Анализ аппаратурного оформления зерна

Рис. 1.6 – Схема обоечной машины

1 - приемный патрубок; 2 - предохранительная решетка; 3 - плоскоременный  шкив; 4 - пропелеобразные бичи; 5 - стальной  цилиндр; 6 - корпус подшипника; 7 - вал; 8 - выводной патрубок

Машины с абразивным цилиндром применяют, как правило, при предварительной подготовке зерна для интенсивного воздействия на него; машины со стальным (сетчатым) цилиндром — на последующих этапах подготовки для менее интенсивного воздействия на зерно, что приводит к снижению количества битого зерна. По расположению основного рабочего органа различают машины с вертикальной и горизонтальной осями вращения.

Технологическую эффективность  очистки поверхности зерна в  обоечных и щеточных машинах оценивают  снижением зольности зерна и увеличением количества битых зерен.

Установлены следующие  нормы показателей эффективности: снижение зольности зерна за один проход (не менее) 0,03-0,05% - у обоечных машин с абразивным цилиндром, 0,01-0,03% — для машин со стальным цилиндром  и с цилиндром из стальной граненной сетки, увеличение битых зерен (не более) соответственно 1-2 и 1%.

На технологическую  эффективность оказывают влияние  следующие факторы: технологические  свойства зерна (стекловидность, влажность, прочность и др.), параметры основных рабочих органов машины (окружная скорость барабана, характеристика рабочей поверхности, зазор и т.д.), удельная зерновая нагрузка на машину, выражаемая в кг/м2-час

2 Аналитический  обзор оборудования для очистки  зерна от наружного покрова

 

2.1 Этапы и технология очистки зерна

 

Процесс разделения зерновой смеси на фракции называют cепарированием, а используемые для этого машины – сепараторами.

Сепараторы условно можно разделить  на простые и сложные. Простые  сепараторы своими рабочими органами разделяют зерновую смесь на две фракции по одному определяющему признаку. К таким рабочим органам относят решето (сито), триерный цилиндр, воздушный канал и др. Сложные сепараторы объединяют в одной машине несколько простых сепараторов, разделяющих зерновую смесь по разным признакам на три и более фракции. Рабочий процесс они могут выполнять последовательно, параллельно или комбинированно. Большинство зерноочистительных машин сельскохозяйственного типа являются сложными сепараторами, например, зерноочистительный агрегат ЗАВ.

Исходную зерновую смесь сепарируют по разнообразным геометрическим и  физическим признакам и свойствам  компонентов смеси. Задача очистки  зерна от примесей сводится к выявлению  различий в свойствах зерен и  примесей и нахождению лучшего технологического приема их разделения. Признаки, которые обеспечивают приемлемый уровень разделения исходной смеси на компоненты или фракции, называют признаками делимости. К ним относятся аэродинамические свойства (парусность), размеры, плотность, состояние поверхности зерна и примесей.

Вся сложная цепочка  технологических операций очистки  зерна и семян по своему целевому назначению и применяемым техническим  средствам подразделяется на следующие  основные этапы: предварительная очистка свежеубранного зернового вороха; первичная очистка; вторичная очистка и сортирование.

 

2.2 Предварительная очистка зернового вороха

 

Это вспомогательная  операция по очистке зерна, ее проводят для создания благоприятных условий  при выполнении последующих технологических  операций послеуборочной обработки зерна, главным образом, его сушки. Для этого в простейших воздушно-решетных машинах (ворохоочистителях) из зернового вороха выделяют крупные (иногда мелкие) примеси, что повышает сыпучесть зерновой массы и облегчает передвижение ее в зерносушилке. Предварительная очистка вороха повышает его устойчивость к факторам порчи, особенно развитию процесса самосогревания.

Машины предварительной  очистки должны выполнять очистку  свежеубранного зернового вороха влажностью до 40 % с содержанием сорной примеси до 20 %, в том числе фракции соломистых примесей до 5 %. В процессе очистки должно выделяться не менее 50 % сорной примеси, в том числе практически вся соломистая примесь. В очищенном материале содержание соломистых примесей длиной частиц до 50 мм должно быть не более 0,2 %, а частиц длиной более 50 мм вообще не должно быть. Содержание полноценных зерен в отходах не должно превышать 0,05 % от массы зерна основной культуры в исходном материале. В процессе предварительной очистки зерновой ворох разделяется на две фракции: очищенное зерно и отходы.

