Гранулятор - дипломный проект

Содержание

Введение

1. Литературный поиск:

1.1. Теоретические основы гранулирования;

1.2. Упруговязкие свойства комбикормов;

1.3. Трение комбикормов;

1.4. Уравнение прессования;

1.5. Физико-механические свойства комбикормов при гранулировании;

1.6. Повышение долговечности кольцевых матриц прессов для гранулирования комбикормов;

1.7. Износ рабочих поверхностей кольцевых матриц;

1.8. Износ входной полости и цилиндрической части фильер кольцевых матриц;

1.9. Выводы

2. Анализ особенностей конструкции пресс-грануляторов, выпускаемых различными странами мира:

2.1. Выводы

3. Патентная проработка объекта

4. Описание проектируемого объекта

5. Расчеты, подтверждающие работоспособность конструкции:

5.1. Исходные данные гранулятора;

5.2. Технологический расчет матрицы гранулятора;

5.3. Силовой расчет вала-трубы матрицы;

5.4. Силовой расчет опорной оси валиков;

5.5. Расчет наиболее нагруженных валиков;

5.6. Расчет сечения срезаемой шпильки;

5.7. Расчет пружины сжатия для лопаток;

5.8. Расчет клиноремменой передачи матрицы;

5.9. Расчет пресса-гранулятора на ЭВМ, его результаты и анализ зависимостей, выявленных в результате расчета

6. Автоматизация работы пресс-гранулятор:

6.1. Описание работы электрической схемы управ

7. Расчет экномической эффективности при внедрении пресс-гранулятора в производство:

7.1. Назначение, область применения, конструктивные особенности проектируемой машины;

7.2. Технико-экономические показатели проекта модернизации;

8. Охрана труда и техника безопасности при эксплуатации пресс-гранулятора:

8.1. Обоснование необходимости проработки вопросов охраны труда;

8.2. Обеспечение безопасности, автоматизация технологических процессов и оборудования;

8.3. Электробезопасность, защита от статического электричества;

8.4. Безопасность оборудования, работающего под давлением;

8.5. Обеспечение безопасности монтажных, пусконаладочных и ремонтных работ;

8.6. Борьба с шумом и вибрацией;

8.7. Взрыво- и пожаробезопасность;

8.8. Обеспечение на рабочих местах нормативных метеорологических условий;

8.9. Борьба с запыленностью воздуха в рабочей зоне;

8.10. Обеспечение нормативного уровня освещенности на рабочих местах

Литература

Приложения:

Приложение №1-"Задание к дипломному проекту";

Приложение №2-"Спецификации";

Введение.

При создании прочной кормовой базы для развития животноводства и птицеводства наряду с расширением посевов кормовых культур и ростом их урожайности очень важно расширять производство комбикормов.

Рациональное кормление сельскохозяйственных животных, птиц и рыб во многом определяет их рост, развитие и продуктивность. Каждое кормовое средство имеет и достоинства, и недостатки. Продуктов, в которых были бы все необходимые для организма животных питательные вещества и в нужном количестве, практически нет. Поэтому кормление такими продуктами непродуктивно и требует излишнего расхода кормов. Однако, зная характеристику отдельных продуктов, можно составить смесь, в которой в благоприятном соотношении будут основные питательные вещества, витамины и т. д. Такая смесь называется комбинированным кормом, или комбикормом.

Повышение производства комбикормов является, таким образом, важнейшей задачей комбикормовой промышленности. С увеличением выпуска комбикормов необходимо повышать их качество и расширять ассортимент. В частности, следует увеличить производство гранулированных комбикормов обеспечивающих механизацию процесса кормления птиц и животных, улучшение условий погрузки, хранения и транспортирования комбикормов, лучшую сохранность в них питательных веществ, витаминов и других биологически активных веществ, а также уменьшение рас пыла и самосортирования. В связи с этим комбикормовые предприятия оснащены специальным оборудованием для гранулирования.

В нашей стране изготавливают и применяют установки: ДГ1; Б6-ДГВ; Б6ДГЕ; Е8-ДГБ, имеющие различную производительность и мощность привода. Несмотря на наличие этих установок, существует необходимость разработки нового оборудования для гранулирования комбикормов. Связано это с тем, что применяемые в настоящее время на комбикормовых предприятиях страны пресс-грануляторы уже не удовлетворяют возросшим требованиям к качеству гранулированных комбикормов, морально устарели, имеют недостаточную производительность, высокую материалоемкость и, следовательно, большие габариты и массу, у них отсутствует, либо затруднены контроль и управление работой пресса-гранулятора в автоматическом режиме.

