Для вальцедековых машин характерным является наличие вращающегося валка и деки, позволяющей формировать величину рабочего зазора и его форму (клиновидная, серповидная). В таких машинах используется основной способ шелушения - «сжатие и сдвиг».
Принцип работы вальцедековых шелушильных машин основан на взаимодействии зерна с вращающимся валком и отодвинутой на некоторое расстояние от валка жестко закрепленной декой. Вращающийся валок захватывает зерно и увлекает его в рабочую зону, образованную валком и декой, где к зерну прикладываются усилия сжатия (при входе в рабочий зазор и при выходе из него). При вращении валка зерно, касаясь его поверхности оболочкой, получает сдвигающее воздействие, которое тем сильнее, чем активнее связь оболочки с неподвижной декой. Для этого рабочий зазор должен быть равен или несколько больше диаметра ядра, но меньше диаметра зерна. Невыполнение этого условия приводит к значительному измельчению ядра или появлению нешелушеных зерен (недоруша). Величина зазора устанавливается во время работы или переналадки оборудования. Форма зазора определяется конструктивными особенностями деки и устанавливается в зависимости от вида зерна.
Для переработки гречихи применяется серповидная форма зазора. Формируется она следующим образом: притертую к валку деку отодвигают параллельно (не разворачивая вокруг какой-либо оси) на расстояние, при котором измельчение ядра будет незначительным, а количество недоруша соответствовать требованиям технологического процесса.
Для шелушения проса применяют деки из эластичного материала, что позволяет в некоторых случаях отказаться от предварительного фракционирования зерна. В качестве эластичного материала применяется техническая резина с прослойками ткани. В процессе шелушения резина частично истирается, а на ядре появляется матовый налет. Для улучшения товарного вида в последнее время все шире применяются полимерные материалы. ООО «АГРОПОЛИМЕР», г. Москва, изготавливает полиуретановые валки для станков А1-ЗРД, А1-БШВ и др.
Для шелушильных станков марки 2ДШСА деки изготавливаются двух видов: монолитные и наборные. Монолитная дека имеет габаритные размеры 630x250x120 мм. Наборная дека изготавливается из десяти отдельных пластин толщиной до 25 мм.
В шелушильных станках А1-ЗШ-2М дека набирается из 12 полиуретановых пластин.
Изделия из полиуретана сохраняют эксплуатационные свойства в диапазоне температур от -40° С до +80° С.
Они изготавливаются по ТУ 5141-004-17823007-99, имеют гигиенический сертификат №77.01.04.229.Т12298.04.0.
Срок службы изделий из полиуретана по сравнению с резиной в 1,52 раза выше. Производимая крупа имеет естественный цвет.
Клиновидная форма зазора между трущимися поверхностями устанавливается с помощью двух узлов регулирования. Один из них перемещает деку параллельно по направляющим, а второй - изменяет угол наклона деки. При этом зазор между валком и декой постепенно уменьшается от места приема зерна к месту его выхода. Зерно больших размеров раньше начинает испытывать со стороны вращающегося валка сдвигающее усилие, а со стороны неподвижной деки - тормозящее. Эластичная дека допускает небольшое упругое сжатие попадающего в рабочий зазор зерна, что приводит к скалыванию цветочных пленок при незначительном количестве дробленого ядра. Клиновидный зазор устанавливается так, чтобы силы, действующие на зерно, вызывали напряжение большее предела упругости оболочки зерна и меньшее предела упругости ядра. В зависимости от размеров зерна проса выходной зазор между валком и декой устанавливается в пределах 1,2-1,5 мм.
Заводами в основном выпускаются шелушильные станки, позволяющие устанавливать как абразивные деки, так и эластичные, что делает эти станки более универсальными.
Один из вариантов крепления деки приведен на рисунке 1.
Рисунок 1 - Вариант установки деки
Изменяя угол наклона деки 3 штурвалом 1 и перемещая ее по горизонтали штурвалом 2, можно легко сформировать как клиновидный, так и серповидный рабочий зазор.
В познавательном плане представляет интерес вариант крепления деки на платформе, которая может перемешаться по взаимно перпендикулярным направлениям. Притертая к валку дека отодвигается по горизонтали на некоторое расстояние, при этом формируется серповидный зазор. При поднятии деки вертикально вверх формируется клиновидная форма рабочего зазора, где выходной зазор b2 меньше входного b1.
