Общие сведения

ВВЕДЕНИЕ.

Измельчающие машины применяют на мукомольных заводах для размола зерна и продуктов его переработки , на комбикормовых заводах для дробления зерновых, минеральных и других компонентов комбикормов.

На мукомольных и комбикормовых заводах измельчающие машины – основное и наиболее энергоемкое технологическое оборудование.

Рабочие органы всех измельчающих машин совершают вращательное движение со скоростями от 4 до 100м/с и более.

Очень распространенными в различных отраслях промышленности являются молотковые дробилки. Молотковые дробилки применяют в том случае, когда необходимо получить относительно мелко измельченный продукт без последующего применения сортировочных устройств. Они эффективны при разрушении хрупких продуктов (зерно, кость, лед, соль сахар) и менее эффективны для продуктов с большим содержанием жира. Продукт в молотковых дробилках измельчается от ударов молотков по частицам продукта, а также от ударов частиц о кожух дробилки и в результате истирания частиц.

Молотковые дробилки, применяемые в различных отраслях промышленности, изготовляют разных видов — от небольших размеров до дробилок массой около сотни тонн.

Физическая сущность процесса измельчения зерна в молотковых дробилках заключается в разделении зерна на отдельные части вслед­ствие удара, излома и истирания между рабочими органами машины.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.

Молотковый ротор установлен на чугунной ста­нине. Барабан состоит из ряда дисков, разделенных прокладками. Диски расположены на валу и стянуты гайками и болтами по окруж­ности. Сквозь диски проходят стержни, на которые надеты молотки.

Вращающийся молотковый ротор окружен неподвижной обечай­кой, состоящей из зубчатых (рифленых) броневых плит и цилиндриче­ского сита. В зазор между зубчатой плитой и вращающимися молот­ками подводится продукт, подлежащий дроблению.

Пригодность дробилки для размола отдельных материалов зави­сит главным образом от расположения, числа и формы молотков, а также от размеров и формы рифлей на внутренней поверхности броне­вых плит. На степень измельчения продукта влияют величины зазоров между молотками, неподвижными плитами и ситом; размер отверстий сита; окружная скорость молоткового ротора. Окружную скорость мо­лотковых роторов в некоторых конструкциях принимают до 100 м/с. Поэтому во вращающихся частях дробилки развиваются большие на­пряжения, резко возрастающие с увеличением частоты вращения рото­ра, так как центробежная сила пропорциональна квадрату окружной скорости. По этой же причине молотковые роторы требуют тщательной балансировки. Недостаточная балансировка вращающихся частей дро­билки может не только вызвать неспокойный ход машины, но и быть причиной аварий.

Изучение зависимости производительности от влажности исходно­го продукта показывает, что с увеличением влажности производитель­ность снижается. Например, при увеличении влажности ячменя с 13,8 до 20 % производительность дробилки снижается на 30 %, а удельный расход энергии повышается на 30...32 %. Аналогичная картина наблю­дается при измельчении овса, кукурузы и других продуктов, но в иных соотношениях.

Быстровращающийся молотковый ротор дробилки, действуя как вентиляторное колесо, нагнетает воздух сквозь отверстия сита; при этом воздух удаляет измельченный продукт. Благодаря воздушному потоку, создаваемому молотковым ротором, иногда можно передавать продукты размола на некоторое расстояние без применения какого-ли­бо транспортирующего устройства. Продукт, выходящий из молотковой дробилки, можно транспортировать механически при помощи норий, шнеков и ленточных транспортеров. Однако при этом очень трудно бо­роться с запылением помещения, так как повышенное давление внутри дробилки создает поток пыльного воздуха из рабочего пространства дробилки наружу.

Поэтому очень часто применяют вентилятор, встроенный в дробил­ку либо отдельно стоящий, который отсасывает весь размолотый про­дукт и нагнетает его вместе с воздухом по материалопроводу в специ­альное осадочное устройство (большей частью циклон). В этом случае внутри дробилки создается разрежение, прекращается пылевыделение, происходит охлаждение продукта и всей машины, уменьшается опас­ность засорения отверстий сит, так как они непрерывно продуваются воздухом. Насаживать рабочее колесо вентилятора непосредственно на вал дробилки требованиям техники безопасности запрещено.

