CC BY
5
Бегунов М.А.Экспериментальные исследования пневматического сепаратора с пассивной декой // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2023. - № 2 (33) апрель - июнь - URL http://e-journal.omgau.ru/images/issues/2023/2/01051.pdf. - ISSN 2413-4066
Научная статья УДК 631.362.36
Экспериментальные исследования пневматического сепаратора с пассивной
декой
М.А. Бегунов
Тарский филиал Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина, Тара, Россия
Аннотация. Данная статья посвящена экспериментальным исследованиям пневматического сепаратора с пассивной декой. Разработана конструкция экспериментального пневматического сепаратора с пассивной декой. Проведены экспериментальные исследования пневматического сепаратора с пассивной декой, на основании чего были построены графики зависимостей полноты разделения от угла наклона заслонки и подачи зернового материала. Были определены оптимальные параметры и режимы зерноочистительной машины: наименьшие потери основной культуры и эффективность очистки достигается при угле наклона заслонки а=0°..
Ключевые слова: зерновой материал, пневматический сепаратор, очистка зерна, воздушный поток.
Original article
Experimental studies of a pneumatic separator with a passive deck
M.A. Begunov
Tara branch Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin, Tara, Russia
Abstract. This article is devoted to experimental studies of a pneumatic separator with a passive deck. The design of an experimental pneumatic separator with a passive deck has been developed. Experimental studies of a pneumatic separator with a passive deck were carried out, on the basis of which graphs of the dependences of the completeness of separation on the angle of inclination of the damper and the supply of grain material were plotted. The optimal parameters and modes of the grain cleaning machine were determined: the smallest losses of the main crop and the cleaning efficiency are achieved at the angle of inclination of the damper.
Keywords: grain material, pneumatic separator, grain cleaning, air flow.
Зерноочистительное оборудование вместе со всей культурой сельского хозяйства прошли большой путь развития от примитивной очистки зерна с помощью ветра, пока не появились современные зерноочистительные машины. Этому предшествовали многолетние исследования физико-механических и биологических свойств зерна, семян, кинематики,
динамики рабочих органов, их компоновки в зерноочистительных машинах и в поточных линиях.
Одной из сложных и ответственных задач послеуборочной обработки является очистка зерна от примесей и сортирование. Особое значение имеет очистка семенного зерна. В связи с этим, целесообразно создание новых, более эффективных, и совершенствование существующих зерно- и семяочистительных машин.
Своевременная послеуборочная обработка зерна, способствует высоким темпам уборки, предотвращает порчу зерна и снижение его качества. Одним из важных этапов, наиболее ответственным ее звеном, является очистка зернового материала от примесей.
В сельском хозяйстве нашей страны большинство эксплуатируемых машин воздушно-решетного (ветро-решетного) типа, главным органом которых является решетная часть, а дополнительным - пневмосистема.
Изучая особенности существующих типов машин для сепарации зернового вороха в воздушном потоке, получили следующую классификацию по направлению движения воздушного потока:
1. С вертикально-направленным;
2. Наклонным;
3. Закрученным воздушным потоком.
Использование пневматического сепаратора с пассивной декой способствует повышению эффективности очистки.
1.1 Описание конструкции и принципа работы сепаратора
Разработан пневматический сепаратор с пассивной декой, конструкция которого представлена на рисунке 1.
