Подсолнечное масло

Рассмотрим каждую операцию для получения мосла прессованием более подробно.

•  Хранение.

Длительному хранению подлежат семена, влажность которых не более 7%. Семена подсолнечника на маслозаводах малой мощности сушат в небольших передвижных сушилках. Температура семян во время сушки около 50 °С. Хранение семян преследует цели сохранения их от порчи для получения при переработке продуктов высокого качества с минимальными потерями.[1]

•  Подготовка семян к извлечению масла.

• Очистка семян от примесей.

Семенная масса, поступающая на  переработку, представляет собой неоднородную смесь из семян и органических (стебли растений, листья, оболочки семян), минеральных (земля, песок), масличных (частично повреждённые или проросшие семена основной масличной культуры) примесей.

Очистку семян от примесей, отличающихся размерами и аэродинамическими свойствами, производят на очистительных машинах – сепараторах, Происходит разделение семенной массы по аэродинамическим свойствам. После очистки в сепараторе, семена проходят через магнитную колонку, где происходит отделение от металлопримесей. [25]

• Обрушивание семян и отделение ядра от оболочки

Масличные семена по характеру оболочек делят на две группы – кожурные (подсолнечник, хлопчатник) и бескожурные (лён, рапс, сурепка, кунжут). Кожурные семена перерабатывают после отделения оболочки, бескожурные - без её отделения.

Обрушивание (шелушение) – разрушение оболочек масличных семян производят - раскалыванием оболочки ударом.

Машины для шелушения: для удара семян о металлические поверхности используют бичевые и центробежные семенорушки, например машина рушально-веечная Б6-МРА-1, рабочим органом является бичевой барабан.

Рушанку разделяют на ядро и лузгу (шелуху). Отделение оболочек от ядер имеет большое значение. При этом повышается качество масла, так как в него не переходят липиды оболочек, содержащие большое количество сопутствующих веществ; повышается производительность оборудования; уменьшаются потери масла с лузгой за счёт замасливания.[25]

• Измельчение ядра.

При измельчении происходит разрушение клеточной структуры ядер подсолнечника, что необходимо для создания оптимальных условий для наиболее полного и быстрого извлечения масла при дальнейшем прессовании. Для измельчения ядра и семян используют однопарные, двупарные и пятивалковые станки с рифлёными и гладкими поверхностями. В результате получают сыпучую массу мятку.[4,25]

3.3 Извлечение масла.

• Влаготепловая обработка мятки – жарение.

Для эффективного извлечения масла из мятки проводят влаготепловую обработку при непрерывном и тщательном перемешивании. Нагрев мятки происходит в жаровнях различных конструкций до 850С. При этом изменяются физические свойства масла – уменьшаются вязкость, плотность и поверхностное натяжение. Материал, получаемый в результате жарения, называется мезгой.[1]

• Прессование

Прессованием называется отжим масла из сыпучей пористой массы – мезги. В результате извлекается 60 – 85% масла.[1]

Шнековый пресс представляет собой ступенчатый цилиндр, внутри которого находится шнековый вал. Стенки цилиндра состоят из стальных пластин, между которыми имеются узкие щели для выхода отжатого материала. В результате прессования мезги получают прессовое масло  и прессовый жмых.[25]

4. Очистка масла.

Масло из-под пресса охлаждается и отстаивается, а затем проходит сквозь специальный фильтр, предназначенный для очистки от механических примесей.

При механической очистке из масла удаляются взвешенные примеси (частички жмыха или шрота и другие). Такую очистку производят фильтрованием. Используют принудительную фильтрацию масел на фильтрпрессах через салфетки из особой хлопчатобумажной ткани или искусственного волокна.[30,34]

Далее масло отправляют в накопительные баки и на линию розлива. Масло может производиться в бутилированной таре, тогда оно разливается в ПЭТ бутылки, маркируется, и отправляется на склад для дальнейшей реализации. Так же можно продавать масло в цистернах, тогда розливом масла будет заниматься другая компания.

Полученная лузга при производстве масла используется для топки жаровни, а шрот отправляется на склад. Для дальнейшей реализации в качестве ценной белковой кормовой добавки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Расчетная часть[23,24]

Основы расчета механизма

1. Технологический расчет.

Производительность четырех вальцового станка может быть определена по формуле:

 

где b – зазор между вальцами, м.

L – длина вальца, м.

γ – обьемная масса продукта,кг/м3.γ=700 кг/м3 – для зерна пшеницы

- скорость продукта в зоне  измельчения, м/с.

Ψ – коэффициент использования зоны измельчения, ψ=0,75-0,70.

Для первой дранной системы величина межвальцового зазора находится в пределах b=0,2-0,3 мм.

