RU2013121C1

RU2013121C1 - Method and device for shelling grain

Info

Publication number: RU2013121C1
Authority: RU
Inventors: Э.Б. Мыслинский; А.Э. Мыслинский; А.А. Вайнерт
Original assignee: Мыслинский Эмиль Болеславович; Мыслинский Александр Эмильевич; Вайнерт Андрей Андреевич
Priority date: 1991-12-10
Filing date: 1991-12-10
Publication date: 1994-05-30

Abstract

FIELD: agricultural engineering. SUBSTANCE: device has roll with vibration exciter and deck. The vibration exciter has planetary hypoidal transmission and two rods inside drive shaft whose opposite ends carry satellites of the transmission. Central wheel of the transmission is rigidly connected to the casing of the vibration exciter, whereas rods of the drive shaft carry unbalanced masses having no phase dislocation. EFFECT: enhanced efficiency of the method and device. 3 cl, 14 dwg

Description

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано предприятиями зерноперерабатывающей и комбикормовой промышленности, преимущественно в небольших арендных коллективах. The invention relates to vibration technology and can be used by enterprises of the grain processing and animal feed industry, mainly in small rental groups.

Широко известна жерновая гречерушка (Сельскохозяйственная энциклопедия, том II, М. , 1951, с. 582), состоящая из рушального постава, сортировочного сита и продувочной камеры с вентилятором. The millstone buckwheat is widely known (Agricultural Encyclopedia, Volume II, Moscow, 1951, p. 582), consisting of a rush stand, sorting sieve and a purge chamber with a fan.

В рушальном поставе имеются нижний неподвижный жернов и верхний жернов-бегун, между которыми образован регулированный зазор для требуемого качества обрушения зерна гречихи. In a rush set there is a lower stationary millstone and an upper millstone-runner, between which an adjustable gap is formed for the required quality of buckwheat grain collapse.

В решетном стане имеется три сита для отделения сходом необрушенных зерен и лузги, ядрицы и части лузги и выделения крупы продел, а проходом - гречневой мучки. Все надрешетные фракции продукта продуваются вентилятором в пыльник. In the sieve mill, there are three sieves for the separation of unbroken grains and husks, the kernels and parts of the husks and the separation of cereals, and the passage of buckwheat. All oversize fractions of the product are blown by the fan into the duster.

Способ выработки гречневой крупы по а. с. СССР N 543405 кл. B 02 B 1/00 основан на многократном последовательном шелушении несортированного по размерам зерна. Шелушение зерна осуществляется в рабочем зазоре между двумя вращающимися с различной окружной скоростью обрезиненными валками с последующими сортировками надрешетных и нижних сходов и крупноотделения. Кратность шелушения и, соответственно, число этапов извлечения крупы равно четырем. Method for the production of buckwheat according to a. with. USSR N 543405 cells B 02 B 1/00 is based on multiple consecutive peeling of unsorted grain sizes. Peeling of the grain is carried out in the working gap between two rubber rolls rotating at different peripheral speeds, followed by sorting of oversize and lower gatherings and coarse separation. The multiplicity of peeling and, accordingly, the number of stages for the extraction of cereals is four.

Способ шелушения зерна по а. с. СССР N 142861, заключается в том, что зерно подвергают воздействию воздушного потока со сверхзвуковой скоростью путем одновременного пропуска зерна и воздуха под давлением через сопло, после чего зерно подвергают воздействию ударной волны при перемещении из сопла в емкость с атмосферным давлением. The method of peeling grain a. with. USSR N 142861, lies in the fact that the grain is exposed to air flow at supersonic speed by simultaneously passing grain and air under pressure through the nozzle, after which the grain is subjected to a shock wave when moving from the nozzle to a container with atmospheric pressure.

Машина для шелушения зерна [1] имеет станину, в которой размещены два вертикальных коаксиально расположенные с рифлями наружный и внутренний цилиндры, установленные на гибких подвесках, каждый из которых снабжен вибровозбудителем кругового колебания в горизонтальной плоскости, при этом наружный цилиндр имеет три пары гидравлических амортизаторов, а внутренний цилиндр установлен на пружине. Вибровозбудители не имеют жесткой кинематической связи для синхронного воздействия при работе. The machine for peeling grain [1] has a bed, in which are placed two vertical outer and inner cylinders coaxially arranged with flutes mounted on flexible suspensions, each of which is equipped with a circular vibration exciter in a horizontal plane, while the outer cylinder has three pairs of hydraulic shock absorbers, and the inner cylinder is mounted on a spring. Vibration exciters do not have a rigid kinematic connection for simultaneous exposure during operation.

