Вальцовые станки. 
Оборудование перерабатывающих производств. 
Растительное сырье

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

До 1970 г. на мельницах с внутренним пневмотранспортом применяли двухсекционные вальцовые станки ЗС, БВ и ВМП, а на мельницах с механическим транспортом — вальцовые станки ЗМ. В 1970 г. Воронежский машиностроительный завод им. В. И. Ленина освоил выпуск усовершенствованных моделей вальцовых станков ЗМ2 и БВ2, а затем передал их производство Могилев-Подольскому машиностроительному заводу (Украина), который к этому времени освоил выпуск вальцовых станков типа БЗН по лицензии фирмы «Бюлер АГ» (Швейцария).

В настоящее время на базе Воронежского машиностроительного объединения АООТ «Упаковочные машины» («Упмаш») налажен выпуск вальцовых станков МВ-4 и МВП-4, унифицированных ранее выпускавшимися станками ЗМ2 и БВ2. Таким образом, в мукомольной промышленности России получили распространение следующие вальцовые станки: ЗМ2, БВ2, ВМ2-П, А1-БЗН, А1-БЗ-2Н, А1-БЗ-ЗН, Р6-БЗ-5Н, Р6-БЗ-6Н, МВ-4, МВП-4, а также некоторые другие, работающие как в составе технологических линий, так и в составе агрегатных вальцовых мельниц. При этом следует иметь в виду, что в абсолютном большинстве случаев устройство вальцовых станков одинаково, различаются обычно лишь конструкции их отдельных узлов. Вместе с тем конструкция некоторых узлов вальцовых станков оказывает существенное влияние на их кинематические и геометрические параметры, а следовательно, и на эффективность измельчения зерновых продуктов в целом.

К кинематическим параметрам относятся окружные скорости быстровращающегося и медленновращающегося вальцов, а также их соотношение.

К геометрическим параметрам вальцового станка относятся: величина межвальцового зазора; характер поверхности вальцов; параметры рифления вальцов; диаметр и длина вальцов.

Принцип работы вальцового станка заключается в разрушении зерна в результате разных скоростей мелющих вальцов. В зоне измельчения разрушаемая частица зерна отстает от быстровращающегося вальца и обгоняет медленновращающийся, что усиливает воздействие на нее рифлей. Увеличение окружных скоростей быстровращающегося вальца с 4 до 10 м/с способствует повышению степени измельчения зерновых продуктов на всех этапах помола. Вместе с этим при увеличении окружной скорости свыше 6 м/с зольность муки и удельный расход энергии возрастают. Особенно заметно качество муки ухудшается на системах, которые обрабатывают продукты, содержащие оболочки, поэтому считается, что при сортовых помолах пшеницы окружную скорость быстровращающегося вальца на системах вымола оболочечных продуктов следует устанавливать в пределах 4,5…5,0 м/с, а на остальных системах — 5…6 м/с.

Соотношение окружных скоростей вальцов связано с величиной сдвигающих усилий и соотношением сдвигающих и сжимающих усилий обоих вальцов. С увеличением первого соотношения возрастает силовое воздействие на измельчаемый продукт со стороны обоих вальцов, соответственно повышается степень его измельчения на всех этапах, а зольность извлекаемых продуктов несколько увеличивается. Особенно это увеличение заметно при измельчении продуктов с большим содержанием оболочек. В связи с этим рекомендуемые соотношения окружных скоростей следующие: на первых трех-четырех системах крупообразования 2,5; на системах вымола в драном процессе 1,5 или 2; на системах шлифовочного процесса 1,5; на первых двух-трех размольных системах 2,5; на остальных размольных, сходовых и вымольных системах 1,5.Л, 25.

Среди факторов, влияющих на эффективность измельчения зерновых продуктов, особое место занимает величина межвальцового зазора. При сортовых помолах пшеницы он изменяется от 0,05 до 1 мм. Изменение этого размера — одна из основных оперативных регулировок вальцового станка.

Величина межвальцового зазора зависит от технологических и структурно-механических свойств измельчаемого продукта, состояния рабочей поверхности вальцов, степени износа рифлей, нагрузки на станок, поэтому этот показатель не остается постоянным даже для одной и той же системы, несмотря на то, что ее режим должен быть стабильным на протяжении всего технологического процесса.

