CC BY
0Н.А. Урханов, д-р техн. наук, проф, академик МАН ВШ, e-mail: urhanov@mail.ru А.А. Абидуев, канд. техн. наук, доц., e-mail: abiduev2011@yandex.ru А.С. Бужгеев, канд. техн. наук Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления А.А. Абидуев, канд. техн. наук, доц.
Бурятская государственная сельскохозяйственная академия
г. Улан-Удэ
УДК 67.726.2
О РЕЗУЛЬТАТАХ НИР, РАЗРАБОТКИ И ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВ ОБРАБОТКИ ЗЕРНА В ЗАБАЙКАЛЬЕ
В работе приведены результаты НИР, разработки и применения технологии и средств обработки зерна в условиях Забайкалья, обоснована зона по средним значениям гидротермического коэффициента (kwt) изменений погодных условий каждого года в период послеуборочной обработки зерна (ПОЗ) за 11 лет, определена связь коэффициента с общим объемом влажного и сырого зерна, определены технология и средства ПОЗ по подзонам, использованы модернизация ситовых рабочих органов, эффективные конструкции безременных зернометателей и пневматических устройств, ячеистых и центробежных сепараторов, защищенных патентами на изобретения, показаны результаты фракционного разделения и очистки зерна для повышения производительности и качества, применения материало- и энергосберегающей технологии обработки зернового материала при выполнении хоздоговорных работ на предприятиях и в хозяйствах Республики Бурятия.
Ключевые слова: зерно, исследование, условие, Забайкалье, эффективность, разделение, очистка.
N.A. Urkhanov, Dr. Sc. Engineering, Prof. A.A. Abiduev, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
A.S. Buzhgeev, Cand. Sc. Engineering A.A. Abiduev, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
THE RESULTS OF RESEARCH, DEVELOPMENT AND APPLICATION
OF TECHNOLOGIES AND PROCESSING OF GRAIN IN TRANSBAIKALIA
The paper presents the results of research, development and application of technologies and processing of grain in the conditions of Transbaikalia. The area is grounded on the average values of hydrothermal coefficient (kwt) according to the changing weather conditions each year in the period for 11 years. The correlation coefficient with the total volume of wet and damp grain is determined in the work. The authors define the technology and means of GPHP according to the zones. They have developed and used the modernization of sieve work tools. The authors have established an effective design of grain feeders and pneumatic devices, mesh and centrifugal separators protected by patents. The fractional separation and grain cleaning, increased productivity and quality are provided. Materials and energy-saving technology of grain material processing is used in the implementation of contractual work in the factories andfarms of the Republic of Buryatia.
Key words: grain, investigation, condition, Transbaikaliе, efficiency, separation, purification.
Введение
Целостный подход к решению проблемы послеуборочной обработки зерна (ПОЗ) предусматривает проведение предварительной обработки свежеубранного зернового материала на ворохоочистительных и зернометательных машинах, пневматических устройствах для проветривания, очистки и подсушки зерна, улучшения его качества и увеличения срока
временного хранения, интенсификации дальнейшей обработки на воздушно-решетных и ячеистых сепараторах путем совершенствования технологического процесса и конструкции их рабочих органов.
Результаты исследования технологии и средств обработки зерна, их обсуждение
Обоснование технологии и технических средств с целью устранения потерь и интенсификации обработки зерна включает рассмотрение следующих вопросов: определение влияния зональных условий уборки на общее количество влажного и сырого зерна, технологию и средства механизации ПОЗ; интенсификация предварительной обработки зернового вороха на пневмоинерционных устройствах для устранения потерь и улучшения качества зерна в период временного хранения; обработка зерновых смесей для обоснования технологии и средств очистки зерна; исследование движения зерна по рабочим поверхностям и в рабочих пространствах машин для совершенствования конструкции и параметров технологического процесса работы машины, повышения эффективности и производительности обработки зерна.
