Механизация послеуборочной обработки зерна. Трубилин Е. И. Федоренко Н. Ф. Тлишев А. И
 Скачать 6.13 Mb.
|
|
КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН Трубилин Е.И. Федоренко Н.Ф. Тлишев А.И. МЕХАНИЗАЦИЯ ПОСЛЕУБРОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЗЕРНА И СЕМЯН УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ДЛЯ СТУДЕНТОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ВУЗОВ Краснодар 2009 2 КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН Трубилин Е.И. Федоренко Н.Ф. Тлишев А.И. МЕХАНИЗАЦИЯ ПОСЛЕУБРОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЗЕРНА И СЕМЯН Рекомендовано Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по агроинженерному образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных за- ведений по специальности «Механизация сельского хозяйства» Легкие примеси Легкие примеси А Подсев Фураж Крупные примеси Чистое зерно Б Б Б Б А А А В В В В Загрузка зернового вороха Краснодар 2009 3 УДК 631.3 Пособие написано в соответствии с примерной программой дисципли- ны «Сельскохозяйственные машины». В работе приведены принципы и спо- собы очистки и сортирования семян, типы зерноочистительных машин, агро- технические требования к зерноочистительным машинам, классификация, назначения, регулировки и подготовка к работе зерноочистительных и сор- тировальных машин. Для студентов специальности 110301. 65 – Механизация сельского хозяйства (очная и заочная форма обучения) Учебное пособие рассмотрено и одобрено методической комиссией факультета механизации – протокол № 9 от « 16 » июня 2009 г. Рецензент: доктор технических наук, профессор Чеботарёв М.И. (Кубанский государственный аграрный университет) 4 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 4 1 Очистка и сортирование зерна 5 1.1 Задачи очистки, сортирования и калибрования семян 5 1.2 Требования к качеству зерна и семян 6 1.3 Способы очистки и сортирования семян 7 1.4 Очистка семян воздушным потоком 8 1.5 Разделение семян по размерам на решётах 11 1.6 Разделение семян по длине на триерах 13 1.7 Разделение семян по форме и свойствам их поверхности 15 1.8 Очистка и сортировка семян по плотности 18 1.9 Электрические методы разделения зерна 19 1.10 Типы зерноочистительных машин 20 1.11 Общие агротехнические требования к зерноочистительным ма- шинам 21 2 Классификация и комплексы машин 21 3 Машины для очистки и сортирования 22 3.1 Безрешётные, воздушно-решётные и комбинированные машины 22 3.1.1 Безрешётная зерноочистительная машина МПО-50 22 3.1.2 Воздушно-решётная зерноочистительная машина ОВС-25 24 3.1.3 Сепаратор вороха универсальный СВУ-60 26 3.1.4 Комбинированные зерноочистительно-сортировальные машины СМ-4 и МС-4,5 29 3.2 Специальные семяочистительные машины 41 3.2.1 Электромагнитная семяочистительная машина ЭМС-1А 41 3.2.2 Магнитная семяочистительная машина СМЩ-0,4 45 3.2.3 Фрикционные сепараторы 46 3.2.4 Пневматическая зерноочистительная колонка ОПС-2 49 3.2.5 Пневматический сортировальный стол ПСС-2,5 50 3.2.6 Сепаратор семян по массе ССМ-2 (КГАУ, кафедра сельскохозяйст- венных машин) 55 4 Зерносушилки, агрегаты и комплексы для послеуборочной обра- ботки зерна 62 4.1 Способы сушки и агротехнические требования 62 4.2 Барабанные зерносушилки 64 4.3 Шахтные зерносушилки 66 4.4 Конвейерная, ромбическая и карусельная зерносушилки 71 4.5 Оборудование для активного вентилирования зерна 73 4.6 Агрегаты и комплексы для послеуборочной обработки зерна 76 5 Охрана труда при обслуживании зерноочистительных машин, агрегатов и комплексов 81 Контрольные вопросы 84 Список использованных источников 88 Приложение А 89 Приложение Б 90 Приложение В 94 5 Radices litterarum amarae sunt, fructus dulces – (латынь) Корни науки горьки, а плоды сладки ВВЕДЕНИЕ Производство зерна в сельском хозяйстве завершается послеуборочной обработкой. В общем производственном процессе возделывания, уборки и после- уборочной обработки урожая зерновых и других культур, основные затраты приходятся на послеуборочную обработку, заключающуюся в очистке, сушке и доведении до требуемых кондиций по