Определение радиуса вальцов

Обозначим начальный размер частицы материала через В, конечный размер частицы будет равен ширине рабочего зазора В ₁. Тогда расстояние между центрами можно представить как:

Отсюда радиус вальца:

,

где: В- начальный размер частицы материала, (Таблица 2);

α -угол захвата материала вальцом, град (Таблица 2);

Угол α ее не должен превышать угла трения φ, т. е. α =φ.

Рисунок 3.4-Схема к определению радиуса вальцов

Это указывает на существование почти прямой зависимости между R и В и обратной зависимости между R и φ.

Интенсивность измельчения материала в вальцовом станке определяется длиной l пути (дуги) обработки. Чем больше l, тем интенсивнее происходит плющение и растирание продукта. Значение l можно определить из следующих уравнений:

Из последнего уравнения находим :

и, подставив в первое, получим:

,

где:

Таким образом, длина пути обработки тем больше, чем больше радиус вальцов и разность (B-B ₁).

В процессе плющения зерна вальцами решающее значение имеют форма и состояние поверхностей вальцов. Рифленая поверхность образуется путем нарезки вальцов резцами на специальных станках.

Рифли (рисунок 3.5) характеризуются профилем, количеством их на единицу длины окружности вальца, уклоном рифлей и взаиморасположением их на парноработающих вальцах.

Рисунок 3.5-Форма рифленого вальца

В поперечном сечении рифли имеют две неравные боковые грани - узкую (грань острия) и широкую (грань спинки). Угол Θ, образованный этими гранями, называется углом заострения рифлей. Если из центра вальца провести радиус к вершине рифли, то угол Θ разделится на два угла: угол острия α и угол спинки β. Тупой угол, заключенный между касательной АВ, проведенной через вершину рифли и гранью острия, условно называется углом резания φ.

Принятый на наших предприятиях единый профиль рифлей характеризуется углом заострения Θ =90°, углом острия α =20° и углом спинки β =70°. Расстояние t между двумя вершинами рифлей, измеренное по окружности, называется шагом рифлей, а расстояние h между окружностью впадин и окружностью выступов, измеренное по радиусу вальца, называется высотой рифлей (рисунок 3.6).

Рисунок 3.6-Профиль рифлей

Шаг и число рифлей связаны следующим соотношением:

где: п - количество рифлей на 1 см длины окружности вальца (принимают от 4 до 10), (Приложение Таблица 2).

Высоту рифли h определяют по формуле:

, см.

Во всех вальцовых плющилках рифли нарезаются по винтовой линии, т. е. под углом к образующей, который выбирается в пределах от 5 до 15°. Назначение уклона рифлей - создать большую равномерность в работе вальцов и избежать их дрожания.

Из теории резания известно, что частица будет подвергаться резанию лишь при условии, если угол раствора рифлей не будет превышать двух углов трения.

Рисунок 3.7 -Варианты взаимного расположения рифлей вальцов

В вальцовых плющилках на эффективное измельчения большое влияние оказывает расположение режущих граней рифлей по отношению к частицам материала. Возможны четыре варианта расположения рифлей (рисунок 3.7). При варианте 1 измельчаемая частица поддерживается режущей гранью медленно вращающегося вальца и измельчается режущей гранью быстро вращающегося вальца. Такое расположение рифлей (острие по острию) создает условия, при которых частицы разрушаются в основном в результате срезания или скалывания на крупку. При вариантах 2 - «острие по спинке» и 3 - «спинка по острию» частицы больше растираются, и выход продукта увеличивается. При варианте 4 - «спинка по спинке» имеют целью получить наибольший выход продукта. Для дробления кормов наиболее целесообразным является 1 вариант взаиморасположения рифлей на парноработающих вальцах.

Производительность плющилки зависит от величины рабочего зазора между вальцами, длины вальцов, окружной скорости вальцов, свойств измельчаемого материала и степени заполнения объема рабочего зазора.

Формула для расчета производительности плющилки:

где: h - высота рифлей, м;

V_Б, V_М - скорость быстровращающегося и медленно вращающегося вальца, как правило, равная 5, 5-6 м/с, (принимаем V_Б=V_М).

L- длина вальца, (принимаем L= l) м,

γ -плотность измельчаемого материала, кг/м³ (принимается в зависимости от выбранной культуры);

k - коэффициент объемного заполнения рабочего зазора, равный 0, 1-0, 2.

Мощность, потребная на привод вальцовых плющилок, расходуется в основном на раздавливание материала, на трение частиц материала друг о друга и вальцы, на трение в цапфах и на потери в передаточном механизме.

Необходимая для работы вальцовой плющилки мощность определяется по формуле:

где: σ - предел прочности измельчаемого материала, кГ/см² (таблица 3);

Е- модуль упругости измельчаемого материала, кГ/см² (таблица 3);

n- число оборотов вальцов, об/мин.

Число оборотов вальцов определяется по формуле:

где: f - коэффициент трения материала о поверхность вальцов (f = 0, 3-0, 4);

γ -плотность измельчаемого материала, кг/м³ (принимается в зависимости от выбранной культуры);

R - радиус вальцов, м

В- начальный размер частицы материала, (Таблица 2).