CC BY
31
УДК 631.362
И. В. Шевцов, С. С. Низавитин, В. В. Михайлов, А. А. Кабаков
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ПЛОСКИХ РЕШЁТ ПРИ БОЛЬШИХ НАГРУЗКАХ
ФГБОУ ВПО «Курганская государственная сельскохозяйственная академия имени Т. С. Мальцева»
I. V. Shevtsov, S. S. Nizavitin, V. V. Mikhaylov, A. A.Kabakov INCREASE OF OVERALL PERFORMANCE OF FLAT SIEVES AT BIG LOADINGS Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education «Kurgan State Agricultural Academy by T. S. Maltsev»
Изложены результаты исследования влияния зерновой нагрузки на решето, работы ворошителей слоя зернового материала, частоты колебаний решета на полноту выделения проходовой фракции. Показано, что использование лабораторной установки, позволяющей в широких пределах независимо изменять кинематические параметры, позволяет выполнять поиск оптимальных режимов сепарации.
Ключевые слова: зерно, сепарация, воздушно-решетная машина, ворошитель.
Summary. Results of research of influence of grain load on a sieve, work of recasters of grain layer, frequency of fluctuations of a sieve on completeness of allocation of pro-running fraction are stated. It is shown that use of the laboratory equipment which changes kinematic parameters largely independently, allows to carry out the search of optimum modes of separation.
Keywords: grain, separation, air-sieve machine, recaster
Игорь Викторович Шевцов
Igor Viktorovich Shevtsov кандидат технических наук, доцент Россия, 641300, Курганская область, Кетовский район, п. КГСХА, общ. 8, кв. 6.
E-mail: rectorat@mail.ksaa.zaural.ru
Сергей Сергеевич Низавитин
Sergey Sergeevich Nizavitin аспирант
E-mail: sergei.nizavitin@yandex.ru
Василий Владимирович Михайлов
Vasiliy Vladimirovich Mikhaylov аспирант
E-mail: vasia.mihailov@mail.ru
Александр Алексеевич Кабаков
Alexandr Alexeevich Kabakov аспирант
E-mail: kabakoff773@yandex.ru
Введение. Основу зерноочистительных агрегатов и комплексов составляют решетные машины, которые по сравнению с воздушными системами и триерными блоками затрачивают меньше энергии [1, 2].
В результате теоретических предпосылок и ранее проведенных исследований разделения зерновой смеси на фракции было установлено, что на технологический процесс сепарации зерна на решетах оказывают влияние следующие факторы: влажность и исходная засоренность обрабатываемого материала, загрузка решета, размер и форма отверстий, кинематические параметры (угол наклона, амплитуда и частота колебаний сепарирующей поверхности).
Методика. Составлена методика эксперимен-
тальных исследований, включающая лабораторные исследования и производственные испытания решетных станов. В программу лабораторных исследований параметров работы решетных станов входит:
1 Определение времени и скорости движения частицы пшеницы по решету.
2 Определение влияния нагрузки и кинематических параметров на полноту разделения зерновой смеси при выделении мелкой тяжелой примеси на решетах проволочно-сварной конструкции.
3 Обоснование конструктивно-кинематических параметров решетных станов.
4 Проведение сравнительных испытаний решетного стана с существующими решетными устрой-
Вестник Курганской ГСХА № 4, 2012
Инженерно-техническое обеспечение
сельского хозяйства
69
ствами [3].
Результаты. Одним из важнейших факторов, определяющих эффективность сепарирования на решетах, является удельная нагрузка q. Под нагрузкой понимается масса зерновой смеси, проходящая за час через квадратный дециметр площади решета кг/ (ч-дм2). В общем случае весь процесс выделения про-ходовой фракции на решете можно разделить на две фазы: перераспределение частиц зерновой смеси по крупности и плотности и прохождение частиц в отверстия решета. Частицы с размерами меньше отверстий решета должны проходить в отверстия. Совокупность данных частиц называют мелкой фракцией или проходовой. Остальные частицы должны оставаться на рабочей поверхности и сходить с нижней части решета. Оставшиеся частицы называют крупной фракцией или сходовой.
Просеивание эффективнее протекает при неполной нагрузке. Однако качественные преимущества неполной загрузки связаны с соответствующим уменьшением производительности. В связи с этим возникает вопрос о способах повышения эффективности работы плоских решет при больших начальных нагрузках. Эффективность процесса сепарации будет определяться скоростью опускания проходо-вых частиц Wz (рисунок 1) из верхних слоев к поверхности решета, которое, в свою очередь, зависит от формы и физико-механических свойств компонентов, характера движения рабочей поверхности.
Ч
"— — О- - - -5 :
VI \ 7
Т
1
Рисунок 1 - Схема движения проходового компонента в зерновом слое
Для успешного протекания этой стадии требуется интенсивное встряхивание зерновой смеси, обеспечивающее рыхление слоя, или установка конструктивных элементов, активизирующих процесс перераспределения частиц в слое.
На практике при сортировании семян отличие в размерах и удельном весе частиц невелико. Кроме того, наблюдается уплотнение слоя на решете при увеличении толщины слоя. Поэтому процесс перемещения более мелких частиц к сепарирующей поверхности протекает с малой скоростью, что ведет к снижению производительности решета и качества со-
ртирования семян. Таким образом, для эффективной очистки зерносмесей, содержащих компоненты, мало отличающиеся по размерам и удельному весу, необходимо обеспечить большую длину решета, малую нагрузку или хорошее перемешивание обрабатываемого материала при его перемещении вдоль решета. На наш взгляд, наиболее предпочтительным является последнее решение, однако оно мало изучено.
