CC BY
0DOI 10.53980/24131997_2023_1_53
А.О. Жигжитов, канд. техн. наук, ст. преподаватель, allbeehappy@gmail.com С.С. Ямпилов, д-р техн. наук, проф, e-mаil: yаmpilovss@mаil.ru Ж.Б. Цыбенов, канд. техн. наук, доц., tsibenov@mail.ru В.Б. Балданов, канд. техн. наук, доц., cakirslava@gmail.com С.Ж. Гылыкова, преподаватель, gylykova95@bk.ru Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
УДК 631.362
ПНЕВМОСЕПАРИРУЮЩАЯ МАШИНА С РАЗДЕЛЕНИЕМ ЧАСТИЦ ПО СИЛЕ ТЯЖЕСТИ
Разработана пневмосепарирующая машина с разделением частиц по силе тяжести, отличающаяся от представленных в настоящее время тем, что после бункера установлено предварительное решето, на котором происходит отделение крупных частиц. Затем компоненты попадают в пневмо-канал, в котором установлены пластины, установленные вертикально для выравнивания скорости воздушного потока, которые увеличивают эффективность отделения легких компонентов из зернового материала. Для эффективного отделения основного зерна от крупных и мелких компонентов материал разделяют на два потока - основное зерно с мелкими компонентами и основное зерно с крупными компонентами, за счет устройства для отделения компонентов по толщине. Для того чтобы частицы компонентов после удара о скаты не отлетали далеко, установлены экраны.
В статье приведено обоснование параметров пневмосепарирующей машины с разделением частиц по силе тяжести.
Ключевые слова: пневмосепарирующая машина с разделением частиц по силе тяжести, зерновой материал, разделение частиц, очистка зерна.
АЮ. Zhigzhitov, Cаnd. Sc. Engineering, senior lecturer.
S.S. Yаmpilov, Dr. Sc. Engineering, Prof.
Zh.B. Tsybenov, Cаnd. Sc. Engineering, Аssoc.
V.B. Bаldаnov, Cаnd. Sc. Engineering, Аssoc.
S.Zh. Gylykovа, lecturer
PNEUMАTIC SEPАRАTION MАCHINE WITH PАRTICLE SEPАRАTION BY GRАVITY
Pneumatic separation machine with separation of particles by gravity has been developed, which differs from the currently presented ones by the fact that after the hopper there is a preliminary sieve, on which the separation of large particles takes place. Then components pass into the pneumochannel, in which plates are installed vertically to even out the speed of the air stream, which increases the efficiency of separation of light components from the grain material. To effectively separate the main grain from the coarse and fine components, the material is separated into two streams, the main grain with the fine components and the main grain with the coarse components, through the device for separating the components by thickness. Shields are installed to prevent parts of components from flying away after hitting the rollers.
The article provides a rationale for the parameters of a pneumo-separating machine with separation of particles by gravity.
Key words: pneumo-separating machine with particle separation by gravity, grain material, particle separation, grain cleaning.
Введение
В настоящее время в хозяйствах применяются машины для очистки зернового материала, которые были поставлены еще в XX в., и они исчерпали свой ресурс [2, 15]. Также стоит остро проблема обеспеченности техникой, так как малые хозяйства не имеют их вовсе [2, 11].
Продолжительное подорожание энергоносителей, которое доходит до 35 % в течение многих лет влияет негативно на потери уже собранного зерна у хозяйств [2, 15].
Из вышеизложенного следует, что требуется решение следующих задач в воздушных и гравитационных сепараторах:
- повысить производительность разделения зерна;
- уменьшить капитальные затраты;
- уменьшить энергетические затраты;
- улучшить сепарацию зернового материала;
- уменьшить потери зернового материала.
Целью исследования является обоснование основных параметров пневмосепарирую-щей машины с разделением частиц по силе тяжести для очистки зерна от мелких компонентов.
Материалы и методы исследования
Для решения поставленных задач в Восточно-Сибирском государственном университете технологий и управления была разработана пневмосепарирующая машина с разделением частиц по силе тяжести (рис. 1) [1].
Рисунок 1 - Общий вид и схема пневмосепарирующей машины с разделением частиц
по силе тяжести
Пневмосепарирующая машина с разделением частиц по силе тяжести (см. рис. 1) содержит: бункер 1, 21 - предварительное решето; 2 - заслонка; 3, 6, 7 - устройства для отделения частиц по толщине; 4 - скаты ; 8 - экраны; I - отводы для вывода мелких компонентов; II, III - отводы для вывода основного зерна; IV - отвод для вывода крупных компонентов [14].
В пневмоканале 9 размещены пластины, установленные вертикально, - 20; 18 - осадочная камера; 19 - клапан; 13, 14 - фильтры; 12 - вентилятор; 15 - электродвигатель.
Пневмосепарирующая машина с разделением частиц по силе тяжести работает следующим образом. Зерно из-под комбайна поступает в бункер пневмосепарирующей машины и затем на предварительное решето 21, которое совершает колебания вдоль плоскости решета, на котором происходит разделение частиц, различающихся по крупности. Затем зерновой поток поступает в пневмосепарирующий канал, который оснащен пластинами 20, установленными вертикально, высотой 250 мм, для выравнивания скорости воздушного потока, которое способствует лучшему выделению легких компонентов. Легкие компоненты под действием воздушного потока начинают движение вверх и попадают в осадочную камеру 18, из которой выгружаются с помощью клапана 19. Очищенный от пыли через фильтры 13, 14 воздушный поток выходит наружу.