А — вертикальное перемещение; Б - горизонтальное перемещение; В — дека
Рисунок 2 - Вариант установки деки
На качество шелушения оказывают влияние также окружная скорость и центробежные силы, прижимающие зерно к декам. Учеными и производственниками рекомендуется при переработке гречихи крупной фракции устанавливать окружную скорость валка равной 13-14 м/с, а мелкой фракции - 10-12 м/с при рабочей зоне деки 120-300 мм и угле обхвата 40°-70°. Для шелушения проса окружная скорость должна составлять 14-16 м/с.
Однодековые машины. СТАНОК ДЛЯ ШЕЛУШЕНИЯ ГРЕЧКИ П-09 (рисунок 3), разработчик - ООО «АГРОПРОМЗАГМОНТАЖ», г. Ульяновск. В качестве рабочих органов использованы стандартные абразивные диски диаметром 250 мм, набранные вплотную на вал, и прилегающие к абразивным дискам деки. Главный привод, кроме вращения вала с дисками, приводит в движение рассев. Удаление мелких фракций мучки и оболочки осуществляется вентилятором. В комплект станка не входит оборудование для калибровки и очистки зерна от посторонних примесей.
Техническая характеристика
Производительность, кг/ч 65
Потребляемая мощность, кВт 3,5
Габаритные размеры, мм 2190x1750x600
Масса, кг 80
Рисунок 3 - Станок для шелушения гречихи Г1-09
В состав агрегатного завода А1-АКЗ-0,5, разработчик - НПО «АГРОМАШ», г. Нижний Новгород, входят ОДНОДЕКОВЫЕ ШЕЛУШИЛЬНЫЕ МАШИНЫ. Основными рабочими органами этих машин являются дека и барабан, состоящий из шести абразивных дисков (рис. 4).
Станина 9 представляет собой сварной каркас, закрытый со всех сторон стальными листами. В верхней части станины, с передней и задней стороны, установлены съемные крышки, обеспечивающие доступ для осмотра рабочего барабана и деки.
1 - винт, 2 - шарнирный рычаг, 3 - маховик, 4 - контргайка, 5 – каретка; 6 - ограничитель хода, 7 - подвеска, 8 - дека, 9 - станина, 10 - приемный патрубок, 11— клапан, 12 - наклонный лоток, 13 - ось барабана, 14 - барабан, 15 —сборник, 16 — аспирационная колонка, 17 - электродвигатель
Рисунок 4 - Однодековая шелушильная машина
Привод барабана осуществляется электродвигателем 17 через клиноременную передачу. На крышке станины закреплен стеклянный приемный патрубок 10, под которым установлен наклонный лоток 12 с клапаном 11. Под абразивным барабаном установлен сборник 15, к нижнему фланцу которого прикреплена аспирационная колонка 16.
В состав машины входит два комплекта дек: резиновая и абразивная. Резиновая дека предназначена для шелушения проса, а абразивная - для шелушения гречки.
Для регулирования зазора между рабочими поверхностями дека установлена на четырех подвесках 7 связанных шарнирно с кареткой 5. Пружина оттягивает каретку, а вместе с ней и деку, в сторону увеличения зазора между декой 8 и барабаном 14, до соприкосновения упора каретки с ограничителем хода 6.
При вращении винта 1 за маховичок 3 по часовой стрелке гайка перемещается влево, а верхний конец шарнирного рычага 2 отклоняется вправо, нажимая на каретку и перемещая ее в сторону уменьшения зазора между барабаном и декой. Вращением контргайки 4 с рукоятками винт 1 фиксируется от самопроизвольного поворота.
Для увеличения зазора между барабаном и декой необходимо маховичок 3 вращать против часовой стрелки.
Шелушильная машина работает следующим образом. Обрабатываемый продукт поступает самотеком через приемный патрубок на наклонный лоток, к нижней кромке которого под действием силы тяжести груза, установленного с возможностью перемещения на рычаге, поднимается клапан. Преодолевая сопротивление клапана, зерно равномерным слоем высыпается в щелевой зазор между вращающимся барабаном и неподвижной декой, где осуществляется его шелушение. Затем продукты шелушения по сборнику поступают в аспирационную колонку, продуваются воздухом, в результате чего цветочные пленки и пыль уносятся воздушным потоком, а крупа и не шелушенные зерна направляются самотеком в рассев.
