Обоснование работы просеивателей

В просеивающих машинах с вертикальными неподвижными ситами (см. рис. 4.5, в) частота вращения шнека п определяется, исходя из условия удержания частиц муки на винтовой поверхности и в зазоре между стенкой стойки (корпуса шнека) и шнеком:

где g — ускорение свободного падения, м/с², g = 9,81 м/с²; Р — угол подъема винтовой линии шнека, град; р' — угол трения покоя частицы по витку шнека, град;/— коэффициент трения частиц по стойке (корпусу шнека), / = 0,3—0,4; R — внутренний радиус стойки (корпуса шнека), м.

Угол подъема винтовой линии Р определяется по формуле.

где t — шаг шнека, м; D — наружный диаметр шнека, м.

При вертикальном вращающемся (см. рис. 4.5, а, б) или горизонтальном неподвижном (см. рис. 4.5, е) сите движущей силой процесса просеивания является центробежная сила Р_ц, воздействующая на вращающиеся в вихревом потоке воздуха частицы продукта (рис. 4.18). При недостаточной частоте вращения сита величина центробежной силы может быть мала для обеспечения достижения частицами поверхности вращающегося сита, т. е. останутся внутри сита. Таким образом, величина центробежной силы Р_ц должна быть больше сил тяжести частиц продукта G с учетом трения скольжения их о рабочие поверхности:

где т — масса частиц продукта на поверхности сита, кг; а — центробежное ускорение, м/с²; /_м — коэффициент трения скольжения продукта о поверхность сита,/_м = 1,1—1,4; со_с — угловая скорость вращения сита, рад/с; г_с — средний радиус сита, м.

Рис. 4.18. Схема просеивания под действием центробежной силы

Зная, что со_с = 2тш_с (где п_с — частота вращения сита, об/с), получим:

Решая неравенство относительно п_с, получим.

При расположении сита под углом к вертикали, например, в механизме МППП-1, облегчается прохождение частиц продукта сквозь отверстия сита:

где а — угол наклона сита к вертикальной оси, град.

Число оборотов бурата п_кр, необходимое для обеспечения процесса просеивания (см. рис. 4.5, д), определяется исходя из условия необходимости подъема частицы продукта на определенный угол:

где, а — угол подъема частицы муки, град, для обеспечения нормальной работы бурата принимают ос = 40—60°;/— коэффициент трения муки по ситу, / * 0,7; R — радиус цилиндра сита, м.

Для практических расчетов рекомендуется принимать п_с = п_кр = 12 / /4r…9/4r.

С учетом коэффициента трения частота вращения п может определяться из следующих соотношений:

• для барабана с шестигранным ситом.

где Р_в — радиус вписанной в шестигранник сита окружности, м;

• для барабана с цилиндрическим ситом.

Основное условие просеивания продукта через плоское сито (см. рис. 4.5, г) — скольжение его по ситу. Рассмотрим условия относительного движения частицы на плоских ситах, получающих возвратнопоступательное движение от кривошипно-шатунного или эксцентрикового механизма. В вибрационных просеивателях, применяемых на предприятиях общественного питания, в основном используются инерционные колебатели типа дебаланса.

Предположим, что сито В—В (рис. 4.19) совершает непрерывное движение с ускорением а, направленным вправо. При этом масса частицы, А разовьет силу инерции Р_ин = та (где т — масса частицы продукта), направленную против ускорения, т. е. влево. Эта сила инерции будет представлять собой кинетическую реакцию массы на сообщаемое ей ускорение. Также на частицу действует сила трения/G, направленная противоположно силе инерции. Очевидно, что при Р_ин > /G сцепление частицы с ситом нарушено, а при Р_ин < /G частица находится на сите в состоянии покоя и не будет перемещаться по нему.

Рис. 4.19. Движение частицы продукта по горизонтальному ситу

Заменив в последнем неравенстве Р_ин на равное по абсолютному значению та, получим та < fG или а < fg. Предельное ускорение, при котором сила инерции становится равной силе трения, принято называть критическим ускорением.

Можно определить критическое ускорение сита, после увеличения которого начнется относительное перемещение частицы, а следовательно, и просеивание. Ускорение сита, а определяется угловой скоростью вращения ш вала с дебалансом, величина эксцентриситета которого е:

Зная, что со = 2кп, равенство (4.14) с учетом выражения (4.15) можно записать в виде.

Из этого выражения можно определить минимальную частоту вращения вала ri_min с дебалансом, при котором частица на сите находится в состоянии покоя:

Для обеспечения процесса просеивания в просеивателях с плоским ситом необходимо рабочую частоту вращения вала с дебалансом принимать больше минимальной, т. е. п_раб >n_min.

При работе вибрационных просеивателей должен обеспечиваться режим движения частицы без подбрасывания, когда контакт ее с плоскостью сита обеспечивается на протяжении всего времени просеивания. Условие безотрывного движения частицы имеет вид.

где, а — угол наклона сита к горизонтальной оси, град; А — амплитуда колебаний сита, м.

Поскольку применяемые в общественном питании вибрационные просеиватели имеют горизонтальное сито, то, а = 0 и соответственно cos, а = 1. В этом случае условие безотрывности примет вид.

Амплитуда А колебаний сита рассчитывается по формуле:

• при одном дебалансе.

где G_c — вес сита, Н; G_a — вес дебаланса, Н;

• при двух дебалансах.

Отметим, что при установке двух дебалансов вертикальные составляющие сил инерции уравновешивают друг друга и не возникают динамические нагрузки, вызывающие встряхивания сита и удары на промежуточные звенья привода.