СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОСЛЕУБОРОЧНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ФРАКЦИОНИРОВАНИЕМ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ЕЁ

- теоретическая вероятность содержания в исходном ворохе мелких зерновок -класса по толщине (),- класса по скорости витания (), толщина которых меньше ширины отверстий сортировального решета () и скорость витания больше скорости воздушного потока в пневмосепарирующем канале (> );

Poivj - теоретическая вероятность содержания в исходном ворохе крупных зерновок -класса по толщине (),- класса по скорости витания (), толщина которых больше ширины отверстий сортировального решета ( ) и скорость витания меньше скорости воздушного потока в пневмосепарирующем канале ( );

Pmivj - теоретическая вероятность содержания в исходном ворохе мелких зерновок -класса по толщине (),- класса по скорости витания (), толщина которых меньше ширины отверстий сортировального решета () и скорость витания меньше скорости воздушного потока в пневмосепарирующем канале ( );

Рo - теоретическая вероятность выхода основной фракции вороха с учётом полноты разделения.

Теоретическую вероятность выхода основной фракции вороха можно определить по следующей формуле

(8)

Среднеквадратическое отклонение толщины зерновок после разделения определяли из выражения

,мм. (9)

Среднюю скорость витания зерновок после разделения определяли из выражения

(10)

Среднеквадратическое отклонение скорости витания зерновок после разделения определяли по формуле

,м/с. (11)

Анализ результатов расчётов показал, что для получения посевного материала, более выравненного по толщине, лучше выбирать решёта с большей шириной отверстий и среднюю скорость воздушного потока в пневмосепарирующем канале, чем решёта с меньшей шириной отверстий и большую скорость воздушного потока в пневмосепарирующем канале. Так, например, при ширине отверстий сортировальных решёт bp=2,4 мм и скорости воздушного потока в пневмосепарирующем канале V=8,5 м/с доля выхода основной фракции составляет Рo= 0,595 при средней толщине зерновок Мb=2,892 мм и среднеквадратическом отклонении толщины b=0,218 мм. При выборе ширины отверстий сортировальных решёт bp=2,6 мм и скорости воздушного потока в пневмосепарирующем канале V=7,5 м/с выход основной фракции увеличивается до Рo= 0,706 при большей средней толщине зерновок Мb=2,900 мм и меньшем среднеквадратическом отклонении толщины b=0,210 мм.

Лучшая выравненность зерновок основной фракции по скорости витания достигается при ширине отверстий сортировальных решёт bp=2,6 мм и скорости воздушного потока в пневмосепарирующем канале V=7,5...8,0 м/с. Такой характер зависимости объясняется корреляционной связью толщины зерновок с их скоростью витания и неполнотой разделения как по толщине, так и по аэродинамическим свойствам.

Проведённые теоретические исследования показывают, что для получения качественного посевного материала озимой пшеницы предпочтительнее использовать сортировальные решёта с шириной отверстий 2,6 мм и устанавливать скорость воздушного потока в пневмосепарирующем канале в пределах 7,0...8,0 м/с. Доля вороха, выделяемая в фуражную фракцию при полноте разделения, соответствующей вторичной очистке = 0,8, не превышает 30%.

Для подтверждения теоретических предпосылок фракционной технологии очистки зерна и оценки качественных показателей работы рабочих органов и машин в целом был проведён отбор проб зерна на машинах ОЗФ-80/40/20, работающих в хозяйствах в составе технологических линий при очистке вороха озимой пшеницы. При этом отбирали пробы исходного вороха, вороха после очистки на сортировальных решётах, очищенного зерна после пневмосепарирующего канала второй аспирации. В качестве сортировальных использовали решёта с продолговатыми отверстиями шириной 2,4 и 2,6 мм. Скорость воздушного потока в пневмосепарирующем канале второй аспирации - 7,5...7,6 м/с. Производительность машин при установке решёт с шириной отверстий 2,4 мм составляла 20 и 55 т/ч, при установке решёт с шириной отверстий 2,6 мм - 40 т/ч.

Фактическое и расчётное распределение вороха озимой пшеницы по фракциям и качество получаемого зерна после фракционной очистки машиной ОЗФ-80/40/20 показало хорошее их согласование.

