В общей проблеме интенсификации технологического процесса сортового помола пшеницы особое место занимает повышение удельных нагрузок. Это вполне объяснимо, так как осуществление данного мероприятия позволяет существенно повысить производительность как отдельных этапов процесса, так и предприятия в целом. Поэтому большой интерес представляют результаты измельчения зерна и промежуточных продуктов при высоких удельных нагрузках, а также их влияние на эксплуатационные характеристики вальцового станка.
Однако до настоящего времени в специальной литературе нет единого мнения о влиянии удельных нагрузок на степень измельчения зерна и промежуточных продуктов.
А. Р. Демидов, Е. Каминский, Д. Матсон, Г. Г. Цыбульский, В. В. Вашкевич и др. утверждают, что величины общих извлечений находятся в обратной зависимости от удельной нагрузки вальцового станка.
И. Т. Мерко, Г. Н. Садовский, А. Я. Каминский в результате исследований пришли к выводу, что снижение удельных нагрузок увеличивает извлечение на отдельных системах, улучшает качество промежуточных продуктов, снижает шум, вибрацию станка, износ и прогиб вальцов.
По данным А. С. Данилина, увеличение удельных нагрузок на вальцовую линию приводит к чрезмерному измельчению зерна.
И. А. Наумов установил, что при стабильном межвальцовом зазоре увеличение удельной нагрузки не влияет на степень измельчения зерна, но повышает зольность муки в размольном процессе.
Л. Е. Айзикович считает, что увеличение общей удельной нагрузки на вальцовую линию не ухудшает конечных результатов процесса сортового помола.
Г. И. Креймерман, Н. Ф. Федотов, Шелленбергер и Кольман, П. Т. Эйдус указывают, что существует прямая зависимость между извлечениями и удельной нагрузкой.
Французские исследователи Н. Пратик и Нюре на основании проведенных исследований делают вывод о том, что наиболее реальный путь к повышению производительности — увеличение удельных нагрузок, при этом качество готовой продукции остается практически неизменным.
Значительный объем работ по исследованию влияния удельных нагрузок на эффект измельчения I, II и III драных систем провел проф. С. Д. Хусид.
Существенный вклад в решение этой проблемы внесли работы А. В. Панченко, Л. И. Котляра и Н. В. Остапчука. Высказана гипотеза о повышении интенсивности измельчения зернопродуктов с возрастанием удельной нагрузки на вальцы, основанная на том, что с увеличением подачи продукта к вальцам возрастает вероятность совмещения измельчаемых частиц в рабочей зоне, что аналогично увеличению начальных размеров частиц, в результате повышается извлечение при неизменной величине межвальцового зазора.
Экспериментальная проверка и математико-статистическая обработка результатов подтвердили правильность высказанной гипотезы и позволили авторам сделать вывод о том, что с увеличением удельной нагрузки существенно повышается общее извлечение.
Из анализа литературы и рассмотрения аналитических зависимостей для определения производительности вальцового станка следует, что при неизменных кинематических параметрах и меж
вальцовом зазоре повышение производительности происходит за счет увеличения коэффициента заполнения зоны измельчения.
Увеличение количества продуктов в зоне измельчения повышает распорные усилия и, как следствие, мощность, затрачиваемую на измельчение. Распорные усилия в зоне измельчения — важнейший параметр, влияющий на эксплуатационные характеристики: износ вальцов и шум, вибрацию, мощность и расход энергии.
Н. Я. Кестельман и Л. И. Котляр исследовали износ вальцов, исходя из гипотезы о том, что вальцы работают в условиях интенсивного абразивного изнашивания трущихся поверхностей.
В результате исследований авторы пришли к выводу, что интенсивность изнашивания отбеленного чугуна мельничных вальцов повышается с увеличением удельного давления на трущиеся поверхности. Поэтому при исследовании удельных нагрузок, как способа повышения производительности вальцового станка, следует выявить характер изменения распорных усилий и способы их снижения.
