Download - Proiectare Moara Cu Cilindri
TEMA
Să se proiecteze o Moară cu cilindrii (valţ) pentru porumb din cadrul unei unităţi de morărit, cu capacitatea Q = 33 t/24h, având ca date iniţiale cunoscute:
a) Tipul utilajului – cu cilindrii riflati si trei trepte de prelucrareb) D – diametrul exterior al cilindrilor de măcinare; D=250 mmc) B – lungimea cilindrilor de măcinare ; B=600 mmd) nC.f – turaţia cilindrului de măcinare fix şi raportul k pe fiecare pasaje) ns.r, I(%), α şi β – numărul specific de rifluri, înclinarea riflurilor şi unghiurile de atacf) Tipul transmisiei de acţionare (TCT, TL, AC)
Memoriu de calcul
1.Notiune generale despre morarit.Diagrama tehnologica a morii de porumb.Rolul valtului de porumb pentru regim prestator in cadrul procesului tehnologic de obtinere a fainii de porumb.2.Studiul proprietatilor fizico-mecanice si tehnologice ale materiei prime(seminte/malai/tarate).3.Tehnologii specifice macinarii porumbului pentru consumul uman.4.Prezentarea schemei tehnologice a utilajului si analiza procesului de lucru a acestuia.5.Analiza mecanismelor cinematice ale utilajului si rolul lor in functionarea acestuia.6.Calculul parametrilor principali ai utilajului propus.7.Instructiuni tehnice de exploatare,intretinere,reglare a utilajului.8.Norme de protectia muncii si PSI
1
1. Noţiuni generale despre morărit. Diagrama tehnologică a morii de porumb.
Rolul valţului de porumb pentru regim prestator în cadrul procesului
tehnologic de obţinere a făinii de porumb
Unităţile de morărit sunt alcătuite din instalaţii complexe, care realizează
transformarea seminţelor în cereale, cu deosebire a grâului, secarei şi porumbului
în produse finite sub forma de făină şi mălai. În afară de aceste cereale folosite
pentru producerea făinii, respectiv mălaiului, se mai pot industrializa, în scopul
obţinerii altor produse alimentare: orezul, orzul, ovăzul şi mazărea, care se pun în
consum numai după ce au fost decorticate sau după ce au fost transformate în
fulgi, arpacaş etc.
Prelucrarea cerealelor are loc în patru faze principale:
- eliminarea corpurilor străine;
- condiţionarea seminţelor înainte de transformarea în produs finit (făina,
fulgi etc.);
- transformarea în produs finit;
- condiţionarea, manipularea şi păstrarea produsului finit până la livrare.
La obţinerea produselor finite de grâu, porumb şi orez se pot folosi
următoarele variante de procese tehnologice, care pot fi urmărite pe schema de
operaţii prezentate în fig. 1.
2
Fig.1. Schema generală de operaţii pentru obţinerea produselor finite
Funcţia de măcinare realizată de morile cu valţuri constă fie în sfărâmarea
seminţelor şi particulelor de seminţe în scopul eliberării endospermului din înveliş,
fie mărunţirea particulelor de endosperm separate de înveliş, până la granulaţia
corespunzătoare făinii.
3
2. Studiul proprietăţilor fizico-mecanice şi tehnologice ale materiei prime
(seminţe, mălai, tărâţe)
Bobul de porumb este un fruct compus dintr-un pericarp subţire care
închide sămânţa. Pericarpul (1) este format din ţesuturi continue, netede, chiar
lucioase, incluzând în ele şi vârful bobului (2).
Sub înveliş apare stratul seminal sau spermoderma (3), care acoperă tot
bobul cu excepţia bazei, fiind compus, la rândul lui, din două straturi: startul hialin
şi stratul brun. Cele două straturi formează un singur strat protector pentru
germene şi endosperm. Sub acesta apare stratul aleuronic (4).
Endospermul ocupă partea principală a bobului, compus din celule cu ţesut
de înmagazinare de amidon şi proteine.
Cele mai importante proprietăţi fizico-mecanice ale seminţelor unui
amestec de cereale sunt:
Dimensiunea şi forma geometrică a seminţelor variază de la cultură la
cultură şi chiar în interiorul aceleiaşi culturi. Această caracteristică prezintă
4
importanţă atât penrtu echiparea maşinilor care fac eliminarea corpurilor străine
cât şi pentru alegerea parametrilor de lucru la maşinile de mărunţit. Seminţele de
formă regulată sunt caracterizate prin cele trei dimensiuni: lungimea l, lăţimea b şi
grosimea c (fig.2.)
Fig.2. Dimensiunile principale ale seminţelor
Cu cât sunt mai mari dimensiunile seminţelor, cu atât masa acestora va fi
mai mare şi, deci seminţele vor fi mai valoroase.
Diferenţierea componentelor unui amestec de cereale după una din cele trei
dimensiuni, poate constitui criteriul de separare după care se face curăţirea şi
sortarea seminţelor culturii principale.
Dacă între componentele amestecului de cereale există diferenţe
semnificative în ceea ce priveşte forma acestora, atunci aceasta poate constitui
criteriul de separare.
După formă, seminţele pot fi clasificate în patru categorii, funcţie de relaţia
existentă între cele trei dimensiuni ale lor: seminţe cu forma oarecare la care l > b
> c, din care fac parte seminţele de cereale cu forma, în general alungită (b = c);
seminţe cu forma elipsoid de rotaţie la care l > b = c, din care fac parte majoritatea
seminţelor de leguminoase; seminţe cu forma sferică la care l = b = c, cum ar fi
seminţele de mazăre, soia, rapiţă, muştar, ridichi etc.; seminţe cu forma lenticulară
5
la care l = b > c, în categoria cărora pot fi incluse seminţele de linte, lupin, unele
seminţe de buruieni şi chiar seminţele de porumb.
