UNIWERSYTET ROLNICZY

IM. HUGONA KOŁŁĄTAJA W KRAKOWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII PRODUKCJI I ENERGETYKI

Izabela Tupik

System techniczny do rozdrabniania ziarna na śrutę

Praca inżynierska napisana

w Katedrze Inżynierii Produkcji i Energetyki

pod kierunkiem

Prof. dr hab. Inż. Zbigniewa Ślipka

KRAKÓW 2009

1. ROZEZNANIE

Wymagania zootechniczne

Przygotowanie pasz treściwych (nasion roślin pastewnych) do skarmiania polega na rozdrabnianiu, mieleniu oraz przygotowywaniu różnych mieszanek. Rozdrabnianie ułatwia zjadanie i trawienie paszy przez zwierzęta. Ułatwia też mieszanie ze sobą różnych gatunków pasz.

Stopień rozdrobnienia ziarna na śrutę określa się podając wielkość (największy dopuszczalny wymiar) cząstek. Dopuszczalna wielkość cząstek zależy od przeznaczenia paszy. Zgodnie z wymaganiami zootechnicznymi wielkość cząstek śruty dla bydła nie powinna przekraczać 3 mm, dla trzody chlewnej i drobiu - 1 mm. Nadmierne rozdrobnienie ujemnie wpływa na zdrowie zwierząt oraz zwiększa zużycie energii, a więc zwiększa także koszty chowu.

Istotnym czynnikiem mającym wpływ na przebieg procesu rozdrabniania jest wilgotność ziarna. Rozróżnia się: ziarno suche - do 14 % zawartości wody, ziarno średnio suche 14 - 15 %, ziarno wilgotne 15 - 17 % i ziarno wilgotne o zawartości wody przekraczającej 17 %. Im bardziej suche jest ziarno, tym łatwiej się rozdrabnia. Natomiast wraz ze wzrostem wilgotności ziarna zwiększa się jednostkowe zużycie energii, przy jednoczesnym obniżeniu stopnia rozdrobnienia. Ziarno mokre nie nadaje się zarówno do rozdrabniania, jak i do przechowywania.

Ziarno przeznaczone do rozdrabniania nie może zawierać zanieczyszczeń w postaci piasku, części metalowych oraz trujących nasion chwastów. Dlatego ziarno pastewne poddaje się czyszczeniu za pomocą separatorów magnetycznych, umożliwiających oddzielenie zanieczyszczeń metalowych, oraz w czyszczalniach sitowych, oddzielających piasek i nasiona chwastów.

Maszyny do rozdrabniania nasion roślin pastewnych to śrutowniki, rozdrabniacze i zgniatacze.

Śrutownik

Z Wikipedii

Śrutownik - maszyna do rozdrabniania zboża napędzana silnikiem elektrycznym ,zwana również rozdrabniaczem pasz. Rozróżnia się śrutowniki:

* żarnowe - dwa kamienie (dolny stały, górny obrotowy) rozdrabniają wpadające między nie zboże. Zwykle obracane były ręcznie.

* kamieniowe - dwa kamienie (lewy i prawy) o regulowanej separacji (jeden stały, drugi obracany w płaszczyźnie pionowej) z podajnikiem ślimakowym poddającym ziarno - rozdrabniają (ścierają) wpadające między nie zboże. Stopień rozdrobnienia ziarna zależy od ustawienia odległości pomiędzy kamieniami. Z reguły obracane maszynowo.

* bijakowe - zespół bijaków (metalowych płyt) obracających się szybko na wale - bijaki uderzając z dużą energią w ziarno powodują jego rozdrobnienie. Stopień rozdrobnienia ziarna zależy od wielkości oczek sita w obudowie śrutownika. Z reguły obracane maszynowo.

Uważa się, że śrutowniki kamieniowe dają lepszą paszę niż bijakowe.

Ważne, aby ziarna zbóż były suche, inaczej bardzo grzeją się podczas ścierania.

Produktem wejściowym są ziarna zbóż, a końcowym jest śruta, która jest doskonałą paszą dla zwierząt hodowlanych.

Śrutowniki stosowane są również w przemyśle piwowarskim.

Istniejące technologie i techniki.