В четвёртой главе "Обоснование принципиальной схемы машин для послеуборочной обработки зерна фракционированием" представлены технологические схемы высокопроизводительных зерноочистительных машин для получения высококачественных семян.

Машина (рисунок 11) включает усовершенствованную двухаспирационную систему с возможностью независимой регулировки скорости воздушного потока в аспирационных каналах, новую конструкцию решётного стана с двухъярусным расположением решёт и постановкой в каждом ярусе последовательно двух решёт на машине ОЗФ-50/25/10 и трёх - на машине ОЗФ-80/40/20 с иной схемой их расположения и устройством для снижения потерь зерна сходом с колосового решета, устройство для снижения забиваемости решёт. Эти технические решения защищены патентами РФ.

1 – рама; 2 – питающее устройство; 3 – канал первой аспирации; 4 – канал второй аспирации; 5, 6 – осадочные камеры; 7 – шнеки; 8 - диаметральный вентилятор; 9 – воздухоотводящий патрубок; 10 – делитель; 11 – регулировочное окно; 12 – клапан; 13 – решётные станы; 14 – лоток вывода колосового вороха; 15 – лоток вывода фуражной фракции; 16 – лоток вывода мелких примесей; - воздух; - ворох; - легкие примеси; - проход сортировального решета; - мелкие примеси; - колосовой ворох (крупные примеси); - проход колосового решета; - фуражная фракция; - очищенное зерно; - сход сортировального решета; - фуражная фракция, выносимая воздушным потоком

Рисунок 11 - Технологическая схема зерноочистительной машины ОЗФ-80/40/20

Технологический процесс очистки зерна машиной OЗФ-80/40/20 (рисунок 11) протекает следующим образом: при работе машины зерновой ворох по зернопроводу поступает в приёмную часть питающего устройства 2, откуда шнеком распределяется по ширине пневмосистемы и подаётся в делитель 10 и далее в сдвоенный пневмосепарирующий канал первой аспирации 3, где воздушным потоком выделяются легковесные примеси, а оставшаяся часть зернового вороха по распределителю подаётся на верхний и нижний решётные станы 13.

Скорость воздушного потока в пневмосепарирующем канале должна быть такой, чтобы зерно не выносилось. Вынесенные воздушным потоком примеси оседают в осадочной камере 5 и шнеком 7 выводятся из машины, а пыль удаляется из машины воздушным потоком.

На первом и втором сортировальных решётах Г верхнего яруса каждого решётного стана проходом выделяется мелкая часть зерна и мелкие засорители, а более крупное зерно и крупные примеси сходят на следующее колосовое решете Б, где зерно просыпается, а крупные примеси идут сходом в лоток 14 и выводятся из машины. Часть вороха, просыпавшегося через сортировальные решёта Г, поступает на подсевные решёта В, где проходом выделяются мелкие примеси, которые по скатной поверхности и лотку 16 выводятся из машины. Выделенные легковесные, крупные и мелкие примеси составляют отходовую фракцию, которая является благоприятной средой для обитания и размножения микроорганизмов. Она поступает в отдельную секцию бункера зерноочистительного агрегата и по мере её заполнения выгружается в транспортное средство и вывозится за пределы санитарной зоны.

Мелкое, щуплое и дроблёное зерно сходит с подсевного решета В, через разгрузочный канал на поддон. Зерно, просыпавшееся через колосовое решето Б, поступает на расположенное под ним третье сортировальное решето Г, где выделяется мелкое, щуплое и дроблёное зерно и поступает на поддон. На поддоне оно объединяется с зерном, сошедшим с подсевных решёт В, образуя фуражную фракцию, которая через лоток 15 выводится из машины.

Зерно, сошедшее с сортировального решета Г нижнего яруса каждого решётного стана, подаётся во второй пневмосепарирующий канал 4, где из него воздушным потоком выделяются щуплые, биологически неполноценные зерновки, которые осаждаются в осадочной камере 6 и шнеком 7 выводятся из машины. Скорость воздушного потока во втором пневмосепарирующем канале должна быть такой, чтобы выносилось биологически неполноценное и дроблёное зерно, не отвечающее требованиям базисных и посевных кондиций.

Зерно, вынесенное воздушным потоком, объединяется с зерном, сошедшим с подсевных решёт, образуя фуражную фракцию, и поступает через лоток в отдельную секцию бункера. Очищенное зерно поступает в бункер чистого зерна.