1 2 3 4 5
13
Рис. 1. Пневматический сепаратор с пассивной декой: 1 - вентилятор; 2 - рычаг регулировки жалюзи; 3 - бункер; 4 - заслонка подачи зерна; 5 - рычаг регулировки заслонки подачи зерна; 6 - жалюзи; 7 - решето; 8 - планка; 9 - камера для пыли и легких примесей; 10 - винт регулировки угла наклона решета; 11 - рычаг регулировки заслонкой направления потока воздуха; 12 - заслонка; 13 - канал выходов очищенного зерна, фуража и легких примесей [1]
Вентилятор 1 забирает воздушный поток непосредственно из атмосферы и подает его в нагнетательный трубопровод который направляет поток в зону взаимодействия с объектом обработки (ворох, зерно, плоды, волокно). На рабочий процесс воздушных сетей
2
существенно влияют заслонка 12 и жалюзи 6. Применяем трубопровод прямоугольного сечения. В сепаратор устанавливаем вентилятор нагнетательной системы так, чтобы поток обдувал ворох по всей площади решета [2]. Качественное разделение вороха происходит при направлении потока под углом ц = 20...30° к плоскости решета. В процессе установки учитываем, что поток, выходя из канала, расширяется и часть решета обдувается отраженным воздухом. Для легкого прохождения зерна по решету 7 регулируем угол наклона винтом 10. Подачу зерна регулируем заслонкой 4. Легкие примеси и пыли удаляются воздушным потоком, они попадают в камеру 9. Очищенное зерно и фураж попадают в камеры 13 [3].
Экспериментальный образец пневматического сепаратора с пассивной декой для очистки зерна представлен на рисунке 2.
Рис. 2. Экспериментальный образец пневматического сепаратора с пассивной декой
1.2 Методика исследований сепаратора
В бункер 3 (рис. 1) засыпаем не очищенное зерно. Заслонку 12 устанавливаем под углом ц=00. Включаем вентилятор 1. Открываем заслонку 4 на определенное время 1=10 секунд, устанавливаем подачу зерна О=тт. Воздушным потоком зерно разделятся по камерам 13. Зерно, выделившееся в 1 камере взвешиваем на весах, определяя массу основной культуры то.к. Определяем полноту разделения Е, выделение фуражной Еф и легкой Ел примесей. Полученные результаты заносим в таблицу. В каждом из пяти каналов и камеры 9 определяем полноту разделения Е. Таким образом проводим три опыта изменяя подачу О=ср. и О=тах. Следующим этапом устанавливаем угол заслонки 12 ц=250. Проводим три опыта, изменяя параметры О. Следующие три опыта проводим по этой же схеме, установив заслонку 12 на угол ц=500 [4].
1.3 Результаты экспериментальных исследований сепаратора
Главная задача разработки пневматического сепаратора с пассивной декой - добиться максимальной полноты разделения и минимальных потерь основной культуры то.к. изменяя
подачу и угол наклона заслонки, повышение класса частоты зерна на выходе зерноочистительного комплекса.
В качестве исследуемого зернового материала использовалась пшеница. Влажность была постоянной во всех опытах и составляла 14%. Характеристика исходного зернового вороха представлена в таблице 1. [6]
Таблица 1
Характеристика исходного зернового вороха
Наименование культуры Содержание, %
Пшеница «Росинка» 89
В том числе:
щуплое 3
битое 4
Овсюг 0,2
Длинные соломистые примеси 9,5
Щирица 1,1
Полова и другие примеси 0,2
По заданным исходным значениям параметров угла наклона заслонки 12 и подачи зернового материала были построены графики полноты выделения фуража и легких примесей (рис.1.3). Здесь приведены графики функции качественных показателей от угла наклона заслонки 12, так как производительность сепаратора прямо пропорциональна ему [7]. Графики Еф=А^, ц) Ел= f(G, ц) - полноты выделения фуражной, легкой примеси и П=f(G, ц) - потери основной культуры взяты с той целью, что полнота разделения зерновой смеси напрямую зависит от этих величины [8]. Графики построены в зависимости от величины ц -угла наклона заслонки 12 ц =0, ц =25 ц =50 при постоянном значении величины G(t) подачи Т/ч [9].