La fel ca şi dimensiunile, forma seminţelor prezintă importanţa pentru
construcţia şi reglarea maşinilor de curăţat şi sortat.
Proprietăţile aerodinamice: iau în considerare rezistenţele la deplasare ale
componentelor unui amestec de cereale, într-un curent de aer şi sunt caracterizate,
în general, prin viteza de plutire la care seminţele de cereale şi corpurile străine din
amestec se menţin în stare de suspensie în curenţi de aer ascendenţi verticali.
Aceasta diferă pentru fiecare componentă a unui amestec de cereale şi chiar pentru
fiecare particulă a componentei respective putând fi utilizată ca principiu de
separare, atunci cân componentele amestecului se diferenţiază cel mai bine dupa
această caracteristică. Pentru porumb avem următoarele proprietăţi aerodinamice:
Porumb:
Masa specifică: 1,2 – 1,5 g/cm³
Coeficient de rezistenţă aerodinamic: 0,16 – 0,24
Viteza de plutire: 12,5 – 14,0 m/s
SeminţeDimensiuni caracteristice, mm
Lungime l Lăţime b Grosime cPorumb 5,5 – 13,5 5,0 – 11,5 2,5 – 8,0
MaterialulProprietăţi aerodinamice
Densitatea,g/cm3
Coeficient de rezistenţăaerodinamic
Viteza de plutirem/s
Porumb 1,2 - 1,5 0,16 - 0,24 12,5 - 14,0
Tipul cerealei PorumbDiametrul seminţelor, mm 7,37
6
Valorile coeficienţilor pentru strat între 0,05 – 0,5 m
n 1,55
S 0,67
SeminţeMasa hectolitrică,
kg/hlMasa a 1000 seminţe, g
Masa specificăg/cm3
Masa volumicăg/cm3
Porumb 73 (70 – 85) 286 1,3...1,4 0,73
SeminţePorozitate
%
Unghiul de taluz natural
o
Coeficient frecare
internă i
Coeficient de frecare externă e
lemn tablă oţel betonPorumb 35 - 55 33..37 0,53 0,35 0,37 0,42
ProdusulCondiţii Difuzivitate
termicăa.106, m2/s
Capacitatea termică cp,
J/kg.K
Conductivitate termicăλ, W/m.Ku % t, oC
Porumb 0 - 43 20 - 300,103 - 0,133
1465+24,9u
0,14 - 0,0008u
Starea suprafeţei seminţelor depinde de umiditatea acestora, de gradul de
maturitate, de condiţiile de dezvoltare şi influenţează rezistenţa la deplasare în
interiorul utilajelor de transport şi al maşinilor de sortat şi curăţat. Pot exista
seminţe cu suprafaţa netedă sau lucioasă, rugoasă sau acoperită cu perişori, densă
sau cu aspect poros etc. Indicele principal de acoperire a stării suprafeţei
seminţelor de cereale este coeficientul de frecare a acestora pe suprafeţe din
materiale diferite (metal, materiale textile şi plastice etc.). Diferenţierea seminţelor
după starea suprafeţei lor poate constitui un criteriu de separare deosebit de
important şi ajută la alegerea corespunzătoare a maşinilor de curăţat şi sortat.
Masa specifică (densitatea) reprezintă masa unităţii de volum a materialului
seminţelor şi variază în limite largi de la cultură la cultură sau chiar în cadrul
aceleiaşi culturi, în funcţie de gradul de maturitate, de umiditate, de componenţa
chimică şi structura atomică a seminţelor. La aceeaşi sămânţă, masa specifică a
7
endospermului este mai mare decât masa specifică a embrionului (alcătuit în
principal din proteine şi grăsimi) şi decât a învelişului seminţei.
O masă specifică mai mică o au seminţele cu endospermul insuficient
dezvoltat sau parţial atacat de dăunători.
Cel mai vechi dintre produsele finite din porumb în ţara noastră este
mălaiul. Datorită pe de o parte valorii deosebite a germenelui, iar pe de altă parte
pentru asigurarea duratei de conservabilitate a mălaiului s-a intodus procedeul de
obţinere a mălaiului prin degerminarea porumbului. Acest procedeu asigură
conţinuturi considerabile de mălai, în sortimente calitative variate, şi totodată de
germeni din care se extrage uleiul de porumb cu calităţi nutritive superioare.
Mălaiul „extra” care se obţine numai la maşina de griş. Acesta reprezină o
fracţiune de produs, în majoritate obţinut din zonele sticloase ale bobului, de o
granulozitate foarte strânsă, aproximativ fiecare particulă fiind asemenea ca
mărime cu celelalte particule. Este lipsit complet de urme de făină cât şi de
particule de tărâţe. Are culoare roşcat – aurie.
Mălaiul „superior” apare ca o fracţie de amestec de produs din zonele
sticloase şi amidonoase ale bobului de granulaţie de asemenea restrânsă, obţinută
de la pasajele de cernere ale sitei plane. Având o prelucrare şi mai puţin exigentă
ca la maşinile de griş, în el apar şi unele procente reduse de fracţiuni de alte
granulozităţi, inclusiv făină şi urme de particule de înveliş. Acesta are culoarea
galben – roşcat.
Mălaiul „comun” se obţine la pasajele de cernere constituind o fracţiune de
produs rezultată în cea mai mare proporţie din zonele amidonoase ale bobului. Din
aceste motive culoarea este galben deschis, iar granulozitatea foarte eterogenă
predomină particulele mici şi foarte mici.