Предварительная очистка  наиболее эффективна только в том  случае, если проводится сразу же при  поступлении зерна от комбайна на ток. Задержка с очисткой даже на одну ночь связана с опасностью снижения качества и возникновения процесса самосогревания зерна. Кроме того, при задержке с очисткой происходит быстрое перераспределение влаги между зерном и более влажными примесями, в результате чего зерно становится еще более влажным, то есть происходит ухудшение его качества.

В составе зерноочистительно-сушильных  комплексов для послеуборочной обработки  зерна операцию по предварительной  очистке вороха в настоящее время  обычно выполняют стационарные машины ЗД-10.000 производительностью 20 т/ч и  машины МПО-50 производительностью 50 т/ч. В этих машинах легкие примеси удаляют воздушным потоком, крупные – сходом с решета. Их серьезным технологическим недостатком является отсутствие подсевного решета, в результате чего мелкие сорные примеси, как правило, более влажные, чем основное зерно, не выделяются и вместе с зерном поступают на сушку, снижая тем самым производительность сушильных агрегатов.

Самопередвижные ворохоочистители ОВП-20А и ОВС-25 лишены этого недостатка. Кроме воздушной очистки они  имеют решетные станы, на которых выделяют не только крупные, но и мелкие примеси. Воздушно-очистительная часть состоит из канала первой аспирации для удаления легких примесей перед поступлением вороха на решетные станы и воздуховоды второй аспирации для отвеивания легких компонентов после решетной сепарации.

Предварительная очистка  зернового вороха обязательна при  его высокой влажности и засоренности. Она обычно проводится в северо-западных регионах перед сушкой зерна. В хозяйствах южной зоны, где зерновая масса  ранних зерновых культур в период уборки имеет влажность в пределах критической и невысокую засоренность, послеуборочную обработку зерна начинают с первичной очистки.

 

2.3 Первичная очистка зерна и технология ее проведения

 

Эта операция заключается  в том, чтобы из зерновой массы  выделить возможно большее количество крупных, мелких и легких примесей при минимальных потерях основного зерна. Материал сепарируют по ширине, толщине и аэродинамическим свойствам в воздушно-решетных машинах, а также по длине – в триерах. Зерно после обработки должно соответствовать по чистоте требованиям стандартов. Зерновая масса, поступающая на первичную очистку, должна иметь влажность не выше 18 % и содержать сорной примеси не более 8 %.

Исходный материал, то есть неочищенная зерновая масса, делится  при первичной очистке на четыре фракции: очищенное зерно, фуражное зерно (мелкие и щуплые зерна основной культуры), крупные и легкие примеси и мелкие отходы. Даже при самой тщательной регулировке рабочих органов машины не удается избежать потерь основного зерна, которое попадает в отходы. Допустимые суммарные потери основного зерна при очистке во все фракции отхода не должны превышать 1,5 % от массы зерна основной культуры в исходном материале. После первичной очистки в зерновой массе содержание сорной примеси не должно превышать 3 %. Если сравнить предельные нормы содержания сорной примеси в исходном и конечном продукте, несложно подсчитать, что технологическая эффективность выделения крупных, мелких и легких примесей при первичной очистке зерна составляет примерно 60 %.

Первичную очистку зерна  в настоящее время проводят в  стационарных воздушно-решетных машинах  ЗАВ-10, ЗВС-20, ЗВС-20А. Технологическая  схема работы зерноочистительной машины ЗВС-20 производительностью 20 т/ч приведена  на рисунке 2.1. Машина имеет два параллельно работающих решетных стана. До поступления на решетные станы из зерновой массы в аспирационных каналах удаляются легкие примеси и пыль.

Разделение зерновой смеси на легкую и тяжелую фракции  в Потоке воздуха, движущегося с определенной скоростью, является обычно самой первой технологической операцией при очистке свежеубранного зерна. Основано оно на различиях компонентов Зерновой массы по аэродинамическим свойствам. Нередко эту технологическую операцию называют термином «отвеивание», то есть отделение от зерновой массы легких частиц потоком воздуха.