В настоящей дипломной работе рассматриваются как теоретические вопросы гранулирования, так и вопросы, имеющие практическое значение для расчета и возможного дальнейшего производства оборудования линии.

1.Литературный поиск.

1.1. Теоретические основы гранулирования комбикормов.

Предприятия комбикормовой промышленности вырабатывают комбикормовые корма, представляющие собой однородную смесь различных видов очищенного и измельченного в необходимой степени сырья растительного, животного и минерального происхождения. Сочетание компонентов в комбикормах обеспечивает наиболее эффективное усвоение питательных веществ, содержащихся в сырье. Рассыпные комбикорма обладают недостатками, особенно проявляющимися при транспортировании их на большие расстояния. Если в состав комбикормов входят такие продукты, как мясная или рыбная мука, то довольно быстро начинается их плесневение и гниение. Самое эффективное средство борьбы с этими недостатками- гранулирование комбикормов в специальных машинах.

Гранулы из комбикормов получают на прессах в виде цилиндрических столбиков или кубиков. Они представляют собой спрессованный комбикорм диаметром от 2 мм до 20 мм и высотой от 1.5 до 2 диаметров (рис.1). Размеры гранул выбирают по виду и возрасту животных и птиц, для питания которых применяют комбикорма.

Гранулированные комбикорма относятся к группе полнорационных кормов, которые могут использоваться без добавления других кормов. Применение этого кормового продукта способствует росту продуктивности животноводства и птицеводства. Гранулированные комбикорма широко используют для кормления птицы, свиней, крупного рогатого скота, овец и т. д.. Весьма эффективны они также для кормления рыб, но в этом случае гранулы должны обладать повышенной водостойкостью, обеспечивающей разбухание комбикорма в воде в течение не менее 15 мин, вместо 3 мин для обычных гранул.

Преимущества гранулированных комбикормов перед рассыпными:

-большая питательная ценность, т. к. в них равномерно распределены и сконцентрированы различные питательные компоненты, входящие в состав комбикормов, а также необходимые добавки, повышающие ценность гранул (меласса, витамины и др.);

-возможность полностью механизировать процесс кормления, что повышает производительность труда, обслуживающего персонала на фермах;

-сокращение расхода кормов в результате снижения потерь мучнистой части комбикорма при транспортировании и раздаче;

-отсутствие самосортирования отдельных компонентов, входящих в состав комбикорма;

-лучшая сохранность в результате сокращения поверхности соприкосновения продукта с внешней средой.

Гранулирование устраняет разделение смеси - в этом и есть главное значение процесса. Кроме того, гранулированный комбикорм хорошо усваивается при скармливании. Имеет низкие потери на распыление, способствует вводу в организм животных всех составляющих комбикорм. Гранулированный комбикорм имеет больший доступ воздуха, поэтому при хранении ему в меньшей степени угрожает возникновение очагов самосогревания.

Выводы.

1. Литература по проблемам и теории охватывает практически все вопросы, возникающие при проектировании и эксплуатации пресс-грануляторов.

2. Вырабатываемые предприятиями комбикормовой промышлености рассыпные комбикорма обладают недостатками, самым эффективным средством борьбы с которыми является гранулирование комбикормов.

3. Процесс гранулирования основан на четырех основных операциях: кондиционирование или гидротермическая обработка смеси, гранулирование смеси, охлаждение гранул, классификация продукта по крупности. В комбикормовой промышленности применяют два способа гранулирования: сухой и влажный. Большую часть гранулированных комбикормов вырабатывают сухим способом.

4. Наибольший эффект кондиционирования получается при давлении пара 0.6-0.8 МПа и температуре 160170 °С, поэтому смесь нагревается до 7080 °С. Оптимальная для процесса гранулирования влажность комбикорма1518%.

5. Для гранул, получаемых на матричных прессах, коэффициент упругого расширения, равный отношению объема гранул после полного расширения к ее объему под давлением, составляет 1.1-1.25.