Е л % 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0
-♦- а = 0
-■- а = 25
а = 50
0,146 0,148
0,15
0,152 0,154 0,156 0,158 G Т/ч
Еф % 70 п
60 -50 -40 -30 -20 -10 -
0
0,146
-»- а = 0
-■- а = 25
-а- а = 50
0,148
0,15
0,152 0,154 0,156 0,158 G Т/ч
Рис. 3. Графики Еф=Др, ц) Ел= f(G, ц) и П=f(G, ц)
Массу всех выходов и фракций за единицу времени определяем по формуле (1):
™ = п1.к. + п1ф + + ппок + ппф + < , (1)
где m - всех выходов и фракций за единицу времени; mо.к. - масса основной культуры; mф - масса фуражной примеси; mл - масса легких примесей. Подачу зернового материала определяем по формуле (1):
X +
С= 1=1-^-- , (2)
где G - подача, т/ч.
Полноту выделения фуражной и легкой примеси определяем по формулам (3) и (4):
т
т ■ А >
еф = ^Г^Т . (3)
тл
Ел = —-г- , (4)
т • А
где Еф - полнота выделения фуражной примеси; Ел - полнота выделения легкой примеси. Потери основной культуры определяем по формуле (5):
П
т
77 = —— -100% (5)
где П - потери основной культуры, %;
т^к - масса потерянной основной куль ^ток - масса всей основной культуры.
Таблица 2
Допустимые значении качественных показателей
Очистка, сортировка зерна и семян Показатель
Е, % Содержание примесей обработанного зернового материала, % Потери основной культуры, %
Предварительная 50 - 0,05
Первичная 60 3,0 1,5
Вторичная и специальная 80 0,5 1,0
По данным таблицы выберем тип очистки зернового материала из графиков Еф=f(G, Ел= ДФ, (рисунок 3). Путем практических расчетов был построен график величины потерь основной культуры П=ДФ, (рисунок 3). По нему видно, что потери максимальны при углах наклона ^=50 0 При углах наклона заслонки ^=0 наблюдается минимум потерь основной культуры, что улучшает процесс сепарации [10].
Выводы
Таким образом, по результатам экспериментальных исследований пневматического сепаратора с пассивной декой, можно сделать вывод, что все поставленные задачи были решены:
1. Разработана конструкция экспериментального пневматического сепаратора с пассивной декой, а также описан принцип его работы;
2. Проведены экспериментальные исследования пневматического сепаратора с пассивной декой, на основании чего были построены графики зависимостей полноты разделения от угла наклона заслонки и подачи зернового материала;
3. На основе анализа экспериментальных данных, были определены оптимальные параметры и режимы зерноочистительной машины: наименьшие потери основной культуры и эффективность очистки достигается при угле наклона заслонки а=0°.
Список источников
1. Талиев, В.Н. Аэродинамика вентиляции/ В.Н. Талиев: учеб. пособие для вузов. - М.: Строиздат, 1979. - 295 с.
2. Теоретические и экспериментальные исследования сепаратора / В.Д. Галкин, A.A. Хавыев; ФГОУ ВПО - 20 с. - Деп. в ВИНИТИ. 11.08.04. №1388. - 2004. 125 с.
3. Тригуб, В.Б. Исследование и обоснование основных параметров сепаратора для семян. дис. канд. ... техн. наук / В.Б. Тригуб; ВИМ. - Москва, 1980. -20 с.
4. Ульрих, H.H. Крупность семян и урожай зерновых культур / H.H. Ульрих // Селекция и семеноводство. - М.: Колос, 1968. - №1.
5. Пат. 134457 РФ, МПК В07В 4/08. Пневматический сепаратор для фракционного разделения и очистки зерна/А.В. Черняков, К.В. Павлюченко. -№ 2013125811/03; заявлено 04.06.2013; опубл. 20.11.2013, Бюл. № 32.
6. Черняков, А. В. Пневматический сепаратор/А. В. Черняков, К. В. Павлюченко, В. С. Коваль//Сельский механизатор. -2014. -№ 12. -С. 13.
7. Черняков A3. Исследование сепаратора с горизонтальным воздушным потоком/ В.С. Коваль, M.A. Бегунов, A3. Евченко//Вестник Омского государственного аграрного университета. 2021. № 3 (43). С. 145-154.
