Совершенствование технологического процесса очистки зерна в ОАО «Совхоз Киселевичи» с модернизацией триерного блока Р1-ББТ-700 (дипломный проект)

Дипломный проект состоит из 94 страниц пояснительной записки, в том числе 8 табл., 12рис., 9 листов формата А1 графической части.

В дипломном проекте рассмотрены перспективы развития зерноперерабатывающей промышленности в Республике Беларусь.
Сделан обзор технологических схем и оборудования для очистки зерна.
Подробно рассмотрено описание конструкции и принцип действия триерного блока в линии очистки зерна на ОАО «Совхоз Киселевичи».
В дипломном проекте предлагается модернизация триерного блока для очистки зерна. Предлагается в дне ячеек цилиндра просверлить ячейки малого диаметра, через которые не могут выпадать частицы, но может проходить воздух, что снизит эксплуатационные затраты и повысить годовую производительность оборудования. Выполнен комплекс расчетов предлагаемого технико-экономического решения и доказана его эффективность.
В проекте приведен перечень и содержание операций по монтажу, ТО, эксплуатации и ремонту рассматриваемого оборудования.
В соответствии с заданием выполнены разработки по охране труда, разработана инструкция по ОТ.
Проведённые расчёты показали, что проектируемый вариант модернизации триерного блока в линии по очистке зерна на ОАО «Совхоз Киселевичи» является экономически целесообразным. Годовой экономический эффект составил 27295,77 тыс. руб. Срок окупаемости составил 0,26 г.
Результаты дипломного проекта рекомендуется использовать на предприятиях, которые занимаются производством пива.



СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. ОБОСНОВАНИЕ ТЕМЫ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА
2. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОЧИСТКИ ЗЕНА НА ОАО «СОВХОЗ КИСЕЛЕВИЧИ»
2.1. Характеристика продукции, сырья и полуфабрикатов
2.2. Стадии технологического процесса
2.3. Устройство и принцип действия линии
3. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
3.1. Общая характеристика и анализ существующих конструкций триерного блока для очистки зерна
3.2. Патентный обзор и классификация
3.3. Описание конструкции и принципа действия триерного блока для очистки зерна
3.4. Сущность и описание модернизации триерного блока для очистки зерна
4. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
4.1. Технологический расчет
4.2. Энергетический расчёт
4.3. Кинематический расчёт передаточных механизмов
4.4. Конструктивный расчёт
5. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ, ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ ТРИЕРНОГО БЛОКА Р1-ББТ-700
5.1 Монтаж и наладка
5.2 Техническое обслуживание, эксплуатация и ремонт
5.3 Техника безопасности при монтаже и эксплуатации
6. ОХРАНА ТРУДА
7. ТЕХНИКО – ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЕКТА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ






3.4 Общее устройство
Блок триерный состоит из двух расположенных друг над другом триеров цилиндрических: нижнего – Р1-ББО-700-16, овсюгоотборника, 2 и верхнего Р1-ББК-700-16, куколеотборника, 1, имеющих индивидуальный привод. Причём верхний триер развёрнут на 180° по отношению к нижнему таким образом, что его кожух вывода материала с двумя патрубками располагается над крышкой приёмника нижнего триера. Один из патрубков выводит короткую примесь в отходы, другой – выводит очищаемый материал в приёмник овсюгоотборника. Такая компоновка блока триерного даёт возможность работать по последовательной схеме очистки: сначала отбираются короткие примеси, затем длинные. Принцип действия основан на разделении сортируемого материала по длине. Для этой цели служат ячейки, имеющие круглую форму в плане и форму прямоугольной трапеции в сечении: с наклонной передней стенкой, вертикальной задней стенкой и дном. Ячейки имеют несколько типоразмеров с различными диаметрами и высотой. Триер цилиндрический Р1-ББК-700-16 комплектуются четырьмя сегментами с рабочим диаметром ячейки 5,0 мм, триер цилиндрический Р1- ББО-700-16 комплектуются четырьмя сегментами с рабочим диаметром ячейки 9,5 мм. Комплектация сегментами для очистки других культур производится по отдельным заказам дополнительно. Конструкция блока триерного показана на рис.3.4.1