Обработка зерна достигается в рифленой рабочей зоне под действием усилия сжатия и сдвига, возникающих в результате круговых колебаний наружного и вращающегося внутреннего цилиндров. Grain processing is achieved in a corrugated working area under the action of compression and shear forces resulting from circular vibrations of the outer and rotating inner cylinders.

Целью изобретения является повышение эффективности шелушения за счет увеличения производительности. The aim of the invention is to increase the effectiveness of peeling by increasing productivity.

Цель достигается тем, что зерно, подлежащее шелушению, подвергают воздействию валком, колеблющимся вдоль рабочей поверхности деки с большей частотой, чем частота его вращения, при этом устройство снабжено размещенным в линии привода механизмом для изменения частоты вращения валка и вибровозбудителем, в полости приводного вала которого установлены два вала, сопряженные планетарной зубчатой передачей, центральное колесо гипоидной зубчатой передачи скреплено жестко с корпусом вибровозбудителя, а сателлиты размещены на противоположных концах валов с дебалансами, не имеющими смещения по фазе, и тем, что решетный стан колеблется совместно с валком и установлен на его амортизирующем основании. The goal is achieved in that the grain to be peeled is exposed to a roller oscillating along the working surface of the deck with a greater frequency than its rotation frequency, while the device is equipped with a mechanism for changing the rotation speed of the roll and a vibration exciter located in the drive shaft, in the cavity of the drive shaft of which two shafts are mounted, coupled by a planetary gear, the central wheel of the hypoid gear is rigidly fixed to the vibration exciter housing, and the satellites are located on opposite ontsah unbalance shafts having no phase shift, and in that the sieve pan varies in conjunction with the roll and the cushion is positioned on its bottom.

При анализе известных решений не обнаружено признаков, сходных с аналогичными признаками предлагаемого изобретения. In the analysis of known solutions, no signs were found that are similar to similar features of the present invention.

Предлагаемый способ шелушения зерна и устройство для его осуществления позволяют повысить эффективность шелушения зерна за счет увеличения производительности по сравнению с известными решениями, что доказывает соответствие технического решения критерию "существенное отличие". The proposed method of peeling grain and a device for its implementation can improve the efficiency of peeling grain by increasing productivity compared with known solutions, which proves the technical solution meets the criterion of "significant difference".

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, разрез; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 - вид В на фиг. 1; на фиг. 5 - разрез Г на фиг. 1; на фиг. 6 - разрез Д-Д на фиг. 1; на фиг. 7 - разрез Е-Е на фиг. 1; на фиг. 8 - разрез Ж-Ж на фиг. 5; на фиг. 9 - амортизатор; на фиг. 10 - принципиальная схема; на фиг. 11, 12, 13 и 14 - схемы перемещения дебалансов и направления возмущающих сил вибровозбудителя за один оборот приводного вала. In FIG. 1 shows the proposed device, a section; in FIG. 2 is a view A in FIG. 1; in FIG. 3 is a view B in FIG. 1; in FIG. 4 is a view B in FIG. 1; in FIG. 5 is a section D in FIG. 1; in FIG. 6 is a section DD in FIG. 1; in FIG. 7 is a section EE in FIG. 1; in FIG. 8 - section FJ in FIG. 5; in FIG. 9 - shock absorber; in FIG. 10 is a circuit diagram; in FIG. 11, 12, 13, and 14 are diagrams of the movement of unbalances and the direction of the disturbing forces of the vibration exciter for one revolution of the drive shaft.

Устройство шелушения зерна состоит из станины 1, обрезиненных валка 2 и деки 3, решетного стана 4 с вентилятором 5 и привода 6. The device for peeling grain consists of a frame 1, rubberized roll 2 and deck 3, sieve mill 4 with fan 5 and drive 6.

Валок 2 смонтирован в подшипниковых корпусах 7 и 8, установленных на амортизаторах 9, и жестко сопряжен муфтой 10 с вибровозбудителем 11, прикрепленным амортизаторами 12 к кронштейну 13. The roller 2 is mounted in the bearing housings 7 and 8 mounted on the shock absorbers 9, and is rigidly coupled by the coupling 10 to the vibration exciter 11, attached by the shock absorbers 12 to the bracket 13.

