Росткоотбойная машина
Введение
Сухой горячий пивоваренный солод, выгруженный из сушилки, очищается от ростков, которые содержат горькие вещества, легко переходящие в пиво. Ростки очень гигроскопичны, поэтому их следует отделять от солода тотчас после сушки, пока они хрупкие. Свежевысушенный солод не пригоден для производства пива, так как затор из него медленно осахаривается и фильтруется, и дает пониженный выход экстракта. Нормальные технологические свойства он приобретает только после хранения в течение 4-6 недель.
Очистка солода от ростков производится на росткоотбойной машине или пневматических росткоотбойных установках. Освобожденный от ростков солод направляют в зернохранилище или силоса элеватора на отлежку, продолжительность которой должна составлять не менее 30 суток, а солодовые ростки, являющиеся отходом солодовенного производства, - в бункер для последующей отгрузки на утилизацию (предприятиям микробиологической промышленности, животноводческим фермам). Технологической целью этой операции является освобождение свежевысушенного солода от ростков, придающих пиву горечь.
1 Описание технологической линии и литературный обзор конструктивных аналогов оборудования
По принятой в производстве схеме (Лист 1) поступивший на предприятие ячмень направляется в бункер 1, откуда с помощью переключателей потока 2 подается в промежуточный бункер 3. Из него после взвешивания на весах 4 ячмень первично очищается в воздушно-ситовом сепараторе 5. Предварительно очищенное зерно взвешивается на весах 6 и направляется в силос 7, где сохраняется до момента вторичной переработки. При необходимости проветривания ячмень из силоса 7 направляется снова в бункер 1.
Вторичная очистка ячменя
предусматривает воздушно-
Очищенный и отсортированный ячмень в определенном количестве дозатором 15 засыпается в замочный чан 16, где отмывается от загрязнений и при необходимости обрабатывается дезинфицирующими средствами. В чан 16 подаются вода и сжатый воздух, обеспечивающий перемешивание зерна. Легкое зерно и мелкие примеси (сплав) во время мойки всплывают на поыерхность и удаляются вместе с моечной водой. Вымытое зерно перекачивается в замочный чан 17, где его влажность повышается до 41 – 42%. После окончания замачивания зерно с водой перекачивается в солодорастильный аппарат 18 для проращивания в течение 6 – 8 суток. В нем зерно продувается воздухом с относительной влажностью 96 – 98% и температурой 12 ºС. При необходимости зерно орошается водой температурой 12 ºС. Температура зерна при этом должна быть 14 – 18 ºС.
Из солодорастильного аппарата 18 продукт питателем 19 загружается в камеру подвяливания 20, а затем в вертикальные сетчатые каналы сушилки 21. Сушилка имеет до четырех зон, благодаря чему теплый воздух несколько раз проходит сквозь слой солода. Температура воздуха 40 – 85 ºС, продолжительность сушки 24 – 36 часов в зависимости от конструкции сушилки.
Сухой горячий солод из сушилки 21 очищается от ростков в росткоотбойной машине 22. Ростки собираются в бункере 23. Сухой солод без ростков направляется в силос 24 на отлежку в целях повышения влажности оболочки и ее эластичности. Сухой солод без ростков очищается от загрязнений, полируется в полировочной машине 25 и направляется в склад готового солода. Часть свежепроросшего солода, минуя сушилку, направляется в обжарочный барабан 26 для приготовления карамельного солода.
Росткоотбойная машина РО-2 (Рисунок 1.1) представляет собой ситчатый барабан с вращающимися в нем лопастями. Солод с ростками шнеком 1 подается внутрь барабана, где подхватывается винтообразными лопастями 2, которые перемешивают и передвигают его к ситчатой поверхности барабана. Ростки от перемешивания и трения отделяются от зерен и проваливаются сквозь ситчатый барабан на шнек 3, с помощью которого удаляются из машины. Очищенный от ростков солод при выходе из машины и легкие примеси удаляются через патрубок 5.
