Измельчитель малогабаритный фуражного зерна

Рис.3.3. Молотковый барабан:

                     1 – ротор; 2 – ось подвеса;

            3 – распорная втулка;

     4 – молоток.

Тогда  Дб=0,9 (0,107)0,5=0,294=0,3м.             

              Длину барабана определим по следующей зависимости:

                              Lб=0,7 Дб  ,м                                                                               (3.6)

Тогда Lб=0,7 0,3=0,21 м.

              Расстояние от оси подвеса до центра тяжести молотка определим по следующей формуле:

                            См=(ам2 + вм2)/(6 ам),м                                                                       (3.7)

где ам - длина молотка равная 0,1 м;

       бм - ширина молотка равная 0,06 м.

Тогда См=(0,12 +0,062)/(6 0,1)=0,023м.

              Расстояние от центра подвеса до точки начала рабочей зоны молотка определим по зависимости:

                     lм=0,154 Дб, м                                                                                     (3.8)

Тогда lм=0,154 0,3=0,0462 м.

              Радиус подвеса молотка определим по следующей зависимости :

                       Rп=0,346 Дб, м                                                                                  (3.9)

Тогда Rп=0,346 0,3=0,104 м.

              Число молотков определим по следующей  формуле:

                            z=(Lб-L)kz/,шт.                                                                           (3.10)

где     L -суммарная толщина распорных втулок не перекрываемая                 

               молотками , 0,18 м;

           kz -число молотков идущих по одному следу, 2 шт.;

  - толщина молотка, 0,005 м.

Тогда  z=(0,21-0,18)2/0,005=12 шт..

              Основными размерами перфорированного стакана (решета) являются диаметр и длина. Длину перфорированного стакана определим по следующей формуле:

                       Lп=Lб+2l,м                                                                                    (3.11)

где l - длина зоны возможного движения измельченных частиц, 0,02м.

Так Lп=0,21+2 0,02=0,25м.

              Диаметр перфорированного стакана определяется в зависимости от заданного зазора между стенкой перфорированного стакана и каемкой молотка.

                              Дп=Дб+2 s, м                                                                                    (3.12)

Тогда Дп=0,3+2 0,012=0,324м.

3.6. Усовершенствование конструкции малогабаритного

измельчителя зерновых продуктов ИУФ-1

              На основе многокритериальной оценочной модели нами был выбран мало-габаритный измельчитель зерновых продуктов ИУФ-1. Измельчитель ИУФ-1 по типу является закрытым с вертикальным расположением приводного вала молоткового барабана. На наш взгляд технологический процесс измельчения зерновых продуктов протекает не планомерно с технологическими остановками, связанными с удалением твердых включений (камни, земляные глудки и т.д.) из перфорированного стакана. Следовательно, сменная производительность измельчителя падает из-за дополнительного технологического времени на удаление твердых включений.

              Для повышения сменной производительности измельчителя ИУФ-1 нами предусмотрено устройство для улавливания твёрдых включений (далее камнеуловитель). Предлагаемое нами устройство камнеуловителя сводит технологическое время, связанное с удалением твердых включений к нулю, и соответственно значительно повышается производительность измельчителя.

              3.6.1. Расчет сменной производительности измельчителя ИУФ-1.

              Зная чистую производительность измельчителя рассчитаем сменную производительность по следующей формуле:

                                                                      Qсм   = Q  ,                                                       (3.13)

где     Qсм – сменная производительность, кг/ч;

Q  – чистая производительность, кг/ч;

   – коэффициент использования времени смены [25];

                                           = tp / (tхх + tто + tтн + tр) ,                                         (3.14)

где     tхх – время холостого хода машины, ч;

tто – время технологического обслуживания, ч;

tтн – потери времени на устранение технических и

       технологических отказов, ч;

tр   – продолжительность времени основной (чистой) работы, ч.

Рассчитаем сменную производительность измельчителя по двум вариантам (без установки и с установкой камнеуловителя).

По первому варианту, без установки камнеуловителя значения составляющих формулы по определению коэффициента времени будут следующими: tхх=0,0834ч, tто=0,17ч, tтн=0,17ч,  tр=4,577ч.

Тогда

                        = 4,577 / (0,083 + 0,17 + 0,17 + 4,577)

и

                              Qсм   = Q  = 260,5 0,9 = 234,45 кг/ч.

По второму варианту, с установкой камнеуловителя значения составляющих формулы по определению коэффициента времени будут следующими: tхх=0,0834ч, tто=0,17ч, tтн=0,  tр=4,747ч.

Тогда

                        = 4,747 / (0,083 + 0,17 + 0+ 4,747)

и

                              Qсм   = Q  = 260,5 0,95 = 247,5 кг/ч.

По выше приведенным расчетам видно, что сменная производительность по второму варианту выше на 5,3 % чем при первом варианте. Это говорит о целесообразности установки камнеуловителя.

3.4.2. Устройство и функции камнеуловителя.

Камнеуловитель устанавливается на пассивном рабочем органе – перфорированный стакан (см. лист 6, 7 формата А1). Конструкцией предусмотрена установка двух камнеуловителей диаметрально расположенных друг против друга (под углом в 1800)

Камнеуловитель состоит из следующих деталей (см. лист 7,8 формата А1): петля правая; петля левая; ось; упорная стойка; пружина; дверка; гайка; регулировочный болт; перфорированный карман.