Śrutowniki walcowe

Śrutownik walcowy przeznaczony do płatkowania ziarna podstawowych zbóż. Może pracować jako urządzenie samodzielne lub w linii z mechanicznym podawaniem lub odbiorem materiału obrabianego. Napęd zapewnia bezpoślizgowy bieg walców. Wielkość szczeliny między walcami regulowana jest bezpośrednio i pozostaje niezmieniona w czasie pracy.

Śrutownik jest przeznaczony do płytkowania lub zgniatania ziarna zbóż, kukurydzy, łubinu itp. do preparowania ich do postaci w której przyswajalność przez organizmy zwierząt wzrasta o 20 % w stosunku do ziarna śrutowanego, co powoduje znacznie większe przyrosty wagi zwierząt. Niższa temperatura pracy nie niszczy białka. Podczas pracy nie występuje praktycznie zapylenie.

Idealny do gniecenia owsa dla koni, trzody, ryb; Wydajność do 2 t/h. Masa zgniatacza 280 kg.

Urządzenie składa się z dwóch walców z naciętymi drobnymi rowkami, o średnicy 270 mm, grubość ścianki 20 mm, szerokość walca 300 mm, napędzany jest za pomocą silnika elektrycznego o mocy 7,5 kW.

Grubość ścianki walca 20 mm. Pozwala to na wielokrotne nacinanie rowków na walcach. Przy szerokości walca 30 cm optymalnie zostaje wykorzystana zainstalowana moc silnika. Średnica 270 mm pozwala na gniecenie wszystkich rodzajów zbóż, kukurydzy i grochu.

Śrutownik posiada:

- układ magnesów do wychwytywania części żelaznych

- regulacje ilości (grubości) gniecionego ziarna

- regulację naciągu paska klinowego

- zgarniacze - ziarno nie przykleja się do walca w przypadku gniecenia ziarna wilgotnego

- wyłącznik podnapięciowy - zgniatacz nie uruchomi się w przypadku zaniku fazy

Śrutownik walcowy H-962 "JAWOR" jest przeznaczony do rozdrabniania ziarna zbóż w celu zwiększenia strawności i dokładniejszego wymieszania z innymi paszami oraz z mieszankami treściwymi.

W śrutowniku zastosowano układ dwóch walców, stałego i ruchomego z dociskiem elastycznym.

Elastyczny docisk walca ruchomego zabezpiecza walce przed uszkodzeniem i polepsza warunki pracy śrutownika.

Walce wykonane są ze stali jakościowej ulepszonej cieplnie co znacznie wydłuża żywotność walców.

W koszu zasypowym zastosowano układ magnesów do wychwytywania części metalowych.

DANE TECHNICZNE

ZESTAW PARAMETRÓW	JEDNOSTKA MIARY	WARTOŚĆ
TYP MASZYNY		ŚRUTOWNIK WALCOWY
ZASILANIE	V	380
MOC SILNIKA	kW	5,5
OBROTY SILNIKA	obr/min	1415
OBROTY WALCA STAŁEGO	obr/min	500
PRZEŁOŻENIE PRZEKŁADNI ZĘBATEJ		1/2
ŚREDNICA WALCÓW	mm	156
SZEROKOŚĆ ROBOCZA WALCÓW	mm	324
WYDAJNOŚĆ	kg/h	750
WYMIARY - WYSOKOŚĆ - SZEROKOŚĆ - DŁUGOŚĆ	mm mm mm	1280 765 825
MASA ŚRUTOWNIKA WALCOWEGO	kg	240
OBSŁUGA	OSÓB	1

