Механизация послеуборочной обработки зерна. Трубилин Е. И. Федоренко Н. Ф. Тлишев А. И
 Скачать 6.13 Mb.
|
|
1.5 Разделение семян по размерам на решетах На решетах семена разделяют на фракции по ширине и толщине. Тол- щиной считают минимальный размер зерна, а шириной – средний размер. Для разделения семян по ширине применяют решета с круглыми отвер- стиями, а для разделения по толщине – с продолговатыми. Как видно из (ри- сунка 1.2 а), через круглые отверстия могут проходить только те зерна и примеси, ширина которых меньше диаметра d отверстия решета. Толщина зерен и их длина на процесс разделения влияния не оказывают. Для разделения семян по ширине решета подбирают с такими отвер- стиями, чтобы сквозь них проходили зерна второго сорта или примеси (про- ход), а зерна первого сорта сходили с поверхности решета (сход). Через отверстия продолговатой формы (рисунок 1.2 б) могут проходить только те зерна и примеси, толщина которых меньше ширины отверстий. Ширина и длина зерен при этом не влияют на разделение семян по толщине. Решета с продолговатыми отверстиями подбирают так, чтобы ширина отвер- стий была меньше толщины очищаемых семян и больше толщины частиц от- 13 деляемых примесей. Во время работы машины через отверстия этого решета пройдут примеси, а зерно сойдет сходом. а - с круглыми отверстиями;б – с продолговатыми отверстиями; в – с лунко- образными и гофрированными отверстиями для калибрования семян кукуру- зы; г – с треугольными отверстиями; д – плетеные; е – тканые. Рисунок 1.2 Решета зерноочистительных машин Государственным стандартом предусмотрено изготовление решет с раз- личными размерами отверстий. Продолговатые отверстия имеют длину от 10 до 50 мм, что обеспечивает проход через них различных примесей и длинных семян (овес, овсюг и др.) Для калибрования семян кукурузы применяют специальные решета с лункообразными круглыми отверстиями и гофрированные решета с продол- говатыми отверстиями (рисунок 1.2 в). Через отверстия таких решет зерна проходят лучше, так как лунки и канавки ориентируют их относительно от- верстий. Для улучшения просеиваемости разработаны также решета со специаль- ными отверстиями, кромки которых отогнуты. Для разделения семенного материала по форме частиц применяют ре- шета с треугольными отверстиями (рисунок 1.2 г). На таких решетах, напри- мер, выделяют из пшеницы татарскую гречишку (кырлык), имеющую тре- угольную форму, стручки дикой редьки из гречихи и др. В некоторых зерноочистительных машинах для выделения крупных и мелких примесей применяют плетеные (рисунок 1.2 д) и тканые (рисунок 1.2 14 е) проволочные решета, изготовленные из стальной проволоки марок Ст. 0– Ст. 3. В зависимости от назначения различают решета колосовые, сортиро- вальные и подсевные. Колосовые решета предназначены для выделения из массы зерна крупных примесей (частицы стеблей, крупный сор и т.п.). От- верстия этих решет подбирают так, чтобы все зерно с мелкими примесями шло проходом, а крупные примеси составляли сход решета. Сортировальные решета служат для разделения семян основной культу- ры. Крупные семена в этом случае идут сходом, а мелкие семена – проходом. Для сортирования семян зерновых культур применяют обычно решета с про- долговатыми отверстиями, размеры которых подбирают для каждой культу- ры опытным путем. Подсевные решета служат для выделения мелких примесей (минераль- ные примеси, семена сорняков и др.). Для этого используют решета с круг- лыми отверстиями диаметром 2…5 мм и продолговатыми отверстиями ши- риной 2…2,6 мм. В зерноочистительных машинах решета размещают в решетных станах. Машина может иметь один -два (иногда более) решетных стана. 1.6 Разделение семян по длине на триерах. Для отделения от семян основной культуры коротких или длинных при- месей применяют триеры. Триеры изготовляют в виде отдельных машин или в виде рабочих органов зерноочистительных машин. Наибольшее примене- ние получили цилиндрические триеры, рабочим органом которых является ячеистый цилиндр. На внутренней поверхности цилиндра путем штамповки или фрезерования образуют ячейки в виде карманообразных углублений. Диаметр ячеек должен быть больше или меньше длины сортируемых или очищаемых семян. Триерные цилиндры, у которых диаметр ячеек меньше длины основного очищенного зерна, служат для отделения коротких приме- сей. Их называют кукольными. Цилиндры для выделения длинных семян и примесей имеют ячейки диаметром больше длины основного зерна. Такие цилиндры называют