Такая деталь как дверка изготавливается путём вырезания элемента размерами по длине дуги (по вертикали и горизонтали 93х40) из перфорированного стакана по вертикальной поверхности перфорации.

Работа камнеуловителя протекает следующим образом. Твердые включения попадая в зону измельчения (между вращающимися шарнирно-подвешенными молотками и пассивным перфорированным стаканом) получают большие силы инерции, которые превышают силы инерции измельчаемого фуражного зерна по минимуму на 20 %. За счёт больших сил инерций твердые включения прижимаются к внутренней стенке перфорированного стакана и попадая на дверку, тем самым прижимая её и открывая проникают в перфорированный карман.

Удаление твёрдых включений осуществляется за счет снятия перфорированного стакана с камеры измельчения и поворотом его на 1800 вертикально вниз.

Регулировка усилия дверки осуществляется посредством регулировочного болта. Проверка и установка на заданную величину осуществляется специальным динамометрическим ключом.

3.4.2.1. Расчет пружины сжатия.

Рассчитаем диаметр проволоки по следующей формуле [26]:

где     d – диаметр проволоки, мм;

k – поправочный коэффициент, учитывающий влияние кривизны витков

и поперечной силы, принимаемый по таблице […];

              c – индекс пружины, отношение внешнего диаметра к внутреннему

диаметру;

              F – сила вызывающая максимальную деформацию пружины, Н;

              || – допускаемое напряжение при кручении, МПа.

              Исходя из конструктивных особенностей перфорированного стакана примем: внешний диаметр пружины 23мм; внутренний диаметр пружины 18мм. Тогда k=1,29, c=5, F=800H, ||=0,3MПа [26].

              Подставив выше приведенные значения получим диаметр проволоки 2мм. Исходя из геометрических размеров перфорированного кармана, примем длину пружины 92,5мм. Тогда полное число витков 19 штук, а число рабочих витков 17,5 штук. Направление навивки примем правое. Пружину будем изготавливать из проволоки сталь 65Г по ГОСТ 6402-70. Твёрдость для этой стали составляет 42…48 HRC.

3.7. Расчет мощности, потребляемой малогабаритным

измельчителем зерновых продуктов

              Баланс мощности измельчителя выражается следующей формулой [11]:

                                          Р = Риз+Рв+Рmа+Р1+Р2 +Рм  ,                                                    (3.16)

где     Риз - мощность, затрачиваемая на измельчение материала, кВт;

Рв - мощность, затрачиваемая на циркуляцию воздуха молотковым барабаном, кВт;

Рmа - мощность, затрачиваемая на транспортирование массы в самом аппарате, кВт;

Р1 - мощность, затрачиваемая на перемещение частицы вдоль лопасти швырялки и  сообщение ей кинетической энергии при выходе из выгрузной горловины, кВт;

Р2 - мощность, затрачиваемая на создание вертикального воздушного потока, кВт;

              Рм - мощность, затрачиваемая на преодоление механических потерь, кВт.

              При установленной производительности, мощность, затрачиваемая на измельчение зернового материала можно определить по формуле:

                                                     Риз = qиз   Аиз,                                                                        (3.17)

где    qиз - секундная производительность измельчителя, кг/с;

              Аиз - удельная работа на измельчение,  кДж/кг.

Удельная работа на измельчение зернового материала определяется по следующей формуле:

                                            Аиз = Спр  Сv lg3+Сs(-1) ,                                                           (3.18)

где      Спр - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние принципов действия и  конструктивных особенностей измельчителя;

              Спр - коэффициент, выражающий работу упругих деформаций сжатия, отнесенный   к 1 кг измельченной массы, Дж/кг;

              Сv - коэффициент, представляющий работу, затрачиваемый на образование новых поверхностей при сечении пласта измельчаемого материала, Дж/кг;

                    - степень измельчения:

                                                             = dз / dиз,                                                                      (3.19)

где      dз - диаметр целого зерна, м;

              dиз - диаметр после измельчения, м.

              Мощность, потребная на циркуляцию воздуха молотковым барабаном определяется по следующей зависимости:

                                             Рв = (q  Vб2) / (150  g ),                                                     (3.20)

где      q - расход воздуха, кг/ч;

              Vб - скорость воздушного потока, создаваемая молотковым барабаном,       м/с;

              g - ускорение свободного падения, м/с2.

              Мощность на транспортирование массы в самом аппарате:

                                                        Рmа =  fсл Риз ,                                                            (3.21)

где      fсл - коэффициент, аналогичный коэффициенту подбоя fn, введенному  В.Т. Горячкиным.

              Мощность, расходуемая на перемещение частицы вдоль лопасти швырялки и сообщение ей кинетической энергии при выходе из выгрузной горловины определяется по формуле:

                                                Р1 = Q (Vк.л2-Vн2),                                                                           (3.22)

где      Vк.л - скорость на конце лопасти при входе в горловину, м/с;

              Vн - начальная скорость поступающего материала, м/с;