С учетом свойств материала и конструктивных особенностей вальцовых станков, производительность их может определяться по формуле:

Q= A*D*L*n

где А – опытный коэффициент зависящий от конструкции машины и вида материала. Для четырех вальцевого станка работающего на семенах подсолнечника А=0,0174;

D – диаметр валка, м = 0,4;

L – рабочая длина валка, м = 1,25;

n - частота вращения валков (средняя),  об/мин = 238

Q= 0,0174*0,4*1,25*238= 2 т/ч

Считая, что выход товара из семян подсолнечника равен 55%, имеем производительность вальцевого станка:

Q= Qm/ 0,55 = 2/0,55 = 3,5 т/ч

Из формулы определим скорость продукта в зоне измельчения:

Vпр= 3500/(3600*0,0002*1,35*0,8*900=4,2 м/с

Вертикальные вальцевые станки работают с окружной скоростью валков 4-4,5 м/сек. Примем ν = 4 м/сек.

Связь между скоростью быстровращающегося и медленновращающегося вальцов и скоростью продукта в зоне измельчения выражается формулой:

где - окружная скорость быстровращающегося вальца, - окружная скорость медленновращающегося вальца, к – дифференциал ( для нарезных вальцов к=2,5)

Vб=2*к*Vпр/(к+1)= 2*2,5*4/(2,5+1)=5,7

Определим диаметр вальца:

Для вертикального вальцевого станка:

 Dmin= 80*d*((k-1)/k)

где: d – первоначальный  максимальный размер измельчаемого материала, мм;

k – степень измельчения материала

k= d/δ

δ – размер полученной частицы после измельчения, мм = 0,1 мм;

k = 2,8/0,1 = 28

Эквивалентный диаметр семян определим по формуле:

где l=8,6 мм – длина зерновки.

а=4,0 мм – ширина зерновки.

b=2 мм – толщина зерновки.

d=(8.6*4.0*3.8)1/3 = 2,8

тогда Dmin = 80*2,8*((28-1)/28) = 216 мм.

Так как для обеспечения устойчивого процесса измельчения необходимо исключить возможность изгиба вальца во время работы, увеличиваем его диаметр и принимаем его равным D=400 мм.

Зная скорость быстровращающегося вальца и его диаметр, определим частоту вращения по формуле:

n= 60*5.7/(3.14*0.4)=342/1.25= 273.6 об/мин

Принимаем частоту вращения n=280 об/мин

2. Энергетический расчет

Мощность, затрачиваемую на привод станка, определим по формуле:

где n – удельная мощность на единицу длины вальца, кВт/см.

n=0,185-0,2 кВт/см.

ηст – КПД передач станка, ηст=0,85

N = 0,180*125/0,85=26,5 кВт

В соответствии с рассчитанной мощностью на привод и частотой вращения быстровращающегося вальца принимаем два двигателя асинхронных АИРХ160S8 У2 380 В,50 Гц,IM1081 ТУ16-526.621-85 с номинальной частотой вращения 950 об/мин и мощностью 15 кВт.

 

 

 

 

3. Кинематический  расчет

Рис**** Кинематическая схема вальцового станка

Расчет клиноременной передачи.

Исходные данные.

Частота вращения вальца n2=280 об/мин.

Мощность электродвигателя 1 N=15 кВт.

Частота вращения n1=950 об/мин.

Определяем угловую скорость и номинальный вращающий момент на ведущем валу.

ω1= π*n1/30 рад/с

M1= N/ω1 Н*м

ω1=3,14*950/30=99,4 рад/с

M1=15000/99,4 = 150,9 Н*м

Для данного значения момента рекомендовано сечение ремня В с площадью поперечного сечения F=145 мм2.

Рекомендованный минимальный диаметр: Dmin=155 мм.

С целью увеличения долговечности ремня увеличиваем диаметр ремня до значения: D1=180 мм.

Определяем передаточное отношение i без учета скольжения:

i= 950/280=3,3

находим диаметр ведомого шкива по формуле, приняв относительное скольжение ε=0,015:

D2 = 3.3*180*(1-0.015)=585,09 мм

Ближайшее стандартное значение D2=580 мм.

Уточняем передаточное отношение с учетом скольжения:

i= 580/180*(1-0,015)=3,27

Пересчитываем частоту вращения ведомого вала:

n2=950/3.27=289 об/мин

Определяем расхождение с заданным:

∆n2=(289-280)/280 *100%=3,2 %

При расчете ременных передач допускается расхождение до 3%.

Окончательно принимаем D1=180 мм, D2=580 мм.

Определяем межосевое расстояние:

где h – высота ремня, h=10,5мм.

amin= 0,55*(180+580)+10,5= 428,5 мм;

amax = 2*(180+580) =1520 мм;

Принимаем а=950 мм.

Определяем расчетную длину ремня:

Lp= 2*950+(3,14/2) * (580-180)2/(4*950)= 3135,2 мм

Ближайшая стандартная длина ремня Lp=3150 мм

Вычисляем средний диаметр:

Dср = 0,5*(180+580)=380 мм

Определяем новое значение межосевого расстояния:

a = 0,25* (3150-(3,14*380) + ((3150-380)2-2*(580-180)2)1/2) = 1167,1 мм

При монтаже передачи необходимо обеспечить возможность уменьшения межосевого расстояния на 0,01L для того чтобы облегчить надевание ремня на шкив; для увеличения натяжения ремня необходимо предусмотреть возможность увеличения межосевого расстояния на 0,025L. В нашем случае необходимые перемещения составят: в большую сторону 0,025*3150=78,75 мм, в меньшую сторону 0,01*3150=31,5 мм.