Так работает машина в режиме фракционирования при первичной и вторичной очистке зерна.

При предварительной обработке зерна в верхнем ярусе каждого решётного стана устанавливают колосовые решёта с нарастающим размером отверстий, а в нижнем ярусе подсевные решёта одинакового размера и с одинаковыми отверстиями.

В пятой главе "Обоснование конструкции и параметров воздушной очистки зерноочистительной машины" представлены результаты исследований разделения зернового вороха воздушным потоком в пневмосепарирующих каналах зерноочистительных машин, обоснование способа регулирования воздушного потока в пневмосепарирующих каналах, обоснование длины отражательной перегородки осадочных камер, влияния расстояния от приёмника зерна до канала сепарации на качество работы воздушной системы.

Исследования проводили на лабораторной установке, схема которой представлена на рисунке 12.

Для изыскания путей повышения полноты выделения биологически неполноценных зерновок в пневмосепарирующем канале были изготовлены следующие варианты конструкции каналов (рисунок 13).

Исследуемые пневмосепарирующие каналы второй аспирации устанавливали на лабораторную установку с двухаспирационной воздушной системой. На установке был применён двухпоточный пневмосепарирующий канал первой аспирации с делителем зернового вороха. С увеличением производительности во всех исследуемых вариантах пневмосепарирующих каналов (рисунок 14) наблюдается уменьшение количества вороха, выделяемого в осадочную камеру, в том числе и зерна, что объясняется повышением концентрации материала в воздушном потоке.

Наибольший интерес представляет конструкция пневмосепарирующего канала (рисунок 13 г), позволяющая организовать двухстадийную очистку зернового вороха и выделить наибольшее количество вороха и биологически

неполноценного зерна.

Так, например, при производительности 10 т/ч (рисунок 14 г) во втором пневмосепарирующем канале при наличии герметизирующего клапана выделено 26,3% зернового вороха, в том числе зерна -17,8 и 8,5% засорителей, тогда как без герметизирующего клапана – 12,4% зернового вороха, в том числе 5,4% зерна и 7% засорителей, т.е. при постановке герметизирующего клапана выделилось биологически неполноценного зерна на 12,4% больше.

Установлено, что наиболее рационально скорости воздушных потоков в каналах аспирации регулировать сочетанием двух факторов: изменением частоты вращения вала вентилятора и открытием регулировочных окон в аспирационных каналах. При изменении величины открытия регулировочного окна в каналах как первой, так и второй аспирации происходит пропорциональное изменение скорости воздушного потока по ярко выраженной линейной зависимости, сохраняя при этом фактически неизменной скорость воздушного потока в другом канале (рисунок 15).

При увеличении регулировочного окна с 0 до 100 мм скорость воздушного потока в пневмосепарирующем канале первой аспирации уменьшается с 5 до 3,1 м/с (рисунок 15 а), а в канале второй аспирации - с 10,6 до 7,1 м/с (рисунок 15 б). В том и другом случае скорость воздушного потока в другом канале остается постоянной.

Предложенный способ регулирования скорости воздушного потока в аспирационных каналах позволяет за счёт изменения величины открытия регулировочного окна в любом из них устанавливать необходимую скорость без влияния на работу другого, что и подтверждают результаты исследований (рисунок 15)

Такой способ регулирования скорости воздушного потока позволяет быстро и удобно устанавливать необходимый режим работы воздушной очистки зерноочистительной машины.

Исследования работы предлагаемой воздушной системы показали, что с увеличением частоты вращения вала вентилятора увеличиваются как скорости воздушного потока в аспирационных каналах первой и второй аспирации, так и потребляемая мощность (рисунок 16).

Учитывая, что технологически необходимая скорость воздушного потока в канале второй аспирации всегда должна быть выше, чем в канале первой, то её следует устанавливать за счёт изменения частоты вращения вала вентилятора.

Изменение скорости воздушного потока в каналах аспирации практически происходит по линейной зависимости. Мощность, затрачиваемая на привод вала вентилятора с увеличением его частоты вращения, возрастает по кубической зависимости. Поэтому при работе воздушной системы необходимо стремиться к наименьшей технологически необходимой частоте вращения вала вентилятора, при которой будут обеспечиваться потребные скорости воздушного потока в каналах.