чистоте, влажности и другим пока- зателям зерна и семян. Одной из причин низкой урожайности зерновых в нашей стране явля- ется плохое качество семян. По данным Госсеминспекции, за последние 5 лет в России высевают не более 20 % высококлассных семян, а некондиционных - до 34,9%. За счет повышения качества семян можно снизить нормы высева и, как следствие, сократить семеноводческие посевы и получить допол- нительно 17...19 млн т зерна, что сопоставимо с общим объемом высеваемых семян. Главная причина снижения качества семян - их травмирование при уборке и послеуборочной обработке, а также образование больших «завалов» необработанного зерна из-за недостаточной производительности зерноочи- стительной и зерносушильной техники. Травмирование зерна приводит так- же к ухудшению его технологических свойств, потере стойкости к хранению. Своевременное и качественное выполнение работ по послеуборочной обработке, снижение затрат и сокращение потерь при этом возможны на базе комплексной механизации всех работ в сочетании с поточными методами, т. е. при переводе обработки зерна и семян на индустриальную основу. Для выполнения работ связанных с очисткой, сортированием, сушкой и хранением зерна используются машины, агрегаты, зерноочистительно- сушильные комплексы, семяочистительные приставки, отделения бункеров активного вентилирования, а также другое оборудование. В процессе послеуборочной обработки вороха зерновой (семенной) ма- териал должен быть доведен до требуемых кондиций (норм), которые уста- навливаются соответствующими государственными стандартами. Для эффективного использования дорогостоящей сложной техники для послеуборочной обработки зерна специалисты в этой области должны хоро- шо знать принципы работы и конструкцию машин и оборудования, уметь на- страивать их на оптимальный режим работы, а также предупреждать, выяв- лять и устранять неисправности, своевременно и грамотно проводить техни- ческое обслуживание при соблюдении правил охраны труда и окружающей среды. 6 1 Очистка и сортирование зерна 1.1 Задачи очистки, сортирования и калибрования семян Зерновой ворох, поступающий от комбайнов и молотилок, состоит из зерна убираемой культуры и примесей. Примеси разделяют на зерновые и сорные. К зерновым примесям относятся битое, изъеденное зерно основной культуры (остатки менее половины зерна), зерно проросшее, щуплое, зерна других культурных растений (например, рожь в пшенице), к сорным – семена сорной растительности, органические примеси (полова, части стеблей), а также вредные примеси (куколь, головня, спорынья, горчак, вязель и др.) В зерне могут быть также металлические примеси, которые попадают в него при уборке и перевозке. Если зерен основной убираемой культуры в общей массе меньше 85%, то такой зерновой продукт считают «смесью». Количест- во примесей, содержащихся в зерновой смеси, выраженное в % к массе на- вески, называется засоренностью. О ч и с т к а - это разделение (сепарация) зерновой смеси на отдельные фракции, различающиеся по каким-либо физико-механическим свойствам (размеру, плотности и др.). Очистка может быть предварительная, первичная и вторичная Задачей очистки является выделение из вороха всех примесей, а также выделение щуплого, битого и поврежденного зерна основной культуры для повышения чистоты зернового сырья. Очистке подвергают все убранное зер- но. Предварительную очистку используют для свежеубранного зерна влажностью до 35 %. При этом в очищенном зерне снижается содержание наиболее крупных и мелких примесей (с 15...20 до 3 %), удаляется часть из- быточной влаги, увеличивается его сыпучесть, облегчаются последующие процессы (особенно сушка), повышается устойчивость зерна к самосогрева- нию при временном хранении в насыпи. Первичной очистке подвергают свежеубранное зерно влажностью не более 22 % или предварительно обработанное и высушенное зерно влажно- стью не более 18 %. При этом из зерна выделяются крупные, легкие и мелкие примеси, дробленое и щуплое зерно; содержание примесей в зерне снижается с 8...10 до 1...3 %. Исходный зерновой ворох разделяется