1. Podstawa

2. Obudowa

3. Kosz zasypu

4. Osłona kół zębatych

5. Walec ruchomy

6. Dozownik

7. Mocowanie silnika

8. Osłona kół pasowych

9. Pokrętła blokujące

10. Walec stały

11. Wysyp

12. Silnik

13. Koło pasowe duże

Śrutownik walcowy A - 800

Dane techniczne

Śrutowniki tarczowe

Śrutownik tarczowy H123 ma dwie tarcze, ruchomą 4 i nieruchomą 3, wykonane z żeliwa lub z drobno zmielonych twardych minerałów, jak krzemień, kwarc, korund i inne, spojonych odpowiednim lepiszczem. Na powierzchniach roboczych tarcze (nazywane również kamieniami) mają rowki o przekroju trójkątnym. Głębokość rowka jest zmienna na jego długości. Dzięki rowkom oraz chropowatej powierzchni tarcz następuje rozdrabnianie śruty. W rowkach następuje ponadto chłodzenie rozdrabianego materiału przepływającym przez nie powietrzem oraz transportowanie śruty w kierunku od środka ku obwodowi tarczy. Tarcze żeliwne są obustronnie rowkowane. Dzięki temu po starciu jednej powierzchni można można je obrócić w drugą stronę. Dobrze przewodząc ciepło tarcze żeliwne szybko odprowadzają na zewnątrz ciepło powstające podczas rozdrabiania ziarna. Tak więc w śrutownikach z tarczami żeliwnymi śruta mniej się nagrzewa niż w śrutownikach z tarczami kamiennymi.

U dołu kosza zasypowego 1 znajduje się zasuwa 2, umożliwiająca regulowanie ilości ziarna dopływającego do zespołu roboczego śrutownika. Ziarno trafia do przenośnika ślimakowego 7, który podaje je między tarcze. Grubość otrzymywanej śruty zależy od odległości między tarczami. Odległość tę ustawia się zmieniając - za pomocą śruby nastawnej - położenie tarczy ruchomej względem tarczy nieruchomej. Śrutownik jest napędzany silnikiem elektrycznym za pośrednictwem przekładni pasowej. Wydajność śrutownika wynosi 300 - 500 kg/h.

Śrutowniki (rozdrabniacze) bijakowe

Śrutownik bijakowy ssąco-tłoczący RIVAKKA, to niezawodne i trwałe urządzenie do produkcji paszy, powstałe w wyniku wieloletniego procesu rozwojowego. Młynek rozdrabnia ziarno zbóż na równomiernej grubości śrutę. Wielkość oczek sita określa frakcję gotowego produktu.

Rozwiązania techniczne zastosowane przy produkcji śrutownika sprawiają że jest to urządzenie nowoczesne i trwałe:

• hartowane bijaki,

• sita o wielkości otworów 2-10 mm wykonane z dobrej gatunkowo stali

• wymienny pancerz ochronny obudowy, pozwalający na długotrwałą, bezproblemową eksploatację,

• wirnik dmuchawy 2, 4 i 8 łopatkowy w zależności od potrzeby siły wydmuchu,

• możliwość ssania ziarna z jednego lub dwóch źródeł,

• 
  separator kamieni z wbudowanym magnesem,

• ssawka z regulacją ciągu.

Charakterystyka techniczna

Silnik	7,5 kW	11 kW	11 kW trs	15 kW
Moc ssania	2x20 m	2x20 m	2x20 m	2x20 m
Moc dmuchania max	80 m	100 m	100 m	100 m
Wydajność - kg/godz.	400 - 1400	500 - 1400	500 - 1800	600 - 2000
Długość	70 cm	70 cm	70 cm	70 cm
Szerokość	70 cm	70 cm	80 cm	80 cm
Wysokość	110 cm	110 cm	110 cm	110 cm

Charakterystyka techniczna RBST-11

Parametr	RBST-11
Wydajność	800-1000 kg/h
Moc silnika	11 KW
Obroty silnika	2900 obr/min
Średnica rur	100 mm
Ilość bijaków	16 szt
Ciężar własny	160 kg

Śrutownik BRITON

Młyny bijakowe (śrutowniki) BRITON dostępne są w szerokiej gamie modeli : LB7, B7, B12, B14 i B21. z silnikami o mocy od 15 kW do 90 kW. Przeznaczone są do rozdrabniania pasz i ziaren zbóż ale też mają bardziej ogólne zastosowanie do rozdrabniania szeregu innych materiałów, jak np. wióry drzewne, miazga kokosowa, ziarno palmowe itp.

Wszechstronność zastosowań śrutowników BRITON wynika z wielopozycyjnego mocowania bijaków w stosunku do ekranu sita, które z kolei ma szeroki zakres wielkości perforacji od 0.8 do 12 mm.

Wydajność: od 1,5 - 8 ton/godz.

