ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ГЛУБОКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
НАО Казахский агротехнический университет имени С.Сейфуллина
К.С. БЕКБАЕВ, С.Д. ТОКАЕВ, А.ТӨЛЕУҒАЗЫҚЫЗЫ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ГЛУБОКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
Учебно-теоретическое издание
Нур-Султан, 2021
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВО
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
Казахский агротехнический университет имени С.Сейфуллина
К.С.БЕКБАЕВ, С. Д.ТОКАЕВ, А.ТӨЛЕУҒАЗЫҚЫЗЫ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ГЛУБОКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
Нур-Султан 2021
УДК 622.014.5: 667. 621. 428
ББК 30.6:34.5
К30
К.С. Бекбаев, С.Д. Токаев, А.Төлеуғазықызы. Технологические машины и оборудование для глубокой переработки растительного сырья. Учебное пособие. - Нур-Султан: Казахский агротехнический университет имени С.Сейфуллина, 2021. - 200.
Учебное пособие содержит сведения о назначении, классификации, устройстве и принципе действия основного оборудования для ведения химических и биотехнологических процессов при глубокой переработке с.х. сырья.
Рецензенты:
Ф.И.О. рецензента, асс. профессор, к.т.н. Б.Б.Кабулов
Ф.И.О. рецензента, доцент, к.т.н. М.М.Какимов
Учебное пособие предназначено для обучающихся высших учебных заведений, для использования в качестве руководства по курсу машины и оборудования перерабатывающего производства.
(C) К.С.Бекбаев, С.Д.Токаев, А.Төлеуғазықызы. 2021
(C) Казахский агротехнический университет имени С. Сейфуллина, 2021.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие
6
ГЛАВА І Общие сведения об оборудовании для глубокой переработки растительного сырья
7
1.1 Классификация оборудования
7
1.2 Требования, предъявляемые к оборудованию для глубокой переработки растительного сырья
9
Контрольные вопросы
10
ГЛАВА ІІ Оборудование для механической обработки сырья
12
2.1 Характеристика основных способов и машин для измельчения
12
2.2 Машины для дробления материалов
16
2.3 Машины для помола материалов
29
Контрольные вопросы
38
ГЛАВА ІІІ Оборудование для разделение жидких неоднородных систем
40
3.1.1 Отстойники
40
3.1.2 Гидроциклоны
44
3.1.3 Центрифуги и сепараторы
48
3.1.4 Фильтры
74
Контрольные вопросы
95
ГЛАВА ІҮ Оборудование для тепловых процессов
97
4.1 Рекуперативные теплообменники
97
4.1.1 Змеевиковые, оросительные, двухтрубные и кожухотрубные теплообменники, аппараты воздушного охлаждения
97
4.1.2 Пластинчатые и спиральные теплообменники
107
4.2. Выпарные и кристаллизационные аппараты
110
4.2.1 Классификация выпарных аппаратов
110
4.2.2 Выпарные аппараты с естественной циркуляцией
112
4.2.3 Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией
118
4.2.4 Оборудование для процессов кристаллизации
120
Контрольные вопросы
133
ГЛАВА Ү Оборудование для химических процессов
134
5.1 Классификация оборудований
134
5.2 Реакторы для химических реакций в жидкой среде
136
5.3 Трубчатые реакторы
149
5.4 Реакторы для химических реакций в системах газ - жидкость
151
5.5 Барботажные газожидкостные реакторы
153
Контрольные вопросы
154
ГЛАВА ҮІ Оборудование для микробиологических процессов
155
6.1 Классификация конструкций ферментаторов
155
6.2 Краткий обзор конструкций ферментаторов
155
6.3 Основные преимущества и недостатки барботажных ферментаторов
166
6.4 Газораспределительные устройства барботажных аппаратов
167
6.5 Требования, предъявляемые к ферментаторам при проектировании
169
Контрольные вопросы
170
Список литературы
171
Предисловие
Учитывая огромное многообразие оборудования для переработки растительного сырья, авторы посчитали целесообразным включить в состав учебного пособия главы, отражающие последовательность разработки оборудования, основную элементную базу машин и аппаратов.
Для более полного понимания физической сущности происходящих процессов в машине или аппарате авторы посчитали необходимым давать краткую характеристику протекающих в оборудовании процессов, связывая параметры процесса с качеством работы оборудования и его производительностью.
Машины и оборудование, применяемые при ведении химических биотехнологических процессов, значительным образом влияют на их качество и эффективность. Только изучение конструкции и принципа действия указанного оборудования позволит в дальнейшем повысить качество работы оборудования на основе их усовершенствования, а, следовательно, абсолютно точно обеспечить режимы протекания биотехнологических процессов.
Глава І Общие сведения об оборудовании для глубокой переработки растительного сырья
Классификация оборудования
Под классификацией оборудования в общем случае понимают научно-обоснованное распределение машин и аппаратов по отдельным группам на основе определенных признаков, важнейшими из которых для перерабатывающего оборудования являются: производственное назначение, проводимый в машинах или аппаратах процесс, функциональное назначение, принцип организации технологического процесса, степень автоматизации и т.д.
Оборудование перерабатывающего производства в зависимости от его производственного назначения подразделяют на следующие классы: технологическое, энергетическое, транспортное, ремонтное, грузоподъемное и вспомогательное. В данном учебном пособии рассматривается только технологическое и вспомогательное оборудование. Остальное перечисленное оборудование является предметом специальной литературы.
Технологическое оборудование предназначено для реализации различных технологических процессов производства.
Технологическое оборудование по характеру протекающих в нем процессов подразделяется на следующие классы: оборудование для механических процессов; оборудование для гидромеханических процессов; оборудование для тепловых процессов; оборудование для массообменных процессов; оборудование для химических процессов.
Внутри каждого класса оборудование подразделяется по функциональному назначению на группы.
Оборудование для механических процессов по функциональному назначению подразделяется на грохоты, классификаторы, дробилки, мельницы, смесители, питатели, дозаторы.
К оборудованию для гидромеханических процессов относятся отстойники, центрифуги, сепараторы, гидроциклоны, циклоны, скрубберы, фильтры, электрофильтры, аппараты для механического и циркуляционного перемешивания жидких сред и т. д.
Оборудование для тепловых процессов включает в себя рекуперативные, регенеративные и контактные теплообменники, тепловые трубы, тепловые печи, плазматроны, а также выпарные и кристаллизационные аппараты.
К оборудованию для массообменных процессов относятся абсорбционные и ректификационные колонны, экстракционные аппараты, адсорберы, ионообменные аппараты, аппараты для баромембранных и диффузионных процессов, сушилки, аппараты для растворения и выщелачивания и др.
К оборудованию для проведения химических процессов относятся химические реакторы и печи для осуществления химических процессов и др.
Кроме того, каждая группа оборудования подразделяется на типы, а типы - на типоразмеры.
Вспомогательное оборудование предназначено для реализации в нем вспомогательных процессов производства, в частности, хранения и транспортировки жидкостей, сжиженных газов, паров и газов, сыпучих материалов в требуемом для технологического процесса направлении. К вспомогательному оборудованию перерабатывающих производств относятся: резервуары для хранения жидкостей и сжиженных газов, газгольдеры, бункеры и силосы для сыпучих материалов и др.
Технологическое оборудование по характеру воздействия на сырье или полуфабрикаты может быть разделено на аппараты и машины.
Аппаратом называют инженерное сооружение, несущее в себе реакционное пространство (рабочий объем) и снабженное энергетическими и контрольно-измерительными средствами ведения и управления технологическим процессом.
Реакционное пространство (рабочий объем) - пространство, в котором осуществляется технологический процесс.
В случае, если проведение технологического процесса сопровождается вводом в рабочий объем механической энергии за счет рабочих органов оборудования, то такой аппарат называется машиной.
Машины и аппараты по принципу организации технологического процесса подразделяются на оборудование непрерывного и периодического действия.
Машины и аппараты непрерывного действия характеризуются тем, что основные стадии (операции) технологического процесса осуществляются в разных рабочих объемах оборудования, но в одно и то же время. Как правило, машины и аппараты непрерывного действия менее металло- и энергоемки, отличаются простотой конструкции и высокой удельной производительностью.
В машинах и аппаратах периодического действия основные стадии (операции) технологического процесса осуществляются в одном и том же рабочем объеме, но в разное время. Основное достоинство оборудования периодического действия - большая технологическая гибкость, т. е. возможность быстрого перехода с одного вида продукции на другой с минимальными затратами времени без снижения качества продукции.
По степени автоматизации технологические машины можно разделить на следующие группы:
- простые - машины, с помощью которых человек-оператор совершает заданные технологические операции по программе, которую держит в голове;
- полуавтоматические (автоматизированные) - машины, которые выполняют основные технологические операции согласно заложенной в них программе без непосредственного участия оператора, в функции которого входят лишь загрузка, разгрузка, контроль и регулирование машины:
- автоматические - машины, выполняющие после загрузки и выключения все рабочие операции по заданной программе без участия оператора (машина-автомат).
Если машина-автомат обладает способностью производить логические операции, вырабатывать и осуществлять в соответствии со своим целевым назначением программу действия с учетом переменных условий протекания технологического процесса, то она называется самонастраивающейся.
1.2 Требования, предъявляемые к оборудованию для глубокой переработки растительного сырья
Показатели качества и особенности условий эксплуатации оборудования по глубокой переработке сырья растительного происхождения. Эффективность и современный технический уровень машин и аппаратов перерабатывающих производств, как и любого другого вида промышленной продукции, определяются следующими группами показателей качества, характеризующими основные свойства оборудования (ГОСТ 22851). Показатели качества являются важным элементом, формирующим требования к конструкции машин и аппаратов.
Стандарт устанавливает следующую номенклатуру основных групп показателей качества.
