北方石碾對小籽粒谷物的受力分析*

張　琴,王保愛,孫步功

(1.甘肅農業大學 機電工程學院，甘肅 蘭州　730070； 2.甘肅畜牧工程職業技術學院，甘肅 武威　733006)

0　引　言

人類生存的根本就是糧食，從古至今，糧食加工工具的發展也在不斷的改進和完善，也顯示出了能工巧匠不斷改造和創新的能力。石碾(相關文獻記載，正式創始于北魏)作為我國重要的傳統農機具，是人類文明時代的產物，也是民族文化的重要組成部分。石碾在我國北方的農村，應用甚廣，其功能、結構及其力學原理都是十分巧妙和獨特。由前石器時代起源的石磨盤和石磨棒(見圖1)演變到秦漢以后相繼發明的石磨(見圖2)、石碾等[1-2]。

圖1　石磨盤、石磨棒圖2　石磨上、下磨盤

1　石碾結構組成及工作原理

石碾主要用于完成谷物脫粒、去皮和碾粉加工，工作性能好，操作省力。傳統碾子主要由碾盤、碾盤、碾架和碾磙組成。碾盤、碾磙由巖石制成，碾架往往為木質或者木鐵混合，碾盤中心設鐵質豎軸，連接碾架，碾架上固定兩個木質的水平軸栓，碾磙兩端中心鑿圓孔或者方孔再嵌入含圓孔塊石用以支撐軸栓，碾架上開設圓孔，以人推或者拉碾架[3-4]。根據其工作原理將石碾結構做出如圖3所示簡化(碾磙直徑和長度參考北方石碾結構，近似為1:1)，主要由：石碾底座、碾盤、中心轉軸、碾磙、碾磙軸幾部分組成。

圖3　石碾簡化結構1.支撐底座　2.碾磙軸　3.碾磙　4.中心轉軸　5.碾盤

工作時，碾磙軸2內端與中心轉軸為轉動連接，外力F作用于其外端，使其帶動碾磙3繞中心轉軸4在碾盤5上進行轉動，由于碾磙空套在碾磙軸上，碾磙本身又是圓柱剛體，與碾盤又是線接觸，所以，運動時，碾磙繞中心轉軸4轉動的同時，繞自身回轉軸做滾動。……