CC BY
1С.С. Ямпилов, д-р техн. наук, проф., е-mail: [email protected] В.Б. Балданов, канд. техн. наук, доц., е-mail: [email protected] А.С. Бадмаева, преподаватель, е-mail: [email protected] С.Ж. Гылыкова, аспирант, е-mail: [email protected] Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
УДК 651.362
ОЧИСТКА РАЗЛИЧНЫХ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР ОТ ПРИМЕСЕЙ НА ФРАКЦИОНЕРЕ С СИСТЕМОЙ ОДНОРОДНЫХ СИТ СО СПЛОШНЫМИ СКАТНЫМИ ДОСКАМИ
В настоящее время в ВСГУТУ разработан фракционер с системой однородных сит со сплошными скатными досками, установленными между ситами, позволяющий сразу выделить большую часть основного зерна (70-80%) базисных кондиций за счет различия вероятности просеивания компонентов зернового материала в отверстии сит.
Для оценки возможности использования фракционера с системой однородных сит со сплошными скатными досками, установленными между ситами, на очистке зерна различных зерновых культур от коротких и длинных примесей были проведены опыты на зерне ржи и ячменя.
Анализ экспериментальных данных показал, что процесс очистки ржи и ячменя на фракционере с системой однородных сит со сплошными скатными досками, установленными между ситами, принципиально не отличается от процесса сепарации семян пшеницы, т.е. распределение составляющих их компонентов по фракциям такое же. Опыты демонстрируют возможность использования одних и тех же сит на обработке пшеницы, ржи и ячменя. Более 80% основного зерна (ржи, ячменя), содержащегося во фракциях, можно получить с чистотой более 98 %. При этом зерновые культуры (рожь, ячмень) соответствуют требованиям базисных кондиций на продовольственное зерно.
Ключевые слова: фракционер с системой однородных сит со сплошными скатными досками, вероятность просеивания, компонент зернового материала, размер отверстий сит, фракции зернового материала, чистота зерна.
S.S. Yampilov, Dr. Sc. Engineering, Prof. V.B. Baldanov, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
A.S. Badmaeva, Lecturer S.Zh. Gylykova, P.G.
CLEANING VARIOUS GRAIN CROPS FROM IMPURITIES ON A FRACTIONATOR WITH A SYSTEM OF HOMOGENEOUS SIEVES WITH SOLID PITCHED BOARDS
Currently, ESSUTM has developed a fractionator with a system of homogeneous sieves with solid pitched boards installed between the sieves, which allows you to immediately select a large part of the main grain (70-80%) of the basic conditions due to the difference in the probability of sieving the components of the grain material in the opening of the sieves.
To assess the possibility of using a fractionator with a system of homogeneous sieves with continuous pitched boards for cleaning grain of various crops from short and long impurities, experiments were carried out on rye and barley grain.
An analysis of the experimental data showed that the process of cleaning rye and barley on a fractionator with a system of homogeneous sieves with continuous pitched boards does not fundamentally differ from the process of separation of wheat seeds, i.e. the distribution of their constituent components in fractions is the same. The experiments demonstrate the possibility of using the same sieves for the processing of wheat, rye and barley. More than 80% of the main grain (rye, barley) contained in the fractions can be obtained with a purity of more than 98%. At the same time, crops (rye, barley) meet the requirements of the basic conditions for food grain.
Key words: fractionator with a system of homogeneous sieves with continuous pitched boards, the probability of sifting, a component of the grain material, the size of the openings of the sieves, fractions of the grain material, the purity of the grain.
Введение
Перспективным направлением разработки зерносемяочистительной техники считается разработка такой машины, которая позволяет сразу на первом этапе очистить зерно от всех примесей и довести большую его часть до базисных кондиций [2, 3].
В ВСГУТУ разработан фракционер, позволяющий сразу на первом этапе очистить зерновой материал от всех примесей одновременно и довести его (70-80%) до базисных кондиций [1, 4]. Для оценки возможности использования фракционера с системой однородных сит со сплошными скатными досками, установленными между решет, на очистке зерна различных культур от коротких и длинных примесей были проведены опыты на зерне ржи и ячменя.
Цель исследования - оценка возможности использования фракционера с системой однородных сит со сплошными скатными досками, установленными между ситами, на очистке зерна различных культур (ржи, ячменя) от коротких и длинных примесей.
