РОЗДІЛ 2
МЕТОДИ ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Характеристика об’єктів і напрямки досліджень
Об'єктом досліджень був лабораторний кульковий подрібнювач, який здатний
забезпечити різні режими подрібнення за рахунок зміни кінематичних і
конструктивних параметрів.
При проведенні досліджень і випробувань кулькового подрібнювача досліджували
процес подрібнення таких зернових продуктів:
пшениця за ДСТУ 3768 – 2004;
шрот амаранту – побічний продукт переробки насіння амаранту за
ТУ - 15.8 – 19492247-002-2004;
шрот льону за ГОСТ 10974-95– побічний продукт переробки насіння льону
підприємств.
У відповідності з поставленими задачами побудований структурний план
комплексних досліджень (рис. 2.1), який складений з використанням методик
фізичного моделювання [76, 98, 102].
2.2. Методики досліджень
В основу методики дослідження покладено сучасні теоретичні і експериментальні
дослідження ефективності енергоємності і якості подрібнення, фізичного і
математичного моделювання процесів подрібнення зернових продуктів.
Основна експериментальна частина роботи виконувалась у лабораторних умовах
кафедр матеріалознавства і технології машинобудування; технології зберігання і
переробки зерна; технології хліба, кондитерських, макаронних виробів і
харчоконцентратів Національного університету харчових технологій та в
лабораторії Коледжу ресторанного господарства НУХТ.
Рис. 2.1. Блок-схема комплексних досліджень
2.2.1. Методика експериментального дослідження процесу подрібнення зернового
продукту в кульковому подрібнювачі. Задача експериментальних досліджень -
отримання кількісних характеристик роботи подрібнювальної машини при різних
режимах її роботи. Визначались дисперсність подрібнених продуктів в залежності
від режимів роботи та конструктивних параметрів подрібнювача та енергетичні
параметри процесу подрібнення.
Для розв’язання поставлених задач була розроблена, виготовлена і змонтована на
кафедрі матеріалознавства і технології машинобудування НУХТ лабораторна
установка (рис.2.2) і підібраний комплекс вимірювальної апаратури.
Рис.2.2. Принципова схема експериментальної установки
Подрібнювальний пристрій має вертикальний циліндричний корпус 1, всередині
якого на валу 2 закріплений обертовий стіл 3 з конічним розмелювальним кільцем
4. У верхній частині корпуса розміщена кришка 5, до якої на двох шпильках 6 та
гайках 7 прикріплений набір притискних кілець 8. Регулювання кута нахилу
притискних кілець здійснюється за рахунок зміни висоти регулювальних шпильок
контр-гайками 7.
Нерухомі притискні кільця 8 збирались в пакет, величина якого визначалась
умовами досліджень. Відстань між ними забезпечується дистанційними втулками 9.
Причому, вона має бути більшою за діаметр кульки 10, але меншою суми двох
діаметрів кульки. Весь пакет стягується шпильками 6 і затискається гайками 11.
До верхньої частини кришки кріпиться завантажувальний бункер 12 з патрубком 13,
а до нижньої - розвантажувальний патрубок 14. Основні характеристики вузлів
експериментальної установки подані в табл. 2.1.
Таблиця. 2.1
Характеристика вузлів лабораторного подрібнювача
Назва вузла
Характеристика параметрів
Позначення
Розмірність
Величина
Розмелювальне кільце
Діаметр
Висота
Dр
Hр
0,340
0,240
Бункер
Об’єм
м3
0,005
Електродвигун
Постійного струму марки П 32
Потужність
Частота обертання ротора
Nдв.
nв
кВт
об/хв
5,5
від 0 до 1500
2.2.2. Методика проведення вимірювань та визначення технологічних властивостей
зернових продуктів. Продуктивність млина визначали за масою подрібненого
продукту за одну годину після виходу подрібнювача на установлений режим
роботи.
Масові витрати подрібнюваного матеріалу за одиницю часу визначали ваговим
способом з використанням лабораторних ваг типу Т –1000 третього класу
точності.
G=Mт /tч, (2.1)
де Мт – маса матеріалу;
tч – час подачі.
Гранулометричний склад борошна визначали методом розсіювання на капронових
ситах [16, 45] у відповідності з ГОСТ – 27560-87. Середній діаметр гранул та
розміри частинок найдрібнішої фракції визначали на лазерному гранулометрі
MASTERSIZER. Принцип вимірювання оснований на теорії дифракції Фраунгофера і
полягає в розсіюванні світла дисперсними частинками в залежності від їх розміру
[60, 61].
Вологість зерна визначали висушуванням в сушильній шафі при температурі 130 °С
протягом 40 хв з моменту встановлення необхідного рівня температури за ГОСТ
9404-88 “Зерно. Метод определения влажности”.
Вологість шротів амаранту та льону визначали стандартними для цих продуктів
методами - прискореним висушуванням в СЕШ-3М за ГОСТ 25555.0–82 [ 48].
Оберти привідного вала вимірювали за допомогою стробоскопічного тахометра
2ТСт32-456 згідно з методикою, описаною в ГОСТ 21339-82.
Кут нахилу розмелювального кільця визначали за допомогою кутоміра типу 1 мод.
2УМ згідно з методикою, описаною в ГОСТ 5378-66.
Кут нахилу притискних кілець визначали перерахунком різниці висот регулювальних
шпильок відносно кришки, що вимірювалася штангенциркулем типу ШЦ-1 згідно з
методикою, описаною в ГОСТ 166-80.
Споживання електроенергії на процес подрібнення визначали за допомогою
вимірювального комплексу К-50 згідно з методикою, описаною в ГОСТ – 8479-78
2.3. Планування та порядок проведення експериментів
З огляду на те, що процес подрібнення зернових продуктів залежить від великої
кількості факторів, які не залежать один від одного, прийняли гіпотезу про
нормальний закон розподілу випадкових результатів вимірювань.
Важливим етапом планування експериментів є визначення необхідної їх кількості.
Крок зміни та діапазон значень параметрів наведені в т