КОНСТРУИРОВАНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ШЕЛУШИТЕЛЯ КЕДРОВОЙ ШИШКИ

CONSTRUCTING AND USE OF HUSKER OF CEDAR CONE

Efim Semeynov

master's student of the Engineering School of New Production Technologies National Research Tomsk Polytechnic University,

Russia, Tomsk

АННОТАЦИЯ

В представленной статье рассмотрены машины и приспособления для извлечения орехов, проведен сравнительный анализ.

ABSTRACT

In the presented article, machines and devices for extracting nuts are considered, a comparative analysis is carried out.

Ключевые слова: шишка кедровая, шелушитель, кедровый орех.

Keywords: pinecone, peeler, pine nuts.

Проблема рационального комплексного использования кедра и кедровых лесов была и остается важной народнохозяйственной задачей России. Ей во второй половине XX столетия уделялось большое государственное, общественное, научное и хозяйственное внимание.

Известно, что извлечение кедровых орехов из шишек вручную весьма трудоемкий процесс, поэтому необходимость его механизировать только возрастает.

Для извлечения орехов из шишек используют шишкошелушители. Устройства отличаются малыми габаритами, высокой производительностью, простотой конструкций, надежностью конструкции и простотой в обслуживании. Шелушение шишки происходит между подвижным валом и неподвижной регулируемой стенкой корпуса [1].

Приспособление является машиной, относящийся к сельскохозяйственному и лесохозяйственному машиностроению для дробления шишек, как сухих, так и сырых.

При конструировании шелушителя необходимо придерживаться предъявляемым требованиям: компактность, минимальный вес, технологичность конструкции, экономическая целесообразность изготовления.

Немаловажным остается определение типа, производительности, мощности двигателя и передаточного отношения редуктора.

После определения технологических параметров следует приступить к расчету конструктивных параметров. Основными этапами конструкторского расчета будут являться: подбор двигателя, расчет передаточного отношения редуктора, расчет на прочность деталей шелушителя, расчет соединений и т.д.

До появления механизированных шишкодробилок широко использовался валек, внешним видом напоминает доску для стирки белья. Состоит шелушилка из двух частей: подвижной (терка) и неподвижной. На обеих частях делаются поперечные насечки глубиной 1,4-2 см. На рабочую плоскость недвижимой части «на попа» ставится шишка, после чего по ней ударяют теркой, от чего шишка раскрывается. Затем шишку переворачивают и при помощи терки под усилием проводят между рабочими поверхностями шелушилки. Этот метод измельчения используется непосредственно на месте сбора шишек при небольших объемах обработки [2].

Принцип действия машин заключается в том, что барабан со шпильками шелушителями посажен на горизонтальный вал, который вращается за счет электродвигателя.

В следующей конструкции крутящий момент вала создается за счет двигателя внутреннего сгорания (бензопилы).

Шелушитель-валек удобно использовать в походных условиях, но он характеризуется низкой производительностью и большими затратами физических усилий. Рассмотренные промышленные установки имеют хорошую производительность и дополнительно отсортировывают крупный мусор от орехов [1]. Но они требуют доступа к электросети, либо топлива (бензина), обладают значительной массой, что делает их неудобными для использования в походных условиях. Кроме того, они дорогостоящие.

Оптимальным вариантом является ручной шишкошелушитель, который можно изготовить своими руками. Основным элементом, является барабан с набитыми гвоздями или просто железными штырями (шелушители), торчащими во все стороны. Барабан посажен на горизонтальный вал, который вращается ручным способом. Приготовленная шишка засыпается сверху через жерло, крутящийся барабан зажимает шишки между железными штырями и стенками шишкодробилки, собственно, что и приводит к их измельчению [2].

Самодельный шишкошелушитель состоит из бункера и вращающегося в нем барабана со шпильками-шелушителями [3]. Отличительной особенностью этой конструкции является отклоняющаяся от вала дробления передняя стенка. Это было сделано для возможности регулировки поступления шишек к барабану шелушителя, в зависимости от влажности геометрических размеров шишек.