на три фракции: очищенное зерно, фуражные отходы и примеси. Вторичная очистка способствует выделению из зерна близких к нему по размерам примесей, трудноотделимых семян сорняков. В результате ис- ходный зерновой ворох разделяется на семенную фракцию, зерно второго сорта, легкие, мелкие и крупные примеси. Продовольственное и фуражное зерно подвергают в основном предва- рительной и первичной очистке, а семенное - еще и вторичной. Сортирование зерна это процесс механического разделения очищенно- го от примесей зерна на фракции, различающиеся хлебопекарными (для про- довольственного) или посевными (для семенного) качествами, проводящееся 7 с целью получения высококачественного продовольственного и семенного материалов. Зерно сортируют по размерам (толщине, ширине и длине), весу, аэро- динамическим свойствам и другим признакам. Продовольственное зерно в целях повышения его качества также подвергают сортированию. Во многих зерноочистительных машинах очистка и сортирование зерна выполняются одновременно. Калиброванием называют разделение очищенных семян на фракции по их размерам. Размеры семян каждой фракции находятся в определенных пре- делах, обусловленных требованиями равномерности высева аппаратами сея- лок. Калиброванием семена кукурузы, сахарной свеклы, подсолнечника, хлопка и других культур подготавливают к высеву сеялками точного высева или к переработке зерна в муку и крупу. Использование калиброванных се- мян позволяет равномерно распределять их по гнездам или в рядах, что обес- печивает снижение затрат труда по уходу за посевами, экономию посевного материала и повышение урожайности. 1.2 Требования к качеству зерна и семян Своевременно и хорошо очищенное зерно (семена) лучше хранятся. Хорошо очищенные и отсортированные семена снижают засорённость полей, повышают всхожесть семян и урожайность. Биологически полноценные, вы- ровненные, свободные от примесей и болезней семена обеспечивают наибо- лее высокие энергию прорастания и лабораторную всхожесть, дружные и сильные всходы, высокую урожайность. Основные показатели товарного качества зерна следующие: засорён- ность, влажность, масса 1000 семян, натура, запах, вкус, цвет, заражённость вредителями. Из посевных качеств семян государственными стандартами нормиро- ваны: чистота, всхожесть, влажность, засорённость болезнями и вредителя- ми. В зависимости от назначения (для посева, продовольственных или фу- ражных целей) к зерну предъявляют различные требования. Так, для посева используют семена сортов, гибридных популяций, гибридов и родительских форм гибридов, внесенных в Государственный реестр селекционных дости- жений и допущенных к использованию. Семена классифицируют на категории: оригинальные (ОС), элитные (ЭС), репродукционные для семенных (PC) и товарных (РС Т ) целей. Семена должны быть проверены на сортовые и посевные показатели качества (приложение Б, таблица 1-3) и удостоверены соответствующими документами. Семена, не отвечающие сортовым и посевным качествам для заявленных категорий, переводят в более низкую категорию. Такой перевод допускается только при невозможности повышения качества семян за счет дальнейшей обработки. Допускается с разрешения уполномоченных органов управления сельским хозяйством субъектов Российской Федерации исполь- 8 зовать для посева семена, выращенные в неблагоприятные по погодным ус- ловиям годы, со всхожестью менее установленных норм для ОС и ЭС на 3 %, для PC и РС Т - на 5 %. Содержание семян овсюга в ОС и ЭС пшеницы, ржи, тритикале и проса не допускается, в ОС и ЭС овса допускается не более 3 ед/кг, а в PC проса - 4 ед/кг. В семенах гороха наличие живых жуков и личинок гороховой зерновки (брухуса) допускается не более 10 ед/кг. Запрещается использовать для посева семена, в которых обнаружены: сорняки (семена, плоды), вредители и возбудители болезней, имеющие карантинное значение для Российской Федерации согласно утвержденному перечню; живые вредители и их личинки, повреждающие семена соот- ветствующей культуры, за исключением клещей, наличие которых допуска- ется в РС Т не более 