Материал и методы исследования
Данный фракционер включает в себя питающее устройство 1. Корпус 2 решетного стана прикреплен к раме посредством подвесок 3. В корпусе 2 решетного стана находится система однородных сит (сита с одинаковыми размерами отверстий) в котором каждое нижерасположенное сито расположено ступенчато. Каждое сито системы состоит из установленных последовательно решетчатого накопителя 6, основного сита 5, сплошной скатной доски 7 и сит 8 с размерами отверстий меньшими, чем у основных решет 6, и большими, чем у решетчатых накопителей 6. Длина сит системы увеличивается в направлении к разгрузочному концу. Сплошные скатные доски 7 системы с однородными ситами размещены ступенчато таким образом, что начало нижней скатной доски 7 нижнего сита расположено под концом верхней скатной доски 7 верхнего сита.
Фракционер с системой однородных сит со сплошными скатными досками, расположенными между ситами, работает следующим образом.
На решетчатый накопитель 6 верхнего первого сита подают исходный зерновой материал питающим устройством 1. Посредством колебательного механизма 4 при колебании корпуса 2 мелкий зерновой материал, обладая большей вероятностью прохода в отверстия, проходит через отверстия решетчатого накопителя 6 верхнего яруса сита и поступает на решетчатый накопитель второго яруса сит. Те мелкие частицы, которые не успели просеяться через решетчатый накопитель 6, продвигаются к основному ситу 5 первого яруса сит. Проходят в отверстия основного сита 5 первого яруса сит, попадают на решетчатый накопитель 6 второго яруса сит. Так как система сит расположена с продольным смещением, длина нижних решетчатых накопителей 6 больше длины верхних решетчатых накопителей. Эти частицы попадают в пробоотборник фракций 9 мелких и коротких примесей, просеиваясь через решетчатые накопители 6 системы сит. Основное зерно характеризуется низкой возможностью просеивания через отверстия решетчатых накопителей 6, поэтому они перемещаются по нему и поступают на основное сито 5 первого яруса сита. Здесь они просеиваются на следующее основное сито системы и т. д. и попадают в пробоотборник 10 чистого зерна. Удлиненные частицы зернового материала обладают меньшей возможностью просеивания через основные сита 5, поэтому перемещаются по основным ситам 5 и скапливаются на сплошных скатных досках 7. Затем слоем определенной толщины перемещаются на сито 8 с меньшими отверстиями, чем у основных решет, но большими, чем у решетчатых накопителей. Наличие слоя зернового материала на сите 8 способствует более интенсивному выделению длинных примесей. С вышерасположенного сита 8 частицы длинных примесей попадают не на нижерасположенное сито 8, а на слой зернового материала, где длинные частицы ориентируются вдоль плоскости сита, возмож-
ность их просеивания уменьшается и тем самым повышается эффективность выделения длинных примесей. Пройдя через систему сит 8, длинные примеси просеиваются в конечных участках нижнего яруса сит, попадая в пробоотборник фракций 11.
9_/ 10/ 11/
Рисунок - Схема фракционера с системой однородных сит со сплошными скатными досками:
1 - питающее устройство; 2 - решетный стан; 3 - подвески; 4 - колебательный механизм;
5 - система основных сит; 6 - решетчатые накопители; 7 - сплошные скатные доски;
8 - сита с размерами отверстий, меньшими, чем у основных сит, и большими, чем у решетчатых накопителей, 9-11 - пробоотборник фракций
Отличается от всех существующих данная машина тем, что в фракционере с системой однородных сит между ситами установлены сплошные скатные доски. Сплошные скатные доски (накопители) установлены таким образом, что каждый следующий сплошной накопитель системы однородных сит начинается с конца предыдущей сплошной скатной доски. Сплошные скатные доски позволяют образовать слой зернового материала определенной толщины. Это повышает эффективность выделения длинных примесей, так как длинные примеси, пройдя через верхний ярус сита, поступают не на следующее сито, а на слой зерна. При этом они ориентируются на длинную ось параллельно плоскости сита. Поэтому возможность просеивания уменьшается, повышая тем самым эффективность выделения длинных примесей. Кроме того, длина нижних решетчатых накопителей больше длины верхних решетчатых накопителей, что гарантирует просеивание мелких частиц через решетчатые накопители.
Исследования проводили на фракционере (рис.) при следующих условиях: диаметр отверстий решетчатых накопителей - 4,5 мм, диаметр отверстий основных сит - 6,0 мм, длина решетчатых накопителей - 125 мм, количество ярусов сит - 15 шт., частота колебаний корпуса системы - 360 кол/мин при обработке ржи и 340 кол/мин при обработке ячменя. Угол наклона сит к горизонту - 6°, амплитуда колебаний корпуса системы - 7,5 мм, длина сплошных скатных досок - 100 мм.