Для больших объёмов переработки выпускаются шишкодробилки, действующие по принципу стержневой мельницы.

Машина изготавливается из блоков (загрузочный лоток, шелушитель, решетный стан, рама, привод, лоток), которые могут разбираться для транспортирования [3]. Присутствует возможность регулирования зазора между ротором и дэкой в шелушителе, выделение ореха на решете, а также отделение мелких примесей от ореха воздухом. Перемещать по лесу можно на колесиках. Привод ручной или электрический. Габаритные размеры (ДхШхВ) - 820х370х960 мм.

Производительность с электрическим приводом - 30...50 кг/час по шишке (зависит от влажности шишки). Засоренность ореха на выходе - менее 1% (с вентилятором). Засоренность ореха на выходе - 7...10% (без вентилятора) [4].

Производительность с ручным приводом - 15...30 кг/час по шишке (зависит от влажности шишки). Засоренность ореха на выходе - 4...5% (без вентилятора).

Проектирование и расчет шелушителя кедровых орехов включает в себя следующие основные этапы:

– выбор типоразмера шелушителя по заданным технологическим параметрам;

– определение кинематических и конструктивных параметров;

– определение технологических показателей;

– прочностной расчет деталей и узлов.

Исходными данными при проектировании являются:

– производительность;

– степень очистки;

– дробимый материал;

– характеристика дробимого материала (размеры шишек, степень их влажности и смолистости) [6].

Собранные шишки засыпаются сверху, вращающийся барабан зажимает шишки между железными штырями и стенками шишкодробилки, что приводит к их измельчению. Образовавшаяся смесь из ореха, скорлупы и оснований шишек собирается в мешки или иные ёмкости для дальнейшей обработки [3].

Процесс получения очищенных шишек достаточно сложен. Шишкошелушители обладают своими плюсами в сравнении с промышленной машиной, а именно: простота и надежность конструкции; небольшие габариты; малый вес; небольшая цена. Важной характеристикой рассмотренных машин для извлечения кедровых орехов из шишек является процент поврежденных (расколотых) при извлечении орехов.

Необходимое условие шелушения обеспечивает мельница с приводом от червячного редуктора. Отсев кедрового ореха обеспечивается виброститами с размерами ячейки – от 12 до 8 мм.

Расчет на прочность элементов шелушителя позволит определить наиболее оптимальную конструкцию обеспечивающей производительность, удобство работы и исключающий поломку его элементов.

Определение норм времени на разработку конструкторской документации, технологии сборки шелушителя позволило определит затраты, связанные с производством шелушителя.

Список литературы:

1. Шишкодробилка [электронный ресурс] – Режим доступа. – URL: http://www.wiki-wiki.ru/wp/index.php/ (дата обращения: 21.01.2020).
2. Словари и энциклопедии на Академике [электронный ресурс] – Режим доступа. – URL: https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/1201336 (дата обращения: 21.01.2020).
3. Про ферму / Птицы, животные, растения и насекомые [электронный ресурс] – Режим доступа. – URL: http://profermu.com/sad (дата обращения: 21.01.2020).
4. Общемашиностроительные нормативы времени на слесарную обработку деталей и слесарно-сборочные работы по сборке машин. Мелкосерийное и единичное производство. М.: Машиностроение, 1998. -220 с.: ил.
5. Проектирование, конструирование и расчет техники пищевых технологий под редакцией В.А. Панфилова. – Спб.: «Лань», 2013 910 с.
6. Плесовских В.А. Исследование процесса раскалывания скорлупы кедрового ореха./Плесовских В.А., Чуба А.Ю.// Актуальные вопросы науки и хозяйства: новые вызовы и решения. Сборник материалов LII Международной студенческой научно-практической конференции. 2018. С200-203.