20 ед/кг; семена ядовитых растений — гелиотропа волосистоплодного и трихо- десмы седой. Запрещается использовать для посева семена рапса, в которых обнару- жены семена ядовитых сорняков — чемерицы белой, болиголова пятнистого, белены черной, жерухи лекарственной, лютиков едкого, ползучего и ядови- того. Содержание зерновок кукурузы, пораженных нигроспорозом, серой и красной гнилью, фузариозом и белью в сумме на 100 початков при амбарной апробации не должно превышать 300 ед. в ОС и ЭС и 500 ед. в PC и РС Т . В семенах кукурузы не допускается содержание семян и плодов других расте- ний. В категории ОС сортов и родительских форм гибридов подсолнечника не допускается примесь склероциев белой и серой гнили, а в категориях ЭС, PC и РС Т они не должны превышать 0,08 %. Масса 1000 семян сортов подсолнечника в Северо-Западном районе (кроме Саратовской и Волгоградской областей) должна быть не менее 60 г, а в остальных районах - не менее 50 г. Влажность семян подсолнечника, заго- тавливаемых в страховые фонды, должна быть не более 7 %. Для продовольственного зерна установлены базисные и огра- ничительные кондиции, отражающие его качество и гарантирующие сохран- ность и нормальные технологические свойства при дальнейшем использова- нии (приложение Б, таблица 4). Как семенное, так и продовольственное зерно должно иметь нормаль- ные запах и цвет. Требования к зерну, применяемому в комбикормовой про- мышленности, приведены в таблице 5, приложения Б. Специальных требова- ний к фуражному зерну, используемому в хозяйствах на корм, нет. 1.3 Способы очистки и сортирования семян Операции по очистке, сортированию и калиброванию проводят в сепа- рирующих машинах, снабжённых различными сепарирующими рабочими органами. 9 Принцип работы сепарирующих органов основан на различии физико- механических свойств отдельных частиц зерновой смеси. К этим свойствам относятся: аэродинамические свойства, размеры, форма, плотность, состоя- ние поверхности, упругость, цвет, электрофизические свойства и др. Спосо- бы очистки и сортирования семян определяются в зависимости от физико- механических свойств составляющих исходного вороха. На практике получили распространение следующие способы очистки и сортирования: а) очистка семян воздушным потоком; б) разделение семян по размерам на решетках; в) разделение семян по длине на триерах; г) разделение семян по форме и свойствам их поверхности; д) очистка и сортирование семян по плотности; е) электрические методы разделения зерна. 1.4 Очистка семян воздушным потоком Этот способ разделения широко применяют в зерноочистительных машинах. Он основан на различии в массе и аэродинамических свойствах семян и при- месей. Аэродинамические свойства семян и примесей характеризуются со- противлением, которое оказывает их движению воздух. Сопротивление воз- духа не одинаково для семян и многих примесей. Если как показано на ри- сунке 1.1 а в вертикально восходящий поток воздуха поместить несколько разных частиц, то на них будут действовать вес (сила тяжести) G, а также подъемная сила (при движении частицы вверх), или сила сопротивления воз- душного потока (при движении частицы вниз).Подъемную силу, или силу сопротивления R в Н (ньютонах) можно определить по формуле , ) ( 2 u c F k R (1.1) где k – коэффициент сопротивления; ρ – плотность воздуха, кг/м 3 ; F – площадь Миделева сечения частицы (площадь проекции частицы на плоскость, перпендикулярную относительной скорости), м 2 ; с – действительная скорость частицы, м/с; и – скорость воздушного потока, м/с; с-и – относительная скорость частицы, м/с. Если G 1 1 , то частицы М 1 будет двигаться вместе с воздушным А тооком вверх, а если R 2 2 , то частица М 2 будет двигаться вниз. Если R 3 =G 3 , то частица в потоке воздуха будет находиться во взвешенном состоя- нии. В этом случае скорость частицы относительно потока будет равна ско- рости потока, но обратно направлена. Скорость воздушного потока, при ко- торой частица удерживается во взвешенном состоянии, называется критиче- ской скоростью. 