Механіко-технологічні основи процесів та агрегатного устаткування для виробництва круп

і використовується (табл. 1) при обгрунтуванні режимів лущильних або обрушувальних пристроїв. Таким чином для гарантованого відділення оболонок з поверхні зерна пшениці поперечними та подовжніми зусиллями мінімальна величина міжзернового тиску в робочій зоні лущильної машини повинна перевищувати значення рп=1, 1721, 2 кПа та рв=3, 5243, 5 кПа.

 

Таблиця 1

Мінімально необхідна величина міжзернового тиску в робочій зоні лущильної машини для відділення плодових оболонок зерна пшениці

Напрямок навантаження Межа міцності плодових обо- лонок, МН/м2 Товщина плодових обо-лонок, 10-6м Коефіцієнт тертя Величина міжзернового тиску, кПа

Подовжній рmin=18, 0

рmax=22, 4 пmin=35

пmax=50 max=0, 760

min=0, 539 рmin=1, 406

рmax=3, 524

Поперечний рmin=6, 5

рmax=11, 0 пmin=35

пmax=50 max=0, 760

min=0, 539 рmin=1, 172

рmax=2, 834

 

Дослідженнями механічних властивостей ядра пшениці доповнено експериментальні дані по міцності цілого та лущеного зерна в умовах навантаження його зусиллями зсуву у площині найбільшого поперечного перетину, які визначалися з точністю 5, 9%. Така форма навантаження є найбільш імовірною у процесі відділення покривних тканин зерна в лущильних машинах, а опір ядра руйнуванню обмежує можливості його навантаження та регламентує режими обробки.

Міцність як цілого, так і лущеного зерна знаходиться в прямій залежності від скловидності ядра. Так, межа міцності ядра і нелущеного зерна скловидністю 40% з вологістю 150, 5 та 210, 5% досягає 6, 3 та 3, 8 МН/м2 і 7, 3 та 4, 3 МН/м2, що більш як у 1, 6... 2, 1 разів нижче від показників міцності зразків скловидністю 98% за аналогічних умов (відповідно 11, 4 та 7, 9 і 12, 1 та 9, 3 МН/м2). Це свідчить про обов’язковість врахування властивостей при визначенні інтенсивності навантаження і режимів лущення та шліфування зерна за умов збереження цілості його ядра.

Середні значення межі міцності цілого зерна пшениці скловидністю 40 та 98% складають 5, 76 та 10, 64 МН/м2 і загалом на 10% більші від таких же показників для ядра (відповідно 5, 26 та 9, 50 МН/м2). Таким чином, обгрунтування допустимої величини навантаження зерна в робочих зонах технологічних машин, необхідно виконувати на основі показників міцності останнього.

Відношення величини зусилля руйнування ядра зсувом Тс до найбільшої площі проекції Slb=lb зерна (при середніх розмірах l=6, 02; с=2, 85 та b=2, 98 мм) дозволяє встановити мінімальні значення міжзернового тиску (табл. 2), який обумовлює подрібнення зернопродуктів

рп=Тс/Slb=сSbc/Slb=сbc/4lb=сc/4l.

Аналіз одержаних результатів з урахуванням вимог збереження цілості ядра свідчить, що, при лущенні зерна з будь якими показниками міцності, скловидності (С) та вологості (В), максимальна величина міжзернового тиску не повинна перевищувати рmax0, 9 МПа.

 

Таблиця 2

Обмежувальні значення рп міжзернового тиску (МПа) в лущильних машинах

Продукт Вологість С=40% С=70% С=96% С=98% 

Зерно В=12% 3, 16 3, 34 4, 24 5, 20

-“- В=24% 0, 93 1, 52 1, 93 2, 53

Ядро В=12% 2, 82 3, 16 3, 72 4, 46

-“- В=24% 0, 89 1, 23 1, 82 2, 49

 

Розповсюдженість явищ тертя сипких матеріалів та порівняння загальноприйнятих умов вивчення їх фрикційних властивостей з режимами лущення зерна та шліфування ядра, підтверджує необхідність конкретизації наявних результатів відносно зернопродуктів та обґрунтування можливості їх використання для моделювання операцій обробки поверхні часток.

Виходячи з задач дослідження лущильних машин, визначення фрикційних властивостей зернопродуктів обмежувалось умовами, близькими до виробничих режимів. Математико-статистична обробка одержаних результатів дала можливість встановити математичні моделі, які відображають залежність коефіцієнтів опору зсуву  між шарами зерна та коефіцієнтів тертя  одиночних зерен по опірним поверхням:

=с+0, 085/ (р+1) +0, 001 (12-В) 2+0, 007=с+р+в+,

=с+500 (Р-0, 075) 3+0, 0016 (12-В) 2+0, 120, 15=с+р+в+f,

де с, р, в та  і с, р, в та f-частки впливу скловидності (С, %), величини міжзернового тиску (р, кПа), нормальних зусиль (Р, Н), вологості зерна (В, %) і швидкості відносного руху (, м/с) на значення коефіцієнтів опору зсуву та тертя.

Виконана за допомогою F-критерія Фішера перевірка адекватності приведених математичних моделей фрикційних властивостей зерна (при рівні значимості результатів =0, 05, ступені свободи по факторам m=3 та ступені свободи загального плану єкспериментів n=3, табличне значення F, m, n=9, 3), підтвердила несуттєвість різниці між розрахунковими і експериментальними значеннями коефіцієнтів  та . Загальний вплив розглянутих факторів та скловидності зерна (табл. 3) викликає зміни коефіцієнтів опору зсуву та тертя в інтервалах = (0, 29... 0, 65) та = (0, 54... 0, 74).

 

Таблиця 3

Вплив скловидності зерна на значення коефіцієнтів опору зсуву та тертя

С, % 40 70 96 98 69

с 0, 158 0, 149 0, 119 0, 103 0, 124

с 0, 4397 0, 4122 0, 4172 0, 4022 0, 4178

 

Підвищення вологості зерна В характеризується (рис. 3 а, б) зростанням коефіцієнтів опору зсуву та тертя. Таким чином, при обробці зволоженого зерна на крупорушальних агрегатах, згідно до виявленої закономірності можна очікувати більш ефективну роботу фрикційних лущильних машин.