В молотковых дробилках с пневматическим транспортированием продукта применяют такие питающие устройства, которые не только равномерно загружают дробилку, но и допускают возможность регули­ровать количество поступающего воздуха, благодаря чему может быть достигнуто требуемое разрежение в рабочем пространстве дробилки. Конструкция питающего устройства зависит от физико-механических особенностей измельчаемого материала. Равномерное питание молот­ковых дробилок обеспечивает равный износ рабочих органов, получе­ние однородного в гранулометрическом отношении состава продуктов размола и заданную производительность.

Конструкция молотков.Для различных продуктов и дисперсности помола применяют молотки разной формы (рис. 1).

Наибольшее применение для измельчения зерновых продуктов по­лучили пластинчатые молотки, изготовленные из полосовой стали (ти­пы /, 3, 4, 20, 21). Молотки с краями, срезанными под острым углом (типы 2, 5 и 17), применяют с наибольшим эффектом для разрывания или расщепления продукта.

Молотки с повернутым на 90° рабочим концом, образующим рабо­чую поверхность (тип 6), служат для тонкого дробления. Однако про­изводительность дробилки, оборудованной этими молотками, при про­чих равных условиях гораздо меньше, чем при установке прямых пла­стинчатых молотков (примерно в два раза).

Молотки с усиленным рабочим концом (типы 7, 8, 11, 12, 18) слу­жат только для дробления крупных кусков. Очень часто применяют молотки, рабочий конец которых имеет большое число вырезов, обра­зующих углы, ступени и т. п. (типы 9, 10, 13, 15).

Наконец, существуют конструкции составных молотков со съемной рабочей частью, которую поворачивают при затуплении работающего угла (типы 14, 19). Молотки типа 16 называют молотками смешанного типа, или комбинированными. В этом случае пластинчатые многосту­пенчатые молотки попарно соединены между собой П - образными тонкими пластинками. Такие молотки можно рекомендовать при дроблении волокнистого материала.

Рис. 1. Типы молотков.

Рис. 2. Схема расположения молот­ков на роторе дробилки.

На комбикормовых заводах большое распространение получили простые пластинчатые молотки прямоугольной формы (тип 0). Полная симметрия молотка этого типа позволяет работать поочередно на обо­их его внешних углах, а два отверстия — переворачивать молотки, ста­вя их изношенным концом в сторону центра ротора.

Прямоугольные пластинчатые молотки по сравнению со сложными молотками и молотками с усиленным концом просты и в изготовлении, что очень важно, так как часто приходится возобновлять комплект мо­лотков при эксплуатации дробилки. Одно из достоинств пластинчатых молотков в том, что их можно затачивать после износа, подобно метал­лообрабатывающим резцам.

Большое значение придают способу размещения молотков. На ри­сунке 2 показана схема размещения молотков на роторе молот­ковой дробилки американской фирмы. Они образуют витки винтовой линии левого и правого вращения, так что направлены навстречу друг другу и встречаются на оси симметрии ротора. Таким образом, при вращении ротора вся рабочая поверхность сит «пересекается» молот­ками, а образовавшиеся витки стремятся перемещать продукт к центру, что создает лучшие условия измельчения.

Уменьшение числа молотков, устанавливаемых на роторе, позволя­ет получить лучшую уравновешенность ротора. В результате уменьша­ется вибрация и увеличивается срок службы рабочих органов машины. В процессе эксплуатации дробилки необходимо постоянно следить за исправным состоянием молотков, так как затупление поверхности мо­лотков снижает эффективность измельчения и производительность.

Рис. 3. Чешуйчатое сито. Рис. 4. Типы колосниковых устройств.

При износе молотков расстояние между их внешней кромкой и внутренней поверхностью ситового барабана увеличивается, в резуль­тате ухудшается измельчение, возрастает расход энергии. С уменьше­нием массы молотка снижается сила удара и при неравномерном из­носе нарушается уравновешенность ротора. С применением реверсив­ных дробилок уменьшаются простои, связанные с перестановкой молот­ков, и повышается производительность дробилки.

