При производстве муки процесс измельчения зерна и промежуточных продуктов является одним из главных, так как в значительной мере влияет на выход и качество готовой продукции. Измельчение зерна — одна из наиболее энергоемких операций. Технологические приемы и машины, применяемые для измельчения, в значительной степени определяют технико-экономические показатели мукомольного завода.
При выборе оборудования и общей характеристики процесса измельчения на вальцовых станках вводится нормативный показатель средней удельной нагрузки, который определяют отношением суточной производительности размольного отделения мукомольного завода к общей длине мелющей линии. Для вальцовых станков А1-БЗН эта нагрузка составляет 70...75 кг/(см•сут).
Расход электроэнергии не может быть определен аналитически, но установлены определенные практические нормативы удельного расхода электроэнергии на 1 т готовой продукции в целом по заводу.
На основные показатели эффективности вальцового станка влияют отношение окружных скоростей вальцов (дифференциал), состояние поверхности, точность зазора по длине вальцов. Увеличение окружных скоростей вальцов при постоянном дифференциале значительно повышает производительность; несколько увеличивает расход энергии и практически не влияет на гранулометрический состав измельченного продукта. Окружная скорость быстровращающихся рифленых вальцов составляет 5,5...6 м/с, а микрошероховатых — 5,2...5,4 м/с. Существенное влияние на производительность и характер измельчения оказывает дифференциал. При увеличении дифференциала преобладает разрушение частиц за счет деформации сдвига, при уменьшении возрастает роль деформации сжатия.
Рабочими органами вальцовых станков являются мелющие валки. Применяются цельные и полые валки. Цельные валки представляют собой сплошное чугунное тело цилиндрической формы с запрессованными в торцы стальными цапфами. Полые валки выполнены в виде чугунной гильзы, в которую запрессованы полые цапфы. Их преимущество перед цельными валками состоит в том, что они легче цельных, могут охлаждаться водой. Это способствует повышению технологической эффективности мукомольного процесса .
Диаметр применяемых валков 250 мм; длина тела валка (бочки) 600, 800 и 1000 мм. Диаметр валков определен условиями жесткости. Валок должен быть прочным, жестким, способным передавать большие крутящие усилия, иметь правильные геометрические формы и сохранять их в процессе работы, быть динамически уравновешенным, а рабочая поверхность должна обладать высокой износостойкостью, с определенной (заданной) твердостью, быть вязкой, коррозионно-стойкой и соответствующим образом обработанной.
Такие свойства поверхности могут быть обеспечены, если валки отливать по определенной технологии из никелехромистого чугуна. При этом образуется 8 – 10 мм отбеленный (закаленный) слой, который и обладает перечисленными свойствами.
Большое влияние на качество и производительность вальцового станка оказывает не только величина зазора, но и постоянство его размера по всей длине вальцов. Правильную цилиндрическую форму вальцов обеспечивают при шлифовке на специальных шлифовально-рифельных станках. На постоянство величины зазора может оказывать также влияние состояние подшипников, пружин-амортизаторов и шарнирных соединений.
На качество измельчения отрицательно влияет радиальное биение вальцов, которое может быть следствием неправильной геометрической формы отклонений при запрессовке полуосей, дефектов литья, вызывающих дисбаланс. Чем меньше радиальное биение вальцов, тем стабильнее рабочий зазор, выше качество размола, больше износостойкость вальцов. Поэтому технология обработки вальцов обязательно включает их динамическую балансировку на специальном станке.
Важным условием выполнения всех последовательных технологических этапов измельчения зерна является обеспечение заданных параметров рифленой микрошероховатой поверхности вальцов, которые для каждой технологической системы рекомендованы Правилами и учтены в форме исполнения вальцовых станков. Рифли нарезают на шлифовально-рифельном станке, а микрошероховатую поверхность наносят струей сжатого воздуха и абразивного материала на станке со специальным пескоструйным устройством. Измельчение зерна на вальцовых станках происходит благодаря деформациям сжатия и сдвига. Сжатие возникает в момент прохождения измельчаемой частицы в клиновом зазоре между валками; сдвиг происходит благодаря разности окружных скоростей валков. При измельчении зерна всегда действуют оба вида деформации, однако, в зависимости от конкретных технологических задач, соотношение этих деформаций бывает различное: так при драном процессе преобладает деформация сдвига, а при размольном процессе – деформация сжатия. На практике необходимые соотношения видов деформаций реализуются соответствующим подбором величины дифференциала К, то есть отношения окружных скоростей быстрого и медленного валков. Для драных систем это отношение составляет 2,5; для размольных систем 1,5 и 1,25; при обойных помолах - 3,0. Окружные скорости валков (для быстрого валка): при сортовых помолах 5,5 - 6,5 м/с; при обойных - 8 м/с и выше.
В современных вальцовых станках механизм питания может состоять из дозирующего, распределительного, промежуточного валиков и шнека, которые, в зависимости от конкретной технологической системы, применяются в следующих сочетаниях: дозирующий и распределительный валики; дозирующий и промежуточный валики; дозирующий валик и шнек. В состав механизма питания входит также секторная заслонка. Питающие валики, шнек и секторная заслонка, формируют струю продукта перед подачей её на мелющие валки, и ускоряют продукт до необходимой оптимальной скорости так, чтобы струя продукта падала на медленный валок со скоростью равной окружной скорости медленного валка .
Предусмотренный в каждом вальцовом станке механизм привала-отвала предназначен для выполнения следующих операций: при подаче зерна (продукта) производится грубый привал валков, при прекращении подачи – отвал; тонкая настройка межвалкового зазора; регулировка параллельности валков; аварийный пропуск твердого тела .
Отечественные вальцовые станки оснащены механическими, электро- механическими, электропневматическими автоматами, которые обеспечивают выполнение следующих операций: привал и отвал валков при подаче и прекращении подачи продукта; включение и выключение механизма питания. Автоматизация этих операций направлена на то, чтобы повысить оперативность управления станком и не допускать работы станка с приваленными валками при отсутствии продукта, что приводит к быстрому выходу из строя валков из-за износа рифлей.
Привод быстрого валка осуществляется от электродвигателя при помощи многоручейковой клиноременной передачи. Медленный валок приводится от быстрого межвалковой зубчатой передачей .