Интенсификация измельчения зернопродуктов может быть достигнута и путем изменения кинематических параметров вальцов. Основоположником теории о влиянии кинематических параметров рифленых вальцов вальцового станка на эффект измельчения является проф. П. А. Козьмин. Главным тезисом его теории служит утверждение о том, что на характер измельчения влияет не только число воздействий рифлей Rт , но и качество воздействия:
Экспериментальную проверку высказанных теоретических положений проводили многие отечественные и зарубежные ученые.
И. А. Наумов Исследовал влияние отношения окружных скоростей вальцов на результаты измельчения пшеницы. Полученные данные свидетельствуют о том, что при увеличении К с 1,5 до 3,5 значительно повышаются выход и зольность промежуточных продуктов.
К аналогичным выводам пришли и другие авторы — Г. И. Креймерман, М. Я. Муриан, Л. Е. Айзикович.
О. Mooг в своей работе показывает, что при увеличении К для сохранения стабильного извлечения необходимо увеличить межвальцовый зазор, но зольность при этом всетаки повышается.
С. Д. Хусид проводил эксперименты с целью изучения влияния повышения окружных скоростей на показатели первичного разрушения зерна. При возрастании К с 1,25 до 4,5 получены данные, на основании которых -им сделан вывод о том, что независимо от района происхождения и консистенции зерна, а также величины рабочего зазора, общее извлечение и вновь образованная поверхность возрастают.
А. В. Панченко при исследовании процесса измельчения зерна в обойную муку установил, что при повышении vб до 12-16 м/с производительность вальцового станка увеличивается в два-три раза.
Исследования, аналогичные описанным выше, были проведены при измельчении в муку обогащенные крупок. В результате экспериментов И. А. Наумов, И. Т. Мерко, П. П. Тарутин, С. Д. Хусид, О. Кнауф, Б. В. Сенаторский, А. В. Киселева, В. А. Сибиряков пришли к выводу, что повышение К увеличивает выход и зольность муки.
Интенсивность измельчения на головных размольных системах, исходные продукты которых по показателю зольности близки к зольности эндосперма, можно без ущерба для качества муки повышать и путем применения вальцов большего диаметра, например, вместо Æ= 250 мм использовать Æ = 300 мм.
Как показывают результаты опытов мукомольной лаборатории ВПИИЗ н Московского мелькомбината им. А. Д. Цюрупы, повышение интенсивности измельчения продуктов размола может также достигаться увеличением плотности рифления. Следует иметь в виду, что на вальценарезных станках, применяемых на наших мельзаводах, можно производить нарезку рифлей с плотностью 16 риф/см, что в полтора раза превышает ныне применяемую плотность рифления на размольных системах (10—11 риф/ом). Действительно, с увеличением диаметра вальцов с 250 до 300 мм и плотности рифления с 10—11 до 15—16 риф/см число воздействий рифлей на частицы обрабатываемого продукта возрастает в 1,8 раза. Это видно из выведенной Я. И. Лейкиным формулы, имеющей следующий вид:
Таким образом, даже при неизменном дифференциале мелющих вальцов представляется возможным существенно повысить интенсивность измельчения продуктов на размольных системах. Сохраняя отношение скоростей вальцов /(=1,5, конструктивно удается осуществить безредукторный вариант приводного устройства вальцовых станков. К настоящему времени такого рода приводы осуществлены и проходят опытную эксплуатацию в производственных условиях на экспериментальном мельзаводе ВНИИЗ.
На рис. 1 представлена фотография типичного бесшестеренчатого приводного устройства вальцового станка конструкции
Рис. 1. Бесшестеренчатое приводное устройство вальцового станка
ВНИИЗ в «напольном пополнении, т. е. когда электродвигатель и станок расположены па одном и том же этаже.
Важное значение в процессе помола имеет рифление вальцов.