6. В результате рассеивания энергии при гранулировании уменьшаются напряжения в спрессованном материале, т. е. имеет место релаксация напряжений. По теории последствия Больцмана напряжения при релаксации изменяются по уравнению (1.5) и для оптимальных условий гранулирования при давлении прессования 7.050 МПа время релаксации составляет 1532 сек., а остаточное напряжение 2.8-1.2 МПа.

7. Для оптимальных условий гранулирования значения внешних коэффициентов трения комбикорма по стали следует принимать в пределах: статического-0.2-0.5, динамического-0.1-0.3, а значения коэффициентов внутреннего статического-0.4-1.0, динамического-0.25-0.7.

8. Основной показатель, характеризующий процесс прессования кормов -плотность полученных гранул. Уравнение (1.10) является основным уравнением или законом прессования кормов, отражающим физическую сущность процесса и определяющим зависимость нормального давления прессования от плотности гранул.

9. Важнейшей деталью пресс-гранулятора является матрица, однако долговечность ее недостаточна и должна быть повышена.

10. Износ контактных поверхностей матрицы обусловлен самим процессом гранулирования и происходит по рабочей поверхности матрицы, входным полостям и цилиндрической части фильер. При этом, чем меньше диаметр фильер, тем менее долговечна матрица.

11. Процесс гранулирования комбикорма характеризуется наименьшей энергоемкостью (нагрузка 100130 А при производительности пресса 711 т/ч) и полученным качеством вырабатываемых гранул, когда поверхность входных полостей фильер принимает в процессе естественного износа геометрическую форму, близкую к поверхности части тора.

6. Автоматизация работы пресс-гранулятора.

Автоматика - отрасль науки и техники, охватывающая теорию и принципы построения средств и систем управления производственными процессами, действующими без непосредственного участия человека. Автоматика является основой автоматизации.

Автоматизацией называют этап развития машинного производства, характеризуемый освобождением человека от непосредственного выполнения функций техническим устройством.

Перед комбикормовой промышленностью стоят задачи повышения производительности труда и эффективности производства, увеличения выпуска продукции стабильно высокого качества. Для выполнения этих задач необходимо широкое внедрение приборов и средств автоматизации, создание эффективных автоматических и автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУТП). Новые возможности для высокоэффективной автоматизации комбикормового производства открывает применение микропроцессоров и микроЭВМ для управления процессом гарнулирования комбикормов. Применение микропроцессоров и микроЭВМ расширяет функциональные возможности оборудования, систем управления, значительно повышает надежность их работы и в конечном итоге положительно отражается на качестве выпускаемой продукции.

Успешное функционирование технологических процессов, в том числе процесса гранулирования комбикормов, получение продукции высокого качаства могут быть обеспечены лишь при широкомасштабном внедрении автоматизации комбикормового производства, при которой функции управления и контроля передаются приборам и автоматическим системам.

К факторам повышения экономической эффективности автоматизации можно отнести следующее: повышение качества продукции, снижение расходов сырья и различных видов энергии, сокращение отходов производства, повышение производительности труда, увеличение объема выпускаемой продукции, улучшение условий труда обслуживающего персонала.

6.1. Описание работы электрической схемы управления работой пресс-гранулятора.

Питание электродвигателей, включенных в цепь, осуществляется от сети трехфазного переменного тока, напряжением 380 В. Питание цепи управления производится от сети переменного тока, напряжением 220 В.

В принципиальную электрическую схему включены следующие двигатели: М1 электродвигатель привода пресса; М2 электродвигатель привода смесителя; МЗ электродвигатель привода питателя.

Электрическая схема предусматривает управление работой пресс-гранулятора ГКЧ-10 в ручном и автоматическом режимах. Ручное управление применяют при опробывании и первоначальном пуске установки. Основной режим работы - автоматический.

Рассмотрим работу установки в ручном режиме. Переключатель SQ1.1 устанавливается в положение "Ручное управление". Пуск электродвигателей М1, М2, МЗ осуществляется нажатием соответствующих кнопочных выключателей SB2.2, SB2.3, SB2.4. На катушки магнитных пускателей КМ1, КМ2, КМ4 подается напряжение и это приводит к замыканию их контактов. При замыкании контактов КТ2, КТЗ, КТ4 происходит пуск соответствующих электродвигателей М1, М2, МЗ. О пуске электродвигателей свидетельствует световая сигнализация HL4, HL5, HL6, которая одновременно включается контактами КМ1, КМ2, КМЗ. Остановка электродвигателей осуществляется с помощью кнопочных выключателей SB1.2, SB1.3, SB1.4.