1. Показатели назначения характеризуют свойства оборудования, определяющие основные функции, для выполнения которых оно предназначено (производительность, энергозатраты, скорости рабочих органов, мощность, усилия и др.).
2. Показатели надежности, характеризующие свойства безотказности, долговечности, ремонтнопригодности и сохраняемости.
3. Эргономические показатели характеризуют систему человек-изделие и учитывают комплекс гигиенических, антропометрических, биомеханических, физиологических и психологических свойств человека, проявляющихся в производственных условиях.
4. Эстетические показатели характеризуют информационную выразительность, рациональность формы, целостность композиции и совершенство производственного исполнения оборудования.
5. Показатели технологичности характеризуют свойства оборудования, обуславливающие оптимальные затраты материалов, средств труда и времени при изготовлении данного оборудования.
6. Показатели транспортабельности характеризуют приспособленность оборудования к перемещению в пространстве. Такими показателями являются, в частности, средние продолжительность и трудоемкость подготовки оборудования к транспортированию, средняя продолжительность установки изделия на средство транспортирования, коэффициент использования его объема и др.
7. Показатели стандартизации и унификации характеризуют насыщенность оборудования стандартными, унифицированными и оригинальными элементами, отражают степень использования стандартных и однотипных узлов и деталей в данном изделии.
8. Патентно-правовые показатели характеризуют степень обновления технических решений, использованных во вновь спроектированном оборудовании, их патентную защиту, а также возможность его беспрепятственной реализации в России и за рубежом.
9. Экологические показатели определяют уровень вредных воздействий на окружающую среду при эксплуатации оборудования. К таким показателям относятся, например, содержание вредных примесей, выбрасываемых в окружающую среду, вероятность выброса вредных частиц, газов, излучений при хранении, транспортировании, эксплуатации оборудования и т. д.
10. Показатели безопасности характеризуют особенности оборудования, обуславливающие безопасность обслуживающего персонала при транспортировании, монтаже, эксплуатации, хранении; это, например, вероятность безотказной работы, время срабатывания защитных устройств и ряд других показателей.
В зависимости от стадии определения различают показатели качества прогнозируемые, т. е. указанные в техническом задании на проектирование оборудования; проектные, т. е. найденные в результате проведения расчетно-конструкторских работ; производственные, т. е. полученные при контрольных испытаниях оборудования, и эксплуатационные, т. е. соответствующие условиям эксплуатации оборудования на конкретных предприятиях.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие функциональные типы машин образуют класс оборудования для проведения механических процессов?
2. Какие функциональные типы машин и аппаратов образуют класс оборудования для проведения гидродинамических процессов?
3. Дайте определение понятий машина и аппарат.
4. Какое основное отличие технологического оборудования непрерывного действия от оборудования периодического действия?
5. Что входит в понятие самонастраивающаяся машина - аппарат?
6. Перечислите показатели качества, характеризующие основные свойства оборудования.
7. Какие наиболее существенные климатические факторы необходимо учитывать при проектировании технологического оборудования, предназначенного для установки на открытых площадках?
8. Приведите основные требования, предъявляемые к вновь разрабатываемому технологическому оборудованию.
9. Дайте характеристику основным этапам разработки технической документации при проектировании оборудования.
Глава ІІ Оборудование для механической обработки сырья
Процесс механического воздействия реализуется в результате нагружения кусков либо частиц тела, что ведет к появлению критических внутренних напряжений, превышающих соответствующий предел прочности. Напряжения в материале могут создаваться механическим нагружением, температурными воздействиями, ультразвуковыми колебаниями и др. Наибольшее применение в современном производстве имеют механические способы измельчения.
2.1 Характеристика основных способов и машин для измельчения
Измельчение делят на дробление и помол, а машины, применяемые для этих целей, называются дробилками и мельницами. В зависимости от размеров частиц продукта (конечного размера частиц dK) различают следующие виды измельчения: дробление крупное (dK=100...350 мм), среднее (dK=40...100 мм), мелкое (dK=5...40 мм), помол грубый (dK=0,1...5 мм), средний(dK=0,05...0,1 мм), тонкий (dK=0,001...0,05 мм), сверхтонкий (dK0,001 мм).
Основной характеристикой процесса измельчения является степень измельчения, которая определяется соотношением средневзвешенных размеров частиц материала до (dн)и после (dK) измельчения
i0=dнdK
Степень измельчения отражает технологию и параметры измельчителей.
С целью обеспечения эффективности и минимизации затрат измельчение материала от исходной до конечной крупности осуществляется, как правило, в несколько приемов, с последовательным переходом от крупного дробления к более мелкому и к помолу с постадийным разделением материала по классам. Следовательно, процесс измельчения целесообразно осуществлять последовательно на несколькихизмельчителях. Каждый отдельный измельчитель выполняет часть общего процесса, называемую стадией измельчения.
Число стадий измельчения определяется требуемой степенью измельчения. Например, если в исходном твердом материале содержатся куски размером до 1200 мм, а готовый продукт должен содержать частицы с максимальным размером до 40 мм, то общая степень измельчения i0=120040=30.
Степень измельчения, достигаемая на одной машине, для большинства видов дробильного оборудования не превышает 5...50. Поэтому для обеспечения i0=300 необходимо применить несколько стадий дробления, например: i1=5, i2=6, i3=10. Тогда i0=i1·i2·i3=5·6·10=300, т. е. требуется минимум три стадии измельчения.
В то же время следует отметить, что увеличите стадий измельчения приводит к переизмельчению материала и увеличению эксплуатационных затрат. Поэтому процесс следует осуществлять, исходя из условия обеспечения минимального числа стадий измельчения.
Энергозатраты, нагрузки на элементы измельчителей и качество продукта зависят от физико-механических характеристик материала: прочности, хрупкости, твердости, упругости, абразивности и плотности твердых материалов.
В зависимости от размера частиц, например от эквивалентного (среднего) диаметра d, твердый материал может быть в следующих состояниях: кусковом (d10 мм); крупнозернистом (2 ммd10 мм); мелкозернистом (0,5ммd2 мм); порошкообразном (0,05 ммd0,5 мм); пылевидном (d0,05 мм).
Для оценки полидисперсной смеси твердых частиц используются следующие характеристики:
- наибольший dmax и наименьший dmin диаметры частиц;
- размах варьирования R=dmaxdmin;
- средний диаметр частиц d;
- гранулометрический состав;
- удельная поверхность частиц Sу.
Классификация машин для измельчения материалов
В зависимости от назначения и принципа действия в машинах для измельчения могут использоваться различные виды нагрузок: раздавливание (сжатие куска), излом (изгиб), раскалывание (эквивалентно растяжению), истирание и удар (рис. 2.1). В каждой измельчающей машине реализуются, как правило, все способы измельчения, но главную роль играет тот, для которого она создана.
При раскалывании тело разрушается на части в местах концентрации наибольших нагрузок, передаваемых клинообразным рабочим элементом измельчителя.
При раздавливании - под действием статической нагрузки определяющими являются напряжения сжатия.
При изломе в теле возникают в основном изгибающие напряжения.
При истирании разрушение происходит главным образом от напряжений сдвига. Истирание в комбинации с раздавливанием - один из наиболее экономичных способов измельчения.
При ударе под действием динамических нагрузок в теле возникают динамические напряжения, приводящие к его разрушению. Различают свободный и стесненный удары. При стесненном ударе тело разрушается между двумя рабочими органами измельчителя, при свободном - в результате столкновения с рабочим органом или другим измельчаемым телом.
Рис. 2.1 - Способы механического разрушения материалов, реализуемые в дробилках и мельницах:
------- преобладающие;------ сопутствующие
Как правило, перечисленные виды силовых нагрузок в процессе измельчения действуют одновременно, например, раздавливание и истирание, удар и истирание и т. д. Необходимость в различных видах нагрузок, а также в различных по принципу действия конструкциях и размерах машин вызвана многообразием свойств и размеров измельчаемых материалов и различными требованиями к крупности исходного материала и готового продукта. Однако при работе измельчителей в зависимости от их конструкций преобладает тот или иной способ измельчения.
Имеются практические рекомендации по использованию соответствующих видов нагрузок в зависимости от типа измельчаемого материала. Так, дробление прочных и хрупких материалов целесообразно осуществлять раздавливанием и изломом, а прочных и вязких - раздавливанием и истиранием. Крупное дробление мягких и хрупких материалов предпочтительно выполнять раскалыванием, среднее и мелкое - ударом. В промышленности дробление материалов проводят, как правило, сухим способом.
Реже применяют мокрое дробление, когда в загрузочные устройства машин разбрызгивают воду для уменьшения пылеобразования, либо дробление производится в жидкости с помощью движущихся в ней твердых частиц (бисера).
Помол твердых материалов осуществляют ударом и истиранием. Так же как и дробление, помол может быть сухим и мокрым. По сравнению с сухим, мокрый помол экологически более совершенен и более производителен. Однако мокрый помол может применяться только тогда, когда допускается контакт измельчаемого материала с водой.
Рис. 2.2 - Технологические схемы измельчения: а - открытый цикл; б -открытый цикл с предварительным грохочением; в -замкнутый цикл с совмещенным предварительным и поверочным грохочением; г -замкнутый цикл с грохочением.
Процессы: 1- дробление; 2 -грохочение.
Потоки: А - исходный материал; Б - мелкая фракция; В -крупная фракция
При проектировании схем измельчения любых материалов необходимо соблюдать принцип не измельчать ничего лишнего, поскольку переизмельчение приводит к излишнему расходу энергии, снижению производительности и росту износа дробилок и мельниц. Материалы высокой и средней крепости дробятся, как правило, в две-три стадии, более мягкие - в одну стадию.
В перерабатывающей промышленности применяются в основном одностадийные технологические системы измельчения, которые представлены на рис. 2.2. Открытая система (рис. 2.2 а) применяется при крупном измельчении (до 20 мм). В замкнутых системах с классификатором (грохотом) (рис.2.2 б-г) крупность продукта можно дополнительно регулировать с помощью грохота.