Рисунок 1.1 – Росткоотбойная машина РО-2
В лопастной росткоотбойной машине (рисунок 1.2) вместо ситчатого барабана и отбивочного устройства установлены два вала 6 с девятью лопастями, вращающимися в цилиндрическом корпусе встречно и приводимыми во вращение через шестерню 7. Внутренняя полость лопастной росткоотбойной машины разделена на три зоны (I, II, III), в каждой из которых установлено по три лопасти. Угол расположения лопастей 5 в пространстве во всех трех зонах по отношению одна к другой составляет 90º.
Рисунок 1.2 – Лопастная росткоотбойная машина
В лопастной росткоотбойной машине солод непрерывным потоком подается в зону I корпуса 4, где с помощью лопастей 5 интенсивно перемешивается и перемещается в зону II. В зоне II солод также перемешивается и направляется в зону III, где лопасти сдерживают перемещение и перемешивание потока солода. При прохождении солода через все три зоны происходит отделение ростков от зерен. Смесь ростков и солода поступает к выгрузочной воронке 3, на которой размещены воздуховод 2 и дисковый распылитель 1. Лопасти на распылителе 1 имеют определенную кривизну, благодаря чему солод приобретает вращательное движение. При этом происходит интенсивное распыление ростков, движущихся вместе с потоком солода вниз. К средней части вертикального воздуховода подключен вентилятор, который потоком воздуха увлекает ростки и направляет их в циклон. Интенсивность воздушного потока регулируется жалюзийной решеткой.
Рисунок 1.3 – Схема ротора росткоотбойной машины с двойным цилиндром
Для повышения производительности росткоотбойной машины и качества очистки от ростков используются машины с большим ситовым путем прохождения солода. Схема этой более сложной машины показана на рисунке 1.3. Солод с ростками шнеком 1 подается внутрь вращающегося стального цилиндра 2, имеющего лопасти 3, расположенные в два ряда по всей длине цилиндра. При вращении цилиндра 2 солод энергично перемешивается лопастями, очищается от ростков и постепенно перемещается вдоль цилиндра. На наружной поверхности цилиндра 2 прикреплены винтообразные лопасти, которые передвигают солод по неподвижному ситчатому цилиндру 4. Ростки проходят сквозь ситчатый цилиндр и шнеком 5 удаляются из машины; очищенный солод удаляется сходом в конце ситчатого цилиндра. Машина имеет вентилятор для очистки солода от мелких частиц и пыли.
Конструкция росткоотбойной машины типа РЗ-ВРД-10 состоит из неподвижной рамы, к которой крепятся росткоотбойный узел и воздушный сепаратор марки А1-БВЗ с замкнутым циклом движения воздуха.
2 Описание конструкции проектируемого устройства и принцип действия
В росткоотбойной машине РЗ-БГО-6 (Рисунок 1.4) приемное устройство состоит из патрубка 2, подающего солод в магнитный сепаратор 3, снабженный грузовым клапаном. Блок магнитов расположен в лотке, который можно легко снять и удалить из него металломагнитные примеси.