Исходный зерновой материал ржи состоял 95% семян ржи, 3 % короткой примеси (битое зерно ржи) и 2 % семян овса. Влажность зерна составляла 13,2 %.
Исходный зерновой материал ячменя содержал из 94 % очищенных семян основной культуры (ячменя) 4 % короткой примеси (битое поперек зерно ячменя) и 2 % примеси (части стеблей сорных растений, соломинки и др.). Влажность зерна 12,4 %.
Результаты исследования
Результаты исследования очистки семян ржи сведены в таблице 1. Эти данные получены при подаче 15 т/ч.м. Первые девять фракций представляют собой материалы, просеявшиеся
51
через нижнее сито, и накопитель на участке в 2 дм. Они получены попарным объединением материала, содержащегося в двух соседних секциях пробоотборника 9-11 (см. рис.). Десятая фракция - сход с 14-го сита, одиннадцатая - сход с 15-го сита.
Таблица 1
Распределение семян ржи и примесей по фракциям фракционером с системой однородных сит
№ п.п.
Компоненты
Фракции
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1
Основное (рожь)
зерно
£1
I £1 £2
I £2
С
5,9 7,1 9,3 11,6 15,6 36,8 10,6 1,5 0,4 0,6 0,6
5,9 13,0 22,3 33,9 49,5 86,9 96,9 98,4 98,8 99,4 100
5,6 6,7 8,8 11,0 14,7 34,8 10,0 1,4 0,4 0,6 0,6
5,6 12,3 21,1 32,1 46,8 81,6 91,6 93,0 93,4 94,0 94,6
72,8 93,0 97,8 98,2 98,5 09,0 96,1 93,2 66,7 66,7 40,0
Короткая примесь
£1
I £1 £2
I £2
57,6 14,9
57,6 72,5
2,1 0,5
2,1 2,6
6,6 79,1 0,2 2,8
5,0 84,1 0,2
3,0
5,6 89,7 0,2
3,2
9,0 98,7 0,3 3,5
1,3 100 0,0 3,5
100 100 100 100
3,5 3,5 3,5 3,5
Длинная примесь
£1
I £1 £2 !_§2_
2,9 2,9 0,1 0,1
19,8 22,7 0,4 0,5
7,1 29,8 0,1 0,6
10,9 40,7 0,2 0,8
16,1 44 55,8 100
0,3 0,0
1,1 2,0
£1 - количество компонента во фракции, в % к содержанию в исходном материале; I £1 - суммарное количество компонента в данной и предыдущей фракциях, в % к содержанию в его исходном виде;
£2 - количество компонента во фракции в % к исходному материалу;
I £2 - суммарное количество компонента в данной и предыдущей фракциях, в % к исходному материалу;
С - чистота зерна, %.
2
3
Анализ результатов опытов показывает, что процесс очистки ржи и ячменя, распределение составляющих их компонентов по фракциям принципиально не отличаются от процесса разделения семян пшеницы. Опыты показывают возможность использования одних и тех же сит на обработке пшеницы, ржи и ячменя.
Из таблицы 1 следует, что более 80% основного зерна ржи, содержащегося во фракциях от второй до восьмой включительно, имеет чистоту 98,2 %. В этом зерне содержится 1,1 % зерновой примеси (короткие частицы) и 0,7 % сорной, и оно отвечает требованиям базисных кондиций. Одиннадцатая фракция содержит 44 % длинной примеси и 0,6 % основного зерна. Она может быть отнесена к отходам. Остальные фракции - первая, вторая и десятая - должны быть обработаны на триере для выделения коротких и длинных примесей.
Результаты опытов на очистке ячменя сведены в таблице 2. Опыты проведены при подаче 8 т/ч.м.
Группирование зернового материала на фракции производили так же, как и при обработке ржи (в сравнении с рожью появляется возможность выделения коротких примесей с допустимым уровнем потерь основного зерна в отходы). В первую фракцию выделяется 53,4 % короткой зерновой примеси вместе с 0,4 % основного зерна. Что касается длинных примесей, то 83 % их выделяется вместе с 1,1 % основного зерна (одиннадцатая фракция).