Поверхность вальцов может быть рифленой, микрошероховатой или гладкой. В наибольшей степени характер рабочей поверхности влияет на процесс измельчения в том случае, когда применяют рифленые вальцы. Эффективность измельчения зерновых продуктов вальцами с рифленой поверхностью зависит от профиля рифлей, их числа на 1 см длины окружности вальцов, уклона рифлей, а также их взаимного расположения на парноработающих вальцах.

Профиль рифлей характеризуется следующими параметрами (рис. 5.1, а): уклоном рифлей (%); шагом рифлей t, т. е. расстоянием между одинаковыми точками соседних рифлей; углом заострения рифли у = а + р; углом острия, а и углом спинки р; размером полочки рифли р (мм).

Плотность нарезки и шаг рифлей взаимосвязаны. В зависимости от крупности поступающего на измельчение продукта на вальцовом станке нарезают от 4 до 16 рифлей на 1 см, так что шаг в этом случае составляет 2,5…0,6 мм.

Рис. 5.1. Профиль и взаиморасположение рифлей вальцов:

а — поперечное сечение рифлей вальца: / — острие; 2 — спинка; t — шаг рифлей; р — размер полочки рифлей, мм; а — угол острия; р — угол спинки: у^т а + Р — угол заострения рифли; б — взаиморасположение рифлей: 1 — острие по острию; 2— спинка по острию; 3 — острие по спинке; 4 — спинка по спинке Угол заострения рифли выбирают для разных систем измельчения от 85 до 115^е. Чаще всего этот угол равен 90, 100 или 110^е. Величина угла острия и угла спинки в каждом из этих случаев может иметь разные значения: чем меньше угол острия, тем сильнее проявляется режущий эффект и тем интенсивнее измельчается продукт.

Рифли нарезают с уклоном 4… 14%; при этом чем больше уклон, тем сильнее измельчается продукт.

В зависимости от взаиморасположения граней острия и спинки рифлей парноработающих вальцов в зоне измельчения различают четыре положения. На рисунке 5.1, б показаны четыре возможных варианта взаимного расположения рифлей быстровращающегося и медленновращающего вальцов.

В первом варианте зерно, попав в зону измельчения, поддерживается гранью медленновращающегося (одна стрелка) вальца и измельчается при ударе по нему гранью быстровращающегося (две стрелки) вальца. Такое взаиморасположение рифлей называется «острие по острию» (кратко записывается ос/ос). В соответствии с этим четвертый вариант называется «спинка по спинке». Промежуточные варианты обозначаются сп/ос и ос/сп.

Наиболее эффективное измельчение с получением крупок происходит при взаимном расположении рифлей ос/ос, когда разрушение происходит в основном в результате сдвига (скалывания).

Более мягкое воздействие на продукт осуществляется при расположении рифлей сп/сп. При этом получается большое количество мелких фракций и муки, но увеличивается расход электроэнергии.

В некоторых случаях, когда производят муку, предназначенную для изготовления макарон (макаронный помол), и желают полу;

чить минимум тонких мучных частиц, используют взаимное расположение рифлей ос/сп. Вариант спинка по острию при работе вальцовых станков практически не применяется.

Производительность станка, степень измельчения и расход электроэнергии взаимосвязаны и определяются соотношением окружных скоростей вальцов, диаметром и правильностью геометрической формы вальцов, профилем и характеристикой рифлей.

Важные факты, влияющие на эффективность работы вальцового станка, — равномерность зазора между вальцами и качество рифлей, включая правильность выбора шага и уклона.

Рифли нарезают при равномерном поступательном движении вальца вдоль оси и равномерном повороте вальца в течение рабочего хода на угол, соответствующий продольному уклону рифли. В течение холостого хода поворачивают валец на угол, соответствующий продольному уклону рифли, а также шагу. Глубину нарезания рифлей регулируют поперечной подачей резца, которая определяется шагом рифлей.

В таблице 5.1 приведены ориентировочные удельные нагрузки и данные по нарезке рифлей на вальцах по системам при сортовых помолах пшеницы.