I – сухой солод, II – ростки, III – очищенный солод
Рисунок 1.4 – Горизонтальная росткоотбойная машина РЗ-БГО-6
Корпус 1 установлен на станине, на нем предусмотрены отверстия для приемного устройства, аспирационного патрубка и выпуска прохода. Бичевой ротор 6 состоит из пустотелого вала, с торцов которого приварены полуоси, установленные в шарикоподшипниках. На пустотелом валу по образующей закреплены винтами восемь бичей, представляющих собой продольные стальные пластины. К каждому бичу приварены короткие гонки, причем на четырех бичах гонки установлены под углом 80°, а на остальных — под углом 60° к оси ротора. Гонки каждого бича имеют разную высоту: пять крайних гонков с обоих его концов короче средних. В результате этого зерно в различных зонах имеет неравномерную скорость. Относительное движение потоков увеличивает интенсивность трения и соответственно повышает эффективность удаления ростков. Ситчатый цилиндр 4 состоит из двух половин, соединенных в вертикальной плоскости. Ситчатый цилиндр 4 зажимают на цилиндрических патрубках питателя и выпускного устройства. Привод машины осуществляется от электродвигателя 11 через клиноременную передачу 12. Клиновые ремни натягивают винтовым устройством. Выпускные устройства предназначены для вывода ростков, отделенных от солода, приходом через сито и очищенного солода — сходом с него. Для вывода ростков II, отделенных от солода, под ситчатым цилиндром 4 установлен выпускной бункер 10, прикрепленный к корпусу машины. Очищенный солод III выводится через выпускной патрубок 8 (типа улитки), установленный в торце ситчатого цилиндра 4. Выпускной патрубок 8 повернут так, что очищенный солод из машины поступает на вибропитатель вертикального пневмосепаратора 7. Со стороны привода расположена сплошная опора, а с противоположной — две стойки 9. В нижней части опор сделаны отверстия для крепления машины к полу.
3 Расчетная часть
3.1 Технологический расчет
Таблица 1 – Заданные параметры
Производительность, т/ч |
8 |
Диаметр ситчатого цилиндра, мм |
300 |
Частота вращения ротора, об/мин |
460 |
Производительность
где K – коэффициент, учитывающий размеры рабочей поверхности цилиндра (K = 0,9);
D – диаметр цилиндра, м;
L – длина рабочей части цилиндра, м;
q – удельная зерновая нагрузка, т/(ч м2) (q = 5 т/(ч м2)).
Удельная нагрузка зависит от особенностей обрабатываемого солода, режима работы машины, типа ситчатого барабана.
Выражаем и находим из формулы (1) длину рабочей части цилиндра , м
м.
Находим потребную мощность электродвигателя росткоотбойной машины кВт
где n – удельный расход электроэнергии, кВт ч/т (n = 0,85 кВт ч/т).
Значение удельного расхода электроэнергии зависит от перерабатываемого солода.
кВт.
3.2 Конструктивный (кинематический) расчет
Определяем коэффициент полезного действия привода
где = 0,94 – КПД открытой клиноременной передачи;
= 0,99 – 0,995 – к.п.д. пары подшипников качения. [Таблица Б1,1]
Находим общий КПД привода η:
.
Определим угловую скорость
рад/с.
Определяем общее оценочное передаточное отношение привода
где- диапазон передаточных отношений клиноременной передачи, =(2).[Таблица Б2, 1]
(2).
Определяем приемлемую частоту вращения электродвигателя
, (7)
.
Выбираем стандартный электродвигатель:
По данным Nтр=6,8 кВт иисходя из условий и выбираем электродвигатель: 4А112М4У3 ГОСТ 12139–84. Для него Nд=7,5 кВт, nд=1450 об/мин. [Таблица Б3, 1]
Для этого двигателя диаметр вала:
. [Таблица 16.7.2, С.284, 2]
Уточняем общее передаточное отношение привода
, (8)
Определяем кинематические и энергетические характеристики на всех валах привода:
I вал – вал электродвигателя
Определяем частоту вращения , об/мин
Угловую скорость , рад/с, определим по формуле
Мощность ,кВт, определим по формуле
Крутящий момент , Нм, определим по формуле
II вал – тихоходный вал клиноременной передачи
Определяем частоту вращения , об/мин
Угловую скорость , рад/с, определим по формуле
Мощность , кВт, определим по формуле
Крутящий момент , Нм, определим по формуле
3.2.1 Расчет клиноременной передачи
Исходные данные:
- передаточное отношение Uрп = 3;
- частота вращения n1 = 1450 об/мин;
- крутящий момент на ведущем валу T1 = 44,8 Н·м;
- мощность N1 = 6,8 кВт.