Mălaiul „foarte fin” , rezultat la pasajele de cernere şi amestecului ulterior
cu toate fracţiunile obţinute din aspiraţie la valţuri, site plane şi maşinile de griş.
Datorită aspectului său predominant făinos, în amestecul cu particule libere de
8
înveliş, nu poate fi folosit în alimentaţia umană şi este dirijat în furajarea
animalelor de unde şi denumirea de mălai furajer.
3. Tehnologii specifice măcinării porumbului pentru consumul uman
Cele mai vechi dintre produsele finite din porumb în ţara noastră este
mălaiul. Datorită pe de o parte valorii deosebite a germenelui, iar pe de altă parte
pantru asigurarea duratei de conservabilitate a mălaiului s-a intodus procedeul de
obţinere a mălaiului prin degerminarea porumbului. Acest procedeu asigură
conţinuturi considerabile de mălai, în sortimente calitative variate, şi totodată de
germeni din care se extrage uleiul de porumb cu calităţi nutritive superioare.
La aceste instalaţii obţinerea sortimentelor de mălai se face folosindu-se ca
materie primă spărturile de porumb rămase după separarea germenilor. În aceste
condiţii mălaiul se obţine ca rezultatul unui proces tehnlologic format din trei
etape principale: măcinarea, cernerea, curăţirea grişurilor. Spărturile de porumb,
rezultate după degerminarea porumbului sunt dirijate pentru măcinare la valţuri cu
doua perechi de cilindri, folosind procedeul de măcinare repetată, pentru a se
obţine mai multe sortimente de mălai.
Instalaţia de macinare a crupelor de porumb (33t⁄24h) după separarea
germenilor are schema tehnologica prezentată în figură. După cum se observa
schema foloseşte patru pasaje de şroturi şi o maşină dublă de griş. Din acest sistem
de măciniş rezultă patru sortimente de mălai, lipsite complet de germeni şi anume:
Mălaiul „extra” care se obţine numai la maşina de griş. Acesta reprezină o
frecţiune de produs, în majoritate obţinut din zonele sticloase ale bobului, de o
granulozitate foarte strânsă, aproximativ fiecare particulă fiind asemenea ca
mărime cu celelalte particule. Este lipsit complet de urme de făină cât şi de
particule de tărâţe. Are culoare roşcat – aurie.
Mălaiul „superior” apare ca o fracţie de amestec de produs din zonele
sticloase şi amidonoase ale bobului de granulaţie de asemenea restrânsă, obţinută
9
de la pasajele de cernere ale stitei plane. Având o prelucrare şi mai puţin exigentă
ca la maşinile de griş, in el apar şi unele procente reduse de fracţiuni de alte
granulozităţi, inclusiv făină şi urme de particule de înveliş. Acesta are culoarea
galben – roşcat.
Mălaiul comun se obţine la pasajele de cernere constituind o fracţiune de
produs rezultată în cea mai mare proporţie din zonele amidonoase ale bobului. Din
aceste motive culoarea este galben deschis, iar granulozitatea foarte eterogenă
predomină particulele mici şi foarte mici.
Mălaiul foarte fin , rezultat la pasajele de cernere şi amestecului ulterior cu
toate fracţiunile obţinute din aspiraţie la valţuri, site plane şi maşinile de griş.
Datorită aspectului său predominant făinos, în amestecul cu particule libere de
înveliş, nu poate fi folosit în alimentaţia umană şi este dirijat în furajarea
animalelor de unde şi denumirea de mălai furajer.
Umiditatea optimă a porumbului pentru mălai este de 14 – 16 %; dacă
umiditatea este mai mare porumbul se degerminează greu iar crupele rămase , prin
măcinare, nu dau naştere la un mălai cu granulaţie optimă. Porumbul cu umiditate
redusă dă naştere mălaiului cu granulaţie mică şi cu multă făină. Se recomandă ca
porumbul destinat degerminării şi fabricării mălaiului să fie uscat natural sau, dacă
această condiţie nu poate fi respectată, uscarea trebuie efectuată lent, pentru a nu
provoca crăparea boabelor încă din uscător.
Moara de porumb se compune din secţii cum sunt: silozul de porumb, secţia
de degerminare, secţia de măcinare sau moara propriu-zisă şi silozul pentru mălai.
Fluxul tehnologic din curăţitorie. Se compune din utilaje pentru separarea
impurităţilor existente în masa produsului şi eventual un aparat de umectat.
Pentru eliminarea impurităţilor se utilizează separatorul – aspirator,
separatorul cu pietre şi magneţi permanenţi.
Formarea schemei de curăţire a porumbului. Datorită simplităţii operaţiilor
de curăţire aplicate porumbului şi a numărului redus de utilaje folosite în acest
10
scop, schema de curăţire are întotdeauna aceeaşi componenţă. Nici unul din
utilajele existente nu poate fi ocolit de porumb in drumul lui spre degerminare.
Prin degerminare se înţelege detaşarea embrionului (germenelui) de bobul
de porumb cu ajutorul unor utilaje şi instalaţii specifice acestei operaţii.
Fig. 3. Schema tehnologică de degerminare a porumbului
Fluxul tehnologic de degerminare se compune din utilaje pentru sfărâmarea
boabelor de porumb, utilaje pentru cernut, utilaje pentru separare după proprietîţi
aerodinamice şi după masa specifică.