Рис.3.4.1 Принципиальная схема триерного блока

3.5 Технологический процесс работы блока триерного
Технологический процесс осуществляется следующим образом: при
вращении цилиндра направление вращения устанавливается таким образом, чтобы наклонная передняя стенка набегала на обрабатываемый материал с целью облегчения западания и чтобы запавший в ячейки материал выбрасывался в корыто задней вертикальной стенки. При обратном вращении выброса материала в корыто не произойдёт, а значит, не будет осуществляться и технологический процесс.
Обработанный на зерноочистительных сепараторах материал подаётся на ячеистую поверхность вращающегося кукольного цилиндра. Короткие примеси, уложившиеся в ячейки, поднимаются цилиндром и выбрасываются в корыто, откуда они выводятся шнеком в патрубок. Материал с длинными примесями, не уложившийся в ячейки, выводится в патрубок и далее на вращающийся цилиндр овсюгоотборника. Зёрна основной культуры укладываются  в ячейки, поднимаются цилиндром,

выбрасываются в корыто и выводятся шнеком в патрубок. Длинные примеси, не попавшие в ячейки, сходом выводятся из цилиндра в патрубок. Длинные и короткие примеси, в последствии, направляются в бункер отходов, а очищенный материал – в бункер чистого зерна или на дальнейшую очистку. На полноту разделения обрабатываемого материала влияет установка рабочей кромки корыта. Она должна устанавливаться в начале зоны выпадения материала из ячеек.
В зависимости от обрабатываемой культуры, а так же от наличия примесей в ней, выбирают рабочий диаметр ячеек триерных поверхностей по табл. 3.5.1.
Таблица 3.5.1
Диаметры ячеек триерных поверхностей
No Обрабатываемая культура Диаметр ячеек для выделения примесей, мм
  коротких длинных
1 Пшеница 5 8,5; 9,5
2 Рожь 5; 6,3 8,5; 9,5
3 Ячмень 5; 6,3 11,2
4 Овёс 8,5; 9,5 -
5 Рис 6,3 11,2
6 Кукуруза 6,3 9,5
7 Сахарная свёкла - 9,5; 11,2
8 Лён 3,6 5,0
9 Горчица 2,8 5,0
10 Клевер красный 1,8 2,5; 2,8
11 Люцерна 1,8 2,5; 2,8
12 Рыжик 1,8 2,8


3.6 Сущность и описание предложения технических решений по модернизации машины или аппарата
Одним из важнейших видов деятельности хлебоприемного предприятия является доработка поступившего зерна до стандартной кондиции. Эта работа выполняется сушильно-очистительным комплексом.
Очистка зерна и его сортировка производится различными способами. Отделение от основной культуры мелких и длинных примесей и дробленого зерна производится на цилиндрических триерах. Мелкие примеси и дробленое зерно удаляют на кукольных триерах, а длинные примеси на овсюжных.
Слабым звеном сушильно-очистительного комплекса является триерный блок. Это, во-первых, малая производительность и, во-вторых, качество очистки и сортировки. В связи с этим была поставлена задача найти пути выполнения производительности триерного блока.
Анализ работы триера показывает, что первая проблема заключается в следующем. Для того, чтобы короткие частицы попали в ячейки цилиндра, они должны проникнуть сквозь толщу вороха к стенке цилиндра и встретить там свободную ячейку. На практике этот процесс затруднен. Если рассмотреть поперечное сечение вороха, то установлено, что слои зерна за счет сил трения увлекаются стенкой цилиндра и приводится во вращательное движение. Это способствует сепарации коротких частиц. Однако, в центре сечения образуется неподвижное ядро, которое ухудшает сепарацию. Кроме того, некоторые ячейки цилиндра оказываются закрыты сверху длинными частицами и работают в холостую. По этим двум причинам коэффициент использования ячеек триера низок. Для кукольного триера он равен всего 0,1 а для овсюжного - 0,5, т.е. только от 10 до 50% ячеек совершают полезную работу. Поэтому увеличение коэффициента использования ячеек определено нами как главное направление повышения производительности триера.
Вторая проблема заключается в существовании критической максимальной угловой скорости цилиндра триера. При ее превышении центробежная сила прижимает частицы к стенке цилиндра и они перестают выпадать из ячеек. Поэтому другим направлением повышения производительности триера считаем возможность увеличения критической угловой скорости.