Находим расчетный передаваемый крутящий момент , Н·м
где Т1 – крутящий момент на ведущем валу;
Ср – коэффициент, учитывающий динамичность нагружения передачи и режим ее работы. Для односменной работы передачи в легком режиме с приводом от электродвигателя переменного тока общепромышленного назначения Ср = 1.
[Таблица Б4, 1]
Н·м.
В зависимости от величины Т1р выбираем два ближайших сечения ремня: Z(0) и А.
Поскольку, значение величины Т1р не входит в интервал сечения ремня Z(0), расчеты будем проводить только для сечения ремня А. Для этого сечения минимальный диаметр ведущего шкива d1min A = 112 мм. Все данные для сечения ремня А приведены в таблице 2.
Таблица 2 – Размеры сечения ремня А
Вр, мм |
11 |
В, мм |
13 |
Нр, мм |
8 |
Н, мм |
2,8 |
Действительный диаметр ведущего шкива выбираем исходя из условия d1≥d1 min. Принимаем d1А = 125 мм. [Таблица Б6, 1]
Расчетный диаметр ведомого шкива , мм
мм.
Действительный диаметр ведомого шкива выбираем исходя их условия d2≤. Принимаем d2А = 355 мм. [Таблица Б6, 1]
Действительное передаточное отношение передачи
где – коэффициент упругого скольжения ( = 0,01-0,02).
Минимальное межосевое расстояние , мм
мм.
Расчетная длина ремня Lp, мм
мм.
Действительная длина ремня определяется по условию L ≥ . Для данного сечения L = 1400 мм. [Таблица Б7, 1]
Для выбранного сечения и длинны ремня выбираем значение коэффициента СL, учитывающего длину ремня СL = 0,95. [Таблица Б7, 1]
Межцентровое расстояние а, мм
мм.
Угол обхвата ремнем меньшего шкива α1, º
.
В зависимости от полученного угла обхвата определяем значение коэффициента Сα, учитывающего влияние угла обхвата. Для выбранного сечения Сα = 0,89. [Таблица Б8, 1]
Скорость ремня , м/с
м/с.
Число ремней передачи Z
где – мощность, передаваемая одним ремнем;
– коэффициент, учитывающий число ремней в передаче.
Мощность определяется в зависимости от диаметра ведущего шкива и скорости ремня. Для выбранного сечения = 1,9 кВт. [Таблица Б9, 1]
Подставляя значения, имеем
.
Принимаем
Окружное усилие Ft, Н
H.
Предварительное натяжение ремня F0, H
где – коэффициент тяги ( = 0,45-0,55).
Сила, нагружающая валы передачи F, H
H.
4 Правила эксплуатации и требования безопасности
В процессе эксплуатации из-за нарушения состава наждачной массы, неравномерное ее нанесения на половины цилиндра, попадание твердых примесей внутрь машины, неправильный зазор между бичами и внутренней поверхностью цилиндра происходит срабатывание и выкрашивание наждачной массы. Восстановление наждачной облицовки цилиндра можно осуществить на предприятии, где машину эксплуатируют. При эксплуатации в бичевом барабане отрабатываются бичи, ослабляется затяжка болтов, которые крепят бичи к розеткам, отрабатываются розетки, вал барабана и его подшипники. Все это приводит к дисбалансу барабана и снижение качества продукта.
При срабатывании бичей небольшое их количество напыляют, восстанавливая рабочую кромку. Из-за большого износа бичи переставляют острой кромкой внутрь барабана. В случае невозможности выполнения одной из этих операций бичи заменяют. Бичи должны плотно прилегать к приливу розеток. Если бич неплотно прилегает, его выравнивают.