Rozdrabniacze uniwersalne

Rozdrabniacz uniwersalny H151 służy do: śrutowania ziarna zbóż, w tym również kukurydzy, rozdrabiania makuchów i siana, wykonywania przecieru z zielonek i buraków oraz siekania okopowych. W skład rozdrabiacza wchodzą: podstawa 7, osłona walcowa 3, do której są przymocowane dwie gardziele wylotowe 4 i kosz zasypowy 2, zespół roboczy umieszczony w osłonie 3 i silnik elektryczny 6. Zespołem roboczym rozdrabiacza jest szybko obracający się talerz, którego ostrza rozdrabiają materiał. W dolnej części osłony znajdują się dwie gardziele wylotowe z wymiennymi sitami. Proces rozdrabiania materiału trwa do chwili osiągnięcia cząstek o wymiarach, które umożliwiają im przesypywanie się przez otwory w sitach umieszczonych w gardzielach wylotowych.

2. WYMAGANIA

ZAŁOŻENIA

Zasilanie - 380 V

Moc silnika - do 12 kW

Obroty silnika - 1415 obr/min

Obroty elementu roboczego powyżej - 500 obr/min

Wydajność - 150 kg/h

Minimalna masa ziarna w koszu zasypowym - 80 kg

Masa - do 250 kg

Obsługa - 1 osoba

Przeznaczenie: do śrutowania:

- ziarna zbóż, w tym również kukurydzy,

Spełnienie wymagań Doktryny Maszynowej w zakresie bezpieczeństwa

KRYTERIA

Kryteria konstrukcyjne (ogólne cechy konstrukcji) 39

- wysoka niezawodność 7

- wysoka trwałość 10

- łatwość przygotowania maszyny do pracy 9

- łatwość regulacji 6

- prostota konstrukcji 7

Kryteria technologiczne 22

- dokładność pracy (równomierność śrutowania, niepylenie) 14

- wysoka wydajność 8

Kryteria ekonomiczne 21

- niski koszt eksploatacji 9

- niskie zużycie energii 6

- wysoka sprawność 7

Kryteria ergonomiczne 18

- komfort pracy 8

- niski poziom hałasu 5

- niski poziom drgań 5

3. OKREŚLENIE STRUKTURY FUNKCJONALNEJ

System

zboże śruta

techniczny

F₁ - dozowanie ziarna

F₂ - transport do rozdrabniacza

F₃ - rozdrabnianie ziarna

F₄ - regulacja rozdrabniania

F₅ - zabezpieczenie przed przeciążeniem

F₆ - transport rozdrobnionego materiału

F₇ - odpylenie

4. KARTA STRUKTUR

	A1	A2	A3
F1	Zasuwa u dołu kosza zasypowego umożli-wiająca regulowanie ilości ziarna (2)	Dźwignia regulacji otworu wysypowego kosza (1)
F2	Przenośnik ślimakowy	Transport grawitacyjny	Przenośnik taśmowy
F3	Walce, jeden ruchomy, drugi nieruchomy	Tarcze, jedna ruchoma, druga nieruchoma	Zespół bijaków (metalowych płyt)

F4	Regulacja odległości między elementami roboczymi	Śruba nastawna, umożliwiająca zmianę odległości między tarczami	Wymienne sita o otworach wielkości 2-10 mm
F5	Wyłącznik termiczny	Przekładnia pasowa	Wyłącznik prądowy
F6	Gardziele wylotowe umieszczone w osłonie walcowej	Przekładnia
F7	Dmuchawa 2, 4, 8 - łopatkowa	Filtr workowy	Cyklon