По способу воздействия на измельчаемый материал различают дробилки, разрушающие материал сжатием (щековые, конусные и валковые дробилки) и ударом (роторные и молотковые дробилки).
По конструктивным признакам различают дробилки: щековые, валковые, конусные, ударного действия (роторные и молотковые). Пальцевые измельчители и бегуны занимают промежуточное положение между дробилками и мельницами, так как их можно применять как для мелкого дробления, так и для крупного помола.
Мельницы делят на барабанные (тихоходные), роликовые, маятниковые, кольцевые и другие (среднеходные), молотковые, вертикальные, шахтные (ударные), вибрационные и струйные.
2.2 Машины для дробления материалов
Различают крупное, среднее и мелкое дробление. На практике встречаются заводы с большим количеством стадии дробления. Последовательность стадий дробления называется схемой дробления. В схему обычно включается и операция грохочения, грохочение бывает предварительное, контрольное и окончательное. Дробление выполняется как по открытому, так и по замкнутому циклам. Крупное дробление осуществляется, как правило, по открытому циклу, среднее и мелкое -- по замкнутому циклу. При замкнутом цикле из продукта исключается материал, превышающий заданную крупность.
Дробилки, разрушающие материал сжатием
Щековые дробилки. Щековые дробилки применяют для крупного и среднего дробления различных материалов во многих отраслях народного хозяйства. Они способны разрушать нерудные материалы практически всех разновидностей.
В дробилках с простым (ЩДП) движением щеки 1 (рис. 2.3 а) последняя подвешена на оси 2. Щека совершает качательные движения по дуге окружности, которые ей сообщает вращающийся эксцентриковый вал 3, через шатун 4 и распорные плиты 5.
При сближении щек материал дробится, а при удалении их друг от друга куски материала опускаются вниз и выпадают из камеры, если их размеры меньше ширины выходной щели. Затем цикл повторяется. В ЩДП материал измельчается раздавливанием и частично изломом и раскалыванием, поскольку на обеих щеках установлены дробящие плиты с рифлениями в продольном направлении.
В дробилках со сложным (ЩДС) движением щеки рычажный механизм имеет более простую схему (рис. 2.3 б). Эксцентриковый вал 3 непосредственно соединен с шатуном, являющимся подвижной щекой 1 дробилки. Нижним концом щека шар мирно опирается на распорную плиту 5. Щека совершает сложное движение, и составляющие перемещения точек ее поверхности направлены как по нормали к поверхности щеки, так и вдоль нее; траектории точек по форме напоминают эллипсы. Вследствие этого в ЩДС материал измельчается как раздавливанием, так и истиранием, что облегчает процесс дробления вязких материалов.
Кинематическая схема ЩДП позволяет создавать относительно большие нагрузки на измельчаемый материал, чем в ЩДС, при одинаковых моментах вращения на приводных валах. Это особенно важно при дроблении больших кусков прочных материалов. Существенным недостатком ЩДП (рис. 2.3 а) является малый ход сжатия в верхней части камеры дробления. Для ЩДС характерен значительный износ дробящих плит. Однако конструкция ЩДС в целом более проста и менее металлоемка по сравнению с ЩДП.
Рис. 2.3 - Принципиальные схемы шоковых дробилок: а - с простым движением щеки; б -со сложным движением щеки. 1 - щека; 2 - ось; 3 - эксцентриковый вал;
4 -шатун; 5 -распорные плиты
Рис. 2.4 - Шековая дробилка со сложным движением щеки: 1 - передняя стенка;
2 -неподвижная дробящая плита; 3 - футеровочные плиты; 4 - подвижная щека;
5 - эксцентриковый вал; 6 - болты; 7 - задние балки; 8 - пружина; 9 -тяга;
10 - распорные плиты; 11 - сухарь; 12 -дробящая плита; 13 - выступ; 14 - маховик
В зависимости от конструкции механизма, приводящего в движение щеку, различают дробилки с рычажным механизмом, а также (реже) с гидравлическим передаточным механизмом.
Главным параметром щековых дробилок является размер (ширина и длина, BxL) приемного отверстия камеры дробления, образуемой подвижной и неподвижной щеками. Отечественная промышленность выпускает дробилки с размерами приемного отверстая BxL(мм): 160x250, 250x400, 250x900, 400x900, 600x900, 900x1200, 1200x1500, 1500x2100, 2100x2500.
На рис. 2.4 показана конструкция дробилки со сложным движением подвижной щеки. Дробилка имеет сварную станину, боковые стенки которой соединяются между собой передней стенкой 1 коробчатого сечения и задними балками 7, в одной из которых расположено устройство для регулирования ширины выходной щели. В передней стенке закреплена неподвижная дробящая плита 2; снизу она опирается на выступ 13 передней стенки станины, а с боковых сторон зажимается боковыми футеровочными плитами 3, имеющими клиновые скосы. Боковые футеровочные плиты крепят к станине болтами с потайными головками. Подвижная щека 4 (стальная отливка) установлена с помощью роликовых подшипников качения на эксцентриковой части главного вала 5. Последний, в свою очередь, опирается на радиально-сферические роликовые подшипники, разъемные корпуса которых закреплены на боковых стенках станины. Дробящая плита 12 в нижней части упирается в выступ на подвижной щеке, а в верхней фиксируется клином и болтами 6.
В пазу нижней части подвижной щеки установлен сухарь 11, в который упирается распорная плита 10; другой конец этой плиты аналогично взаимодействует с сухарем, закрепленным в ползуне регулировочного устройства. Торцовые части распорной плиты образуют с сухарями кинематические пары качения, для их замыкания служит пружина 8 с тягой 9. Дробящие плиты в небольших дробилках выполняют симметричными; поскольку более интенсивно изнашиваются нижние части плит, такая конструкция позволяет их переворачивать для увеличения срока службы. В некоторых щековых дробилках в зоне разгрузки дробящие плиты имеют криволинейное очертание с параллельной зоной, что способствует получению измельченного материала с более однородными по размерам кусками и повышению производительности.
На эксцентриковом валу установлены один или два (по обе стороны от станитгы) маховика 14, которые служат для регулирования частоты вращения главного вала машины, аккумуляции энергии при холостом ходе (обратный ход щеки) и отдачи при рабочем ходе (прямой ход щеки, дробление материала).
В конструкциях щековых дробилок предусматривается установка предохранительных элементов или устройств, предохраняющих узлы машин от повреждений при попадании в камеру дробления инородного недробимого тела. Таким предохранительным элементом в рассматриваемой дробилке служит распорная плита 10, которая разрушается при нагрузках, превышающих максимально допустимую. Однако замена плит связана с простоем машины и является трудоемкой операцией - необходимо очистить камеру дробления, подтянуть подвижную щеку к неподвижной и т. д. В новых конструкциях дробилок используют неразрушающиеся предохранители, например, муфты предельного момента. Кроме того, в качестве предохранительных элементов также применяются болты на сухарях шатуна, болты на крышке подшипников шатуна.
Дробящие плиты щековых дробилок изготовляют литыми, они могут быть как цельными, так и составными.
Конусные дробилки
Конусные дробилки используют во всех стадиях дробления при переработке самых разнообразных материалов как по крупности дробимого материала, так и по разнообразию физико-механических свойств. Рабочими органами дробилки являются неподвижный усеченный конус и расположенный внутри него подвижный дробящий конус, ось которого отклонена на угол гирации от оси неподвижного конуса. Подвижный конус совершает относительно оси неподвижного конуса вращательное (гирационное) движение. Камеру дробления образует объем между коническими поверхностями. При подаче в камеру материала дробящий конус обкатывает куски материала, осуществляя их раздавливание и излом, поскольку рабочие поверхности имеют кривизну Попеременное сближение рабочих поверхностей позволяет рассмотреть конусную дробилку как аналог щековой.
По технологическому назначению их делят на дробилки: крупного (ККД), обеспечивающие степень измельчения i=5...8; среднего (КСД) и мелкого (КМД) (степень измельчения iдо 20...50) дробления.
Рис. 2.5 - Схемы конусных дробилок: а -с подвешенным валом; б - с опорным пестом; в - с консольным валом. 1- зубчатая передача; 2 -эксцентрик; 3-вал;
4 - дробящий конус; 5-опора; 6-пест; 7-гидроцилиндр;
8-сферическая пята; е -ширина выходной шели
По конструктивному признаку - способу опирания вала дробящего конуса - различают дробилки с подвешенным валом, опорным пестом и с консольным валом (рис. 2.5). Последнюю конструкцию используют в машинах КСД и КМД.
В дробилках с подвешенным валом (рис. 2.5 а) вал 3 дробящего конуса 4 в верхней точке, совпадающей с точкой пересечения осей конусов, подвешен к опоре 5, воспринимающей осевую и радиальную нагрузки. Нижний конец вала размещен в эксцентрике 2, опоры которого также воспринимают радиальную нагрузку дробящего конуса. Вращение эксцентрика осуществляется через коническую зубчатую передачу 1.
В дробилке сонорным пестом (рис. 2.5 б) осевая нагрузка дробящего конуса с пяты вала передается на пест 6 и далее на плунжер гидроцилиндра 7, который уравновешивается давлением жидкости. За счет этого обеспечивается возможность оперативного регулирования ширины е выходной щели.
В дробилках с консольным валом (рис. 2.5 в) дробящий конус имеет более пологую форму. В этих машинах осевая нагрузка воспринимается сферической пятой 8, а радиальная - опорой эксцентрика.
Производительность конусных дробилок (при сопоставимых параметрах) выше, чем у щековых. Это объясняется тем, что в щековых дробилках площадь выходного отверстия при перемещении щеки изменяется, а в конусных она постоянная и изменяется лишь положение подвижного конуса в камере дробления. Перекатывание дробящего конуса также способствует лучшему заполнению камеры дробления и захвату кусков.