На кафедре «Тракторы и сельскохозяйственные машины» Курганской ГСХА разработана конструкция решетного стана с ворошителями слоя (рисунок 2).
^ 1
1 - решето, 2 - ворошитель, 3 - механизм привода, 4 - приёмник проходовой фракции, 5 - приёмник сходовой фракции
Рисунок 2 - Схема лабораторной установки
Технологический процесс разделения зерновой смеси осуществляется следующим образом. Зерновая смесь поступает толстым слоем на решето. Под действием колебаний происходит распределение зерновой смеси по всей поверхности решета. Мелкие тяжелые частицы из верхних слоев поступают к решетной поверхности и проходят через отверстия решета. Обрабатываемый материал, содержащий проходовые частицы, близкие по размерам и удельному весу с семенами основной культуры, перемещаясь по решету, попадает в зону действия ворошителей слоя. Перемешивание слоя повышает вероятность появления про-ходовых частиц на поверхности и их проход через отверстия решета. Частицы материала, прошедшие через отверстия решета, по скатной доске поступают в приемник проходовой фракции 4, а не прошедшие через отверстия направляются в приемник сходовой фракции 5.
В лабораторных условиях были проведены предварительные сравнительные испытания экспериментального решетного стана с ворошителями слоя и решетного стана, работающего в режиме серийных машин ЗВС-20А.
Экспериментальная установка решетного стана позволяет равномерно, независимо друг от друга в широких пределах изменять амплитуду и часто-
0,9
Е 0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
40
430 об./мин., 2 - 480 об ./мин., 3 430 об./мин., 5 - 480 об ./мин., 6
ту колебаний, угол наклона решета, скорость вращения ворошителей и зазор между решетом и стержнями ворошителей. Исследования проводились на решетах с прямоугольными отверстиями шириной 1,8 мм. В качестве исходного материала использовалась двухком-понентная зерновая смесь, состоящая из семян пшеницы сорта «Жигулевская» и щуплого дробленого зерна в количестве 90 % и 10 % соответственно.
Анализ результатов исследований показывает, что полнота выделения мелкой примеси Е с увеличением удельной нагрузки снижается при всех кинематических режимах решета (рисунок 3). Причем эта зависимость наблюдается и при работе
решетного стана без ворошителей слоя, и при работе стана с ворошителями слоя. Так, например, максимальное значения полноты выделения при нагрузке q =40 кг/(ч-дм2) без применения ворошителей составляет 0,74 (кривая 2), а при нагрузке q =80 кг/(ч-дм2) полнота выделения мелкой примеси составляет только 0,43 (кривая 3). Результаты работы стана с применением ворошителей слоя при тех же удельных нагрузках оказались следующими: 0,81 и 0,48 соответственно (кривая 6). Эти результаты объясняются тем, что с увеличением нагрузки толщина слоя увеличивается, и тем самым затрудняется перемещение про-ходовых частиц к поверхности решета. Постановка ворошителей позволяет улучшить условия перемещения путем перемешивания слоя, поэтому все кривые, отражающие работу решетного стана с ворошителями слоя, проходят выше кривых полученных при тех же киниматических режимах при работе стана без ворошителей слоя.
Увеличение частоты колебаний оказывает положительное влияние на полноту выделения мелкой примеси при постоянном угле наклона решета а=12°. В данном диапазоне значений удельной нагрузки, от 40 до 60 кг/(ч-дм2), это проявляется значительнее, чем при удельной нагрузке q=70 кг/(ч-дм2). Так, при
1 -Ч.
С /з
А Ь____ / "-Ч / ч./ Ч / V ч / ч , 4 / / 5 / 6
__Т / - /
— __
50
60
70
д,кг/ч-дм2
80
520 об./мин. 520 об./мин.
без ворошителей слоя с ворошителями слоя
Рисунок 3 - Зависимость полноты выделения от удельной нагрузки
q=40 кг/(ч-дм2) и а=12° увеличение частоты колебаний с п=430 об./мин. до п=520 об./мин. привело к повышению полноты выделения с 0,4 до 0,47 при работе стана без ворошителей слоя и с 0,42 до 0,75 - с ворошителями.
Выводы. Установлено положительное влияние ворошителей слоя на эффективность работы решет, совершающих плоско-параллельные колебания. Однако для определения оптимальных конструктивных и кинематических параметров нужны дальнейшие теоретические и экспериментальные исследования.
Список литературы
1 Тарасенко А. П. Современные машины для послеуборочной обработки зерна и семян. - М.: Колос, 2008. - 232 с.
2 Чумаков В. Г. Рекомендация по модернизации и реконструкции зерноочистительных агрегатов и комплексов в хозяйствах АПК Российской Федерации. - Курган, 2007. - 42 с.
3 Чумаков В. Г., Счастливов И. В. Материалы международной научно-практической конференции, 19-20 апреля 2007 г. - Курган: ГУП «Курта-мышская типография», 2007. - В 4-х т. - Т. 1.- С. 140-144.