Основной различительный признак воздушного сепарирования  – Скорость витания, или Критическая скорость частиц зерновой смеси. Под этим термином понимают такую скорость воздушного потока, при которой частицы зерновой смеси переходят во взвешенное состояние – витают в воздухе. Если скорость воздуха превышает скорость витания данных частиц, они выносятся за пределы рабочего канала. При невысокой скорости воздуха частицы оседают вниз. Величина скорости витания значительно различается у зерна и многих компонентов примеси, так как они имеют различную плотность и парусность. Так, скорость витания большинства зерен хлебных злаков находится в пределах 8-12 м/с. Из зерновой массы отвеиванием легко выделяют компоненты, имеющие малую скорость витания: полову, частицы соломы, легкие семена, щуплое зерно и пыль. Для этого в рабочем канале устанавливают скорость воздушного потока, близкую к скорости витания обрабатываемого зерна. Разные скорости витания компонентов смеси являются критерием возможности их разделения. Чем больше эти различия, тем лучше может быть разделена смесь.

  Легкие примеси

Исходная смесь и 

зерно первого сорта

 Крупные примеси

Мелкие примеси

Фуражное зерно

(Второй сорт)

 Воздушный поток 

Рис.2.1 – Технологическая схема

воздушно-решетной  
зерноочистительной машины

ЗВС-20  
Б1 - приемное решето,

Б2 – колосовое решето;  
В – подсевное решето,

Г - сортировочное решето.

С повышением скорости воздуха возрастает эффективность удаления легких примесей, но одновременно увеличивается и вынос полноценного зерна в легкую фракцию. Критерием подбора скорости воздушного потока является допустимое содержание полноценного зерна в аспирационных относах, содержащих легкие примеси. Для удовлетворительного сортирования необходимо обеспечить подачу воздуха в пределах 700-1100 м3/т.

В сепараторе ЗВС-20 легкие примеси выделяются вместе с крупными примесями. При очистке зерна  пшеницы рекомендуется устанавливать скорость воздушного потока 5,5-6,5 м/с.

Зерновую смесь на решетах разделяют просеиванием тех ее компонентов, которые имеют меньшие размеры, чем отверстия рабочего органа. Просеивание является механическим способом сепарирования, при помощи которого можно разделить зерновую массу на две фракции по размеру зерен, главным образом, по их ширине и толщине.

Сущность просеивания  заключается в том, что частицы, которые по размерам меньше отверстий  решета, проваливаются через них  и образуют проходовую фракцию, или  проход. Крупные зерна, которые не могут пройти через отверстия решета, остаются на нем и образуют сходовую фракцию, или сход. Сход и проход имеют более однородный по размеру состав частиц, но значительно отличаются по качеству между собой и от исходной зерновой массы.

Решета представляют собой плоские стальные листы  с выштампованными отверстиями  определенной формы и размера. Решето характеризуется двумя основными  параметрами: рабочим размером отверстий  и показателем живого сечения. Процентное отношение суммы всех отверстий решета к общей его полезной поверхности называют Живым сечением решета. Чем больше живое сечение, тем лучше обеспечиваются возможности для просеивания и выше производительность решет.

Рабочим размером круглого отверстия  является его диаметр, для треугольного – сторона правильного треугольника. У решет с прямоугольным отверстием рабочим размером является его ширина. Длина таких отверстий делается с большим запасом и не является параметром, по которому происходит сепарирование. Она должна быть такой, чтобы не препятствовать разделению по толщине даже самых длинных зерен. С увеличением длины продолговатых прямоугольных отверстий увеличивается живое сечение и производительность решет. Длина продолговатых отверстий чаще всего составляет 20 мм.

Равномерную скорость движения зерна по решету и его достаточно хорошее перемешивание можно обеспечить, если придать решету возвратно-поступательное движение определенной частоты и амплитуды вдоль направления движения зерновой массы. При этом решето должно иметь регулируемый наклон для обеспечения заданной скорости движения зерновой массы разного исходного качества.

Большое влияние на результат сепарирования  оказывает своевременная очистка  отверстий решет. Во время работы отверстия решет забиваются частицами  сходовой фракции зерновой смеси, и, если их не очищать, фактическая рабочая площадь живого сечения решета уменьшится настолько, что разделение смеси практически полностью прекратится. Поэтому устройство для очистки решет является обязательным элементом воздушно-решетных зерноочистительных машин. Для очистки применяют щетки, ударники, ролики и другие приспособления.