Рассмотрим конструкции дробилок на примере конусной дробилки мелкого дробления КМД (рис. 2.6). Дробилка состоит из станины 4 с опорным кольцом 6 и предохранительными пружинами 5, эксцентрика 1, установленного в центральном стакане станины на четырехдисковом подпятнике 2. Через конические зубчатые колеса эксцентрик связан с приводным валом 16, расположенным в горизонтальном патрубке станины 4. С коническим отверстием эксцентрика 1 сопряжен конический хвостовик вала 13 дробящего конуса, опирающегося на сферический подпятник опорной чаши 3.
Рабочая камера дробилки образуется наружной поверхностью дробящего конуса, футерованного броней 15 из высокомарганцовистой стали, и внутренней поверхностью неподвижной брони 14 регулирующего кольца, сопрягающегося упорной резьбой с опорным кольцом 6. Для обеспечения правильной работы резьбы под нагрузкой осевой люфт в резьбе выбирается при подтягивании регулирующего кольца колонками 12 с клиньями. Клинья опираются на кожух 7, установленный на опорном кольце 6.
В верхней части дробилки имеется герметичное загрузочное устройство 9, установленное на четырех стойках 11 и станине 4. Исходный материал поступает в приемную коробку 10 загрузочного устройства и через патрубок ссыпается на распределительную плиту 8 дробящего конуса.
Рис. 2.6 - Дробилка КМД с консольным валом: 1 - эксцентрик; 2 - подпятник;
3 - опорная чаша; 4 - станина; 5 - предохранительные пружины; 6 - опорное кольцо;
7 - кожух; 8 - распределительная плита; 9 - загрузочное устройство;
10 - приемная коробка; 11 - стойки; 12 - колонки; 13 - вал дробящего конуса;
14, 15 -броневые плиты; 16 - приводной вал
При вращении эксцентрика дробящему конусу сообщается гирационное движение. Благодаря качанию распределительной плиты, обеспечивается равномерная по окружности загрузка рабочего пространства. В результате при сближении конусов материал дробится, а при их расхождении выгружается.
Характерной особенностью дробилок КСД и КМД является наличие в камере дробления параллельной зоны, т. е. участка, на котором зазор между образующими конусов постоянен. Тем самым обеспечивается получите однородного продукта, близкого по размерам к зазору.
Валковые дробилки
Для среднего и мелкого дробления материалов высокой и средней прочности, а также для измельчения пластичных и хрупких материалов применяются валковые дробилки. В этих машинах процесс измельчения осуществляется непрерывно при затягивании кусков материала в суживающееся пространство между параллельно расположенными и вращающимися навстречу друг другу валками.
Валковые дробилки бывают одно-, двух-, трех- и четырехвалковые. В зависимости от вида поверхности валков различают дробилки с гладкими (рис. 2.7 а),рифлеными(рис. 2.7 б) и зубчатыми (рис. 2.7в) валками. Дробилки с гладкими и рифлеными валками обычно применяют для дробления материалов средней прочности; дробилки с зубчатыми валками - материалов малой прочности. Размер кусков продукта зависит как от размера выходной щели между валками, так и от типа поверхности рабочих органов.
Основными недостатками валковых дробилок являются: 1) интенсивное и неравномерное изнашивание рабочих поверхностей валков при измельчении прочных и абразивных материалов; 2) сравнительно невысокая удельная производительность.
Широкое применение валковых дробилок объясняется тем, что они наиболее приспособлены для переработки материалов, склонных к налипанию или содержащих липкие включения. Во время работы дробилок налипший на поверхность валков материал срезается очистными скребками.
Рис. 2.7- Схема валковых дробилок:
а - рабочий процесс, валки гладкие; б - рифленый валок;
в - зубчатый валок
Валковые дробилки характеризуются диаметром D и длиной L валков, при этом LD=0,4...1,0. Изготовляют двухвалковые дробилки ДГ с гладкими валками для среднего и мелкого, сухого и мокрого дробления материалов с пределом прочности при сжатии до 350 МПа; двухвалковые дробилки ДР с рифлеными валками для дробления материалов с пределом прочности при сжатии до 250 МПа; двухвалковые дробилки ДГР с гладкими и рифлеными валками; четырех валковые дробилки Д4Г с гладкими валками для мелкого дробления кокса.
Наиболее распространена двухвалковая дробилка. На рис. 2.8 показана двухвалковая дробилка с гладкими валками. Валки 4 и 7 приводятся во вращение от двигателя через редуктор 15 и карданные валы 14. Правый валок, закрепленный на валу 8, вращается в подшипниках 9, размещенных в разъемных корпусах. Левый валок 4, закрепленный на валу 3, может вместе с подшипником 11 перемещаться вдоль станины 13 по направляющим 10. Положение корпусов подвижных подшипников фиксируется тягами 6, прокладками 12, пружинами 2 и гайками 1. С помощью набора прокладок 12 осуществляется регулирование ширины выпускной щели (зазора между валками).
Предварительное натяжение пружин, создаваемое гайками 1, обеспечивает суммарное усилие на валок, обеспечивающее дробление материала. При попадании в машину недробимых предметов пружины сжимаются, валют расходятся и пропускают их. Для предотвращения пыления дробящие валки закрыты кожухом 5 с приемной воронкой.
Рис. 2.8 - Двухвалковая лробилка: 1 - гайки; 2 - пружины; 3 -вал; 4 - валок; 5 - кожух; 6 -тяга; 7 - валок; 8 -вал; 9 -подшипник; 10 - направляющая; 11 - подшипник;
12 - прокладки; 13 - станина; 14 - карданные валы; 15 -редуктор
Бегуны
Для мелкого дробления (конечный размер частиц 3...8 мм) и грубого помола (0,2...0,5 мм) извести, глины и других материалов применяются бегуны. Кроме того, бегуны могут также обеспечить растирание, гомогенизацию, уплотнение и обезвоздушивание материала.
В бегунах массивные катки, перекатываясь по слою материала, находящемуся на поддоне, измельчают его раздавливанием и истиранием. В них может осуществляться как сухой, так и мокрый помол материалов. Главным параметром бегунов является диаметр D и ширина b катков. Для мокрого помола выпускают бегуны с размерами Dхb от 1200x300 до 1800x550 мм с катками массой, соответственно 2...7т. Для сухого помола изготавливают бегуны с Dхb от 600x200 до 1800x450 мм.
Бегуны изготавливают с неподвижным поддоном, по которому перекатываются катки, и с вращающимся поддоном. Рабочими органами бегунов являются катки, перемещающиеся в чаше с измельчаемым материалом.
Бегуны мокрого помола (влажностью более 15 %) с вращающимися катками (рис. 2.9) имеют нижнее расположение привода. При вращении вертикального вала 1 катки 5, установленные в подшипниках на водилах 6, перекатываются по поддону 4 и одновременно вращаются вокруг собственных осей. Коленчатые водила, шарнирно закрепленные в цапфе 7, позволяют каткам подниматься или опускаться в зависимости от толщины слоя материала и преодолевать недробимые предметы. Катки устанавливают на разных радиусах от центра поддона, чтобы они перекрывали большую площадь.
Поддон укладывают плитами, имеющими овальные отверстия размером от 6x30 до 12x40 мм.
Рис. 2.9 - Бегуны с вращающимися валками: 1 - вал; 2 -разгрузочный лоток; 3 -скребок; 4 -поддон;
5 - катки; 6 - водило; 7 - цапфа;
8 - тарелка; 9 - скребки
Измельченный материал продавливается сквозь отверстия в поддоне и попадает на вращающуюся тарелку 8, с которой сбрасывается скребком 3 в разгрузочный лоток 2. К валу 1 прикреплены поводки со скребками 9, которые очищают борта и поверхность чаши от налипшего материала и равномерно направляют его под катки.
Применяют также верхний привод катков, бегуны с вращающейся чашей, бегуны с пружинным, гидравлическим или пневматическим прижимом катков.
Использование последних позволяет снизить металлоемкость машины. Частота вращения вертикального вала бегунов - 0,3...0,9 обс, удельный расход энергии - 0,7...4,0 кВт-чт.
Дробилки ударного действия
В измельчителях ударного действия измельчение материала осуществляется под действием ударных нагрузок. Эти нагрузки могут возникать при взаимном столкновении частиц измельчаемого материала, столкновении частиц материала с неподвижной поверхностью, столкновении материала и движущихся рабочих органов машин.
К дробилкам ударного действия относятся роторные и молотковые дробилки, а также пальцевые измельчители.
В дробилках ударного действия кусок подвергается воздействию рабочего органа только с одной стороны. Возникающая при этом сила уравновешивается силой инерции куска, которая должна быть достаточной для создания разрушающих напряжений.
Дробление материала происходит под воздействием механического удара. При этом кинетическая энергия движущихся тел частично или полностью переходит в деформации разрушения.
Данные дробилки применяют для измельчения малоабразивных материалов средней и низкой прочности (известняков, мела, гипса, калийных руд и др.). Они позволяют получить высокую степень измельчения i=15...20, в отдельных случаях до i=50, что позволяет уместить число стадий дробления. Дробилки отличаются простотой конструкции и эксплуатации, избирательностью дробления ... продолжение
Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.
НАО Казахский агротехнический университет имени С.Сейфуллина
К.С. БЕКБАЕВ, С.Д. ТОКАЕВ, А.ТӨЛЕУҒАЗЫҚЫЗЫ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ГЛУБОКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
Учебно-теоретическое издание
Нур-Султан, 2021
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВО
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
Казахский агротехнический университет имени С.Сейфуллина
К.С.БЕКБАЕВ, С. Д.ТОКАЕВ, А.ТӨЛЕУҒАЗЫҚЫЗЫ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ГЛУБОКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
Нур-Султан 2021
УДК 622.014.5: 667. 621. 428
ББК 30.6:34.5
К30
К.С. Бекбаев, С.Д. Токаев, А.Төлеуғазықызы. Технологические машины и оборудование для глубокой переработки растительного сырья. Учебное пособие. - Нур-Султан: Казахский агротехнический университет имени С.Сейфуллина, 2021. - 200.