Fiecare utilaj existent în schema tehnologică a secţiei de degerminare
efectuează o operaţie care contribuie la realizarea germenilor ca produs finit şi a
spărturii de porumb ca materie primă pentru mălai. Efectul de lucru al
degerminatorului se apreciază după conţinutul de boabe întregi rămase în masa de
spărtură, conţinutul de spărtură cu germenele nedetaşat şi conţinutul de mălai
furajer existent în masa de spărtură.
Procesul de transformare a spărturilor de porumb în mălai se compune
practic numai din şrotuire, formată din 4 – 5 trepte (fig. 3). Prin şrotuire se
urmăreşte obţinerea mălaiului cu particulele dorite, îndepărtarea resturilor de
înveliş, recuperarea germenilor care au rămas nedetaşaţi în procesul de
degerminare.
11
Dacă se urmăreşte ca germenii care n-au fost separaţi la degerminare să fie
recuperaţi în măciniş, atunci se recomandă ca poziţia riflurilor la şrotul I să fie
spate pe spate. Poziţia spate pe spate produce o zdrobire mai puţin violentă a
acestor germeni şi se pot separa uşor ca prim refuz la compartimentul de cernere al
şrotului I.
Cernera produselor măcinate se face cu sitele plane cu 12 sau 14 rame.
Extracţia de mălai ce trebuie obţinută din porumbul degerminat este de
75%.
Cele două sortimente de mălai se obţin de obicei în proporţie de 10 – 15%
extra şi 60 – 65% superior.
12
4. Prezentarea schemei tehnologice a utilajului şi analiza procesului de lucru
al acestuia
13
Funcţia realizată de morile cu valţuri constă fie în sfărâmarea seminţelor şi particulelor de seminţe în scopul eliberării endospermului din înveliş, fie
14
mărunţirea particulelor de endosperm separate de înveliş, până la granulaţia corespunzătoare făinii.
In principiu, moara cu valţuri este formată din două părţi identice, fiecare având câte o pereche de cilindri (valţuri) de măcinare confecţionaţi din fontă turnată, aşezate spate în spate în aceeaşi carcasă, fig. 5. Foarte rar se întâlneşte şi construcţia de valţ simplu care dispune de o singură pereche de cilindrii de măcinare. Fiecare din jumătăţile valţului dublu sunt alimentate şi comandate independent şi deseori sunt folosite pentru funcţii tehnologice diferite.
Fig.5. Schema constructivă a unui valţ de moară1. racord de alimentare; 2. mecanismul de sesizare al materialului; 3,4.
pârghii; 5. cilindri de alimentare; 6,6'. cilindrii de măcinare (rapid respectiv lent); 7. perii de curăţire şi cuţite răzuitoare, 8. tremie de colectare; 9. clapetă de
alimentare; 10. lagăr mobil; 11. uşi de observaţie şi control; 12. uşi de control şi aspiraţie; 13. manetă; 14,15,16,17. pârghii de la mecanismul de cuplare/decuplare;
18. roată pentru acţionarea valţurilor;
Materialul de mărunţit introdus în maşină prin racordul de alimentare 1 din sticlă sau plastic transparent, este sesizat de mecanismul de sesizare al materialului 2, ajungând deasupra cilindrilor de alimentare 5 care se rotesc în acelaşi sens. Alimentarea morii cu material se poate regla cu ajutorul clapetei 9, prin intermediul pârghiilor 3 şi 4.
Cilindrul de alimentare superior, care are o turaţie mai mică, se numeşte cilindru de dozare, iar cilindrul de alimentare inferior, cu turaţie mai mare, se numeşte cilindru de distribuţie. Aceştia au rolul de a realiza o pânză de material uniformă pe care o dirijează în zona de lucru a valţurilor 6 şi 6', cât mai aproape de
15
19
1813
12
valţul lent 6'. Valţurile se rotesc în sensuri contrare, cu viteze unghiulare diferite, valţul rapid 6 fiind dispus, în majoritatea cazurilor, deasupra. Acţionarea valţurilor se face de la o roată 18 montată pe valţul rapid.
Pentru curăţirea valţurilor se foloseşte un sistem cu perii 7, atunci când valţurile sunt riflate şi cu cuţite răzuitoare în cazul în care valţurile de lucru sunt netede.
Materialul ieşit din spaţiul de lucru al valţurilor cade în tremia de colectare 8 şi este evacuat din maşină, fiind transportat la maşinile de cernut. Moara este prevăzută cu uşi transparente de observaţie şi control 11, şi cu uşi de control şi aspiraţie 12 din material textil.
Pentru reglarea distanţei dintre cilindrii de măcinare şi pentru cuplarea/ decuplarea acestora, se foloseşte un sistem format din şuruburi 17, pârghii 14,15,16. Carcasa monobloc a maşinii se realizează din fontă.
Dacă cilindrii de măcinare au suprafeţe netede şi se rotesc cu o viteză periferică egală, produsul este supus numai la compresiune. Dacă însă cilindri de măcinare au viteze periferice diferite, se produce o deformare complexă a produsului(forfecare şi compresiune).
În ultimul timp o serie de operaţii ale valţului sunt prevăzute a se face automat (cuplare-decuplare sincronizate cu debitarea sau sistarea procesului), operaţii care sunt determinate fie de prezenţa sau absenţa fluxului de produs, fie de apariţia unor defecţiuni. În acest caz valţul se numeşte automat.
In figura 6 este prezentată schema constructivă a morii cu valţuri MDDK-2501000 (Bühler) de construcţie germană cu valţuri aşezate în plan orizontal. Acest tip de moară este de ultimă generaţie.