8. Головин A.^^ Модернизация решетного стана зерноочистительной машиныА.Ю. Головин// В сборнике: Перспективы технического сервиса для предприятий AHK материалы Региональной научно-практической конференции, посвященной 95-летию ФГБОУ ВПО OмГAУ им. ПА. Столыпина. Ответственный за выпуск: Остроумов В. Л.. 2013. С. 4-5.
9. Черняков A3. Исследование работы пневматической машины для очистки зерна/ M.A. Бегунов, В.С. Коваль, Д.Н. Коростелев//Вестник Омского государственного аграрного университета. 2022. № 2 (46). С. 167-174.
10. Aхметов С.Г. Сравнительный анализ технических характеристик машин для очисткизерна/ С.Г. Aхметов, A.C Отто, Д.Ж. Садбеков, Е.В.Демчук//В сборнике: Роль научно-исследовательской работы обучающихся в развитии AHK Сборник всероссийской (национальной) научно-практической конференции. 2020. С. 10-15.
References
1. Taliev, V.N. Aerodinamika ventiliatsii/ V.N. Taliev: ucheb. posobie dlia vuzov. - M.: Stroizdat, 1979. - 295 s.
2. Teoreticheskie i eksperimentalnye issledovaniia separatora / V.D. Galkin, A.A. Khavyev; FGOU VPO - 20 s. - Dep. v VINITI. 11.08.04. №1388. - 2004. 125 s.
3. Trigub, V.B. Issledovanie i obosnovanie osnovnykh parametrov separatora dlia semian. dis. kand. ... tekhn. nauk / V.B. Trigub; VIM. - Moskva, 1980. -20 s.
4. Ulrikh, H.H. Krupnost semian i urozhai zernovykh kultur / H.H. Ulrikh // Selektsiia i semenovodstvo. - M.: Kolos, 1968. - №1.
5. Pat. 134457 RF, MPK V07V 4/08. Pnevmaticheskii separator dlia fraktsionnogo razdeleniia i ochistki zerna/A.V. Cherniakov, K.V. Pavliuchenko. -№ 2013125811/03; zaiavleno 04.06.2013; opubl. 20.11.2013, Biul. № 32.
6. Cherniakov, A. V. Pnevmaticheskii separator/A. V. Cherniakov, K. V. Pavliuchenko, V. S. Koval//Selskii mekhanizator. -2014. -№ 12. -S. 13.
7. Cherniakov A.V. Issledovanie separatora s gorizontalnym vozdushnym potokom/ V.S. Koval, M.A. Begunov, A.V. Evchenko//Vestnik Omskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2021. № 3 (43). S. 145-154.
8. Golovin A.Iu. Modernizatsiia reshetnogo stana zernoochistitelnoi mashiny/A.Iu. Golovin// V sbornike: Perspektivy tekhnicheskogo servisa dlia predpriiatii APK. materialy Regionalnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii, posviashchennoi 95-letiiu FGBOU VPO OmGAU im. P.A. Stolypina. Otvetstvennyi za vypusk: Ostroumov V. L.. 2013. S. 4-5.
9. Cherniakov A.V. Issledovanie raboty pnevmaticheskoi mashiny dlia ochistki zerna/ M.A. Begunov, V.S. Koval, D.N. Korostelev//Vestnik Omskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2022. № 2 (46). S. 167-174.
10. Akhmetov S.G. Cravnitelnyi analiz tekhnicheskikh kharakteristik mashin dlia ochistkizerna/ S.G. Akhmetov, A.S. Otto, D.Zh. Sadbekov, E.V.Demchuk//V sbornike: Rol nauchno-issledovatelskoi raboty obuchaiushchikhsia v razvitii APK. Sbornik vserossiiskoi (natsionalnoi) nauchno-prakticheskoi konferentsii. 2020. S. 10-15.