Учебное пособие содержит сведения о назначении, классификации, устройстве и принципе действия основного оборудования для ведения химических и биотехнологических процессов при глубокой переработке с.х. сырья.
Рецензенты:
Ф.И.О. рецензента, асс. профессор, к.т.н. Б.Б.Кабулов
Ф.И.О. рецензента, доцент, к.т.н. М.М.Какимов
Учебное пособие предназначено для обучающихся высших учебных заведений, для использования в качестве руководства по курсу машины и оборудования перерабатывающего производства.
(C) К.С.Бекбаев, С.Д.Токаев, А.Төлеуғазықызы. 2021
(C) Казахский агротехнический университет имени С. Сейфуллина, 2021.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие
6
ГЛАВА І Общие сведения об оборудовании для глубокой переработки растительного сырья
7
1.1 Классификация оборудования
7
1.2 Требования, предъявляемые к оборудованию для глубокой переработки растительного сырья
9
Контрольные вопросы
10
ГЛАВА ІІ Оборудование для механической обработки сырья
12
2.1 Характеристика основных способов и машин для измельчения
12
2.2 Машины для дробления материалов
16
2.3 Машины для помола материалов
29
Контрольные вопросы
38
ГЛАВА ІІІ Оборудование для разделение жидких неоднородных систем
40
3.1.1 Отстойники
40
3.1.2 Гидроциклоны
44
3.1.3 Центрифуги и сепараторы
48
3.1.4 Фильтры
74
Контрольные вопросы
95
ГЛАВА ІҮ Оборудование для тепловых процессов
97
4.1 Рекуперативные теплообменники
97
4.1.1 Змеевиковые, оросительные, двухтрубные и кожухотрубные теплообменники, аппараты воздушного охлаждения
97
4.1.2 Пластинчатые и спиральные теплообменники
107
4.2. Выпарные и кристаллизационные аппараты
110
4.2.1 Классификация выпарных аппаратов
110
4.2.2 Выпарные аппараты с естественной циркуляцией
112
4.2.3 Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией
118
4.2.4 Оборудование для процессов кристаллизации
120
Контрольные вопросы
133
ГЛАВА Ү Оборудование для химических процессов
134
5.1 Классификация оборудований
134
5.2 Реакторы для химических реакций в жидкой среде
136
5.3 Трубчатые реакторы
149
5.4 Реакторы для химических реакций в системах газ - жидкость
151
5.5 Барботажные газожидкостные реакторы
153
Контрольные вопросы
154
ГЛАВА ҮІ Оборудование для микробиологических процессов
155
6.1 Классификация конструкций ферментаторов
155
6.2 Краткий обзор конструкций ферментаторов
155
6.3 Основные преимущества и недостатки барботажных ферментаторов
166
6.4 Газораспределительные устройства барботажных аппаратов
167
6.5 Требования, предъявляемые к ферментаторам при проектировании
169
Контрольные вопросы
170
Список литературы
171
Предисловие
Учитывая огромное многообразие оборудования для переработки растительного сырья, авторы посчитали целесообразным включить в состав учебного пособия главы, отражающие последовательность разработки оборудования, основную элементную базу машин и аппаратов.
Для более полного понимания физической сущности происходящих процессов в машине или аппарате авторы посчитали необходимым давать краткую характеристику протекающих в оборудовании процессов, связывая параметры процесса с качеством работы оборудования и его производительностью.
Машины и оборудование, применяемые при ведении химических биотехнологических процессов, значительным образом влияют на их качество и эффективность. Только изучение конструкции и принципа действия указанного оборудования позволит в дальнейшем повысить качество работы оборудования на основе их усовершенствования, а, следовательно, абсолютно точно обеспечить режимы протекания биотехнологических процессов.
Глава І Общие сведения об оборудовании для глубокой переработки растительного сырья
Классификация оборудования
Под классификацией оборудования в общем случае понимают научно-обоснованное распределение машин и аппаратов по отдельным группам на основе определенных признаков, важнейшими из которых для перерабатывающего оборудования являются: производственное назначение, проводимый в машинах или аппаратах процесс, функциональное назначение, принцип организации технологического процесса, степень автоматизации и т.д.
Оборудование перерабатывающего производства в зависимости от его производственного назначения подразделяют на следующие классы: технологическое, энергетическое, транспортное, ремонтное, грузоподъемное и вспомогательное. В данном учебном пособии рассматривается только технологическое и вспомогательное оборудование. Остальное перечисленное оборудование является предметом специальной литературы.
Технологическое оборудование предназначено для реализации различных технологических процессов производства.
Технологическое оборудование по характеру протекающих в нем процессов подразделяется на следующие классы: оборудование для механических процессов; оборудование для гидромеханических процессов; оборудование для тепловых процессов; оборудование для массообменных процессов; оборудование для химических процессов.
Внутри каждого класса оборудование подразделяется по функциональному назначению на группы.
Оборудование для механических процессов по функциональному назначению подразделяется на грохоты, классификаторы, дробилки, мельницы, смесители, питатели, дозаторы.
К оборудованию для гидромеханических процессов относятся отстойники, центрифуги, сепараторы, гидроциклоны, циклоны, скрубберы, фильтры, электрофильтры, аппараты для механического и циркуляционного перемешивания жидких сред и т. д.
Оборудование для тепловых процессов включает в себя рекуперативные, регенеративные и контактные теплообменники, тепловые трубы, тепловые печи, плазматроны, а также выпарные и кристаллизационные аппараты.
К оборудованию для массообменных процессов относятся абсорбционные и ректификационные колонны, экстракционные аппараты, адсорберы, ионообменные аппараты, аппараты для баромембранных и диффузионных процессов, сушилки, аппараты для растворения и выщелачивания и др.
К оборудованию для проведения химических процессов относятся химические реакторы и печи для осуществления химических процессов и др.
Кроме того, каждая группа оборудования подразделяется на типы, а типы - на типоразмеры.
Вспомогательное оборудование предназначено для реализации в нем вспомогательных процессов производства, в частности, хранения и транспортировки жидкостей, сжиженных газов, паров и газов, сыпучих материалов в требуемом для технологического процесса направлении. К вспомогательному оборудованию перерабатывающих производств относятся: резервуары для хранения жидкостей и сжиженных газов, газгольдеры, бункеры и силосы для сыпучих материалов и др.
Технологическое оборудование по характеру воздействия на сырье или полуфабрикаты может быть разделено на аппараты и машины.
Аппаратом называют инженерное сооружение, несущее в себе реакционное пространство (рабочий объем) и снабженное энергетическими и контрольно-измерительными средствами ведения и управления технологическим процессом.
Реакционное пространство (рабочий объем) - пространство, в котором осуществляется технологический процесс.
В случае, если проведение технологического процесса сопровождается вводом в рабочий объем механической энергии за счет рабочих органов оборудования, то такой аппарат называется машиной.
Машины и аппараты по принципу организации технологического процесса подразделяются на оборудование непрерывного и периодического действия.
Машины и аппараты непрерывного действия характеризуются тем, что основные стадии (операции) технологического процесса осуществляются в разных рабочих объемах оборудования, но в одно и то же время. Как правило, машины и аппараты непрерывного действия менее металло- и энергоемки, отличаются простотой конструкции и высокой удельной производительностью.
В машинах и аппаратах периодического действия основные стадии (операции) технологического процесса осуществляются в одном и том же рабочем объеме, но в разное время. Основное достоинство оборудования периодического действия - большая технологическая гибкость, т. е. возможность быстрого перехода с одного вида продукции на другой с минимальными затратами времени без снижения качества продукции.
По степени автоматизации технологические машины можно разделить на следующие группы:
- простые - машины, с помощью которых человек-оператор совершает заданные технологические операции по программе, которую держит в голове;
- полуавтоматические (автоматизированные) - машины, которые выполняют основные технологические операции согласно заложенной в них программе без непосредственного участия оператора, в функции которого входят лишь загрузка, разгрузка, контроль и регулирование машины:
- автоматические - машины, выполняющие после загрузки и выключения все рабочие операции по заданной программе без участия оператора (машина-автомат).
Если машина-автомат обладает способностью производить логические операции, вырабатывать и осуществлять в соответствии со своим целевым назначением программу действия с учетом переменных условий протекания технологического процесса, то она называется самонастраивающейся.
1.2 Требования, предъявляемые к оборудованию для глубокой переработки растительного сырья
Показатели качества и особенности условий эксплуатации оборудования по глубокой переработке сырья растительного происхождения. Эффективность и современный технический уровень машин и аппаратов перерабатывающих производств, как и любого другого вида промышленной продукции, определяются следующими группами показателей качества, характеризующими основные свойства оборудования (ГОСТ 22851). Показатели качества являются важным элементом, формирующим требования к конструкции машин и аппаратов.
Стандарт устанавливает следующую номенклатуру основных групп показателей качества.
1. Показатели назначения характеризуют свойства оборудования, определяющие основные функции, для выполнения которых оно предназначено (производительность, энергозатраты, скорости рабочих органов, мощность, усилия и др.).
2. Показатели надежности, характеризующие свойства безотказности, долговечности, ремонтнопригодности и сохраняемости.
3. Эргономические показатели характеризуют систему человек-изделие и учитывают комплекс гигиенических, антропометрических, биомеханических, физиологических и психологических свойств человека, проявляющихся в производственных условиях.
4. Эстетические показатели характеризуют информационную выразительность, рациональность формы, целостность композиции и совершенство производственного исполнения оборудования.
