VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Стратегия развития предприятий АПК предусматривает комплексное развитие пищевой и перерабатывающей промышленности с учетом основных направлений функционирования сельскохозяйственного производства [1]. Моральный и физический износ основных производственных фондов предприятий требует их обновления на базе реализации наукоемких подходов и принятия инновационных решений.

Одним из новых принципов организации измельчающего усилия является способ механоактивации в магнитоожиженном слое, основанный на применении постоянного по знаку и регулируемого по величине электромагнитного поля, воздействующего на ферромагнитные размольные элементы, внесенные в рабочий объем (пространство между смещающимися поверхностями) в смеси с обрабатываемым продуктом [2]. Способ реализован в различных конструк­тивных формах аппаратов нового типа - электромагнитных механоактиваторах (ЭММА) [3].

Заданная технологическими требованиями дисперсность материала, обрабатываемого в устройствах типа ЭММА, достигается путем введения систем автоматического управления режимами работы аппаратов, регулирующими силовые условия проведения процесса помола. Электромагнитный способ организации измельчающего и активирующего усилия, реализованный в аппаратах типа ЭММА, позволяет осуществлять тонкое и надежное регулирование процессом измельчения продуктов при небольших затратах мощности по двум взаимосвязанным направлениям: путем изменения величины силы тока в обмотке управления (ОУ) или за счет регулирования полярности, амплитуды, скважности, частоты и длительности посыла импульсов электрического тока в ОУ, а также путем регулирования частоты смещения поверхностей, ограничивающих рабочий объем устройства [4].

С целью повышения производительности измельчителя при одновременном улучшении качества получаемого продукта в устройствах (рисунок 1.3, 1.4, 1.5) введена система автоматического регулирования частоты вращения валов мельницы и автоматического управления работой электромагнитов [5,6,7]. Системы содержат последовательно установленные усилители сигнала, фазовый дискриминатор и блок управления, причем усилители сигналов обеих систем соединены параллельно с блоком контроля дисперсного состава смеси через блок сравнения. Автоматическая система управления обеспечивает оптимальный скоростной и электромагнитный режимы работы ЭММА, способствуя получению готовой массы стандартизированной степени измельчения.

К новому направлению конструктивной реализации электромагнитного способа измельчения относится аппаратурное оформление ЭММА (рисунок 1.6), в котором в качестве второго потока энергии использована энергия вращающегося магнитного поля [8]. Источником этой формы энергии служит статор трехфазной машины переменного тока, установленный на корпусе измельчителя по всей его высоте. Питание в обмотки генератора переменного тока подается импульсами определенной частоты и продолжительности. В периоде между импульсами размольные элементы под действием сил постоянного по знаку и регулируемого по величине электромагнитного поля организуются в пространственные построения, воздействуя на продукт с заданной силой сжатия. При подаче питания в обмотки генератора на размольные тела действует смещающая сила и вращающий момент вращающегося магнитного поля, что вызывает разрушение структурных комбинаций. Таким образом, под действием электромагнитных полей (постоянного и переменного) размольные элементы совершают регулируемое целенаправленное движение: мгновенное и непрерывное образование и разрушение структурных групп, сопровождаемое силовыми нагрузками, которые проявляются в виде ударных импульсов и быстрой смены образующихся и разрушающихся фрикционных связей. Согласно принятой классификации (рисунок 1.1) устройство относится к группе ЭММА цилиндрического исполнения, подгруппе безроторных с униполярным расположением обмоток управления и содержащим четыре помольные камеры. В каждой камере измельчителя в зависимости от прочности и консистенции материала, технологии обработки, заданных параметров степени измельчения и однородности фракционного состава продуктов, устанавливается определенный режим работы электромагнитов, что обеспечивает требуемые силовые условия процесса измельчения, способствуя в сочетании с изложенными новыми признаками сокращению затрат энергии, улучшению качества продукта при одновременной экономии сырьевых материалов [1, 2, 3].

Рисунок 1.1 - Схема классификации конструкций ЭММА

Рисунок 1.2 - Классификация ЭММА по способу и форме подводимой энергии

Рисунок 1.3 - Установка для приготовления шоколадных масс: 1 - шариковая мельница, 2 - ферромагнитные размольные шары; 3 –электромагниты постоянного тока; 4 - ротор; 5 – диамагнитные диски; 6,7 - основной и дополнительный насосы; 8 - блок контроля дисперсного состава продукта; 9 - блок сравнения; 10 - система автоматического регулирования частоты вращения ротора; II - система автоматического управления работой электромагнитов; 12 – усилитель сигнала; 13 - фазовый дискрими-натор;14 - блок управления