Условия ПОЗ в Забайкалье определены значением гидротермического коэффициента (kwt) по проф. М.Г. Голику, по данным метеоусловий каждого года за 11 лет [1]. В результате обработки материалов исследований определена связь гидротермического коэффициента (X) с общим объемом (У) сырого и влажного зерна, в % от валового сбора урожая, и получено уравнение связи
У=49,87+22,591/х (гху=0,716). (1)
По условиям ПОЗ Забайкалье разделено на две подзоны: первая с значением Х=3,6...4,97 и вторая - 5,36...8,01. В зависимости от Х по уравнению (1) определенны объемы влажного зерна в первой под зоне У1=85,6% и второй У2=99,87%. В первой подзоне зерновой ворох имеет влажность от 16 до 20% при засоренности 10-15% и все свежеубранное зерно подлежит послеуборочной обработке (предварительная очистка, подсушка) на ворохо-очистителе и зернометателе с последующей обработкой на линии ЗАВ. Во второй подзоне из общего количества влажного зернового материала часть Ус=38% составляет сырое зерно влажностью выше 19% и засоренностью 14-16%, которое требует интенсивной послеуборочной обработки (ворохоочистителями и зернометателями) с использованием линий комплексов КЗС с большей производительностью, чем в первой. Количество ворохоочистителей и зернометателей, производительность ЗАВ и КЗС определены в зависимости от валового объема производства зерна в подзонах [1, 2].
Интенсификация предварительной обработки (проветривание, подсушка) зернового вороха обеспечена метанием зерна лопастным метателем против воздушного потока для устранения потерь и улучшения качества зерна в период временного хранения (рис. 1 а). При этом обеспечиваются разделение и выделение зерна средней фракции (СФ) до 50% с содержанием крупной части овсюга примерно около 70% от его исходного содержания и отбор (тяжелой) крупной фракции до 38% без содержания коротких и длинных примесей.
При этом куколь в условиях Забайкалья полностью выделяется в отходы, и зерно (СФ) с овсюгом направляется на очистку на триер (ТО). В результате обеспечивается уменьшение объема триерной очистки до 2 раз в сравнении с существующей технологией [1, 3, 4].
Исследования ситовых рабочих органов сепараторов представлены на схемах (см. рис. 1 б, в, г). Расслоение слоя и ориентация зерна на сите происходят при подаче исходного материала на закрытый участок в начале сита П длиной 200 мм. При этом ориентация зерновок овсюга на поверхности сита под слоем препятствует их проходу (просеиванию) в отверстие: минимальная длина овсюга (Ь=8,5 мм) больше диаметра отверстия сита ё=5,6 мм.
Рисунок 1 - Схемы рабочих органов и фракционного разделения и очистки зерна
от коротких и длинных примесей
Овсюг сходом идет в слое с зерном КФ с разделительного сита Б1 на сортировочное сито Б2 с отверстиями ё=6,5 мм, через которые просеивается зерно КФ, сходом с которого идут крупные примеси и около 60% овсюга от его исходного содержания (рис. 1 б). Куколь полностью отделяется с мелкой примесью проходом через подсевные сита В, Г. В результате внедрения технологии разделения и очистки зерна на ситах сепараторов ОПВ -20, ЗВС-20, ЗАВ обеспечивается уменьшение объема триерной очистки (ТО) почти в два раза в сравнении с существующей технологией. Аналогичным способом обеспечивается изменение схемы разделения и очистки зерна на ситах сепараторов ЗМ и А1 -БИС, показанных соответственно на рисунке 1 в, г. Уменьшение объема очистки зерна обеспечивается на кукольном (ТК) и овсюжном (ТО) триерах до 50%.
Результаты исследования технологии фракционного разделения и очистки зерна на центрифугах свидетельствуют об уменьшении объема триерной очистки в два раза в сравнении с существующей технологией [ 1].