По срабатывания внутренней поверхности ступицы розетки на нее запрессовывают втулку, а из-за значительного износа (отделение части тела, большие трещины) розетку заменяют. После ремонта бичевой барабан балансируют, соединяя грузы сваркой или заклепками. По окончании ремонтных работ проводят контрольную проверку и запуск ее на холостом ходу.
После ремонта перед пуском в эксплуатацию следует:
1) Проверить наличие масла в картере коливала;
2) Смазать ворохоочиститель согласно схеме смазки;
3) Убедиться в свободном шатании ситового корпуса;
4) Проверить натяжение клиноременной передачи;
5) Проверить свободное перемещение клапана.
При включении всех
механизмов постепенно
Общие правила техники безопасности. К работе на росткоотбойной машине допускаются лица не моложе 18 лет, не имеющие медицинских противопоказаний, прошедшие производственное обучение, первичный на рабочем месте инструктаж по технике безопасности. Все рабочие в течение не менее 2-х смен выполняют работу под наблюдением бригадира, после чего оформляется их допуск к самостоятельной работе.
Необходимо соблюдать
правила внутреннего
Рабочий должен выполнять только ту работу, по которой прошел инструктаж и на которую выдано задание, не перепоручать свою работу другим лицам.
В случае обнаружения неисправности машины, при пожаре, аварии, нарушении норм безопасности или травмировании работника прекратить работу, немедленно сообщить об этом руководителю работ, приступить к устранению опасности и сообщить руководителю работ.
Лица, нарушившие требования настоящей инструкции, несут ответственность в порядке, установленном законодательством.
Требования безопасности перед работой. Осмотреть средства индивидуальной защиты, убедиться в их исправности, надеть так, чтобы не было свисающих концов, волосы заправить под головной убор. Включить освещение и вентиляцию за 15 мин. до начала работы. Освободить проходы от посторонних предметов, сырья и отходов. Проверить надежность крепления машины, защитных кожухов и заземления. Убедиться в наличии и исправности средств пожаротушения, аптечки, средств сигнализации.
Требования безопасности во время работы. Запрещается до полной остановки машины открывать люки, снимать кожуха, производить смазку и все виды технического обслуживания. При остановки машины на техническое обслуживание или ремонт на рубильнике или ее выключателе вывешивается плакат: Не включать – работают люди. Не оставлять работающую машину без присмотра. При каждой остановке машины удалять пыль с нее, оборудования. Периодически производить влажную уборку и проветривание помещения, воздух увлажнять, восстанавливать герметичность воздуховодов. При необходимости остановить машину, сначала остановить подачу продукта закрытием заслонки, а затем убедившись, что зерно перестало поступать, отключить двигатель.
Требования безопасности в аварийной ситуации. При появлении посторонних шумов, запаха гари, дыма, искрения электрооборудования, забивания машины перерабатываемым продуктом, заглушить двигатель. Очистить с помощью деревянной или пластмассовой палки машину от зерна. Сообщить мастеру о неполадках в работе и приступить к устранению неисправностей. В случае травмирования принять меры по оказанию первой помощи пострадавшему.
Требования безопасности по окончанию работы. По завершению работы остановить машину, отключить электропитание. После остановки очистить машину от остатков продукта, пыли; осмотреть и устранить замеченные недостатки.
Список используемой литературы
1. Шуляк, В.А. «Прикладная механика», раздел «Детали машин»/ В.А. Шуляк, М.А. Киркор, - Могилев: МГУП - 2009. – 47с.
2. Курмаз Л.В. Детали машин. Проектирование/ Л.В. Курмаз, А.Т. Скойбеда, - Мн.:Технопринт - 2001. – 250с.
3. Кретов И.Т. Технологическое оборудование предприятий бродильной промышленности: Учебник/ И.Т. Кретов, С. Т. Антипов – Воронеж: Изд. ВГУ, 1997. – 624 с.
4. Павлов И.Н. Технологическое оборудование солодовенного производства: учеб. пособие. – Бийск: БТИ, 2007. – 147 с.