Одним ив основных геометрических параметров рифлей является плотность нарезки (количество рифлей на единицу длины окружности вальца) и профиль поперечного сечения рифлей. При неизменных кинематических параметрах вальцов плотность нарезки определяет число воздействий рифлей быстровращающегося вальца на частицы продукта, подаваемые в зону измельчения рифлями медленновращающегося вальца. Правильный подбор плотности рифлей вальцов весьма важен. Чем больше плотность рифления, тем выше степень измельчения продукта. Поэтому слишком плотная нарезка на крупообразующих системах приводит к чрезмерному измельчению оболочек и попаданию их в круподунстовые продукты и муку.
При пониженной плотности рифления увеличивается объем межрифельных впадин, в связи с чем частицы продукта, попавшие в глубокие впадины, слабее подвергаются воздействию рифлей. Это приводит к снижению интенсивности измельчения.
Профиль рифлей, а в частности угол их рабочих граней, определяет характер воздействий на измельчаемый продукт, соотношение усилий сжатия и сдвига.
На мельничных предприятиях США, Канады, Франции, Италии, ГДР рифлению вальцов уделяют большое внимание. В США нарезку рифлей производят в основном на специализированных заводах, что обеспечивает высокое качество рабочей поверхности вальцов.
Наиболее распространенными являются рифли Даусона с углом а= 17-25° и углом b = 75--83°. Особенность профиля рифлей Даусона — увеличенный радиус скругления у основания н округленные вершины, причем радиус у основания зависит от шага рифли и
Нарезку рифлей в США производят по заданию мельниц многозубыми твердосплавными резцами («гребенками») шириной 38 мм. Количество зубьев-резцов на одной гребенке от 4,0 (для I драной системы) до 12 (для вымольных систем). При нарезке, вследствие круговой подачи вальца, зубья-резцы постепенно формируют каждую рифлю, обеспечивая точно заданный ее профиль. Кроме этого, рифли получают некоторый наклон, что делает их поверхность более износостойкой.
На мукомольных заводах США, перерабатывающих попеременно мягкозерные и твердозерные сорта пшеницы, применяют рифли, имеющие форму равнобедренного треугольника с углами а и b, равными 45°.
Хорошие результаты получают при измельчении как твердозерных, так и мягкозерных сортов пшеницы на вальцах с рифлями, имеющими скругленные вершины.
Известен также «дифференцированный» тин рифлей, отличающийся тем, что плотность их нарезки на медленновращающихся вальцах в 2 раза меньше, чем на быстровращающнхся. При этом соотношения углов a/b подобраны так, что высота рифлей на быстро- и медленновращающихся валыцах одинакова. Дифференциал вальцов при такой их нарезке принимают равным 2,0. Указанные параметры способствуют получению высокого извлечения низкозольных круподунстовых продуктов, а также обеспечивают равномерный износ обоих вальцов.
На мельницах Германии и Франции вальцы первых трех драных систем нарезают с углами 45/65° и 45/72°. Плотность нарезки на I, II и III крупной и мелкой драных системах составляет соответственно 3,8; 4,8; 5,4; 7,0 и 8,3 риф/см. Нарезка отличается большим уклоном, составляющим на I, II и III драных системах соответственно 10, 12 и 15%.
На итальянских мукомольных заводах диапазон углов рифлей довольно велик. Так, для угла, а он определен 25—45°, для р— 55— 75°. Уклон рифлей для I—III драных систем — 8—40%. Однако конкретных рекомендаций по применению тех или иных величин углов рифлей в литературе не приводится.
Отсутствуют также сведения о рифлении вальцов за рубежом при измельчении помольных партий зерна пшеницы, различных по крупности и типовому составу.
При раздельном измельчении помольной партии по крупности и типовому составу могут быть достигнуты более высокие результаты использования пшеницы вследствие направленного получения однородных физико-механических свойств зерна.