Применение пневматических устройств обеспечивает нормализацию зерна по влажности и засоренности [5]. Результаты исследования использованы в производственных условиях при выполнении хоздоговорных монтажных работ на пунктах ПОЗ с хозяйствами РБ. Эффективность обработки на пневматических устройствах достигается за счет увеличения скорости и времени обтекания зерна воздухом [5].
Повышение эффективности фракционного разделения и очистки зерна в пневматическом сепараторе достигается за счет того, что обрабатываемое зерно перемещается в поперечном направлении канала и проходит все участки неравномерного поля скоростей, подвергаясь одинаковому воздействию воздухом. В пневмоцентробежных сепараторах эффективность очистки зерна обеспечивается за счет того, что их пневмосепарирующие каналы имеют форму кольцевого сечения, ограниченную по окружности наружного цилиндра сетчатой поверхностью, из которой через слой зерна из периферии к центру проходит воздушный поток и уносит легкие примеси с поверхности слоя в сторону приемников легких примесей и отно-
сов, расположенных в центральной части сепаратора. Такая схема обработки материала потоком в поперечном направлении и уноса легких примесей в сторону их расположения в слое к приемникам обеспечивает повышение эффективность очистки зерна на 6% в сравнении со схемой обработки в производственном сепараторе, например Р3 - БСД [5].
В цилиндрическом и дисковом овсюжных триерах (рис. 2 а, в) очистка зерна происходит путем выноса зерен пшеницы, составляющей около 97% в исходном материале, ячейками из слоя в лоток или отверстие приемного устройства. При этом овсюг периодически возвращается с ячеистой поверхности в слой обрабатываемого материала и в конце Ь триера сходит в виде отходов (овсюга), что повышает вероятность выноса овсюга ячейками в очищенное зерно и снижает эффективность его очистки. Этот существенный недостаток устраняется в разработанных цилиндрическом и дисковом сепараторах (рис. 2 б, г).
Рисунок 2 - Схемы очистки зерна в цилиндрических (а, б) и дисковых (в, г) триерах и сепараторах
Рабочие поверхности сепаратора снабжены ячейками для выноса зерновок овсюга и куколя, составляющих примерно по 3% в исходной смеси, эти ячейки обеспечивают одновременный вынос этих примесей в отверстие приемного устройства. Такая технология существенно уменьшает потери мощности на очистку и обеспечивает замену работы двух отдельных триеров одним сепаратором. Кроме того, поверхность зерна очищается от связанной пыли за счет трения о рабочую поверхность по длине триера, и выполняется функция обоечной машины.
В результате исследования установлено, что продолговатое зерно ориентируется длинной осью в сторону относительного движения, и рациональной формой отверстия сепарирующей поверхности является продолговатая, направленная длинной стороной в направлении перемещения (в соответствии с законом ориентации зерна) [1]. На основе исследования обоснована конструкция продолговатой ячейки для овсюга и разработан триер-овсюгоотборник, обеспечивающий вынос зерновок трудноотделимого овсюга ячейками в лоток. Установлены закономерности движения зерна в ячейку и из нее, определены зоны их западаний и выпадений в сепараторе. В результате обоснована возможность снабжения рабочего органа ячейками для овсюга и куколя, создана конструкция ячеистого сепаратора, обеспечивающего увеличение производительности до 10 раз. Применение цилиндрического и дискового сепараторов обеспечивает выполнение работы трех отдельных кукольного и овсюжного триеров и обоечной машины в одном сепараторе [6, 7].