При этом, как следует из рисунка 16, с уменьшением частоты вращения вала вентилятора уменьшаются и затраты энергии, т.е. предложенная система регулирования скорости воздушного потока обеспечивает режим работы вентилятора

В шестой главе "Повышение эффективности разделения зернового вороха на решетных станах" представлены результаты исследований влияния схемы размещения решёт в решётном стане на фракционирование зернового вороха, обоснования выбора решёт для обработки зернового вороха различных культур, влияния конструктивных и режимных параметров решётного стана на эффективность работы решёт, совершенствования процесса очистки решёт и снижения потерь зерна за очисткой.

При подготовке семян размер отверстий сортировальных решёт должен быть таким, чтобы выделить из зернового вороха зерновки всхожестью менее 92,0%. Проведённые исследования показали, что при обработке в условиях ЦЧР зернового вороха озимой пшеницы Дон 93 следует использовать сортировальные решёта с шириной отверстий 2,4...2,6 мм. Для других районированных в том или ином регионе сортов и культур он должен определяться экспериментально.

Наиболее высокопроизводительными отечественными зерноочистительными машинами являются ОЗС-50 (ГСКБ "Зерноочистка"), СВУ-60 (ОАО "Воронежсельмаш"), а также ОЗФ-50 и ОЗФ-80 (ООО "СемМаш"). В решётных станах первых двух машин применено одноярусное расположение последовательно подсевного, сортировального и колосового решёт и установлены четыре таких решётных стана. В машинах ОЗФ-50 и ОЗФ-80 установлены два решётных стана с двухъярусным расположением решёт. В машине ОЗФ-80 в каждом ярусе расположено по три решета, а в машине ОЗФ-50 – по два решета. В верхнем ярусе машины ОЗФ-80 установлены последовательно два сортировальных и колосовое решета, а в нижнем два подсевных и сортировальное с возможностью выделения фуражного зерна сходом с подсевных решёт и проходом через сортировальное решето нижнего яруса, а в машине ОЗФ-50 в верхнем ярусе установлены последовательно сортировальное и колосовое, а нижнем – подсевное и сортировальное (патенты на полезную модель №43798, 63715). Большая часть фуражного зерна в этих машинах выделяется на решётных станах.

Схемы размещения решёт в решётных станах рассматриваемых машин приведены на рисунке 17.

Если сопоставить рассматривае-мые решётные станы, то в машине ОЗФ-80 установлено 4 подсевных ре-шета, 6 – сортировальных и 2 коло-совых, а в машинах ОЗС-50 и СВУ-60 по 4 решета подсевных, сортиро-вальных и колосовых, т. е. в машине ОЗФ-80 увеличена площадь сортиро-вальных решёт в 1,5 раза и колосо-вых – уменьшена в 2 раза.

Рассматриваемые решётные станы исследовали в лабораторных условиях при обработке зернового вороха озимой пшеницы Дон 93 с содержанием 9,03% засорителей и 21,9% зерновок размером

Решётные станы имели одинаковые режимы работы: частота колеба-ний 375 мин-1 и амплитуда – 15мм.

Исследования проводили при производительности двух двухъярусных и четырёх одноярусных решётных станов (сложившаяся компоновка машин) 20 и 40 т/ч. Результаты исследований приведены в таблице 3.

Таблица 3. Разделение зернового вороха в решётных станах

Показатели	Расположение решёт
	двухъярусное		одноярусное
Количество решётных станов	2	2	4	4
Производительность, т/ч	20	40	20	40
Распределение зернового вороха по фракциям, %: очищенное зерно фуражная фракция неиспользуемые отходы	72,80 18,96 8,24	78,86 14,69 6,45	77,54 14,20 8,26	82,75 9,49 7,76

Продолжение таблицы 3

Содержание компонентов в очищенном зерне, %: зерна размером >2,6 мм зерна размером	91,85 8,10 0,05	91,86 7,33 0,81	91,64 8,24 0,11	80,36 18,64 0,99
Содержание компонентов в фуражной фракции, %: зерна размером	98,32 1,68	87,28 12,72	98,07 1,93	91,82 8,18
Полнота выделения зерна размером	0,85	0,60	0,64	0,40