Роторные и валковые рабочие органы.Их доства.

Роторные рабочие органы

Роторные рабочие органы широко распространены в зерноперерабатывающей отрасли. Такие органы используются для измельчения и сортирования, шелушения и гидротермической обработки, а также в других машинах и агрегатах. Основными преимуществами таких рабочих органов являются:

- простота обеспечения непрерывного технологического процесса;

- возможность получения значительных линейных скоростей;

- несложность регулирования кинематических параметров;

- простота привода (как правило, не требуется преобразователь движения).

Ротор может представлять собой: барабан, диск или колесо с закрепленными на них рабочими и вспомогательными органами. Вращение ротору сообщается от вала, иногда другим способом. Один из примеров роторного рабочего органа показан на рис. 4.3.

1 - вал; 2 – подшипниковый узел; 3 - розетка; 4 - бич;

5 - лопатки.

Различают быстро- и медленновращающиеся роторы. Основной особенностью, которую нужно учитывать при разработке и эксплуатации быстровращающихся роторов является появление значительных инерционных сил, которые при недостаточно тщательном уравновешивании могут привести к нежелательным эффектам: вибрациям, нарушениям технологического процесса и даже разрушениям (авариям) машины.

В литературе не имеется четких критериев границы между быстро- и медленновращающимися роторами. Наиболее обоснованным можно считать положение, на основании которого границей между медленно- и быстровращающимися роторами находят из условия равенства сил инерции Рин и сил тяжести G:

G = Рин     или            mg = mw² R

где m - масса вращающихся тел;

  g - ускорение свободного падения;

  w - частота вращения, рад/c;

  R - радиус вращения центра масс.

Приравнивая правые части (4.1) и (4.2), делая несложные преобразования и решая относительно частоты вращения, получаем:

,                                       (4.3)

Таким образом, роторы, для которых частота вращения будет превышать величину будут относиться к быстровращающимся, а у которых - к медленновращающимся.

  Валковые рабочие органы

Валковые рабочие органы можно считать разновидностью роторных. Их главным образом, применяются для измельчения, прессования и дозирования продуктов. Нередко для получения технологического эффекта используют два и более валков, рис. 4.4.

При этом часто для получения большего технологического эффекта валкам придают различную угловую скорость. Наружная (рабочая) поверхность валков, как правило, покрывается слоем материала со специальными свойствами или ей придается определенный рельеф.

7 Условие захвата частицы 2хвалков РО. Др виды РО При двухвалковом рабочем органе важно обеспечить захват обрабатываемого продукта. Очевидно, что, чем меньше диаметр валков, зазор между валками и больше размеры частицы, тем сложнее обеспечить захват валками такой частицы. Найдем соотношение между этими параметрами из условия захвата частицы валками. При этом сделаем следующие допущения: частица имеет форму шара, а валки расположены горизонтально и вращаются с одинаковой скоростью, рис. 4.5.

Пусть частица массой m располагается между валками с зазором d и действует на валки с усилием +Р. В свою очередь, частица испытывает со стороны валков реакцию - Р. Вертикальные составляющие этих усилий 2 Р sina₁ стремятся вытолкнуть частицу из сферического клина, а вертикальные составляющие сил трения 2 f Р cosa₁ затягивают частицу между валками.

 

 

Рис. 4.5 Схема сил, действующих на частицу, расположенную между двумя валками.

Для того, чтобы частица была втянута валками, необходимо соблюдать следующее неравенство

2 Р sin a ₁ < 2 f Р cos a ₁                              (4.4)

откуда

< f                    или         <        (4.5)

с другой стороны из рис. 4.5.

D + d = D cos a ₁ + d cos a ₁                          (4.6)

откуда

                           (4.7)

 

Учитывая (4.5) получаем условие захвата частицы

D > _,                                                (4.8)

Нетрудно также представить неравенство (4.8) относительно диаметра частицы d или зазора d. В качестве РО в технологическом оборудовании также используются:

- воздушные и гидравлические потоки;

- электро- и магнитные поля;

- шнеки;

- матрицы;

- камеры (вакуумные, с повышенным давлением, с низкой и высокой температурой, с азотом, с аргоном и др. газами, с ионизацией и т. д.)

- бичи; молотки; лопатки; абразивные поверхности; пальцы и пр.

 

Приемно - питающие устройства. Требования к ним. Условие захвата про-та одновалк. РО

Приемно-питающие устройства в том или ином виде входят в состав любой технологической машины. При этом выполняемые ими функции различаются в зависимости от конкретной машины и вида перерабатываемого продукта. Однако к большинству из приемно-питающих устройств предъявляются следующие требования:

- непрерывно (равномерно во времени) и равномерно (по длине, ширине или площади рабочего органа) подавать продукт в рабочую зону;

- иметь возможность изменять (регулировать) количество подаваемого в машину продукта;

- обеспечивать герметизацию внутренних (рабочих) полостей машины.

Наибольшее распространение в зерноперерабатывающей отрасли получили барабанные, клапанные, тарельчатые, шнековые и вибрационные питатели рис. 5.1.

При одновалковом и барабанном рабочем органе важно обеспечить захват материала. В противном случае движение материала не будет иметь место, Q = 0. Для исключения проскальзывания валка (барабана) относительно материала необходимо соблюсти определенные соотношения между кинематическими параметрами и размерами РО. Размеры барабанного питателя и его кинематические параметры взаимосвязаны. Поэтому существуют ограничения на величину скорости или размер (диаметр) барабана. Для нахождения взаимосвязи между диаметром барабана и частотой (скоростью) его вращения следует рассмотреть силы, действующие на элементарный слой материала, находящегося на барабане, рис. 5.4. Для обеспечения движения продукта необходимо, чтобы сумма сил, действующих на слой продукта в направлении его движения, была больше суммы сил сопротивления, т. е.

G cosa + Fтр. б. ³ Fтр. к.,                 (5.5)

где G - сила тяжести элементарного слоя продукта, G = mg;

   Fтр. б. - сила трения продукта о барабан;

   Fтр. к. - сила трения продукта о корпус.

Схема сил

 

Сила трения продукта о корпус возникает вследствие наличия силы инерции Р_ИН при круговом движении продукта:

F_тр.к = Р_ин fк = m w² R fк,                   (5.6)

где fк - коэффициент трения продукта о корпус.

Учитывая, что Fтр. б. = mg sina fб., выражение 5.5. преобразуется к виду:

m w² R fк £ mg cosa fб. + mg sina,            (5.7)

Поскольку коэффициент трения продукта о барабан f_б и корпус f_к обычно равны, так как изготавливаются из одного материала, а также имея в виду, что минимальное значение правая часть приобретает при a=0⁰, после несложных преобразований получаем:

w² £ R g,                                  (5.8)

откуда получаем выражение, ограничивающее частоту вращения барабана

,                                   (5.9)

или относительно линейной скорости поверхности барабана :

                          (5.10)