10 а – силы, действующие на частицы в вертикальном воздушном канале; б – вертикальный канал нагнетательного действия; в – вертикальный канал вса- сывающего действия; г – двойной вертикальный воздушный канал; д – на- клонный воздушный поток в камере зерноочистительной машины; 1 – венти- лятор, 2, 5 и 6 – воздушные каналы; 3 – осадочная камера; 4 – приемная Амера; 7 – питающий валик. Рисунок 1.1 Типы воздушных каналов зерноочистительных машин Критическую скорость различных частиц определяют из выражения , 2 G u F p k R кр , (1.2) откуда 11 F p k G u кр , (1.3) где G – сила тяжести, Н. Частицы зернового вороха имеют разные критические скорости. Для вы- деления из вороха зерна и легких примесей необходимо, чтобы скорость воз- духа и В находилась в промежутке между значениями критических скоростей разделяемых фракций, т.е. кр B кр u u u " ' , (1.4) где ' кр u - критическая скорость очищенного зерна, '' кр u - критическая скорость лёгких примесей. В этом случае все легкие примеси (полова, соломинки, пыль и т.п.), бу- дут уноситься воздушным потоком вверх, а все очищаемые семена будут па- дать вниз. Важным показателем аэродинамических свойств является коэффициент парусности k п , который выражается следующим отношением: G F g p k k п , (1.5) где g – ускорение свободного падения, м/с 2 (g≈9,81 м/с 2 ). Подставив значение k п в формулу критической скорости, получим п кр k g u . (1.6) Коэффициент парусности характеризует способность частиц оказывать сопротивление воздушному потоку: чем больше коэффициент парусности частиц (k п ), тем меньше может быть скорость воздуха для выделения их из общей массы, и наоборот. Зерновую смесь разделяют на фракции в воздушных каналах и камерах зерноочистительных машин. Воздушные каналы бывают вертикальные и на- клонные, прямоугольного сечения и цилиндрические. Различают вертикаль- ные каналы одинарные (рисунок 1.1 б и в) и двойные (рисунок 1.1 г). Приме- няют каналы нагнетательного действия (рисунок 1.1 б и д), в которых зона обработки зерна воздушным потоком расположена на выходной части канала вентилятора, и всасывающего действия (рисунок 1.1 в и г), когда рабочая зо- на расположена на входной части канала вентилятора. Воздушным потоком выделяют из вороха полову, мякину, мертвый сор, некоторые семена сорняков, щуплое и дробленое зерно и другие примеси. Увлекаемые воздухом выделенные примеси поднимаются по каналу и попа- 12 дают в осадочную камеру. В результате увеличения площади поперечного сечения камеры (в 2,5-3 раза по сравнению с каналом) скорость воздуха резко уменьшается до 0,5-1 м/с и примеси осаждаются. Для улучшения осаждения примесей в камерах делают перегородки, которые изменяют направление воздушного потока. Возникающие при этом центробежные силы способст- вуют осаждению примесей. Всего в камере осаждается до 80% примесей. Наклонным воздушным потоком очищают зерно в веялках-сортировках и других машинах. На частицы, поступающие в наклонный воздушный поток (рисунок 1.1 д), действуют силы R и силы тяжести G=mg. Тяжелые частицы (зерно) имеют меньшую парусность (k п ) и под действием силы G быстро вы- падают в приемник. Легкие примеси имеют большую парусность (большая площадь Миделева сечения и малый вес) и вместе с воздухом летят дальше. Для создания воздушных потоков на зерноочистительных машинах ус- танавливают центробежные пылевые вентиляторы. В зависимости от создаваемого давления центробежные вентиляторы бывают низкого давления ρ=0,01 кгс/см 2 (100 мм вод. ст.), среднего давления ρ=0,01-003 кгс/см 2 (100-300 мм вод. ст. и высокого давления ρ=0,03-0,12 кгс/см 2 (300-1200 мм вод. ст.). На зерноочистительных машинах устанавли- вают обычно пылевые вентиляторы общего назначения низкого и среднего давления. Скорость воздуха в рабочих зонах воздушных каналов регулируют за- слонками, которыми изменяют сечения каналов или сечения входных окон вентилятора. Качество регулирования определяют по составу отходов, осе- дающих в осадочных камерах. В отходах по возможности не должно быть полноценного зерна, а в очищаемом материале – легких примесей, которые могли быть выделены воздушным потоком. |