5. OCENA

	Kryteria konstrukcyjne						Kryteria techno-logiczne			Kryteria ekonomiczne				Kryteria ergonomiczne				S
		7	10	9	6		9			14	8			9	6	7				8	5	5
	F1 A	3	3	5	4	5		3	4		4	4	4		5	5			5	95	422
		21	30	45	24	45	165	42	32	74	36	24	28	88	45	25			25
	B	4	4	4	5	4		5	5		5	5	5		4	4			4	72	462
		28	40	36	30	36	170	70	40	110	45	30	45	110	32	20			20
	F2 A	4	4	4	3	4		4	4		4	4	4		4	4			4	72	406
		28	40	36	18	36	158	56	32	88	36	24	28	88	32	20			20
	B	3	4	5	5	5		3	3		5	5	3		3	5			5	74	417
		21	40	45	30	45	181	42	24	66	45	30	21	96	24	25			25
	C	5	3	3	4	3		5	5		3	3	5		5	3			3	70	403
		35	30	27	24	27	143	70	40	110	27	18	35	80	40	15			15
	F3 A	4	4	5	4	5		4	3		4	5	3		4	4			4	72	421
		28	40	45	24	45	182	56	24	80	36	30	31	87	32	20			20
	B	4	5	5	5	4		3	4		5	5	3		4	3			3	62	421
		28	50	45	30	36	189	42	32	74	45	30	21	96	32	15			15
	C	5	5	4	5	3		5	5		4	4	5		5	5			5	90	473
		35	50	36	30	27	178	70	40	110	36	24	35	95	40	25			25
	F4 A	4	4	5	4	5		3	4		4	4	3		5	4			3	75	412
		28	40	45	24	45	182	42	32	74	36	24	21	81	40	20			17
	B	4	4	4	3	4		4	4		4	3	4		4	4			4	72	400
		28	40	36	18	36	158	56	32	88	32	18	28	82	32	20			20
	C	5	4	5	5	5		5	5		5	5	5		5	5			5	90	505
		35	40	45	30	45	195	70	40	110	45	30	35	110	40	25			25
	F5 A	4	4	5	5	5		4	4		5	5	4		4	4			4	72	451
		28	40	45	30	45	188	56	32	88	45	30	28	103	32	20			20
	B	3	3	4	3	4		3	3		4	4	3		3	3			3	72	338
		21	30	36	18	36	141	42	24	66	32	24	21	77	24	15			15
	C	5	5	3	4	3		5	5		3	3	5		5	5			5	90	443
		35	50	27	24	27	163	70	40	110	27	18	35	80	40	25			25

F6 A	4	4	4	4	4		5	4		4	4	5		4	4	4	72	433
		28	40	36	24	36	164	70	32	102	45	30	28	95	32	20			20
	B	5	5	5	5	5		4	5		5	5	5		5	4			4	90	491
		35	50	45	30	45	205	56	40	96	40	30	35	110	40	20			20
	F7 A	4	4	4	4	4		3	3		4	4	3		4	3			3	62	361
		28	40	36	24	36	164	42	24	66	36	24	21	77	32	15			15
	B	4	3	5	5	5		4	4		5	5	4		5	5			5	90	465
		28	30	45	30	45	184	56	32	88	45	30	28	103	40	25			25
	C	5	5	3	3	3		5	5		3	3	5		4	4			4	80	409
		35	50	27	18	27	147	70	40	110	27	18	35	80	32	20			20

6. POSTAĆ KONSTRUKCYJNA

7. OBLICZENIA

OBLICZENIA WYTRZYMAŁOŚCIOWE

Założenia do obliczeń.

- energochłonność rozdrabniania (E_n) - 180 KJ/kg

- wydajność rozdrabniania (Q) - 150 kg

I. Obliczenia średnicy wału głównego.

Dane wyjściowe

M_s = 25,58 Nm

M_g = 51,15 Nm

P =

M_s =

P =
= 7500 W = 7,5 kW

M_s =
= 25,58 Nm

F =
=
= 3,41 N

= 0
- F + R_AY + R_BY = 0

= 0
- R_BY × 0,15 + F × 0,3 = 0

R_BY =
=
= 682 N

R_AY = F - R_BY = 341 - 682 = -341 N

dopuszczalne naprężenia na zginanie (stal st3)

kg = 120 MPa

M_z =

M_{z max} = 55,74 Nm

Średnica wału głównego

d

d

d
0,016 m

d ≥ 16 mm

Przyjmuję średnicę wału 18 mm.

II. Dobór silnika.

1. Sprawność przekładni pasowej.

= 0,95 =

- sprawność całkowita

2. Obliczenia mocy silnika.

N = 7,5 kW

N_s =
=
= 7,89 kW

3. Dobieram silnik IMB-5 - łapowy (firmy Sternet)

moc przy 50 Hz - 11 kW

moc przy 60 Hz - 12,6 kW

obroty/min - 2880

sprawność
przy obciążeniu 100% - 88,5

wspomaganie mocy cos
- 0,84

8. RYSYNEK

25

---