Главная - Публикации и новости - Новые плющильные станки

Новые плющильные станки

   Одним из направлений деятельности НПО «Агро-Симо-машбуд» является совершенствование технологического оборудования используемого в производстве круп, не требующих варки, хлопьев, толокна, сухих завтраков и других пищевых концентратов. В последнее время разработан ряд конструкций новых машин, в том числе и гамма плющильных станков.
    Станок плющильный ПС-600 представляет собой устройство для плющения зерна или круп злаковых культур с горизонтальным расположением вальцов. Станок состоит: из рамы, вальцов в сборе, механизмов настройки рабочего зазора, гидроцилиндров, кожуха, питателя, механизмов очистки вальцов, приводов вальцов, гидравлического агрегата, пульта управления, устройств охлаждения вальцов, сборно-выводящего устройства, устройств отбора проб, ограждений ременных передач и разрыхлителя.
      В разработанной конструкции усовершенствован механизм привала вальца, что позволило значительно снизить общую массу станка, и улучшить условия обслуживания.
      На раме закреплен в своих подшипниках валок неподвижный в сборе, также на раме шарнирно установлен валец подвижный. Следует отметить,  что диаметр вальцов составляет 600 мм и это способствует получению высококачественного выходного продукта. Улучшаются условия деформирования частиц, увеличивается время процесса плющения, что сказывается на коэффициенте восстановления продукта. При таком диаметре оптимизированы и другие параметры процесса плющения. Конструктивно улучшены краевые зоны вальцов. Для улучшения точности установки вальцов, их цапфы выполнены коническими, с возможностью гидравлического съёма подшипников. Применение высококачественных подшипников и динамической балансировки вальцов также способствуют жесткому выдерживанию рабочего межвальцового зазора. Особое внимание обращено долговечности рабочей поверхности вальцов. Вальцы выполнены методом двухслойного центробежного литья при этом рабочий слой из специального чугуна с равномерной твердостью. Корпуса подшипников подвижного и неподвижного вальцов, попарно соединены гидроцилиндрами с механизмами грубой настройки на параллельность. На корпусах подшипников неподвижного вальца установлены механизмы точной настройки рабочего зазора. Для очистки неподвижного вальца на раме установлен нож, с возможностью регулировки зазора между лезвием ножа и поверхностью бочки вальца. Подвижный валец очищается ножом, закрепленным (с возможностью регулировки) на корпусах подшипников этого вальца. Вальцы и механизмы их очистки (ножи) закрыты кожухом, закрепленным на раме. Над вальцами на кожухе установлен питатель, имеющий индивидуальный привод с возможностью плавного регулирования частоты вращения от 20 до 80 оборотов.
    Питатель состоит из валика с секторной заслонкой. Для доступа внутрь питателя, спереди предусмотрены лючки. Облегчен демонтаж питающего устройства в связи с применением модульного привода. В нижней части бункера питателя установлен датчик уровня сыпучего материала, который выключает привод питателя, при отсутствии продукта. С целью исключения разбрасывания продукта от питающего валика до рабочей зоны плющильных вальцов установлена направляющая воронка ориентирующая и распределяющая продукт в процессе его ввода в рабочую зону.
   Вальцы плющильного станка приводятся во вращательное движение, индивидуально от электродвигателей через клиноременные передачи. С целью получения более качественных хлопьев, один из электродвигателей имеет возможность снижать свою частоту вращения. Эти электродвигатели могут быть расположены на раме плющильного станка или на индивидуальных фундаментах. В раме установлено сборно-выводящее устройство.
    Гидравлический агрегат состоит из плиты, на которой установлен электродвигатель, насос с всасывающим фильтром и ёмкость для масла. Управляющая часть гидросистемы состоит из трех клапанов для регулирования давления, установленных на специальной гидравлической плите. На ёмкости для масла смонтирован заливной фильтр со щупом для измерения уровня масла и пробка для слива масла. К выходу гидросистемы в канал подачи масла через вентиль подключён манометр.
    Для равномерного охлаждения вальцов, через их внутреннюю полость протекает охлаждающая вода. Для этого с одной из торцовых сторон вальцов присоединены устройства охлаждения для обеспечения подачи воды противотоком.
Аспирация плющильного станка осуществляется путем присоединения его к общезаводской аспирационной сети. Для этого в верхней части кожуха установлен переходной патрубок диаметром 140 мм, количество отбираемого воздуха 900 м3 /час.
     Пуск в работу плющильного станка и его остановку осуществляют с пульта управления. Плющильный станок может работать в ручном и автоматическом режимах.
    Продукт, который подается питателем, плющится под воздействием вращающихся бочек вальцов. При вращении вальцов навстречу друг другу происходит захват и расплющивание продукта в тонкие хлопья, которые выходят снизу станка самотёком. Ножевые устройства обеспечивают эффективный съём продукта, который налипает на бочки вальцов.
   При неудовлетворительной толщине получаемых хлопьев, для изменения величины рабочего зазора между валками, с помощью винтовых механизмов проворачивают эксцентрики, которые изменяют положение подвижного вальца. Отсчетный механизм позволяет с точностью до 0,015 мм устанавливать рабочий межвальцовый зазор с каждой из сторон вальца.
     При проектировании плющильного станка выполнены различные виды расчетов с целью оптимизации конструктивных решений.
     Упрощенная схема загрузки вальца усилиями представлена на рис.2. Распорное усилие между валками представим в виде равномерно распределенной нагрузки q. Стрела прогиба по середине вальца будет складываться из двух составляющих