5. Показатели технологичности характеризуют свойства оборудования, обуславливающие оптимальные затраты материалов, средств труда и времени при изготовлении данного оборудования.
6. Показатели транспортабельности характеризуют приспособленность оборудования к перемещению в пространстве. Такими показателями являются, в частности, средние продолжительность и трудоемкость подготовки оборудования к транспортированию, средняя продолжительность установки изделия на средство транспортирования, коэффициент использования его объема и др.
7. Показатели стандартизации и унификации характеризуют насыщенность оборудования стандартными, унифицированными и оригинальными элементами, отражают степень использования стандартных и однотипных узлов и деталей в данном изделии.
8. Патентно-правовые показатели характеризуют степень обновления технических решений, использованных во вновь спроектированном оборудовании, их патентную защиту, а также возможность его беспрепятственной реализации в России и за рубежом.
9. Экологические показатели определяют уровень вредных воздействий на окружающую среду при эксплуатации оборудования. К таким показателям относятся, например, содержание вредных примесей, выбрасываемых в окружающую среду, вероятность выброса вредных частиц, газов, излучений при хранении, транспортировании, эксплуатации оборудования и т. д.
10. Показатели безопасности характеризуют особенности оборудования, обуславливающие безопасность обслуживающего персонала при транспортировании, монтаже, эксплуатации, хранении; это, например, вероятность безотказной работы, время срабатывания защитных устройств и ряд других показателей.
В зависимости от стадии определения различают показатели качества прогнозируемые, т. е. указанные в техническом задании на проектирование оборудования; проектные, т. е. найденные в результате проведения расчетно-конструкторских работ; производственные, т. е. полученные при контрольных испытаниях оборудования, и эксплуатационные, т. е. соответствующие условиям эксплуатации оборудования на конкретных предприятиях.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие функциональные типы машин образуют класс оборудования для проведения механических процессов?
2. Какие функциональные типы машин и аппаратов образуют класс оборудования для проведения гидродинамических процессов?
3. Дайте определение понятий машина и аппарат.
4. Какое основное отличие технологического оборудования непрерывного действия от оборудования периодического действия?
5. Что входит в понятие самонастраивающаяся машина - аппарат?
6. Перечислите показатели качества, характеризующие основные свойства оборудования.
7. Какие наиболее существенные климатические факторы необходимо учитывать при проектировании технологического оборудования, предназначенного для установки на открытых площадках?
8. Приведите основные требования, предъявляемые к вновь разрабатываемому технологическому оборудованию.
9. Дайте характеристику основным этапам разработки технической документации при проектировании оборудования.
Глава ІІ Оборудование для механической обработки сырья
Процесс механического воздействия реализуется в результате нагружения кусков либо частиц тела, что ведет к появлению критических внутренних напряжений, превышающих соответствующий предел прочности. Напряжения в материале могут создаваться механическим нагружением, температурными воздействиями, ультразвуковыми колебаниями и др. Наибольшее применение в современном производстве имеют механические способы измельчения.
2.1 Характеристика основных способов и машин для измельчения
Измельчение делят на дробление и помол, а машины, применяемые для этих целей, называются дробилками и мельницами. В зависимости от размеров частиц продукта (конечного размера частиц dK) различают следующие виды измельчения: дробление крупное (dK=100...350 мм), среднее (dK=40...100 мм), мелкое (dK=5...40 мм), помол грубый (dK=0,1...5 мм), средний(dK=0,05...0,1 мм), тонкий (dK=0,001...0,05 мм), сверхтонкий (dK0,001 мм).
Основной характеристикой процесса измельчения является степень измельчения, которая определяется соотношением средневзвешенных размеров частиц материала до (dн)и после (dK) измельчения
i0=dнdK
Степень измельчения отражает технологию и параметры измельчителей.
С целью обеспечения эффективности и минимизации затрат измельчение материала от исходной до конечной крупности осуществляется, как правило, в несколько приемов, с последовательным переходом от крупного дробления к более мелкому и к помолу с постадийным разделением материала по классам. Следовательно, процесс измельчения целесообразно осуществлять последовательно на несколькихизмельчителях. Каждый отдельный измельчитель выполняет часть общего процесса, называемую стадией измельчения.
Число стадий измельчения определяется требуемой степенью измельчения. Например, если в исходном твердом материале содержатся куски размером до 1200 мм, а готовый продукт должен содержать частицы с максимальным размером до 40 мм, то общая степень измельчения i0=120040=30.
Степень измельчения, достигаемая на одной машине, для большинства видов дробильного оборудования не превышает 5...50. Поэтому для обеспечения i0=300 необходимо применить несколько стадий дробления, например: i1=5, i2=6, i3=10. Тогда i0=i1·i2·i3=5·6·10=300, т. е. требуется минимум три стадии измельчения.
В то же время следует отметить, что увеличите стадий измельчения приводит к переизмельчению материала и увеличению эксплуатационных затрат. Поэтому процесс следует осуществлять, исходя из условия обеспечения минимального числа стадий измельчения.
Энергозатраты, нагрузки на элементы измельчителей и качество продукта зависят от физико-механических характеристик материала: прочности, хрупкости, твердости, упругости, абразивности и плотности твердых материалов.
В зависимости от размера частиц, например от эквивалентного (среднего) диаметра d, твердый материал может быть в следующих состояниях: кусковом (d10 мм); крупнозернистом (2 ммd10 мм); мелкозернистом (0,5ммd2 мм); порошкообразном (0,05 ммd0,5 мм); пылевидном (d0,05 мм).
Для оценки полидисперсной смеси твердых частиц используются следующие характеристики:
- наибольший dmax и наименьший dmin диаметры частиц;
- размах варьирования R=dmaxdmin;
- средний диаметр частиц d;
- гранулометрический состав;
- удельная поверхность частиц Sу.
Классификация машин для измельчения материалов
В зависимости от назначения и принципа действия в машинах для измельчения могут использоваться различные виды нагрузок: раздавливание (сжатие куска), излом (изгиб), раскалывание (эквивалентно растяжению), истирание и удар (рис. 2.1). В каждой измельчающей машине реализуются, как правило, все способы измельчения, но главную роль играет тот, для которого она создана.
При раскалывании тело разрушается на части в местах концентрации наибольших нагрузок, передаваемых клинообразным рабочим элементом измельчителя.
При раздавливании - под действием статической нагрузки определяющими являются напряжения сжатия.
При изломе в теле возникают в основном изгибающие напряжения.
При истирании разрушение происходит главным образом от напряжений сдвига. Истирание в комбинации с раздавливанием - один из наиболее экономичных способов измельчения.
При ударе под действием динамических нагрузок в теле возникают динамические напряжения, приводящие к его разрушению. Различают свободный и стесненный удары. При стесненном ударе тело разрушается между двумя рабочими органами измельчителя, при свободном - в результате столкновения с рабочим органом или другим измельчаемым телом.
Рис. 2.1 - Способы механического разрушения материалов, реализуемые в дробилках и мельницах:
------- преобладающие;------ сопутствующие
Как правило, перечисленные виды силовых нагрузок в процессе измельчения действуют одновременно, например, раздавливание и истирание, удар и истирание и т. д. Необходимость в различных видах нагрузок, а также в различных по принципу действия конструкциях и размерах машин вызвана многообразием свойств и размеров измельчаемых материалов и различными требованиями к крупности исходного материала и готового продукта. Однако при работе измельчителей в зависимости от их конструкций преобладает тот или иной способ измельчения.
Имеются практические рекомендации по использованию соответствующих видов нагрузок в зависимости от типа измельчаемого материала. Так, дробление прочных и хрупких материалов целесообразно осуществлять раздавливанием и изломом, а прочных и вязких - раздавливанием и истиранием. Крупное дробление мягких и хрупких материалов предпочтительно выполнять раскалыванием, среднее и мелкое - ударом. В промышленности дробление материалов проводят, как правило, сухим способом.
Реже применяют мокрое дробление, когда в загрузочные устройства машин разбрызгивают воду для уменьшения пылеобразования, либо дробление производится в жидкости с помощью движущихся в ней твердых частиц (бисера).
Помол твердых материалов осуществляют ударом и истиранием. Так же как и дробление, помол может быть сухим и мокрым. По сравнению с сухим, мокрый помол экологически более совершенен и более производителен. Однако мокрый помол может применяться только тогда, когда допускается контакт измельчаемого материала с водой.
Рис. 2.2 - Технологические схемы измельчения: а - открытый цикл; б -открытый цикл с предварительным грохочением; в -замкнутый цикл с совмещенным предварительным и поверочным грохочением; г -замкнутый цикл с грохочением.
Процессы: 1- дробление; 2 -грохочение.
Потоки: А - исходный материал; Б - мелкая фракция; В -крупная фракция
При проектировании схем измельчения любых материалов необходимо соблюдать принцип не измельчать ничего лишнего, поскольку переизмельчение приводит к излишнему расходу энергии, снижению производительности и росту износа дробилок и мельниц. Материалы высокой и средней крепости дробятся, как правило, в две-три стадии, более мягкие - в одну стадию.
В перерабатывающей промышленности применяются в основном одностадийные технологические системы измельчения, которые представлены на рис. 2.2. Открытая система (рис. 2.2 а) применяется при крупном измельчении (до 20 мм). В замкнутых системах с классификатором (грохотом) (рис.2.2 б-г) крупность продукта можно дополнительно регулировать с помощью грохота.
По способу воздействия на измельчаемый материал различают дробилки, разрушающие материал сжатием (щековые, конусные и валковые дробилки) и ударом (роторные и молотковые дробилки).
По конструктивным признакам различают дробилки: щековые, валковые, конусные, ударного действия (роторные и молотковые). Пальцевые измельчители и бегуны занимают промежуточное положение между дробилками и мельницами, так как их можно применять как для мелкого дробления, так и для крупного помола.