Вибровозбудитель 11 состоит из корпуса 14, подшипниковых опор 15 и 16, приводного вала 17, в полости которого перпендикулярно его оси вращения размещены в опорах 18-21 валы 22 и 23 соответственно. Симметрично оси приводного вала 17 на валах 22 и 23 размещены дебалансы 24 и 25, центры тяжести O₁ и O₂ которых развернуты друг к другу. На противоположных концах валов 22 и 23 размещены сателлиты 26 и 27, сопряженные с центральным колесом 28 гипоидной зубчатой передачи, жестко скрепленного с корпусом 14. Сателлиты 26 и 27 смещены от оси колеса 28, совпадающей с осью вращения приводного вала 17. Смещение выполнено по обе стороны от оси X-X₁ на равные величины L, например 32 мм. Дебалансы 24 и 25 с центрами тяжести m₁ и m₂ размещены на расстоянии R₁ и R₂ от осей вращения O₁ и O₂.The vibration exciter 11 consists of a housing 14, bearing bearings 15 and 16, a drive shaft 17, in the cavity of which shafts 22 and 23, respectively, are placed in the supports 18-21 in the bearings 18-21. Symmetrically to the axis of the drive shaft 17 on the shafts 22 and 23 are unbalances 24 and 25, the centers of gravity O ₁ and O ₂ which are deployed to each other. At the opposite ends of the shafts 22 and 23 are placed satellites 26 and 27, coupled with the central wheel 28 of the hypoid gear, rigidly attached to the housing 14. The satellites 26 and 27 are offset from the axis of the wheel 28, which coincides with the axis of rotation of the drive shaft 17. The offset is made on both the sides from the axis XX ₁ by equal values of L, for example 32 mm Imbalances 24 and 25 with centers of gravity m ₁ and m ₂ are placed at a distance of R ₁ and R ₂ from the axes of rotation O ₁ and O ₂ .

Центры тяжести O₁ и O₂ на фиг. 7 находятся на оси Z-Z₁.The centers of gravity O ₁ and O ₂ in FIG. 7 are on the axis ZZ ₁ .

Колесо 28 имеет число зубьев Z₁, равное 41, а каждый сателлит Z₂ - равное 10. Передаточное число:
i =

; i =

= 4,1
Дека 3 смонтирована на станине в двух параллельных пазах с возможностью перпендикулярного перемещения в наладочном режиме работы относительно валка 2 с помощью винта 29.Wheel 28 has a number of teeth Z ₁ equal to 41, and each satellite Z ₂ is equal to 10. Gear ratio:
i =

; i =

= 4.1
The deck 3 is mounted on the bed in two parallel grooves with the possibility of perpendicular movement in the setting mode of operation relative to the roll 2 using a screw 29.

Решетный стан 4 имеет наклонные под углом α, βиγ сита 30, 31 и 32 с лотками 33, 34 и 35 для отвода надрешетных фракций и скатные доски 36 и 37. Верхняя часть станка защемлена жестко между основанием корпусов 7 и 8 подшипников и амортизаторами 9, а нижняя - заканчивается воронкой с патрубком 38, к которому подсоединяется вытяжная вентиляционная система (не показана). Вдоль надрешетного пространства сит в направлении отвода фракций подается воздух, нагнетаемый по коллекторами вентилятором 39. The sieve mill 4 has sieves 30, 31 and 32 inclined at an angle α, β and γ with trays 33, 34 and 35 for removal of over-sieve fractions and pitched boards 36 and 37. The upper part of the machine is clamped rigidly between the base of bearing housings 7 and 8 and shock absorbers 9, and the lower one ends with a funnel with a pipe 38 to which an exhaust ventilation system (not shown) is connected. Along the oversize space of the sieves in the direction of removal of fractions, air is supplied, pumped through the collectors by a fan 39.

Привод 6 состоит из двигателя 40, вариатора 41 и ременной передачи 42. Частота вращения валка изменяется в зависимости от технологических требований путем изменения величины L₁, т. е. изменением величины диаметра шкива вариатора.The drive 6 consists of an engine 40, a variator 41 and a belt drive 42. The frequency of rotation of the roll varies depending on technological requirements by changing the value of L ₁ , that is, by changing the diameter of the variator pulley.

Рабочий процесс осуществляют следующим образом. The workflow is as follows.