Угол обхвата меньшего шкива:

ά1 = 1800-60*(580-180)/1167,1=159,70

Скорость ремня:

V = 0,5*99,4*0,180=8,9 м/с

Определяем величину окружного усилия передаваемого одним ремнем:

Допускаемое окружное усилие на один ремень равно:

Здесь -коэффициент, учитывающий угол обхвата малого шкива:

Сά = 1-0,003*(180-159,4)= 0,938

- коэффициент, учитывающий длину  ремня:

СL = 0,3*3150/3150+0,7=1

- коэффициент, учитывающий режим  работы ремня:

[p]= 322*0,938*0,75= 304,64 Н

Определяем окружное усилие:

Р = 15000/8,9= 1685 Н

Расчетное число ремней:

Z = 1685/304,6=5,5 шт

Принимаем Z=6 шт. Определяем усилия в ременной передаче, приняв натяжение от предварительного натяжения .

Предварительное натяжение каждой ветви ремня:

S0= 1.6*145=232 Н

Рабочее натяжение ведущей ветви:

S1= 232+1685/(2*6)=270,4 Н

Рабочее натяжение ведомой ветви:

S1= 232-1685/(2*6)=192,4 Н

Определим усилия на валы:

Q = 2*289*4*sin159,2/2=1750 Н

Расчет цилиндрической межвальцовой передачи

Выбираем материалы со средними механическими характеристиками.

Для шестерни сталь 45, термообработка – улучшение, твердость HB 230; для колеса – сталь 45, термообработка – улучшение, но твердость на 30 единиц ниже – НВ 200

Допускаемые контактные напряжения определяются по формуле:

где - предел контактной выносливости при базовом числе циклов

- коэффициент долговечности, =1,0

- запас прочности, =1,15

Предел контактной выносливости при базовом числе циклов для углеродистых сталей с твердостью менее НВ 350 и термообработкой - улучшение, определяется по формуле:

Принимаем допускаемое напряжение по колесу

Вращающий момент на валу шестерни определяется по формуле

М1=i*N/ω1

М1=3.3*15000/99,4=497,9 Нм

Вращающий момент на валу колеса

М2 = М1*2,5= 497,9*2,5*1242,5 Нм

Межосевое расстояние определим из конструкции вальцового станка:

άω = 400+0,2= 400,2 мм

Нормальный модуль зацепления определяется выражением

mn = (0,01…0,02) * 400,2=4,002…8,004 мм

Принимаем стандартное значение =8 мм

Примем предварительно угол наклона зубьев и определим число зубьев шестерни и колеса:

Z1=2*400,2*0,989/(2,5+1)*8= 724,3/20= 28,01 шт.

Принимаем Z1= 28 шт.

Z2 = 28*2,5= 70шт.

Определим уточненное значение угла наклона зубьев

cos β = (28+70*8)/2*400,2=0,98

Определим основные размеры шестерни и колеса

Делительные диаметры

d1 = (8/cos 8,48)*28= 226,5 мм

d2 = (8/cos 8,48)*70= 566,2 мм

Проверка

ά = (226,5+566,2)/2 мм

Диаметры вершин зубьев

da1 = 226,5+2*8=242,5 мм

da2 =566+2*8=582 мм

Ширина колеса

b2 = 0,4*400,2=160,08 мм

Принимаем b2 =160

Ширина шестерни:

b1 =160+5=165 мм

Определяем коэффициент ширины шестерни по диаметру

Ψ = 165/226,5=0,72

Определяем окружную скорость колес и степень точности передачи

V=ω1*d1/i*2, м/с

V=99,4*0,2265/3,3*2= 3,4 м/с

При такой скорости следует принять 8-ю степень точности передачи

Коэффициент нагрузки

где коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца, =1,555

- коэффициент, учитывающий неравномерность  распределения нагрузки между  зубьями, =1,08

- динамический коэффициент, =1,0

- динамический коэффициент, =1,0

Выполним проверку по контактным напряжениям по формуле

σн = 398 Н/мм  [σ] = 408 Н/мм

Определим силы, действующие в зацеплении

Окружная

Р=2*497,9/226,5=4396,5 Н

Радиальная

Рr = 4396,5*tg20/cos8,49=1617,9 Н

где угол зацепления, =200

осевая

Ра = 4396,5*cos8,49=4348 Н

Проверим зубья на выносливость по напряжениям изгиба по формуле

где - коэффициент нагрузки

- коэффициент прочности зуба  по местным напряжениям.

- коэффициент, учитывающий погрешность, возникающую из–за кривизны зуба

- коэффициент, учитывающий неравномерность  распределения нагрузки между  зубьями. =0,75

Коэффициент нагрузки определяется по формуле

де - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине зуба. =1,23

- коэффициент, учитывающий динамическое  действие нагрузки. =1,1

Коэффициент прочности зуба по местным напряжениям, зависит от эквивалентного числа зубьев.

Эквивалентное число зубьев определяется по формуле