f = fи + fп ,
где fи - прогиб от изгибающего момента,
fп - прогиб от перерезывающей силы.
Прогиб от изгибающего момента
fи = (P/384•E•Jб)•(8•a3 - 4ab2 + b3 + 64c3•(Jб/Jш-1)),
где E - модуль упругости первого рода материала вальца,
a, b, c - размеры по рис. 2.
Jб - момент инерции бочки вальца,
Jш - момент инерции шейки вальца,
P - распорное усилие.
Прогиб от перерезывающей силы
fп = (P/4•G•Fб)•(a - b/2 + 2c•(Fб/Fш-1)),
где G - модуль упругости при сдвиге материала вальца,
Fб - площадь поперечного сечения бочки вальца,
Fш - площадь поперечного сечения шейки вальца,
 
   Расчеты показывают, что прогиб в среднем сечении серийного вальца при максимальной нагрузке в 300000 Н составляет 0,315 мм. Разработанная конструкция вальца выполнена более жесткой, а расчетный прогиб в 3,5 раза меньше, чем в вальцах работающих в промышленности.
    Учитывая, что вращающиеся вальцы могут при поперечных колебаниях войти в резонанс из-за прогиба, определили эту область.
Критическая скорость вращения вальца
nкр = 300•√(1/f).
   Первое критическое число оборотов в новой конструкции вальцов возросло в два раза, что значительно отодвигает область вхождения в резонанс.
   При плющении зерна и крупы злаковых культур происходит значительное переформирование продукта, в связи, с чем выделяется очень большое количество тепловой энергии. Как правило, вальцы охлаждают проточной водой. Количество воды потребляемой для процесса охлаждения можно найти из уравнения теплового баланса.
Тепловой баланс для плющильного станка, можно записать в виде
GпCпtп1 + GвCвtв1 + Qпи =  GпCпtп2 + GвCвtв2 + Qпт,
где Gп - количество продукта поступающего в плющильный станок,
Gв - количество воды поступающей в валец,
Cп, Cв - удельные теплоемкости продукта и воды,
tп1, tп2 - температура продукта на входе и на выходе из плющильного станка,
tв1, tв2 - температура воды на входе и на выходе из вальца,
Qпи - количество теплоты, выделяющееся при деформировании продукта,
Qпт - количество теплоты, рассеяное в пространстве.
Поэтому количество теплоты, которое отбирает вода можно записать
GвCв•(tв2 - tв1) = GпCп•(tп2 - tп1) + Qпт - Qпи .
Разностью температур обычно задаются (tв2 - tв1) = 5 - 7 º С. Количество теплоты, выделяющееся при измельчении равно средней мощности потребляемой парой вальцов.

   Проведенные расчеты показали, что для охлаждения вальцов и выходящего продукта необходимо 0,3 - 0,4 м3 охлаждающей воды в час. Конструкцией внутренней части вальцов обеспечивается более правильное распределение и течение охлаждающей воды. Кроме этого полости двух вальцов подключены противотоком, что создает равномерную температуру рабочей зоны по длине валка.
   Опытный образец плющильного станка проработал год в составе универсальной линии по производству зерновых хлопьев и хлопьев, не требующих варки. Качество хлопьев улучшилось, на хлопьях отсутствуют надрывы на краях, толщину хлопьев можно регулировать и значительно уменьшить по требованию потребителя. Отсутствие межвальцовой передачи улучшило санитарно-гигиенические условия, кроме этого конструкции станка выполнены из нержавеющей стали. Исключены протечки смазочных материалов, исключены повышенный шум и вибрация, которые были при работе зубчатой передачи. В результате эксплуатации выявлено, что система управления плющильным станком позволяет  более оперативно и эффективно управлять параметрами процесса плющения.
   Разработан также плющильный станок ПС-400 упрощенной конструкции.
  В конструкции усовершенствован механизм настройки рабочего зазора между вальцами, что позволило отказаться от гидравлического привода и значительно снизить себестоимость станка, улучшив условия обслуживания.