С пуском двигателя 40 крутящий момент через вариатор 41 и ременную передачу 42 передается приводному валу 17 вибровозбудителя 11 и валку 2 с угловой скоростью
ω =

, где n - число оборотов валка 2 и приводного вала; при этом сателлиты 26 и 27, обкатываясь относительно центрального колеса 28, вращают в разных направленных валы 22 и 23 с дебалансами 24 и 25, центры тяжести масс O₁ и O₂ направлены друг к другу и вращаются с угловой скоростью:
ω₁=

, где n₁ - число оборотов дебалансов 24 и 25.With the start of the engine 40, the torque through the variator 41 and the belt drive 42 is transmitted to the drive shaft 17 of the exciter 11 and the roll 2 with an angular speed
ω =

where n is the number of revolutions of the roll 2 and the drive shaft; while the

satellites

26 and 27, rolling around relative to the central wheel 28, rotate in different

directional shafts

22 and 23 with

unbalances

24 and 25, the centers of gravity of the masses O ₁ and O _{2 are} directed to each other and rotate at an angular speed:
ω ₁ =

where n ₁ is the number of revolutions of

unbalances

24 and 25.

В результате генерируются силы P₁ и P₂, которые в общем случае будут равны
± P₁ = m₁ω₁ ²R₁; ± P₂ = m₂ω₁ ²R₂.As a result, the forces P ₁ and P ₂ are generated, which in the general case will be equal
± P ₁ = m ₁ ω ₁ ² R ₁ ; ± P ₂ = m ₂ ω ₁ ² R ₂ .

В случае, изображенном на фиг. 11, векторы сил P₁ и P₂ направлены друг против друга, т. е. гасятся. При повороте приводного вала на 22^о30' дебалансы повернутся на 90^о, т. е. векторы сил P₁ и P₂ приобретут горизонтальное положение (условно значение принято равным 4) и параллельны оси приводного вала (фиг. 12). Они суммируются в силу

, которая перемещает вращающийся валок вдоль оси его вращения и решетный вал влево на определенную величину относительно деки. Пружины амортизаторов 9 воспринимают боковую нагрузку, а амортизаторов 12 - растяжение. С повторным поворотом приводного вала на следующие 22^о30' векторы сил P₁ и P₂ снова совмещаются в прямую линию и гасятся (фиг. 13). С поворотом приводного вала еще на 22^о30' векторы сил P₁ и P₂ снова параллельны оси приводного вала. Однако теперь направлены в противоположную сторону, перемещая валок и решетный стан вправо (фиг. 14).In the case of FIG. 11, the force vectors P ₁ and P _{2 are} directed against each other, i.e., quenched. When rotating the drive shaft 22 ^about 30 'unbalance rotated 90 ^o, m. E. Force vectors P ₁ and P ₂ will become horizontal (conditional value is taken equal to 4) and parallel to the drive shaft axis (FIG. 12). They are summarized by force.

, which moves the rotating roll along the axis of rotation and the sieve shaft to the left by a certain amount relative to the deck. The springs of the shock absorbers 9 perceive the lateral load, and the shock absorbers 12 take tension. With a repeated rotation of the drive shaft to the next 22 ^about 30 ', the force vectors P ₁ and P _{2 are} again aligned in a straight line and quenched (Fig. 13). With the rotation of the drive shaft by another 22 ^about 30 ', the force vectors P ₁ and P _{2 are} again parallel to the axis of the drive shaft. However, they are now directed in the opposite direction, moving the roll and sieve mill to the right (Fig. 14).

Таких чередующихся воздействий на валок и решетный стан за один оборот приводного вала виброврозбудителя, т. е. за цикл, будет 4i. There will be 4i of such alternating effects on the roll and sieve mill for one revolution of the drive shaft of the vibration exciter, i.e., for the cycle.

Причем эти чередующиеся воздействия относительно плавно переходят из одного в другое, кроме того, вследствие дробного значения передаточного числа чередующиеся воздействия с каждым циклом постепенно сдвигаются относительно оси приводного вала, меняя направление воздействия. Moreover, these alternating effects move relatively smoothly from one to another, in addition, due to the fractional value of the gear ratio, alternating actions with each cycle gradually shift relative to the axis of the drive shaft, changing the direction of action.

Режим работы устройства шелушения зерна может быть, например, 707 об/мин, что соответствует n. Соотношение частот
n₁ = n×i; n₁ = 707 ˙4,1

2989 об/мин.The operation mode of the device for peeling grain can be, for example, 707 rpm, which corresponds to n. Frequency ratio
n ₁ = n × i; n ₁ = 707 ˙ 4.1

2989 rpm

Параметры работы вибровозбудителя 11 обеспечивают получение амплитуды колебания вращающегося валка 2 на величину 2,5 мм. The operating parameters of the vibration exciter 11 provide the amplitude of the oscillation of the rotating roll 2 by 2.5 mm.

Угловая скорость, 1/рад: ω₁ = 303;
Скорость перемещения, м/с: V = a ω₁; V = 0,0025 ˙303

0,7575.Angular velocity, 1 / rad: ω ₁ = 303;
Speed of movement, m / s: V = a ω ₁ ; V = 0.0025 ˙303

0.7575.