Техническая характеристика
Установленная мощность, кВт 3
Диаметр абразивного барабана, мм 450
Рабочая длина барабана, мм 300
Частота вращения барабана, (об/мин) 9,67/580
Габаритные размеры, не более:
длина, мм 1280
ширина, мм 660
высота, мм 1560
масса, кг 530
В процессе эксплуатации этих машин нами было отмечено, что износ поверхности абразивных кругов проходит неравномерно. Быстрее изнашиваются части кругов в местах прилегания друг к другу. Устранение канавок между абразивными камнями требовало значительных трудовых и временных затрат, поэтому наиболее эффективными оказались барабаны с цельной абразивной поверхностью.
Разработчиками фирмы «СИМО», Украина, созданы ВАЛЫДЕДЕКОВЫЕ СТАНКИ СГР-400 и СГР-600. Они состоят из корпуса с приемным устройством и магнитной колонкой. Цилиндрический питающий валок вместе с регулируемой заслонкой обеспечивают необходимую равномерность загрузки станка. В центре корпуса станков размещены абразивный валок и дека, укрепленная с помощью шарнирно-рычажных механизмов, позволяющих регулировать угол наклона деки и величину зазора между подвижной декой и вращающимся валком. Станки оснащены аспирационным каналом для частичного отбора легких продуктов шелушения.
Техническая характеристика Тип станка СГР-400 СГР-600
Производительность, т/ч 1,2-2,2 1,8-3,3
Установленная мощность, кВт 5,5 7,5
Длина валка, мм 400 600
Диаметр валка, мм 600 600
Частота вращения барабана, (об/мин) 400 400
Масса, кг 900 1200
Габаритные размеры, не более:
длина, мм 1400 1400
ширина, мм 680 880
высота, мм 13 60 13 60
В рассматриваемых шелушильных машинах общим является форма деки с одной рабочей вогнутой поверхностью, выполненной по радиусу, равному радиусу валка. В процессе эксплуатации поверхность деки истирается более интенсивно, (абразивная поверхность барабана в несколько раз превосходит длину отрезка дуги рабочей зоны деки). Для снижения времени простоя оборудования необходимо иметь запасной комплект дек (затвердевание абразивной массы длится 20-22 дня).
Вопросом сокращения времени простоя для восстановления деки занялись В. К. Старовойтов и Е. П. Изосимова (СССР, а. с. №1745334). Ими предложено деку выполнить в форме цилиндра с выемкой в виде вогнутой дуги сегмента, образующей рабочую грань. Цилиндр с выемкой по мере износа рабочей грани поворачивается на угол соответствующий, величине износа при сохранении формы зазора, что компенсирует износ деки.
На рис. 5 приведен вальцедековый станок с оригинальной конструкцией деки. Станок работает следующим образом.
Абразивный вал 1 приводится во вращение приводом 17 через ременную передачу 18. Вращая винт 9, одним концом закрепленный на корпусе 2, перемещают цапфы 8 в сторону вала 1. Вместе с цапфами 8 перемещается и дека 6. Винт 9 вращают до тех пор, пока дека 6 не окажется на расстоянии рабочего зазора от вала 1. Зерно подается в приемный патрубок 3, из которого оно попадает в зазор между валом 1 и декой 6, где и происходит шелушение зерна. Выводится шелушенная масса из станка через выпускной патрубок 17. При длительной работе станка рабочая грань деки 6 изнашивается. Для ее восстановления освобождается стопор 10, при этом разъединяются диск 7 и рычаг 12. Вращая винт 14, перемещают сопряженную с ним резьбовую муфту 15 рычага 12 от вала до тех пор, пока стопор 10 не совпадет с новым отверстием 11 диска 7. После этого замыкают стопор 10, жестко соединяя диск 7 с рычагом 12. Вращая винт 14, перемещают сопряженную с ним резьбовую муфту 15 рычага 12 к валу 1. При этом рычаг поворачивается и проворачивает диск 11. С диском 11 поворачивается вал 5 с декой 6 и изношенная рабочая грань приближается к валу 1, восстанавливая рабочий зазор. После повторного износа рабочей грани освобождают стопор 10 и повторяют описанные действия.
1 — абразивный вал, 2 — корпус, 3 — приемный патрубок, 4 - подшипник, 5 и 13 - вал, 6 - дека, 7 - диск, 8 — цапфа, 9 и 14 — винт, 10 - стопор, 11 - набор отверстий, 12 - рычаг, 15-муфта, 16 — выпускной патрубок, 17 - привод, 18 - клиноременная передача
Рисунок 5 - Вальцедековый станок с оригинальной декой
По мнению авторов изобретения, такое решение позволит сократить трудоемкость восстановления рабочей грани деки, тем самым повысить фактическую производительность вальцедекового станка.