Materialul intră în maşină prin racordul de alimentare din plastic 11 şi cade pe mecanismul de sesizare al materialului 10 care are rol şi de a opri efectul de turbionare a materialului rezultat în urma transportului pneumatic. Astfel materialul cade pe primul cilindrul de dozare 8, cu turaţie mai mică, care trimite materialul cilindrului de distribuţie, cu turaţie mai mare. Aceşti cilindrii sunt riflaţi şi au diferite forme ale riflurilor. Primul cilindru (cilindrul de dozare) poate fi înlocuit cu un cilindru melcat. Debitul materialului poate fi reglat prin clapeta de alimentare 9. Cilindrii de alimentare au rolul de a realiza o pânză de material uniformă pe toată lungimea zonei de măcinare. Pânza de material este dirijată apoi cât mai aproape de zona de mărunţire cu ajutorul a două plane montate în formă de V, materialul ajungând pe valţul lent 7. Valţurile se rotesc în sensuri contrare, cu viteze unghiulare diferite, valţul rapid 6 fiind dispus, în această variantă, orizontal.
Pentru curăţirea valţurilor se foloseşte un sistem cu perii 14, atunci când valţurile sunt riflate şi cu cuţite răzuitoare 3 în cazul în care valţurile de lucru sunt netede.
Materialul ieşit din spaţiul de lucru al valţurilor cade în tremia de colectare 2 şi este evacuat din maşină, fiind transportat pneumatic la maşinile de cernut.
Prin roata 4 se realizează reglarea distanţei dintre cilindrii de măcinare 5 iar pentru cuplarea/decuplarea acestora, se foloseşte un sistem pneumatic automat comandat de mecanismul de sesizare al materialului 10.
16
Fig.6. Schema constructivă a morii cu valţuri MDDK-250 (Bühler) de construcţie
17
germană cu valţuri aşezate în plan orizontala)Zona intrării materialului în maşină; b)Zona mecanismului de alimentare;
c)Zona de măcinare; d)Zona părăsirii materialului din maşină1.Racord conductă evacuare; 2.Tremie colectoare; 3.Cuţite răzuitoare; 4.Roată pentru ajustarea distanţei dintre cilindri; 5.Distanţa dintre cilindri (e); 6.Cilindrii de măcinare rapizi; 7.Cilindrii de măcinare lenţi; 8.Cilindrii de alimentare; 9.Clapetă de alimentare; 10.Mecanism de sesizare a materialului; 11.Racord de alimentare din plastic; 12.Melc de distribuţie; 13. Cilindru de alimentare; 14.Perii pentru curăţire
5. Analiza mecanismelor cinematice ale utilajului şi rolul lor în
funcţionarea acestuia
Pentru acţionarea morilor cu cilindri se folosesc mai multe sisteme de
acţionare:
a. acţionare centrală de la o transmisie principală acţionată de un motor de
mare putere (termic sau electric), prin intermediul unei transmisii secundare la
fiecare maşină în parte (fig 7, a);
b. acţionare pe grupuri de maşini care permite acţionarea unui număr de 2-4
mori cu valţuri de la aceeaşi sursă de energie (fig 7, b);
c. acţionare monobloc care permite folosirea unui spaţiu montaj mic,
folosind cuplaje cu discuri sau manşon între două maşini apropiate (fig 8, a);
d. acţionare individuală care foloseşte pentru acţionarea unei maşini unul
sau două motoare aşezate la acelaşi nivel cu maşina sau sub planşeu (fig 8, b). De
la un cilindru la altul transmiterea mişcării se poate face prin angrenaje cu roţi
dinţate, prin transmisii cu lanţ sau cu curele late sau direct de la motoare.
18
19
Pentru cuplarea şi decuplarea cilindrilor de măcinare ai morilor se pot folosi
trei mecanisme de cuplare-decuplare: un mecanism mecanic manual, mecanismul
hidraulic automat sau mecanismul electro-hidraulic.
20
În general un mecanism de cuplare-decuplare trebuie să asigure: aşezarea în
paralel a cilindrilor de măcinare; modificarea distanţei dintre cilindrii de măcinare;
cuplarea şi decuplarea cilindrilor de măcinare (micşorarea, respectiv mărirea,
bruscă a distanţei dintre aceştia); cuplarea şi decuplarea acţionării cilindrilor de
alimentare, la cuplarea şi decuplarea cilindrilor de măcinare; permiterea trecerii
unor corpuri mai mari şi mai dure prin spaţiul dintre cilindrii de măcinare.
În fig. 9 este prezentată schema mecanismului de cuplare-decuplare semi-
automat al morii cu cilindri VDI, iar in fig. 10 este prezentată schema unui
mecanism de cuplare-decuplare al morii cu cilindri VDA-1025. Mecanismul de
cuplare-decuplare al morii VDI (fig. 9) permite: reglarea paralelismului axelor
celor di cilindri în plan vertical cu ajutorul piuliţelor 10 şi 10; reglarea
paralelismului axelor cilindrilor în plan orizontal cu ajutorul manşoanelor de
reglare 12; reglarea distanţei între cilindri, cu păstrarea paralelismului acestora de
la manşonul 16; reglarea debitului de alimentare prin poziţionarea corectă a
clapetei 19, cu ajutorul şuruburilor 25 şi 26; cuplarea şi decuplarea automată a
alimentării, prin intermediul manetei 14 şi automată, de la cutia de comandă 17;
cuplarea manuală a cilindrilor de la maneta 14.
21
6. Calculul parametrilor principali ai utilajului propus
6.1. Stabilirea parametrilor constructivi principali ai cilindrilor de
măcinare
Se stabilesc diametrul D şi lungimea cilindrilor B.