овсюжными. Внутри цилиндра смонтирован лоток со шнеком, частота вращения которого обычно равна частоте вращения ячеи- стого цилиндра. Разделение зерен ячеистой поверхностью и схема работы кукольного и овсюжного цилиндров показаны на рисунках соответственно 1.3 и 1.4. Исходный материал, попадая во вращающийся цилиндр 1 с одного его конца, перемещается к выходному концу слоем, проходящим по ячеистой поверхности. Короткие зерна и примеси длиной меньше диметра ячеек захва- тываются ими и поднимаются вверх (рисунок 1.4 а). Над лотком 2 семена под действием силы тяжести выпадают из ячеек и попадают в шнек 3, которым транспортируются по лотку из цилиндра. Длинные семена, частично попадая в ячейки, не удерживаются в них и выпадают, не доходя до лотка. Они пере- мещаются вдоль оси цилиндра и идут сходом по ячеистой поверхности. 15 1 – зерно, длина которого меньше диаметра ячейки (укладывается в ячейке); 2 – зерно, длина которого больше диаметра ячейки (не укладывается в ячей- ке). Рисунок 1.3 Разделение зерен ячеистой поверхностью 1 – ячеистый цилиндр; 2 лоток; 3 шнек. Рисунок 1.4 Схема работы кукольного (a) и овсюжного (б) триерных ци- линдров В овсюжном цилиндре (рисунок 1.4 б) короткой примесью является ос- новное зерно, оно попадает в ячейки и затем в лоток. Длинные примеси (на- пример, овсюг в пшенице) идут сходом с поверхности цилиндра. Чтобы в ло- ток попадали только короткие семена и примеси, его можно поворачивать и этим регулировать положение относительного места выпадения семян из ячеек, не допуская попадания в него длинных семян. 16 Чтобы семена лучше заполняли ячейки и свободно выпадали из них над лотком, необходимо вращать цилиндр с определенной скоростью. Зерно вы- падет из ячейки, если его сила тяжести будет больше центробежной силы, действующей на зерно, т.е. R m g m 2 . (1.7) Сократив на m (m – масса зерна) и имея в виду, что 30 n , (1.8) получим R g n 30 . (1.9) Обычно частота вращения триерного цилиндра 35÷50 мин -1 Триерные цилиндры устанавливают в сложных зерноочистительных машинах, в зерноочистительных агрегатах и комплексах. Комплекты триер- ных цилиндров выпускаются в виде дополнительного оборудования с ячей- ками диаметром 5,0; 6,3; 8,5 и 11,2 мм для сортирования зерновых культур и диаметром 1,8; 2,8; 3,5 и 5,0 мм для сортирования мелких семян. 1.7 Разделение семян по форме и свойствам их поверхности Семена разных культур имеют различную форму (плоские, длинные, шарообразные, трехгранные) и состояние поверхности (гладкую, шерохова- тую, пористую, бугристую, ямчатую, покрытую пленками, пушком). Разли- чие в форме и состоянии поверхности семян широко используется при очи- стке и сортировании зерновых смесей. Коэффициент трения при движении таких семян по наклонной поверхности также различен. С учетом этого для разделения семян созданы устройства, имеющие наклонные фрикционные поверхности: горки, винтовые сепараторы, фрикционные триеры. На рисунке 1.5 а представлено решето с треугольными отверстиями, ис- пользуемое для выделения семян сорняков трехгранной формы. Так на таких решетках из пшеницы можно выделить гречишку (кырлык), семена которой имеют треугольную форму, из тимофеевки – щавель мелкий и др. На винтовых сепараторах – змейках (рисунок 1.5 б) также разделяют частицы по форме. Округлые зерна и частицы неправильной формы, посту- пающие на винтовую поверхность сепаратора, движутся по ней по разному. Округлые частицы, перекатываясь, получают большую скорость, а следова- тельно, высокую центробежную силу. Они будут выбрасываться через борт поверхности в лоток 1. Более плоские частицы будут меньше отходить от оси 17 винтовой поверхности сепаратора и сойдут в лоток 2. Змейки могут приме- няться для разделения вико-овсяной смеси на овес и вику и для выделения гороха из овса. а – решета с треугольными отверстиями; б – винтовые сепараторы; в – про- дольные горки; г – поперечные горки; 1 – выход округлых частиц; 2 – выход более плоских частиц. Рисунок 1.5 Схемы устройств, разделяющих материал по форме поверх- ности Продольные и поперечные горки. На горках с продольным и попе- речным движением полотна представленных на рисунке 1.5 в и г, частицы разделяются по форме с учетом шероховатости их поверхности. На горке с продольным движением полотна, гладкие частицы с округлой формой скаты- ваются вниз (лоток 1), а более плоские шероховатые увлекаются полотном и ссыпаются в лоток 2. На этих горках хорошо очищать семена свеклы. При очистке на горках с поперечным движением