Мельницы делят на барабанные (тихоходные), роликовые, маятниковые, кольцевые и другие (среднеходные), молотковые, вертикальные, шахтные (ударные), вибрационные и струйные.
2.2 Машины для дробления материалов
Различают крупное, среднее и мелкое дробление. На практике встречаются заводы с большим количеством стадии дробления. Последовательность стадий дробления называется схемой дробления. В схему обычно включается и операция грохочения, грохочение бывает предварительное, контрольное и окончательное. Дробление выполняется как по открытому, так и по замкнутому циклам. Крупное дробление осуществляется, как правило, по открытому циклу, среднее и мелкое -- по замкнутому циклу. При замкнутом цикле из продукта исключается материал, превышающий заданную крупность.
Дробилки, разрушающие материал сжатием
Щековые дробилки. Щековые дробилки применяют для крупного и среднего дробления различных материалов во многих отраслях народного хозяйства. Они способны разрушать нерудные материалы практически всех разновидностей.
В дробилках с простым (ЩДП) движением щеки 1 (рис. 2.3 а) последняя подвешена на оси 2. Щека совершает качательные движения по дуге окружности, которые ей сообщает вращающийся эксцентриковый вал 3, через шатун 4 и распорные плиты 5.
При сближении щек материал дробится, а при удалении их друг от друга куски материала опускаются вниз и выпадают из камеры, если их размеры меньше ширины выходной щели. Затем цикл повторяется. В ЩДП материал измельчается раздавливанием и частично изломом и раскалыванием, поскольку на обеих щеках установлены дробящие плиты с рифлениями в продольном направлении.
В дробилках со сложным (ЩДС) движением щеки рычажный механизм имеет более простую схему (рис. 2.3 б). Эксцентриковый вал 3 непосредственно соединен с шатуном, являющимся подвижной щекой 1 дробилки. Нижним концом щека шар мирно опирается на распорную плиту 5. Щека совершает сложное движение, и составляющие перемещения точек ее поверхности направлены как по нормали к поверхности щеки, так и вдоль нее; траектории точек по форме напоминают эллипсы. Вследствие этого в ЩДС материал измельчается как раздавливанием, так и истиранием, что облегчает процесс дробления вязких материалов.
Кинематическая схема ЩДП позволяет создавать относительно большие нагрузки на измельчаемый материал, чем в ЩДС, при одинаковых моментах вращения на приводных валах. Это особенно важно при дроблении больших кусков прочных материалов. Существенным недостатком ЩДП (рис. 2.3 а) является малый ход сжатия в верхней части камеры дробления. Для ЩДС характерен значительный износ дробящих плит. Однако конструкция ЩДС в целом более проста и менее металлоемка по сравнению с ЩДП.
Рис. 2.3 - Принципиальные схемы шоковых дробилок: а - с простым движением щеки; б -со сложным движением щеки. 1 - щека; 2 - ось; 3 - эксцентриковый вал;
4 -шатун; 5 -распорные плиты
Рис. 2.4 - Шековая дробилка со сложным движением щеки: 1 - передняя стенка;
2 -неподвижная дробящая плита; 3 - футеровочные плиты; 4 - подвижная щека;
5 - эксцентриковый вал; 6 - болты; 7 - задние балки; 8 - пружина; 9 -тяга;
10 - распорные плиты; 11 - сухарь; 12 -дробящая плита; 13 - выступ; 14 - маховик
В зависимости от конструкции механизма, приводящего в движение щеку, различают дробилки с рычажным механизмом, а также (реже) с гидравлическим передаточным механизмом.
Главным параметром щековых дробилок является размер (ширина и длина, BxL) приемного отверстия камеры дробления, образуемой подвижной и неподвижной щеками. Отечественная промышленность выпускает дробилки с размерами приемного отверстая BxL(мм): 160x250, 250x400, 250x900, 400x900, 600x900, 900x1200, 1200x1500, 1500x2100, 2100x2500.
На рис. 2.4 показана конструкция дробилки со сложным движением подвижной щеки. Дробилка имеет сварную станину, боковые стенки которой соединяются между собой передней стенкой 1 коробчатого сечения и задними балками 7, в одной из которых расположено устройство для регулирования ширины выходной щели. В передней стенке закреплена неподвижная дробящая плита 2; снизу она опирается на выступ 13 передней стенки станины, а с боковых сторон зажимается боковыми футеровочными плитами 3, имеющими клиновые скосы. Боковые футеровочные плиты крепят к станине болтами с потайными головками. Подвижная щека 4 (стальная отливка) установлена с помощью роликовых подшипников качения на эксцентриковой части главного вала 5. Последний, в свою очередь, опирается на радиально-сферические роликовые подшипники, разъемные корпуса которых закреплены на боковых стенках станины. Дробящая плита 12 в нижней части упирается в выступ на подвижной щеке, а в верхней фиксируется клином и болтами 6.
В пазу нижней части подвижной щеки установлен сухарь 11, в который упирается распорная плита 10; другой конец этой плиты аналогично взаимодействует с сухарем, закрепленным в ползуне регулировочного устройства. Торцовые части распорной плиты образуют с сухарями кинематические пары качения, для их замыкания служит пружина 8 с тягой 9. Дробящие плиты в небольших дробилках выполняют симметричными; поскольку более интенсивно изнашиваются нижние части плит, такая конструкция позволяет их переворачивать для увеличения срока службы. В некоторых щековых дробилках в зоне разгрузки дробящие плиты имеют криволинейное очертание с параллельной зоной, что способствует получению измельченного материала с более однородными по размерам кусками и повышению производительности.
На эксцентриковом валу установлены один или два (по обе стороны от станитгы) маховика 14, которые служат для регулирования частоты вращения главного вала машины, аккумуляции энергии при холостом ходе (обратный ход щеки) и отдачи при рабочем ходе (прямой ход щеки, дробление материала).
В конструкциях щековых дробилок предусматривается установка предохранительных элементов или устройств, предохраняющих узлы машин от повреждений при попадании в камеру дробления инородного недробимого тела. Таким предохранительным элементом в рассматриваемой дробилке служит распорная плита 10, которая разрушается при нагрузках, превышающих максимально допустимую. Однако замена плит связана с простоем машины и является трудоемкой операцией - необходимо очистить камеру дробления, подтянуть подвижную щеку к неподвижной и т. д. В новых конструкциях дробилок используют неразрушающиеся предохранители, например, муфты предельного момента. Кроме того, в качестве предохранительных элементов также применяются болты на сухарях шатуна, болты на крышке подшипников шатуна.
Дробящие плиты щековых дробилок изготовляют литыми, они могут быть как цельными, так и составными.
Конусные дробилки
Конусные дробилки используют во всех стадиях дробления при переработке самых разнообразных материалов как по крупности дробимого материала, так и по разнообразию физико-механических свойств. Рабочими органами дробилки являются неподвижный усеченный конус и расположенный внутри него подвижный дробящий конус, ось которого отклонена на угол гирации от оси неподвижного конуса. Подвижный конус совершает относительно оси неподвижного конуса вращательное (гирационное) движение. Камеру дробления образует объем между коническими поверхностями. При подаче в камеру материала дробящий конус обкатывает куски материала, осуществляя их раздавливание и излом, поскольку рабочие поверхности имеют кривизну Попеременное сближение рабочих поверхностей позволяет рассмотреть конусную дробилку как аналог щековой.
По технологическому назначению их делят на дробилки: крупного (ККД), обеспечивающие степень измельчения i=5...8; среднего (КСД) и мелкого (КМД) (степень измельчения iдо 20...50) дробления.
Рис. 2.5 - Схемы конусных дробилок: а -с подвешенным валом; б - с опорным пестом; в - с консольным валом. 1- зубчатая передача; 2 -эксцентрик; 3-вал;
4 - дробящий конус; 5-опора; 6-пест; 7-гидроцилиндр;
8-сферическая пята; е -ширина выходной шели
По конструктивному признаку - способу опирания вала дробящего конуса - различают дробилки с подвешенным валом, опорным пестом и с консольным валом (рис. 2.5). Последнюю конструкцию используют в машинах КСД и КМД.
В дробилках с подвешенным валом (рис. 2.5 а) вал 3 дробящего конуса 4 в верхней точке, совпадающей с точкой пересечения осей конусов, подвешен к опоре 5, воспринимающей осевую и радиальную нагрузки. Нижний конец вала размещен в эксцентрике 2, опоры которого также воспринимают радиальную нагрузку дробящего конуса. Вращение эксцентрика осуществляется через коническую зубчатую передачу 1.
В дробилке сонорным пестом (рис. 2.5 б) осевая нагрузка дробящего конуса с пяты вала передается на пест 6 и далее на плунжер гидроцилиндра 7, который уравновешивается давлением жидкости. За счет этого обеспечивается возможность оперативного регулирования ширины е выходной щели.
В дробилках с консольным валом (рис. 2.5 в) дробящий конус имеет более пологую форму. В этих машинах осевая нагрузка воспринимается сферической пятой 8, а радиальная - опорой эксцентрика.
Производительность конусных дробилок (при сопоставимых параметрах) выше, чем у щековых. Это объясняется тем, что в щековых дробилках площадь выходного отверстия при перемещении щеки изменяется, а в конусных она постоянная и изменяется лишь положение подвижного конуса в камере дробления. Перекатывание дробящего конуса также способствует лучшему заполнению камеры дробления и захвату кусков.
Рассмотрим конструкции дробилок на примере конусной дробилки мелкого дробления КМД (рис. 2.6). Дробилка состоит из станины 4 с опорным кольцом 6 и предохранительными пружинами 5, эксцентрика 1, установленного в центральном стакане станины на четырехдисковом подпятнике 2. Через конические зубчатые колеса эксцентрик связан с приводным валом 16, расположенным в горизонтальном патрубке станины 4. С коническим отверстием эксцентрика 1 сопряжен конический хвостовик вала 13 дробящего конуса, опирающегося на сферический подпятник опорной чаши 3.