Рисунок 1.4 – Электромеханическое устройство для обработки шоколадных масс: I - рифленые стержни секционированного корпуса; 2 – секционированная обмотка управления; 3 - ротор; 4 –прямоугольные ферромагнитные лопасти с зубчатой насечкой; 5 - диамагнитная решетка; 6 -размольные тела в форме дисков с зубчатой насечкой; 7 -блок контроля дисперсного сос­тава продуктов; 8 - блок сравнения; 9 - система автоматического управления работой электромагнитов, 10 - усилитель сигнала; 11 – фазовый дискриминатор; 12 - блок формирования импульсов постоянного тока; 13,14 - основной и дополнительный насосы; 15 –регулируемый привод

Рисунок 1.5 – Установка для производства шоколадных масс: I - корпус; 2 - ро­тор; 3 - рифленые ферромагнитные кольца; 4 – выносные магнитопроводы; 5 - обмотки управления; 6 - основной и дополнительный насосы; 8 - блок контроля дисперсного состава продукта; 9 - блок сравнения; 10 - система автоматического регулирования частоты вращения ротора; 11 - система автоматического управления работой электромагнитов 12 - усилитель сигнала; 13 - дискриминатор; 14 - блок управления; 15 - блок формирования и регулирования скважности, полярности, амплитуды и частоты импульсов электрического тока

Рисунок 1,6 – Электромагнитное устройство для измельчения полуфабрикатов шоколадного производства: I - корпус; 2 -электромагнит постоянного тока; 3 - статор трехфазной машины переменного тока; 4 -диамагнитные решетки; 5 - цилиндрические размольные элементы .

Устройство (рисунок 1.6) относится ко второй группе ЭММА (рисунок 1.2), характеризующейся непосредственным преобразованием энергии электромагнитного поля в кинетическую энергию движения размольных элементов без передаточных механизмов [4]. Мелющие тела в силу своей магнитной активности под действием сил электромагнитных полей (переменного и постоянного) совершают целенаправленную переориентацию в структурных группах и в актах энергонапряженных силовых взаимодействий передают свою энергию частицам обрабатываемого продукта при минимальных затратах энергии на создание диспергирующего усилия и его регулирования в широком диапазоне силовых воздействий.

Выводы: На основании проведенных исследований [1,4,9] выявлено, что внедрение в линии производства аппаратов типа ЭММА не нарушает технологических условий переработки сырья в готовую продукцию и позволяет:

• значительно сократить технологические потери сельскохозяйственного сырья и интенсифицировать классические схемы производства путем совмещения стадий диспергирования;

• улучшить качество готовой продукции за счет повышения степени измельчения сырьевых материалов и полуфабрикатов до 97,2 % и снижения массовой доли переизмельченных или недоизмельченных частиц;

• автоматизировать процесс измельчения с минимальными затратами мощности на управление и сократить энергоемкость процесса в 1,7 раза;

• заменить комплекс импортного измельчающего оборудования одним аппаратом отечественного производства.

Литература

1. Беззубцева М.М. Электромагнитные измельчители для пищевого сельскохозяйственного сырья. Теория и технологические возможности: дис…докт. техн. наук. – СПб. 1997. – 495 с.

2. Беззубцева М.М. Энергоэффективный способ электромагнитной механоактивации // Международный журнал экспериментального образования, 2012. - №5. – С. 92 – 93.

3. Беззубцева М.М., Волков В.С. Механоактиваторы агропромышленного комплекса. Анализ, инновации, изобретения: монография, 2014. – СПб.: СПбГАУ. – 161 с.

4. Беззубцева М.М., Волков В.С. Обеспечение условий управления процессом измельчения продуктов в электромагнитных механоактиваторах (ЭММА) // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований, 2012. - № 7. – С. 93 – 94.

1. А.с. 1546050 (СССР). Установка для приготовления шоколадных масс / Беззубцева М.М., Пуговкин П.Р., Пуговкин А.П. – Опубл. 1990, Бюл. № 8.

2. Беззубцева М.М., Симонов С.И., Беззубцев А.Е. Электромеханическое устройство для обработки шоколадных масс // Свидетельство на полезную модель № 772, 1995. Бюл. № 9.

3. Беззубцева М.М., Лепилин В.Н. Установка для производства шоколадных масс // Патент России № 2031592, 1995. Бюл. № 9.

4. Положительное решение на выдачу патента России от 22.03.94. по заявке 94009806 Электромагнитное устройство для измельчения полуфабрикатов шоколадного производства / Беззубцева М.М., Симонов С.И., Беззубцев А.Е. Пасников В.Е.

5. Беззубцева М.М., Волков В.С. Исследование строения магнитного поля электромагнитных механоактиваторов (ЭММА) // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований, 2012. - № 12. – С. 90 – 91.

Код для цитирования: Скопировать