полотна округлые и гладкие семена поступают к выходу 1, а шероховатые, плоские - к выходу 2. Горки с поперечным движением полотна используют для выделения семян 18 повилики из семян, льна и клевера. Устройства для отделения клубней от почвенных комков и камней, применяемые в картофелеуборочных машинах, работают по такому же прин- ципу. Здесь использован принцип большей способности клубней к качению, чем камней и комков. На триерах с ворсистой поверхностью выделяют семена овсюга из овса и пшеницы, используя шероховатость их поверхности. Цепкие семена овсюга ворсистой поверхностью вращающегося цилиндра 4 (рисунок 1.6 а) затаскиваются вверх, а щетка 1, поставленная неподвижно внутри цилиндра, сбрасывает их в желоб 2, откуда шнек 3 выводит семена наружу. Гладкие се- мена идут сходом из цилиндра. По такому же принципу работают вальцовые горки с внешней рабочей поверхностью. а б а - триеры с ворсистой поверхностью; б электромагнитные сепараторы; 1 - щетка; 2 - желоб; 3 шнек, 4 - барабаны; 5 - возбуждающая катушка; 6 - выход частиц, удерживающих порошок; 7 - выход гладких семян. Рисунок 1.6 Схемы устройств, разделяющих зерновые смеси по со- стоянию поверхности В электромагнитных сепараторах (рисунок 1.6 б) использована спо- собность шероховатых семян некоторых культур, обволакиваться металличе- ским порошком. В этих устройствах смесь зерна с металлическим порошком подают на цилиндр 4. Часть этого цилиндра находится под действием магнитного поля, возбуждаемого катушкой 5. Шероховатые семена таких культур, как повили- ка, плевел, подорожник и другие, а также поврежденные семена с пристав- шим порошком удерживаются на большей дуге цилиндра, чем гладкие, по- этому они поступают в лоток 6, а гладкие (клевер, лен) - в лоток 7. 19 1.8 Очистка и сортировка семян по плотности Разделение семян по плотности применяют для получения наиболее жизнеспособных семян, а также для отделения трудноотделимых примесей (например, куриного проса от риса, дикой редьки от гречихи). Такая сепара- ция возможна мокрым (в воде или растворах различной концентрации) и су- хим способами. Сухой способразделения по плотности применяется в пневматических сортировальных столах. Мокрый способввиду сложности и громоздкости применяется в редких случаях. Принцип работы пневматического сортировального стола заключается в том, что семена поступающие на наклонную делительную плоскость 1 (ри- сунок 1.7) с сетчатым дном (декой), подвергаются продольным колебаниям и продуваются воздушным потоком. На поверхности деки имеются направ- ляющие рифы 2 высотой от 2 до 20 мм. Дека, наклонена в продольном на- правлении на угол до 10 о , а в поперечном — на угол до 5°. 1 – делительная плоскость - дека; 2 – рифы; 3 – воздушная камера; 4 – венти- лятор. Рисунок 1.7 Схема работы пневматического сортировального стола В колебательное движение дека приводится от эксцентрикового вала, скорость вращения которого можно регулировать вариатором. Под декой размещена воздушная камера 3, в которую вентилятором 4 нагнетается воз- дух. Семена, предназначенные для очистки и сортирования, подаются пи- тающим устройством в верхний угол деки. Под действием колебаний и воз- душного потока, который через отверстия диаметром 0,5 - 0,6 мм в сетчатом дне поступает из воздушной камеры, семена расслаиваются, так как каждая частица омывается воздушным потоком и вся масса находится в состоянии 20 «кипения». При этом семена с наибольшей плотностью (обычно это семена очищаемой культуры) опускаются сквозь слой на дно деки и составляют вы- ход I. Семена и примеси со средней плотностью (легкие семена и семена сорняков) поднимаются вверх (всплывают) и движутся поверх рифов, со- ставляя выход II, а семена и примеси с малой плотностью (самые лёгкие се- мена и примеси) находящиеся вверху составляют выход III. 1.9 Электрические методы разделения зерна Электрические методы разделения основаны на различии электро- проводности, диэлектрической проницаемости и других электрических свойств компонентов разделяемых смесей. Используют электростатический, коронный и диэлектрический методы разделения. Электростатический метод разделения заключается в следующем. Материал как показано на рисунке 1.8, а поступает из бункера 1 на вращаю- щийся барабан 2 с положительным зарядом, заряженным электродом 7. а - в статическом поле; б - в поле коронного разряда; в - по диэлектрической проницаемости; 1 - бункер; 2- барабан; 3 - щетка; 4, 5 и 6 - лотки; 7 - отрица- тельно заряженный