Повышение эффективности функционирования молотковых дробилок при измельчении зерна

УДК 631.363.2

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МОЛОТКОВЫХ ДРОБИЛОК ПРИ ИЗМЕЛЬЧЕНИИ ЗЕРНА

И.В. Коношин, А.В. Звеков, А.В. Черепков

Рассмотрены вопросы повышения производительности молотковых дробилок. Предложены новые технические решения конструкции дробилок, позволяющие улучшить качество получаемого материала, снизить энергоемкость процесса измельчения и увеличить ресурс рабочих органов.

Ключевые слова: молотковая, дробилка, решето, измельчение, частица.

Качественное приготовление кормов - залог успеха сельскохозяйственного производства. Основой энергетической составляющей корма являются концентрированные корма, полученные из зерна злаковых культур. К главной операции при подготовке зерна к скармливанию можно отнести измельчение. В свою очередь основной машиной для измельчения зерна остается молотковая дробилка. Ранее проведенные теоретические и практические исследования позволили значительно продвинуться в области совершенствования конструкций молотковых дробилок. Однако процесс измельчения зерна остается достаточно энергоемким, при этом качество получаемого продукта не отвечает в полной мере зоотехническим требованиям по гранулометрическому составу получаемого продукта.

Повышение производительности и качества получаемого продукта есть одна из актуальных задач совершенствования конструкции молотковых дробилок.

Молотковым дробилкам закрытого типа характерен такой недостаток, как повышенный износ молотков и решета у боковых стенок камеры. Причиной этого является высокая концентрация материала в данной зоне вследствие повышенного трения, что способствует быстрому износу рабочих органов.

Использование замкнутого цикла движения воздушного потока с входом в дробильную камеру приводит к тому, что часть пылевидной фракции, возвращающейся с потоком воздуха, приводит к дополнительной нагрузке на дробильный ротор дробилки.

Повышение долговечности рабочих органов, увеличение производительности, снижение энергоемкости процесса возможно за счет изменения формы решета. Применение решета, выполненного выпуклым в сторону зарешетного пространства (рис.1), а молотков - разновеликими по длине, но одинаковыми по весу в наборе на каждой оси, и установленных на оси дробильного ротора от меньшего у боковых стенок дробильной камеры до большего в центральной части, а также с использованием трубопровода возвратного потока, соединенного с зарешетным пространством дробильного устройства, позволит устранить вышеуказанные недостатки.

А-А

Рис. 1. Схема молотковой дробилки с решетом выпуклой формы: 1 - дробильная камера; 2 - приемный бункер; 3 - заслонка; 4 - ротор; 5 - вал ротора; 6 - дробильный ротор; 7 - ось подвеса молотка; 8 - молотки; 9 - решето; 10 - вентилятор; 11 - циклон; 12 - шлюзовой затвор; 13 - мешкодержатель; 14 - трубопровод

Материал из приемного бункера 2 самотеком подается в дробильную камеру 1, где подхватывается воздушным потоком, создаваемым ротором, и увлекается в круговое движение, при этом он непрерывно попадает под удары молотков 8, происходит измельчение. Измельчение происходит также и при контакте материала с боковыми стенками дробильной камеры 1 и решетом 9. Ввиду того, что решето выполнено выпуклым в сторону зарешетного пространства, материал располагается на нем ровным слоем и не имеет повышенной концентрации у боковых стенок. При данной форме решета не происходит стекание материала от центра решета к периферии вследствие повышенных скоростей воздушно-продуктового слоя в средней части решета. Материал из зарешетного пространства удаляется посредством отсасывающего вентилятора 10 и направляется в циклон 11, где частицы отделяются от воздуха и оседают, а затем лопастями ротора шлюзового затвора 12 через раструбы мешкодержателей 13

сбрасывается в мешки или в приемный ковш транспортера, воздух вместе с частью взвешенных пылевидных частиц через возвратный трубопровод 14 возвращается в зону зарешетного пространства, и цикл повторяется.

Применение данной схемы движения воздушного потока позволяет увеличить скорость эвакуации материала из зарешетного пространства и снизить затраты энергии на дальнейшую транспортировку по системе.

Изменение степени измельчения достигается путем установки решета с различным диаметром отверстий и изменением с помошью заслонки количества материала, подаваемого в дробильную камеру.

Детальная проработка конструкций молотковых дробилок для измельчения зерна и анализ ее функционирования в процессе измельчения показал, что в большинстве случаев решету отведена роль контролера, т.е. элемента, отвечающего за гранулометрический состав получаемого материала. Нами предлагается ряд усовершенствований, которые позволят задействовать решето непосредственно в процессе измельчения материала.

Предложена конструкция измельчителя с решетом спиралевидной формы, принципиальная схема которого приведена на рисунке 2.

Решето в дробильной камере установлено по спирали так, что радиальный зазор между решетом и молотками ротора непрерывно уменьшается по направлению вращения ротора от загрузочной горловины на величину от Smax до Smin, благодаря чему тыльная часть кромки каждого отверстия решета по ходу вращения ротора имеет выступ к центру вращения ротора. Постановка решета таким образом ведет к увеличению скорости соударения молотков с измельчаемым материалом и повышает эффективность процесса измельчения. Эффективность процесса измельчения также повысится в результате скалывания частиц измельчаемого материала о выступающие кромки решета.