4 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
4.1 Технологический расчет
Определение теоретической производительности триера QT, кг/с, по формуле:
Q = 2⋅π⋅ (R1 − R2 )⋅q ⋅ z ,         (4.1)
где R1 – радиус диска по внешним ячейкам, м;
R2 – радиус диска по внутренним ячейкам, м;
q – удельная нагрузка, кг/(м2⋅ч);
z – число дисков.        
Из формулы (4.1) производительности определяем F (м2) - площадь ячеистой поверхности:
F = Q/q, (4.2)

F = 5000/800 = 6,25 м2,

 – стальной цилиндр; 2 – шнек; 3 – желоб; 4 – приемный патрубок; 5– отводной лоток для очищенной пшеницы; 6 – отводной лоток для куколя; 7 – муфта; 8 – редуктор; 9 – ременная передача; 10 – электродвигатель.
По ГОСТ 9331-71 определяем диаметр цилиндрического триера в зависимости от производительности по приложению 13. Принимаем диаметр D=800 мм=0,8 м. Для обеспечения производительности более 5000 кг/ч применяют блоки из двух или более параллельно работающих триеров с цилиндрами диаметрами 600 и 800 мм.
Длину цилиндра L (м) находим по формуле :
L= F/π∙D, (4.3)
L=6.25/3.14∙0.8=2.49 м.
Принимаем длину цилиндра L=2,5 м.
Предельную частоту вращения цилиндра nпред (мин –1) вычисляем по формуле :
nпред = 30/√R = 47,4 мин –1.
Тогда предельная частота вращения цилиндра nпред (мин1) вычисляем:
nпред = = 47,4 мин –1.

4.2 Энергетический расчёт
Потребную мощность на валу ротора триера Nр (кВт) для ориентировочных расчетов можно определять по формуле:
Nр = 0,0006⋅Q .    (4.5)
Для уточненных расчетов потребную мощность на валу ротора определяем по формуле:
Nр = 1,04⋅(N1 + N2 ),     (4.6)
где N1 –мощность для преодоления трения дисков триера о зерновую массу, кВт, определяют по формуле:
N1 = 2⋅ z ⋅ P ⋅ f ⋅ω ,       (4.7)
где z – число дисков на роторе;
P – давление зерна на поверхность диска, Н.
Потребную для работы триера мощность N (кВт) определяем по формуле :
N = 0,0002 ⋅5000 = 10.34 кВт.
Выбираем для привода триера по справочнику электродвигатель 4А80В4У3 ГОСТ 19523-74 с Nэ.д =11 кВт, n э.д =2890 мин –1.
4.3. Кинематический расчёт передаточних механизмов


Рисунок 4.2 Кинематическая схема цилиндрического триера
Для обеспечения вращения цилиндра триера с частотой n=35 мин –1 разработаем кинематическую схему привода триера. Кинематическая схема представлена на рис.4.2.
В качестве электродвигателя применяем электродвигатель с частотой вращения nдв =1500 мин –1, как наиболее часто применяемый.
Тогда общее передаточное число привода i определяем по формуле :
i = 1500/35 = 42,86.
Для рассчитанного передаточного отношения необходимо установить редуктор и ременную передачу, которая позволит установить точную частоту вращения цилиндра триера.
Общее передаточное число i в нашем случае состоит из произведения передаточного числа редуктора i ред и передаточного числа ременной передачи i р.п и представлено формулой (175): i = iред. ⋅iр.п .
Мощность на тихоходном валу редуктора N (Вт) определяем по выражению:
N = Nэ.д ⋅η⋅1000 =1,5⋅0,76⋅1000 =1140 Вт.
Угловая скорость тихоходного вала редуктора ω равна угловой скорости цилиндра триера, ω =3,665 с –1.
Крутящий момент Mкр (H•м) определяем по формуле :
M = 1140/3,665 = 311,05 H•м.
4.4 Конструктивный расчёт
Выполним конструкторский расчет желоба и шнека. Определяем геометрические и кинематические параметры желоба и шнека.
Производительность шнека для овсюгоотборочных машин принимаем равной производительности триера Qт =Q, для куколеотборочных машин Qт = 0,15•Q.
В нашем случае рассчитывается куколеотборочная машина, следовательно:
Qт= 0,15•5000= 750 кг/ч.


Рис.4.3. Зоны скольжения пшеницы и выпадения куколя в цилиндрическом триере
Шаг шнека S (мм) определяем по формуле :
S = Dшн = 36⋅∛(700/35) = 99,89 мм.
Исходя из нормального ряда чисел, конструктивно принимаем диаметр шнека и шаг шнека равным 100 мм.
Радиус закругления дна желоба r (мм) определяем по формуле:
r = 100/2+ 5 = 55 мм  .