электрод; 8 - коронирующий электрод; 9 - перфориро- ванный электрод; 10 - бифилярная обмотка; 11- изолятор. Рисунок 1.8 Схемы устройств для разделения материала по электриче- ским свойствам Неодинаково заряженные частицы по-разному ведут себя в электроста- тическом поле: частицы с большей электропроводностью поступают в при- емный лоток 6, а с меньшей - в лоток 5. От притянутых частиц барабан очи- щается щеткой 3. Разделение в поле коронного разряда (рисунок 1.8 б) протекает в такой последовательности. Между коронирующим 8 и перфорированным 9 элек- 21 тродами при высоком напряжении возникает электрический разряд, ионизи- рующий воздух. Частицы, поступающие в ионизированную среду, получают различный заряд и благодаря этому отклоняются на разный угол: частицы с меньшей электропроводностью поступают в приемный лоток 6, с большей - в лоток 5. Диэлектрический метод разделения применяют для зерновых смесей. Вращающийся барабан, представленный на рисунке 1.8 в, представляет со- бой изолятор 11, на который намотаны в один слой перпендикулярно его оси вращения два изолированных проводника 10 с чередующейся полярностью (бифилярная обмотка). Между этими проводниками образуется электриче- ское поле, поляризующее расположенные между ними частицы. Поляризо- ванные частицы, взаимодействуя с внешним полем, притягиваются к бараба- ну. Сила взаимодействия зависит от диэлектрической проницаемости частиц. При меньшей проницаемости частица раньше отрывается от поверхности ба- рабана, а при большей - позже. Первые поступают в лоток 6, вторые - в лотки 4 и 5. Электрическими методами можно очистить зерновой материал от при- месей, проросших и дефектных семян, выделить из пшеницы куколь, овсюг, а из семян овощных культур карантинные и другие сорняки. Устройства, в которых используют электростатическое и коронное по- ля, сложнее сепараторов с бифилярной обмоткой, для их питания требуется более высокое (в 3...7 раз) напряжение (30...70 кВ). 1.10 Типы зерноочистительных машин По назначению зерноочистительные машины разделяют на три основ- ные группы: ворохоочистители для первичной очистки вороха, поступающе- го от комбайнов и молотилок; сортировальные машины для получения се- менного посевного материала и продовольственного зерна; специальные ма- шины (свекловичные горки, электромагнитные очистки, пневматические сор- тировальные столы и д.р.). К первой группе относятся машины, которые обычно состоят из воз- душной и решётной очисток или только из одной воздушной очистки. С по- мощью этих машин проводят первичную очистку зерна. Ко второй группе относятся машины, в которых зерно обрабатывается воздушным потоком, на решетах и в триерах. Эти машины называют слож- ными или комбинированными. Они повторно очищают зерно и сортируют его. К этой группе относятся также универсальные триеры и триерные блоки. Зерноочистительные машины бывают стационарные и передвижные, перемещаемые по току во время работы вдоль бунта зерна от собственного двигателя (самопередвижные) или внешним источником силы тяги. Стацио- нарные машины применяют в основном в зерноочистительных агрегатах и зерноочистительно-сушительных комплексах. 22 1.11 Общие агротехнические требования к зерноочистительным машинам К зерноочистительным машинам предъявляют следующие основные агротехнические требования. При заданных производительности, засоренности и допустимом коли- честве отходов за один пропуск машина должна давать очищенные семена, отвечающие требованиям к посевному или продовольственному зерну. Рабочие органы и механизмы машины не должны повреждать очищае- мое и сортируемое зерно. Машина должна быть универсальной, то есть приспособленной для очистки и сортирования семян различных культур. Машина должна быть удобной в эксплуатации, легко регулироваться, быть безопасной в работе и обеспечивать нормы санитарии. При предварительной очистке потери зерна в отходах должны быть не более 0,05 %, дробление - 0,1 %, а полнота выделения сорной примеси - не ниже 50 %. При первичной очистке потери полноценного зерна должны быть не более 1,5 % в фуражных отходах и 0,05 % в примесях, дробление - не бо- лее 1%, полнота выделения сорных примесей - не ниже 60 %. При вторичной очистке потери семян основной культуры в отходах должны быть не более 7 %, дробление - не более 0,8 %. Вторичная очистка должна обеспечить под- готовку семян II и I классов посевного стандарта, при которых чистота семян составляет соответственно 98 и 99 %, а всхожесть — 90 и 95 %. |