Рабочая камера дробилки образуется наружной поверхностью дробящего конуса, футерованного броней 15 из высокомарганцовистой стали, и внутренней поверхностью неподвижной брони 14 регулирующего кольца, сопрягающегося упорной резьбой с опорным кольцом 6. Для обеспечения правильной работы резьбы под нагрузкой осевой люфт в резьбе выбирается при подтягивании регулирующего кольца колонками 12 с клиньями. Клинья опираются на кожух 7, установленный на опорном кольце 6.
В верхней части дробилки имеется герметичное загрузочное устройство 9, установленное на четырех стойках 11 и станине 4. Исходный материал поступает в приемную коробку 10 загрузочного устройства и через патрубок ссыпается на распределительную плиту 8 дробящего конуса.
Рис. 2.6 - Дробилка КМД с консольным валом: 1 - эксцентрик; 2 - подпятник;
3 - опорная чаша; 4 - станина; 5 - предохранительные пружины; 6 - опорное кольцо;
7 - кожух; 8 - распределительная плита; 9 - загрузочное устройство;
10 - приемная коробка; 11 - стойки; 12 - колонки; 13 - вал дробящего конуса;
14, 15 -броневые плиты; 16 - приводной вал
При вращении эксцентрика дробящему конусу сообщается гирационное движение. Благодаря качанию распределительной плиты, обеспечивается равномерная по окружности загрузка рабочего пространства. В результате при сближении конусов материал дробится, а при их расхождении выгружается.
Характерной особенностью дробилок КСД и КМД является наличие в камере дробления параллельной зоны, т. е. участка, на котором зазор между образующими конусов постоянен. Тем самым обеспечивается получите однородного продукта, близкого по размерам к зазору.
Валковые дробилки
Для среднего и мелкого дробления материалов высокой и средней прочности, а также для измельчения пластичных и хрупких материалов применяются валковые дробилки. В этих машинах процесс измельчения осуществляется непрерывно при затягивании кусков материала в суживающееся пространство между параллельно расположенными и вращающимися навстречу друг другу валками.
Валковые дробилки бывают одно-, двух-, трех- и четырехвалковые. В зависимости от вида поверхности валков различают дробилки с гладкими (рис. 2.7 а),рифлеными(рис. 2.7 б) и зубчатыми (рис. 2.7в) валками. Дробилки с гладкими и рифлеными валками обычно применяют для дробления материалов средней прочности; дробилки с зубчатыми валками - материалов малой прочности. Размер кусков продукта зависит как от размера выходной щели между валками, так и от типа поверхности рабочих органов.
Основными недостатками валковых дробилок являются: 1) интенсивное и неравномерное изнашивание рабочих поверхностей валков при измельчении прочных и абразивных материалов; 2) сравнительно невысокая удельная производительность.
Широкое применение валковых дробилок объясняется тем, что они наиболее приспособлены для переработки материалов, склонных к налипанию или содержащих липкие включения. Во время работы дробилок налипший на поверхность валков материал срезается очистными скребками.
Рис. 2.7- Схема валковых дробилок:
а - рабочий процесс, валки гладкие; б - рифленый валок;
в - зубчатый валок
Валковые дробилки характеризуются диаметром D и длиной L валков, при этом LD=0,4...1,0. Изготовляют двухвалковые дробилки ДГ с гладкими валками для среднего и мелкого, сухого и мокрого дробления материалов с пределом прочности при сжатии до 350 МПа; двухвалковые дробилки ДР с рифлеными валками для дробления материалов с пределом прочности при сжатии до 250 МПа; двухвалковые дробилки ДГР с гладкими и рифлеными валками; четырех валковые дробилки Д4Г с гладкими валками для мелкого дробления кокса.
Наиболее распространена двухвалковая дробилка. На рис. 2.8 показана двухвалковая дробилка с гладкими валками. Валки 4 и 7 приводятся во вращение от двигателя через редуктор 15 и карданные валы 14. Правый валок, закрепленный на валу 8, вращается в подшипниках 9, размещенных в разъемных корпусах. Левый валок 4, закрепленный на валу 3, может вместе с подшипником 11 перемещаться вдоль станины 13 по направляющим 10. Положение корпусов подвижных подшипников фиксируется тягами 6, прокладками 12, пружинами 2 и гайками 1. С помощью набора прокладок 12 осуществляется регулирование ширины выпускной щели (зазора между валками).
Предварительное натяжение пружин, создаваемое гайками 1, обеспечивает суммарное усилие на валок, обеспечивающее дробление материала. При попадании в машину недробимых предметов пружины сжимаются, валют расходятся и пропускают их. Для предотвращения пыления дробящие валки закрыты кожухом 5 с приемной воронкой.
Рис. 2.8 - Двухвалковая лробилка: 1 - гайки; 2 - пружины; 3 -вал; 4 - валок; 5 - кожух; 6 -тяга; 7 - валок; 8 -вал; 9 -подшипник; 10 - направляющая; 11 - подшипник;
12 - прокладки; 13 - станина; 14 - карданные валы; 15 -редуктор
Бегуны
Для мелкого дробления (конечный размер частиц 3...8 мм) и грубого помола (0,2...0,5 мм) извести, глины и других материалов применяются бегуны. Кроме того, бегуны могут также обеспечить растирание, гомогенизацию, уплотнение и обезвоздушивание материала.
В бегунах массивные катки, перекатываясь по слою материала, находящемуся на поддоне, измельчают его раздавливанием и истиранием. В них может осуществляться как сухой, так и мокрый помол материалов. Главным параметром бегунов является диаметр D и ширина b катков. Для мокрого помола выпускают бегуны с размерами Dхb от 1200x300 до 1800x550 мм с катками массой, соответственно 2...7т. Для сухого помола изготавливают бегуны с Dхb от 600x200 до 1800x450 мм.
Бегуны изготавливают с неподвижным поддоном, по которому перекатываются катки, и с вращающимся поддоном. Рабочими органами бегунов являются катки, перемещающиеся в чаше с измельчаемым материалом.
Бегуны мокрого помола (влажностью более 15 %) с вращающимися катками (рис. 2.9) имеют нижнее расположение привода. При вращении вертикального вала 1 катки 5, установленные в подшипниках на водилах 6, перекатываются по поддону 4 и одновременно вращаются вокруг собственных осей. Коленчатые водила, шарнирно закрепленные в цапфе 7, позволяют каткам подниматься или опускаться в зависимости от толщины слоя материала и преодолевать недробимые предметы. Катки устанавливают на разных радиусах от центра поддона, чтобы они перекрывали большую площадь.
Поддон укладывают плитами, имеющими овальные отверстия размером от 6x30 до 12x40 мм.
Рис. 2.9 - Бегуны с вращающимися валками: 1 - вал; 2 -разгрузочный лоток; 3 -скребок; 4 -поддон;
5 - катки; 6 - водило; 7 - цапфа;
8 - тарелка; 9 - скребки
Измельченный материал продавливается сквозь отверстия в поддоне и попадает на вращающуюся тарелку 8, с которой сбрасывается скребком 3 в разгрузочный лоток 2. К валу 1 прикреплены поводки со скребками 9, которые очищают борта и поверхность чаши от налипшего материала и равномерно направляют его под катки.
Применяют также верхний привод катков, бегуны с вращающейся чашей, бегуны с пружинным, гидравлическим или пневматическим прижимом катков.
Использование последних позволяет снизить металлоемкость машины. Частота вращения вертикального вала бегунов - 0,3...0,9 обс, удельный расход энергии - 0,7...4,0 кВт-чт.
Дробилки ударного действия
В измельчителях ударного действия измельчение материала осуществляется под действием ударных нагрузок. Эти нагрузки могут возникать при взаимном столкновении частиц измельчаемого материала, столкновении частиц материала с неподвижной поверхностью, столкновении материала и движущихся рабочих органов машин.
К дробилкам ударного действия относятся роторные и молотковые дробилки, а также пальцевые измельчители.
В дробилках ударного действия кусок подвергается воздействию рабочего органа только с одной стороны. Возникающая при этом сила уравновешивается силой инерции куска, которая должна быть достаточной для создания разрушающих напряжений.
Дробление материала происходит под воздействием механического удара. При этом кинетическая энергия движущихся тел частично или полностью переходит в деформации разрушения.
Данные дробилки применяют для измельчения малоабразивных материалов средней и низкой прочности (известняков, мела, гипса, калийных руд и др.). Они позволяют получить высокую степень измельчения i=15...20, в отдельных случаях до i=50, что позволяет уместить число стадий дробления. Дробилки отличаются простотой конструкции и эксплуатации, избирательностью дробления ... продолжение
Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.
Похожие работы
Дисциплины
- Информатика
- Банковское дело
- Оценка бизнеса
- Бухгалтерское дело
- Валеология
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Религия
- Общая история
- Журналистика
- Таможенное дело
- История Казахстана
- Финансы
- Законодательство и Право, Криминалистика
- Маркетинг
- Культурология
- Медицина
- Менеджмент
- Нефть, Газ
- Искуство, музыка
- Педагогика
- Психология
- Страхование
- Налоги
- Политология
- Сертификация, стандартизация
- Социология, Демография
- Статистика
- Туризм
- Физика
- Философия
- Химия
- Делопроизводсто
- Экология, Охрана природы, Природопользование
- Экономика
- Литература
- Биология
- Мясо, молочно, вино-водочные продукты
- Земельный кадастр, Недвижимость
- Математика, Геометрия
- Государственное управление
- Архивное дело
- Полиграфия
- Горное дело
- Языковедение, Филология
- Исторические личности
- Автоматизация, Техника
- Экономическая география
- Международные отношения
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности), Защита труда