D = 250 mm
22
B = 600 mm
6.2. Elemente cinematice de calcul ( turaţii, viteze periferice, viteze
unghiulare, viteze diferenţiale etc.)
Turaţiile cilindrilor de măcinare:
Se determină turaţiile cilindrilor măcinători:
Se recalculează vitezele unghiulare, vitezele periferice şi raportul k:
23
Calculul vitezelor periferice
Calculul vitezei diferenţiale a fiecărei perechi de cilindrii de măcinare
Estimarea prin calcul a vitezei particulelor de material în zona de
mărunţire
24
6.3. Calculul cilindrilor de măcinare (unghi prindere, diametru minim,
lungime traseu mărunţire, parametri rifluri, număr rifluri în acţiune, timp de
mărunţire etc)
Stabilirea distanţei dintre cilindrii de măcinare conform pasajului
tehnologic
Calculul unghiului de prindere dintre cilindrii de măcinare şi
verificarea condiţiei de prindere:
25
Calculul diametrului minim al cilindrilor de măcinare şi verificarea cu
diametrul constructiv
Calculul lungimii traseului de prelucrare dintre cilindrii de măcinare L
În urma procesului de mărunţire particula de dimensiune d este adusă la
dimensiunea e, acest lucru realizând-se pe arcul de cerc AC, de lungime L.
Stabilirea parametrilor exteriori ai riflurilor celor doi cilindrii de
măcinare conform pasajului tehnologic
26
(unghiurile riflului, numărul specific de rifluri, înclinarea, poziţia reciprocă a
riflurilor)
unghiul de atac α (al tăişului) unghiul de atac β (al spatelui)
numărul de rifluri pe unitatea de lungime:
Calculul numărului de rifluri pe circumferinţa cilindrilor de măcinare
şi parametrii acestora
Pentru un număr specific de rifluri nrsp cunoscut, pe circumferinţa cilindrilor
de măcinare vor fi Nr rifluri:
Pasul riflurilor t:
27
Adâncimea riflului H, variază de la un cilindru la altul în funcţie de
mărimea unghiurilor de atac α şi β şi de numărul de rifluri de pe suprafaţa
cilindrului, respectiv pasul riflurilor:
Dimensiunea muchiei tăişului m:
Dimensiunea muchiei spatelui S:
28
2
2
Înclinarea riflurilor:
unde ψ=6º
Pentru ca particulele de material să nu alunece în lungul riflului este
necesar ca unghiul de înclinare a riflului să satisfacă condiţia:
29
Calculul numărului de rifluri de pe lungimea traseului de prelucrare
(mărunţire) dintre cilindrii de măcinare, a numărului de rifluri care atacă
particula şi a timpului de mărunţire.
Numărul de rifluri de pe lungimea traseului de prelucrare se poate calcula
cu relaţia:
Efectul de mărunţire se poate aprecia după numărul de rifluri de pe cilindrul
rapid, care acţionează asupra particulei în timpul trecerii acesteia prin zona de
măcinare, considerându-se că riflurile de pe cilindrul lent au rolul de reţinere a
particulei. Acest număr se rifluri se calculează cu relaţia:
, unde τ este timpul cât particula se găseşte în zona de
lucru.
30
Numărul de rifluri de pe cilindrul rapid care atacă particula în zona de
mărunţire este egal cu:
6.4. Calculul capacităţii de prelucrare a unei perechi de cilindrii
măcinători şi încărcarea specifică a acestora în 24 ore
Capacitatea de lucru a unei perechi de cilinddri de măcinare se poate
determina cu relaţia:
Pentru capacitatea de lucru rezultată din calcul la primul pasaj se calculează
coeficienţii de umplere la pasajele 2 şi 3.
Încărcarea specifică a morii:
31
6.5. Calculul cilindrilor de alimentare ai valţului (dimensiuni,
rifluri, turaţii, viteze, traiectorii particule)
Stabilirea parametrilor constructivi ai cilindrilor de alimentare:
Diametrul
Lungimea
Calculul turaţiilor şi vitezelor cilindrilor de alimentare
Se determină vitezele periferice ale celor doi cilindri de alimentare,
la fel ca la CM.
Calculul distenţei de aruncare, a componentelor vitezei de
cădere şi traiectoriei particulelor
Poziţia punctului de desprindere a particulelor de pe cilindru este dată de
distenţa a faţă de planul orizontl ce trece prin centrul cilindrului, şi poate fi
determinată cu ajutorul relaţiei:
Unghiul de desprindere a particulelor de pe cilindrul de alimentare:
32
Componentele vitezei periferice a cilindrului de alimentare, în punctul de
desprindere a materialului dat de unghiul α, au valorile:
Se stabilesc ecuaţiile parametrice ale traiectoriei particulelor de material
prelucrate şi ecuaţia generală a acesteia.
Ecuaţia parabolei pe care se deplasează particulele de material de la
cilindrul de alimentare la cilindrul de măcinare inferior (lent) este dată de expresia:
Se stabilesc componmentele vitezei în punctul de contact cu cilindrul de
măcinare lent şi valoarea vitezei absolute a particulei la atingerea suprafeţei
cilindrului lent. În punctul d cădere, componentele vitezei particulei au valorile
date de relaţiile:
Distanţa dintre punctul de desprindere a particulelor de pe cilindrul de
alimentare şi punctul de cădere pe cilindrul d măcinare lent:
33
Calculul timpului de zbor, vitezei şi turaţiei maxime a cilindrului de
alimentare distribuitor
Timpul de zbor al particulelor se determină din ecuaţia de mişcare pe
verticală:
Viteza particulei de material în momentul atingerii cilindrului de măcinare
lent se determină din relaţia cunoscută:
De asemenea, viteza periferică maximă a cilindrului de distribuţie se poate
determina când desperinderea particulei de pe cilindru are loc în punctul A, pentru
sinα=1, obţinându-se:
Turaţia maximă posibilă a cilindrului de alimentare distribuitor este dată de
relaţia:
6.6. Stabilirea altor parametri geomerici ai cilindrilor de alimentare şi
măcinare (suprafaţă, duritate etc)
Se determină de pe desenele de execuţie: rugozitatea suprafeţelor, duritatea,
conicitatea la capete, grosimea peretelui tubului, diametrul interior.