В автоматическом режиме пуск электродвигателей пресс-гранулятора происходит последовательно, с задержкой времени после пуска двигателя пресса. Пуск электродвигателя пресса возможен при давлении пара в паропроводе свыше 3.5 кг/см2 (0.35 МПа) и закрытой дверце прессующей секции пресса. Остановка в автоматическом режиме осуществляется в обратном порядке с выдержкой времени после остановки электродвигателя привода питателя, необходимой для выработки оставшегося продукта.

Рассмотрим работу установки в автоматическом режиме. Для работы в автоматическом режиме необходимо установить переключатель SQ1.1 в положение "Автоматическое управление". Работа электродвигателей установки в автоматическом режиме осуществляется в следующем порядке. Пуск электродвигателя М1 происходит при замыкании реле КТЗ, замыкается цепь управления приводом смесителя и через контакт КМ1 включается электродвигатель М2, а через контакт реле КТ4 включается цепь управления приводом питателя, которая замыкается контактом КМ2, что включает электродвигатель МЗ. О пуске электродвигателей свидетельствует световая сигнализация HL4, HL5, HL6. Исправность световой сигнализации проверяется нажатием кнопки SB2.5.

В процессе работы в случае снижения давления пара ниже 0.35 МПа электродвигатель питателя останавливается. Остановка происходит спустя 4.5 мин. от момента снижения. Это осуществляется с помощью цепи-включение и аварийное отключение цепи управления- через контакты реле времени КТ1.

Борьба с запыленностью воздуха в рабочей зоне.

В ходе технологического процесса, например при поступлении рассыпного комбикорма на гранулирование, может выделяться пыль в производственное помещение. Для ее удаления пресс-гранулятор имеет аспирационный патрубок, которым он присоединяется к аспирационной сети. По ГОСТ 12.1.00588 предельно-допустимая концентрация пыли должна быть не более 6 мг/м3; класс опасности-4.

Запыленный воздух перед выбросом в атмосферу проходит очистку в фильтрах или циклонах. Для обеспечения пыленепроницаемости внутренней полости электрошкафа предприятие-потребитель должен к специальному штуцеру подвести чистый воздух, который через фильтрредуктор, установленный в шкафу, создает избыточное давление 20 кПа (0.2 кгс/см2).

8.10. Обеспечение нормативного уровня освещенности на рабочих местах.

Освещение рабочего места обслуживающего персонала является важным фактором в улучшении условий труда. Правильно выполненное освещение снижает утомляемость, вследствии чего повышается качество работы и создаются безопасные условия для нее.

Нормативы освещенности принимаем в соответствии со СНиП 230595 "Естественное и искусственное освещение":

-характеристика зрительной работы-общее наблюдение за ходом производственного процесса (постоянное);

-разряд зрительной работыVIII;

-подразряд зрительной работы-а;

-независимо от характеристики фона и контраста объекта с фоном;

-освещенность (лк) при искусственном общем освещении200;

-коэффициент естественного освещения (КЕО) при естественном боковом освещении-0.3%;

-КЕО при совмещенном боковом освещении-0.2%. Естественное освещение осуществляется за счет окон.

Для освещения помещений в вечерние время наиболее благоприятными с гигиенической точки зрения и более экономичными являются люминисцентные лампы.

Используем светильники во влагопылевзрывозащитном исполнении для люминисцентных ламп типа ПВЛ 2х40. Предусматривается аварийное освещение, обеспечивающее освещенность не менее 5 лк. Т. к. при аварийном отключении рабочего освещения возможна эвакуация людей из здания, то предусматривается эвакуационное освещение, которое обеспечивает освещенность не менее 0.5 лк. Для аварийного и эвакуационного освещения применяются люминесцентные лампы типа ЛСП18. Светильники аварийного и эвакуационного освещения присоединяются к сети, независящей от сети рабочего освещения. В нерабочее время оставляется дежурное освещение, величина которого составляет 35% рабочего. Для дежурного освещения выделяем часть светильников рабочего освещения.