плотной бумаги, обклеенный снизу нешелушеными зернами, клали на поверхность зерносмеси у наружного кольцевого порога и одновременно включали кинокамеру I. Кинокамера жестко установлена на неподвижном штативе так, чтобы в поле зрения его объектива попадали участок воз- ± можного движения индикато-

ра, показания шкалы 4 и не-иохдашя 5ернк"мь// подвижная стрелка 3.

Киносьемку движения индикатора проводили до перелива его через внутренний

, ' г:-'V"*' -V : ''

II-фракция

кольцевой порог, а обработ- Раб0ЧИ" ку кинопленки осуществляли путем проецирования каждого кадра на бумагу с координатной сеткой.

На рис.7 приведены зависимости средней радиальной скорости Ц, легкой частицы верхнего слоя по ширине кольцевого канала при

Рис.6

. индикатора

различных значениях частоты Л и угловой амплитуды колебаний рабочего органа. Скорость Ур монотонно возрастает по мере приближения к среднему радиусу канала, а затем убывает по мере приближения к внутреннему кольцевому порогу. При увеличении П скорость частицы увеличивается по всей ширине кольцевого канала, а изменение % в области исследованных значений практически не влияет на величину V,, . Проверка, проведенная по Р - критерию

Фишера, показала, Ур-Й?"* что предложенная математическая модель адекватно описывает реальный процесс радиального виброперемещения легких частиц верхнего слоя зерносмеси. .....™ ,'

„ %-10,1

Следующая часть

экспериментального 16 исследования посвя- ц щена определению 8 области рациональных значений параметров

ров процессов сепа- ззо 570 Ш № Ш Я,¿и

рирования зерносме- о-^10; 9-%в120;

—о-| —♦—! —л—эксперимент} -----расчет

сей. При этом иссле-

Рйс.7

довали влияние на эффективность сепарирования кинематических (частоты П и угловой амплитуды % колебаний рабочего органа) и технологических параметров (нагрузки 0 и концентрации К выделяемого компонента).

Эффективность процессов сепарирования зерносмесей оценивали, как принято, двумя показателями - коэффициентами чистоты V7 и извлечения р ядра.

Результаты экспериментов по разделению смеси шелушеных и не-шелушеных зерен овса, представленные на рисунке 8, позволяют сделать следующие выводы:

- с увеличением ф зависимость ЩО) монотонно возрастает, а р((}) монотонно убывает при всех значениях П; наиболее высокие

П.«<>'/иии: 1-ИО: 1-120-, 5-130

%%

99,8 0,95

99,6 0,92

99,4 0,"í

99,2 0,84

49,0 0,80

S8,8 - 0,76

93,6 - 0,72 M п

г

59,5 - 0,9В

99,г ■ 0,92

98,8 - 0,88

98,■Ь - 0,84

98,0 - 0,80

97, б ■ 0,76

- Ç

99,9 - 0,55

99,8 - 0,98

99,7 • 0,97

99,6 - 0,96

99,5 - 0,95

99,4 ■ 0,94

—« 1

/1

И ^ с 1—^

/ ? л ■4

и--к 500 КГ/ч-, -10%

Г

ÍDO -105 110 U5 120 125 НО. 1i5 M П,*°%шн О о;-= ОЕ- % =

11- и

ч>

л

МкО m m m Q,Kr/4 о о -K*5,0%i û - К =1,5%

показатели эффективности достигаются при Q = 490 + 530 кг/ч;

- с увеличением П зависимость h) носит экстремальный характер, а монотонно возрастающий; такой характер зависимостей сохраняется при всех исследованных значениях ; каждому значению Уа соответствует вполне определенное значение д, при котором процесс протекает наиболее ¡эффективно; наиболее высокие показатели эффективности процесса соответствуют Л =125 кол/мин:iÇ=I2<}

- увеличение концентрации нешелуиеного овса в два раза (К*1,Ь% и /С =3,0%) практически не влияет на эффективность сепарирования; при изменении Q от 435 до 400 кг/ч эффективность процесса сепарирования весьма высока 0,94; А%).

Таким образом, в результате экспериментальных исследований определены рациональные значения основных параметров процесса сепарирования смеси шелушеных и нешелушеньк зерен овса на пред- , лагаемом рабочем органе: Л =120 кол/мин; f0 » 14°; Ю х

22 мм; Q = 490 -s- 510 кг/ч; "А = 99,6$; р = 0,98.

Результаты экспериментов по разделению ядрицы и зерновых и

г ?

99,3 - 0,98

?9,5 ■ 0,96

99,14 ■ 0,9Ь

99,2 ■ 0,92

99,0 ■ 0,90

98,8 0,88

( к"4

н

0 = . п* Ь50 т « _ "/г. Умим "Л !_.. ..

Г ?

99,8 - 0,98

99,6 -0,96

99/1 ■ 0,9Ь

99,2 0,92

-в— ч

V о—

/

о

Ш 425 450 475 530 <3,т

9 10 1! 12 И <Р„град.

сорных примесей на стадии кон-

■

99,8 0,999

99,6 ■0,993

99,1/ ■0,497

99,2 ■0,996

9910 ■ от

V

У ч.