2

Рис. 2. Схема измельчителя с решетом спиралевидной формы: 1- дробильная камера; 2 - бункер; 3 - загрузочная горловина; 4 - ротор; 5 - молотки; 6 - решето

Рис. 3. Схема молотковой дробилки с сегментным решетом:

1 - дробильная камера; 2 - бункер; 3 - загрузочная горловина; 4 - ротор; 5 - молоток; 6 - решето; 7 - сегмент решета; 8 - отверстие решета; 9 - кромка отверстия

В ходе дальнейшего совершенствования конструкций нами предложена следующая конструктивно-технологическая схема молотковой дробилки с решетом, выполненным из сегментов

[3].

Подобное выполнение решета позволит уменьшить скорость вращательного движения частиц внутри камеры, что приведет к увеличению скорости соударения молотков с измельчаемым материалом.

Для увеличения производительности, а также для улучшения выравнен-ности гранулометрического состава нами предложено использовать два решета с прямоугольными отверстиями (заявка на патент № 2012149728), одно из них неподвижное 1 (рис. 4), а другое подвижное 2. Подвижное решето имеет возможность перемещения вокруг неподвижного решета 1 по окружности дробильной камеры.

Рис. 4. Схема размещения решет:

1 - неподвижное решето;

2 - подвижное решето

Проблема влияния формы отверстия решета на процесс дробления зерна освещена в научных трудах слабо. В своих трудах Гиршин М.Е., Рощин П.М. отмечают, что при использовании прямоугольного решета для измельчения ли-стостебельной массы на молотковой дробилке агрегата АВМ-0,4 мощность рабочего хода и удельный расход энергии измельчения значительно ниже, чем при постановке решета с круглыми отверстиями [4].

Целесообразность использования прямоугольных отверстий объясняется на рисунках 5, 6 и 7. Использование круглого отверстия способствует образованию большего количества пылевидной фракции, нежели чем при использовании прямоугольного.

Связано это с тем, что продольный размер отверстия, который напрямую влияет на размер измельченных частиц, в круглых отверстиях имеет малые значения, приближаясь к краям. Тем самым возникает зона образования пылевидной фракции. В свою очередь средняя часть отверстия имеет максимальный продольный размер, способствующий образованию более крупных частиц. В прямоугольном отверстии продольный размер имеет постоянное значение по всей ширине, благодаря чему отсутствуют зоны образования более крупных частиц и пылевидной фракции.

Рис. 5. Формы отверстий:

а) - круглая форма;

б) - прямоугольная форма

Одним из факторов, снижающих производительность молотковой дробилки и ухудшающих фракционный состав, является то, что частица, попадая на внутреннюю поверхность отверстия круглого решета, отражается и встречается с другой частицей. Эти соударения мешают нормальной эвакуации измельченных частиц из дробильной камеры. В результате снижается производительность молотковой дробилки и ухудшается фракционный состав.

В решете с прямоугольными отверстиями вероятность пересечения траектории движения частиц значительно ниже, тем самым повышается производительность и улучшается фракционный состав.

Рис.6. Схема движения частиц:

а) - круглая форма;

б) - прямоугольная форма

траектория движения частиц

Предложенное нами решение опробовано на серийно выпускаемой молотковой дробилке КДУ-2,0. Предварительные данные показывают, что приме-

нение решета с прямоугольными отверстиями позволило увеличить производительность и уменьшить энергозатраты. Так, при установленной подаче 0,86 кг/с потребление тока на решетах с прямоугольными отверстиями, установленными на продольный размер живого сечения 6 мм, снизилось на 15% по сравнению с круглыми отверстиями диаметром 6 мм. Кроме того, уменьшилось содержание пылевидной фракции, получаемая дерть имела более выровненный гранулометрический состав.

На основании вышеизложенного можно сделать выводы, что, несмотря на большое разнообразие конструкций молотковых дробилок, достаточно широкий круг вопросов остается нерешенными, а правильная постановка целей и задач позволит реализовать новые перспективные решения по усовершенствованию их конструкций.

Литература:

1. Пат. Дробильное устройство / А.М. Карнов, И.В. Коношин. №2001129871/13; заяв. 05.11. 2001; опубл. 20.05.2003, Бюл. №14.

2. Пат. 31998 РФ. Молотковая дробилка / И.В. Коношин, А.В. Сундеев. №2003103050/20; заяв. 06.02.2003; опубл. 10.09.2003, Бюл. №25.

3. Пат. 2287371 РФ. Молотковая дробилка / И.В. Коношин, А.В. Звеков. №2005109616/03; заяв. 04.04.2004; опубл. 20.11.2006, Бюл. №32.

4. Гиршин М.Е., Рощин П.М. Влияние параметров решет дробилки на показатели процесса измельчения // Записки ЛСХИ. 1970. Т. 149. С. 18-23.

Коношин Иван Вячеславович, кандидат технических наук, декан факультета

Звеков Александр Владимирович, старший преподаватель

Черепков Александр Викторович, аспирант

ФГБОУ ВПО Орел ГАУ

Тел. 89103062989

E-mail: iwanogau@yandex.ru

Questions of performance hammer crushers. New technical solutions design crushers that will improve the quality of the material, reduce energy milling process and extend the life of the working bodies. Keywords: hammer, crusher, screen, grinding, particle.