Ускорение, м/с²: j = a ω₁ ²; j = 0,0025·303² = 229,5.Acceleration, m / s ² : j = a ω ₁ ² ; j = 0.0025.303 ² = 229.5.

Валок 2 диаметром D, равным 0,18 м, вращается с окружной скоростью

_;

₌ _13,3 _м/с
Одновременно колеблется вдоль деки с линейной скоростью где a - амплитуда колебаний.Roll 2 with a diameter D of 0.18 m rotates at a peripheral speed

_;

₌ _13.3 _{m / s}
At the same time, it oscillates along the deck with linear velocity where a is the amplitude of the oscillations.

Число колебаний за один оборот валка ±Q = 4 × i; ± O = 4× 4,1 = 16,4. The number of vibrations per revolution of the roll ± Q = 4 × i; ± O = 4 × 4.1 = 16.4.

Таким образом рабочая поверхность валка перемещается вдоль оси вращения, при этом вероятность разрушения лепестков плодовой оболочки, свободно охватывающих ядро и соединенных с ним только в одной точке, будет более быстрой, так как увеличивается рабочая зона, в которой зерновка подвергается деформации сдвига, воздействующей в переменном направлении. Это повышает эффективность и производительность вышелушивания зерна, так как путь шелушения увеличивается. Thus, the working surface of the roll moves along the axis of rotation, while the likelihood of destruction of the petals of the fruit membrane, freely covering the core and connected to it at only one point, will be faster, since the working area in which the caryopsis undergoes shear deformation acting in the variable direction. This increases the efficiency and productivity of grain exfoliation, as the peeling path increases.

Отличительной особенностью предлагаемого способа шелушения зерна и устройства для его осуществления является то, что зерно, подлежащее шелушению, подвергают воздействию валком, колеблющимся вдоль рабочей поверхности деки с большей частотой, чем частота его вращения, а устройства тем, что устройство снабжено размещенным в линии привода механизмом для изменения частоты вращения валка и вибровозбудителем, в полости приводного вала которого установлены два вала, сопряженные планетарной зубчатой передачей, центральное колесо гипоидной зубчатой передачи скреплено жестко с корпусом вибровозбудителя, а сателлиты размещены на противоположных концах валов с дебалансами, не имеющими смещения по фазе, и тем, что решетный стан установлен на амортизирующем основании совместно с валком для одновременного их колебания. A distinctive feature of the proposed method of peeling grain and a device for its implementation is that the grain to be peeled is exposed to a roller oscillating along the working surface of the deck with a greater frequency than its rotation frequency, and the device is equipped with a mechanism located in the drive line to change the rotational speed of the roll and the vibration exciter, in the cavity of the drive shaft of which there are two shafts connected by a planetary gear transmission, the central wheel of the hypoid gear bchatoy transmission bonded rigidly with the housing of the vibration, and the satellites are placed at opposite ends of the unbalance shafts having no phase shift, and in that the sieve pan is mounted on the cushion basis together with the roll for simultaneous their oscillation.

Использование предлагаемого способа обеспечивает повышение эффективности и производительности за счет колебания валка совместно с решетным станом. При этом повышается универсальность использования устройства. Возможность вышелушивания зерен гречихи, проса, риса, овса, ячменя и гороха, устраняется пылевыделение. Using the proposed method provides an increase in efficiency and productivity due to the oscillation of the roll together with the sieve mill. This increases the versatility of use of the device. The possibility of exfoliating grains of buckwheat, millet, rice, oats, barley and peas, dust emission is eliminated.

Claims

1. The method of peeling grain, which consists in processing grain between the deck and the oscillating roll, characterized in that the roll is informed by vibrations along the working surface of the deck with a frequency greater than the frequency of its rotation.

2. A device for peeling grain, containing a deck installed on the bed and mounted on a drive shaft with a vibration exciter, characterized in that it is equipped with a mechanism for changing the rotation speed of the roll and a sieve mill, the drive shaft is hollow, and the vibration exciter contains a housing, planetary gear, the central wheel and satellites of which are hypoid gears, and two shafts with unbalances installed in the cavity of the drive shaft, the oscillations of which have no phase displacement, etc. Satellites that are mounted on opposite ends of the shafts of the drive shaft, and the center wheel of the planetary gear is rigidly bonded to the exciter housing.

3. The device according to p. 2, characterized in that it is equipped with a shock-absorbing base, on which the sieve mill and roll are jointly installed.