"о N X)

Г

1 2 3 4 5 6 7 Ки, Рис.10

троля готовой гречневой крупм (рис.9 и 10) позволили определить основные параметры процесса на предлагаемом рабочей органе: П= 120 кол/мин; 12°; /1/4= 10x19 мм; И й 450 кг/ч; 99,4%; р= 0,996.

Четвертая глава посвящена практическому применению результатов исследования.

На основании результатов исследования разработаны исходные требования на экспериментальный образец виброфрикционного сепаратора с вращательными колебаниями кольцевых рабочих органов, предназначенный для разделения смеси шелушеных и нешелушеных зерен овса, производительностью 2,5 т/ч, принципиальная схема которого показана на рис.11.

Сепаратор состоит из пяти рабочих органов I, собранных в один пакет с помощью вставок 4, приемно-распределительного устройства 2 с ловушечным ситом 6, привода 3, платформы 5, снабженной сборными гонками 8 и выпускными патрубками 9 и станины 10.

Годовой экономический эффект от внедрения виброфрикционного сепаратора на овсозаводах, по расчетам на конец 1992 года, составляет 264 300 рублей на одну машину.

Исходная зерносмесь

аспирация

грубые примеси

нешелушений п овес

елушеный овес

Рис. II

ЗАКЛ1СЧЕНИЕ

1. На современных крупозаводах для выполнения технологических операций крупоотделения, т.е. разделения смеси шелушеных и нешелушеных зерен крупяных культур, и контроля готовой крупы наиболее широко используются падци-машины зарубежных фирм. Однако, они имеют большие габариты и массу, невысокую удельную произво-дительномть, а также динамически неуравновешены.

2. Наиболее перспективными представляются процессы сепарирования в горизонтальных кольцевых рабочих органах, совершающих вращательные колебания вокруг центральной вертикальной оси при обеспечении интенсивного самосортирования зерносмеси и транспортирования верхних и нижних слоев в радиально противоположных направлениях.

3. Предложена и теоретически обоснована модель вибропереые-щения легких и крупных частиц верхнего слоя сыпучего тела в горизонтальном кольцевом канале, совершающем вращательные колебания вокруг центральной вертикальной оси.

4. Составлены и решены дифференциальные уравнения относительного движения частицы по верхнему слою в радиальном направлении кольцевого канала к оси его колебаний, Установлена возможность существования трех режимов вибрационного перемещения частицы.

5. Определены значения средней радиальной скорости частицы верхнего слоя сыпучего тела по ширине кольцевого канала по разработанной методике на ЭШ ДБК-ЗМ.

6. Для экспериментальной проверки теоретических предпосылок и определения рациональных параметров процессов сепарирования зерносмесей создана экспериментальная установка с вращательными колебаниями кольцевого рабочего органа.

7. Разработана методика определения средней радиальной скорости виброперемещения частицы верхгзго слоя зерносмеси с применением киносъемки, в качестве модельной частицы был использован индикатор - пружок плотной бумаги, обклеенный снизу нешелу-шенкми зернами.

8. Экспериментально установлена адекватность принятой модели реальному процессу транспортирования легких частиц верхнего слоя к оси.колебаний. •

. 9. Определены рациональные значения параметров процессов сепарирования смеси шелуиеных и нешэлушеннх зерен овса и продуктов переработки гречихи на стадии контроля готовой крупй.

10. Разработаны исходные требования на экспериментальный образец виброфрикционного сепаратора для разделения смеси шелуиеных и неаелушеных зерен овса производительностью 2,5 т/ч.

11. Отадаемый экономический аффект от внедрения одного се-

паратора на овсозаводах составляет 264 ООО рублей (по расчетам на конец 1992 года).

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах!

1. Совершенствование процесса сепарирования зерносмесей при вращательных колебаниях / Сейтпанов П.К., Оспамов А. Б., Васильев А.М, // Совершенствование оборудования пищевых производств: Тез. докл. УIII конф. молодых ученых и спец-тов, поев. 60-летию образования ИГИПП. 11-14 июня 1991. - М.,-1991. - С. II6-II6.

2. Совершенствование процессов сепарирования зерносмесей при вращательных колебаниях / Васильев A.M., Воронов Д.В., Оспа-нов А.Б., Сейтпанов П.К. // Научное обеспечение хранения и переработки растительного сырья в пищевой промышленности: Тез. докл. научно-техн. конф., поев. 60-летию ЬГГИПП, часть II, 2931 октября 1991. - М., 1991. - С.64-65.

3. Заявка #4873538/03 / Устройство для сепарирования эернопро-дуктов / авт.иэобрет.: В.В.Горгинский, А.Ы.Васильев, А.О.Лон-дарскйй, Э.В.Абрамов, А.Б.Оспанов, Д.Е.Воронов, U.K.Сейтпанов. Заявл. 15.10.1990 г. Реиение о выдаче авторских свидетельств от 28.06,1991 г.

Рорпрянт Щ 1W1___

Заказ №41, тираж 100 экз.