Конструкция сит и колосников.Другим важным рабочим органом дробилки является сито, расположенное вокруг ротора. В молотковых дробилках применяют два вида сит: гладкие сита с круглыми или про­долговатыми отверстиями и чешуйчатые. Отверстия в сите располага­ют в шахматном порядке для обеспечения его прочности и жесткости. Применение толстого листа требует изготовления конусных отверстий, расширяющихся по направлению выхода продукта для уменьшения сопротивления при удалении продуктов размола из рабочей полости дробилки.

Чешуйчатые сита изготавливают из тонкой листовой стали, глав­ным образом толщиной 1,5 мм (рис. 3). На листе надрезают не­обходимую длину ячейки и затем надрезанную часть металла выдав­ливают в одну сторону. Обычно эти прорези располагают в шахматном порядке. При этом образуются отверстия полуовальной или прямо­угольной формы. Поэтому поверхность чешуйчатых сит с одной сторо­ны гладкая, а с другой — острошероховатая. При установке сита в дробилке отогнутые кромки отверстий обращены во внутреннюю по­лость и навстречу движению ротора. Большое число режущих кромок повышает производительность дробилки, способствует эффективному измельчению и удалению размолотых частиц из рабочей полости дро­билки. При равных живых сечениях гладких сит и чешуйчатых произ­водительность дробилки с чешуйчатыми ситами больше. С увеличением размеров отверстий сита степень измельчения продукта снижается, а производительность увеличивается.

Важный параметр дробилки — зазор между описанной окружно­стью вращения молотков и внутренней поверхностью сита. Существует зависимость зазора от требуемой дисперсности измельчаемого продук­та. При мелком измельчении зазор должен быть в два—пять раз боль­ше поперечного размера (толщина) обрабатываемого продукта. При крупном измельчении зазор соответственно увеличивают.

Во многих конструкциях дробилок в качестве ситовых элементов служат различной формы колосники, расположенные параллельно оси дробилки. Колосники укладывают с небольшими промежутками (зазо­рами) вокруг молоткового барабана. Форму поперечных сечений колос­ников (рис. 4) подбирают в каждом отдельном случае в зависимости от свойств размалываемого продукта. Для хрупких продуктов применяют колосники с прямоугольным и треугольным сечением без выступающих граней (см. рис. 4,а,г). Когда необходим повы­шенный эффект дробления, применяют колосники с выступающими гра­нями.

Рабочие поверхности колосников (см. рис. 4, б, в, д) не об­разуют гладкой цилиндрической поверхности, каждый колосник имеет или острую переднюю грань d, выступающую над задней гранью пре­дыдущего колосника, или в каждом колоснике сделана продольная ка­навка с, в которой частица продукта поворачивается и, задерживаясь, подвергается при этом воздействию молотков рабочего барабана, что повышает эффект дробления. Такую форму колосников часто применя­ют при дроблении продуктов, требующих разрывания или раскалыва­ния.

Щель между колосниками всех типов расширяется книзу, это об­легчает дробленому продукту проход через колосники. В решетках с прямоугольными и ромбовидными колосниками такой зазор получается при расположении колосников по кругу, а в колосниках, показанных на рисунках 4 в, г, д, сама форма колосников создает большое рас­ширение, что является положительной особенностью этих колосников.

Необходимо отметить, что колосники (рис. 4, а, б, г, д) мож­но переворачивать при затуплении, в то время как колосники с несим­метричной формой поперечного сечения (рис. 4, в) этого не допу­скают.

Материалом для колосников служит сталь, подвергнутая термиче­ской обработке. Достоинства колосников — высокая прочность, долговечность, высокий эффект дробления. К числу недостатков следует от­нести малый процент живого сечения, так как большая часть поверхно­сти решетки занята колосниками, большую затрату металла и непри­годность колосников для мелкого дробления, потому что в этом случае процент живого сечения небольшой, а это, в свою очередь, резко сни­жает производительность. Вместе с тем колосники хорошо работают при дроблении крупных кусков.

Для размола зерновых культур обычно используют пластинчатые молотки прямоугольной формы толщиной 1,5...2,5 мм. Для измельчения жмыхов применяют молотки толщиной 6 мм, а для измельчения кос­тей — 6...12 мм. Лучшим материалом для изготовления молотков слу­жит термически обработанная сталь марки ЗОХГС, обладающая доста­точно высокой прочностью и износоустойчивостью.