Из полученных результатов следует также, что, объединяя фракции с третьей по десятую включительно, можно получить 92,3 % основного зерна ячменя с чистотой 98,5 %. По содер-
жанию зерновой (1,2 %) и сорной (0,3 %) фракций этот материал отвечает требованиям базисных кондиций на продовольственное зерно. Зерно, содержащееся в остальных фракциях, -второй и одиннадцатой - может быть выделен триером.
Таблица 2
Распределение семян ячменя и примесей по фракциям фракционером с системой однородных сит
№ Фракции
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
пп
1 Основное зерно S1 0,4 1,0 2,4 5,6 14,8 44,7 23,3 3,9 1,5 1,3 1,1
(ячмень) V с.
X S1 0,4 1,4 3,8 9,4 24,2 68,9 92,2 96,1 97,6 98,9 100
S2 0,4 0,9 2,3 5,3 14,0 42,3 22,1 3,7 1,4 1,2 1
X S2 0,4 1,3 3,6 8,9 22,9 65,2 87,3 91,0 92,4 93,6 94,6
2 Короткая примесь S1 53,4 17,9 9,5 5,0 9,7 2,5 1,4 0,6 - - -
X S1 53,4 71,3 80,8 85,5 95,5 98,0 99,4 100 100 100 100
S2 2,2 0,8 0,4 0,2 0,4 0,1 0,0 0,0 - - -
X S2 2,2 3,0 3,4 3,6 4,0 4,1 4,1 4,1 4,1 4,1 4,1
3 Длинная примесь S1 2,0 4,5 10,5 83
X S1 2,0 6,5 17 100
S2 0,0 0,1 0,2 1,3
X S2 0,0 0,1 0,3 1,6
51 - количество компонента во фракции в % к содержанию в исходном материале;
X Si - суммарное количество компонента в данной и предыдущей фракциях в % к содержанию в его исходном виде;
52 - количество компонента во фракции в % к исходному материалу;
X S2 - суммарное количество компонента в данной и предыдущей фракциях в % к исходному материалу.
Выводы
Анализ экспериментальных данных показал, что процесс очистки ржи и ячменя на фракционере с системой однородных сит со сплошными скатными досками, установленными между ситами, принципиально не отличается от процесса очистки семян пшеницы, т.е. группирование составляющих их компонентов по фракциям такое же. Опыты демонстрируют возможность использования одних и тех же сит на обработке пшеницы, ржи и ячменя. Более 80% основного зерна (ржи, ячменя), содержащегося во фракциях, можно получить с чистотой более 98 %. При этом полученные фракции зерновых культур (рожь, ячмень) отвечают требованиям базисных кондиций на продовольственное зерно.
Библиография
1. Патент на изобретение РФ. №2617132 от 21.04.2017. Решетный стан зерноочистительной машины / Ямпилов С.С., Доноева А.С., Цыбенов Ж.Б., Алексеев А.Г. - Бюл. № 12.
2. Дринча В.М., Ямпилов С.С. Направления производства конкурентноспособной техники для очистки зерна // Техника и оборудование для села. - 1999. - № 3-4. - С. 10-12.
3. Ямпилов С.С. Тенденции мирового производства зерносемяочистительной техники // Международный сельскохозяйственный журнал. - 1999. - № 6. - С. 39-42.
4. Ямпилов С.С., Бадмаева A.C., Цыдендоржиев Б.Д. Математическая модель процесса сепарации компонентов зернового материала через каскадный решетный сепаратор со сплошными накопителями, установленными между блоками решет // Вестник ВСГУТУ. - Улан-Удэ, 2018. - № 4. - С. 70-74.
Bibliography
1. Patent for the invention of the Russian Federation. N 2617132 dated 04/21/2017. Sieve mill of a grain cleaning machine / Yampilov S.S., Donoeva A.S., Tsybenov Zh.B., Alekseev A.G. - Bull. N 12.
2. Drincha V.M., Yampilov S.S. Directions of production of competitive equipment for grain cleaning // Machinery and equipment for the village. - 1999. - N 3-4. - P. 10-12.
3. Yampilov S.S. Trends in world production of grain-cleaning equipment // International Agricultural Journal. - 1999. - N 6. -P. 39-42.
4. Yampilov S.S., Badmaeva A.S., Tsydendorzhiev B.D. A mathematical model of the separation process of the components of the grain material through a cascade sieve separator with solid drives installed between the sieve blocks // Bulletin of the ESSUTM. - Ulan-Ude, 2018. - N 4. - P. 70-74.