Заключение
С учетом условий ПОЗ в Забайкалье определены объемы влажного зерна - в первой подзоне У1= 85,6% и второй У2 = 99,87%, от валового сбора урожая и соответствующие характеристики зернового материала по засоренности - 10.. .15% и 14.. .16%, технологии и средства механизации в соответствующих подзонах. В первой подзоне применение находит
предварительная обработка зерна на зернометателях, пневматических устройствах и сепараторах для нормализации зерна по влажности и засоренности. Обеспечивается увеличение срока временного хранения и уменьшение потери зерна на открытых площадках до основной обработки на линиях ЗАВ. Во второй подзоне обеспечиваются интенсивная обработка зернового вороха на зернометателях и пневматических устройствах для последующей обработки на комплексах КЗС и доведение качества зерна до требуемых кондиций. На пунктах ПОЗ и предприятиях хлебопродуктов применяются эффективные, материало- и энергосберегающие технологии и средства механизации для фракционного разделения и очистки зерна.
Библиография
1. УрхановН.А. Интенсификация послеуборочной обработки и очистки по длине. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 1999. - 319 с.
2. Урханов Н.А., Цыдендоржиев Б.Д., Абидуев А.А. и др. Условия, технологии и средства механизации послеуборочной обработки зерна в Забайкалье // Вестник ВСГУТУ. - Улан-Удэ, 2013. -№ 4 (43). - С. 47-52.
3. Абидуев А.А. Повышение эффективности фракционного разделения и очистки зерна на порционном метателе: автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Улан-Удэ, 2004. - 22 с.
4. Урханов Н.А., Мантуров Л.А., Абидуев А.А. Обоснование параметров повышения эффективности работы зернометателя с приемно-питающим устройством // Вестник ВСГУТУ. - Улан-Удэ, 2016. - № 5 (62). - С. 78-82.
5. Урханов Н.А., Цыдендоржиев Б.Д., Цыдендоржиева Г.Р. и др. Совершенствование конструкции и технологического процесса работы пневматических устройств и сепараторов для зерна // Вестник ВСГУТУ. - Улан-Удэ, 2011. - № 3 (34). - С. 62-69.
6. Бужгеев А.С. Совершенствование технологического процесса и повышение производительности очистки зерна в дисковом триере - овсюгоотборнике: автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Улан-Удэ, 2006. - 24 с.
7. Урханов Н.А., Бужгеев А.С., Горев А.О. Совмещение в дисковом сепараторе технологических процессов кукольного и овсюжного триеров и машины // Вестник ВСГУТУ. - Улан-Удэ, 2011. - № 4 (35). - С. 79-85.
Bibliography
1. Urkhanov NA. Intensification of post-harvest handling and cleaning. - Ulan-Ude: Izd-vo VSGUTU, 1999. - 319 p.
2. Urkhanov N.A. Tsydendorzhiev B. D., Abiduev A. A., Buzhgeev A. S., Abiduev And.A. The terms, technologies and means of mechanization of grain post-harvest processing in Transbaikalia // Vestnik VSGUTU. - Ulan-Ude, 2013. - N 4 (43). - P. 47-52.
3. Abiduev A.A. Improving the efficiency of grain fractionation and cleaning with batch thrower: Abstract. dis. ...Candidate of Tech. Sciences. - Ulan-Ude, 2004. - 22 p.
4. Urkhanov N. A. Manturov L. A., Abiduev A. A. Substantiation of the parameters of the grain thrower's efficiency improvement //Vestnik ESSUTM. - Ulan-Ude, 2016. - N 5 (62). - P. 78-82.
5. Urkhanov N.A. Tsydendorzhiev B. D., Tsydendorzhieva G. R., Buzhgeev A. S. Improvement of the design and technological process of pneumatic devices operation and separators for grain // Vestnik VSGUTU. - Ulan-Ude, 2011. - N 3 (34). - P. 62-69.
6. Buzhgeev A.S. Process improvement and productivity increasing of grain cleaning in the disk Trier: Abstract. dis. ...Candidate of Tech. Sciences. - Ulan-Ude, 2006. - 24 p.
7. Urhanov N.A. Buzhgeev A.S., Gorev A.O. Combination of technological processes in a disk separator // Vestnik VSGUTU. - Ulan-Ude, 2011. - N 4 (35). - P. 79-85.