34
6.7. Calculul puterii de acţionare a fiecărei perechi de cilindri de
măcinare si alegerea motorului electric
Numărul de seminţe aflate la un moment dat în zona dintre cilindrii de
măcinare poate fi determinat cu relaţia:
în care: L – este lungimea de lucru a cilindrilor
bs – lăţimea unei seminţe
ku – coeficient de umplere
ksi – coeficient de simultaneitate (se consideră )
rl
l
Numărul de seminţe aflate la un moment dat în zona dintre cilindrii de măcinare poate fi determinat cu relaţia:
(4.33)
în care: L - este lungimea de lucru a cilindrilor,
ls – lungimea unei seminţe (particule),
ku – coeficient de umplere,
ksi – coeficient de simultaneitate.
r l
l
35
Se stabileşte forţa normală de strivire a particulelor N ( pentru porumb
). Pentru sistemele de coordonate x1Ay1, respectiv x2By2,
momentele forţelor care acţionează asupra particulei, faţă de centrele celor doi
cilindri O1 şi O2, sunt:
Datorită faputlui că viteza periferică a cilindrului de măcinare rapid este
mai mare decât viteza periferică a cilindrului de măcinare lent, în cazul cilindrilor
cu sprafaţa riflată, se poate spune că , pentru că acţionarea riflurilor
celor doi cilindri asupra particulei este diferită.
Puterea necesară pentru acţionarea fiecărui cilindru de măcinare, în situaţia
în care se cunosc forţele rezultante pe cei doi cilindri, se obţine cu relaţiile:
Pentru cilindrii de măcinare acţionaţi de un singur motor electric, mişcarea
între doi cilindri transmiţându-se prin angrenaj cilindric cu dinţi înclinaţi, puterea
de acţionare se determină cu relaţia:
Admiţând că reacţiunile şi cunoscând că şi
,atunci puterea necesară la mărunţire în cazul cilindrilor acţionaţi de la un singur
motor electric, se obţine prin diferenţa între puterile celor doi cilindri de măcinare
de pe un pasaj:
36
Se determină rezultantele forţelor care acţionează asupra particulelor pe
baza forţei de strivire N ţinând seama de unghiurile de frecare. Cunoscând şi
se pot determina momentele de torsiune pe fiecare cilindru de măcinare.
Pentru caclulul puterii morii cu valţuri, necesară la mărunţirea cerealelor,
literatura de specialitate recomandă folosirea relaţiei de mai jos:
Stabilirea corelaţiei puterii P de mărunţirea a cilindrilor de măcinare
şi puterea motorului electric de acţionare
Se alege motorul 132S cu turaţia la mers în gol de 1000 rot/min, ce dezvoltă
o putere de 3 kW şi o turaţie de 955 rot/min.
37
6.9. Prezentarea schemei cinematice finale şi caracteristicile acesteia
Alegerea şi verificarea curelelor:
Alegerea curelei trapezoidale şi dimensionarea acesteia
Diametrul primitiv de curea trapezoidală Dp1=145mm.
Diametrul primitiv al roţii conduse
Se alege Dp2=404mm.
Viteza periferică a roţii conducătoare se consideră egală cu viteza de
deplasare a curelei.
Alegerea distanţei dintre axe A12, dacă nu este impusă din considerente
geometrice, se adoptă în intervalul de valori:
Lungimiea orientativă a curelei se determină în funcţie de distanţa dintre
axe şi de diametrele primitive ale roţilor de curea:
38
Această lungime orientativă se standardizează:
Lp = 3150 mm
Se recalculează distanţa dintre axe, rezolvând ecuaţia de gradul doi:
Unghiul dintre ramurile curelei γ
Unghiurile de înfăşurare ale curelei pe roata conducătoare respectiv
condusă β1, β2
Calculul preliminar al numărului de curele z0
Funcţie de z se determină numărul final de curele:
Calculul angrenajelor cilindrice dintre cilindrii de măcinare:
Rapoarte de transmitere:
39
7. Instrucţiuni tehnice de exploatare, întreţinere, reglare a utilajului
Exploatare:
Acţionarea cilindrilor de la motorul propriu, se realizează printr-o roată de
curea montată pe arborele cilindrului nr. 3, iar între cilindri mişcarea se transmite
prin intermediul unor roţi dinţate.
Produsul pătrunde în utilaj printr-un cilindru transparent de sticlă şi
acţionează clapeta dispozitivului de alimentare, care se armează în vederea
decuplării automate. În continuare, cu ajutorul unui grătar se separă impurităţile
mari din masa produsului care ajunge apoi la cei doi cilindrii de alimentare: primul
realizează dozarea, iar al doilea accelerarea în zona activă de lucru a primilor doi
cilindri. Şrotul obţinut după primul pasaj este dirijat cu ajutorul unor pereţi spre
pasajele al doilea şi al treilea. Produsul măcinat este evacuat prin cădere liberă pe
la partea inferioară a batiului care este prevazut cu o pâlnie de evacuare.
Cuplarea cilindrilor de zdrobire se face manual, iar decuplarea lor se poate
realiza manual sau automat.
Întreţinere:
Unul din factorii principali care asigură o bună funcţionare a valţului este
grija ce se acordă întreţinerii şi ungerii întregii maşini.
Întreţinerea valţului
Întreţinerea tehnică zilnică se execută înainte de începerea şi pe parcursul
schimbului de lucru şi cuprinde următoarele operaţii:
40
curăţirea şi controlul utilajului: se curăţă cilindrii cu o perie, se
controlează strângerea şi asigurarea şuruburilor şi piuliţelor, verificându-
se dacă nu s-au slăbit îmbinările filetate în interiorul batiului;
verificarea nivelului de ulei în băile de ungere;
pe parcursul lucrului se urmăreşte vizual şi sonor funcţionarea valţului
pentru a se depista defecţiunile ce pot apărea şi a se opri utilajul pentru
remedieri;
Periodic se vor controla după oprirea funcţionării valţului:
-întinderea curelelor de transmisie;
-integritatea arcurilor;
-strângerea şuruburilor de fixare;
Ciclul de revizii şi reparaţii este: timp de staţionare în reparaţii(zile)
Rt=6000ore 1
Rc1=6600ore 2
Rc2=13200ore 4
Rk=52800ore 6
Ungerea
În carcasele lagărelor cilindrilor de alimentare şi cutiei de angrenaje se va
introduce ulei mineral cu o vâscozitate de 2-10°E la 50°până la nivelul maxim
al indicatoarelor de nivel. După rodaj uleiul se va schimba.
Rulmenţii capsulaţi nu necesită ungere. Rulmenţii mecanismului de cuplare
alimentare şi ai cilindrilor de alimentare se ung cu ulei prin barbotare.
Rulmenţii cilindrilor se vor unge atât la montaj, cât şi periodic la 6 luni cu
unsoare UM 175 LiCa 3 STAS 8789-88. Pentru ungere se demontează
capacele lagărelor, se îndepărtează unsoarea veche, se introduce unsoarea
nouă şi apoi se remontează capacele.
Reglare:
Pentru buna funcţionare a valţului se vor efectua urmatoarele reglaje şi
verificări:
41
se realizează paralelismul cilindrilor prin reglarea lungimii tijelor
mecanismelor de cuplare şi reglare cilindri;
se reglează distanţa dintre cilindri cu ajutorul rozetelor de reglare ale
aceloraşi mecanisme;
se reglează poziţia contragreutaţii clapetei de comandă astfel încât să
basculeze la căderea produsului pe ea şi revină în poziţie orizontală la
terminarea produsului;
se reglează poziţia camei pe exul clapetei de comandă astfel ca
revenirea clapetei în poziţie orizontală să asigure decuplarea
mecanismului de cuplare cilindri, respectiv decuplarea cilindrilor;
se ve regla poziţia periilor, astfel ca apăsarea lor pe cilindru să fie
minimă;
se reglează forţa de apăsare a cilindrilor prin comprimarea arcurilor
elicoidale de pe ambele părţi laterale ale batiului, din cadrul
mecanismelor de cuplare cilindri şi reglare a poziţiei cilindrului nr. 1.
Se consideră bună reglarea dacă în timpul măcinării nu se produce o
comprimare suplimentară prin braţele lagărelor mobile;
se reglează cantitatea de produs intrată în valţ de la rozeta superioară
din faţa pâlniei de alimentare.
8. Norme de protecţia muncii şi PSI în cadrul unităţii de morărit şi la
lucrul cu utilajul
42
În timpul exploatării valţului se vor respecta următoarele reguli de protecţia muncii:
deservirea valţului se va face numai de personal calificat şi instruit, care să cunoască bine construcţia, tehnologia de lucru şi funcţionarea acestuia;
întreţinerea şi repararea valţului se va face numai de personal calificat şi instruit în acest sens;
nu se admite exploatarea utilajului fără totalitatea elementelor instalaţiilor electrice şi mecanice în bună stare, utilizarea lui în cazul existenţei unei defecţiuni punând în pericol atât personalul de deservire cât şi utilajul;
valţul se va lega în mod obligatoriu la pământ şi la nulul de protecţie;
apăratoarea de protecţie a grupului de acţionare va fi vopsită în culoarea galbenă de securitate;
orice intervenţie la utilaj pentru reglare, ungere, curăţire, întreţinere sau reparaţii se va face numai după întreruperea alimentării cu curent electric;
valţul se va porni numai după ce s-a constatat corecta asamblare a tuturor elementelor, strângerea şuruburilor, închiderea uşilor şi ferestrelor utilajului, existenţa şi montarea corectă a apărătorilor;
zilnic se va verifica de către lăcătuşul şi electricianul de serviciu funcţionarea utilajului urmărindu-se dacă nu apar bătăi sau frercări ale organelor în mişcare, funcţionarea corectă a elementelor tabloului electric de comandă şi integritatea cablurilor electrice, orice dereglări sau defecţiuni remediindu-se imediat pentru a nu se produce accidente sau distrugeri.
În timpul fucţionării valţului se interzice: -demontarea apărătorilor; -reglarea cilindrilor; -urcarea pe valţ; -orice intervenţie cu mâna sau cu obiect la oricare din mecanismele în mişcare; -deschiderea capacului pentru scoaterea impurităţilor mari.
Beneficiarul va afişa la locul de muncă regulile de protecţia muncii specifice sectorului de activitate, inclusiv cele cu caracter general, instruind personalul de deservire şi întreţinere a valţului în vederea respectării lor.
43