После очистки от легких компонентов зерно продолжает движение по скату 4 и скатывается на первое устройство для отделения частиц по толщине 3 (представляет собой сваренные проволоки длиной 155 мм, расположенные параллельно друг другу и расстояние между которыми составляет для компонентов: мелких - 2 мм; крупных - 4 мм) распределительного блока, где часть основного зерна с мелкими компонентами отделяется и попадает в левую часть сепаратора, скатываясь по экрану. Сходовая часть очищенного зерна от легких компонентов продолжает движение по скату и второму устройству для отделения частиц по толщине 3, где часть мелких компонентов и основного зерна проходит через отверстия и по боковому каналу направляется в левую часть сепаратора. Затем частицы крупных, мелких компонентов и основного зерна поступают на третье устройство для отделения частиц по толщине 3, где часть основного зерна с мелкими компонентами отделяется и попадает в левую часть сепаратора. Непрошедшие частицы основного зерна с крупными компонентами продолжают дальнейшую очистку в правой части сепаратора.
Левая часть сепаратора работает следующим образом. Основное зерно и мелкие компоненты из распределительного блока скатываются по скату и движутся по первому устройству для отделения частиц по толщине 6, на которой частицы мелких компонентов проходят через его отверстия и по экрану 8 направляются в отвод I. Сходовая часть основного зерна с мелкими компонентами продолжает движение по скату и второму устройству для отделения частиц по толщине 6, где часть мелких компонентов проходит через отверстия и по экрану 8 направляется в отвод I. Основное зерно выводится через отвод II.
В правой части сепаратора процесс протекает следующим образом. Основное зерно и крупные компоненты из распределительного блока скатываются по скату и движутся по первому устройству для отделения частиц по толщине 7, где часть основного зерна проходит через отверстия устройства для отделения частиц по толщине 7 и по экрану 8 направляется в отвод II. Сходовая часть крупных компонентов с основным зерном продолжает движение по скату и второму устройству для отделения частиц по толщине 7, где часть основного зерна проходит через отверстия устройства для отделения частиц по толщине 7 и по экрану 8 направляется в отвод II. Крупные компоненты выводятся через отвод III.
Среднее содержание мелких и крупных компонентов в зерне, которое поступило на обработку после уборки, доходит до 7 % [3-5, 9-13].
Зерновой материал, используемый нами в опытах, имел следующий состав:
1. Влажность составляла 14,5 %; 88 % семян пшеницы - основной компонент; 12 % -компоненты (6 % - мелкие и щуплые семена пшеницы по ГОСТ 12037-81, 6 % - крупные -колоски, горох и др.).
2. Значение влажности: 14 % - рожь; 13,5 % - ячмень. Процентный состав компонентов для ржи и ячменя по отдельности был следующим: 6 % - мелкие, 6 % - крупные.
В каждом опыте производили взвешивание содержимого каждого из отводов и рассчитывали в процентном соотношении содержание ржи, ячменя и компонентов в каждой фракции; результативность отделения мелких, крупных компонентов (Ем, Ек) вычисляли по В.Г. Ньютону и Г.В. Ньютону [6].
Значения факторов представлены в таблице.
55
Таблица
Факторы и уровни варьирования
Переменные Обозначение Значение
Удельная подача (Р) Х1 5-25 т/чм
Число устройств для отделения частиц по толщине (п) Х2 4-12 шт.
Влажность (^ Хз 12-28 %
Количество компонентов в исходном зерновом материале (Со) Х4 2-10 %
Результаты исследований и их обсуждение
После проведения целого факторного опыта (ПФЭ-23) униформ-схемы (ЦКРУП) второго порядка получили следующее уравнение (1):
у = 43,14 - 3,19х1 + 4,79х2 - 4,58х3 - 0,61х4 - 1,38х1х2 - 0,78х1х3 (1)
+ 0,46х2х3 + 0,02х2х4 - 0,31х3х4 - 0,86х^ - 1,28х| -1,4х| - 0,55х|.
Определение соответствия опытных данных и теории проводилось по Фишеру [7], где расчетное значение критерия ^расч .= 2,57 меньше табличного ^теор.= 4,7 при достоверности Р = 0,95.
Геометрический образ связи параметров пневмосепарирующей машины при разделении частиц по силе тяжести показан на рисунках 2-5 [8].
Рисунок 2 - График взаимосвязи удельной подачи зернового материала и числа устройств для отделения частиц по толщине
ш
g 80 — а
70 —
£60
•в-
Л
25
0сЧ % ^ "5
Рисунок 3 - График взаимосвязи удельной подачи и влажности зернового материала
80 -
70
60
::: О
50 —1
Рисунок 4 - График взаимосвязи числа устройств для отделения частиц по толщине и влажности зернового материала
Рисунок 5 - График взаимосвязи влажности зернового материала и количества компонентов в исходном зерновом материале
Заключение
1. Проведенные экспериментальные исследования показали, что отделение зерна от компонентов в пневмосепарирующей машине с разделением частиц по силе тяжести имеют преимущество. От зерна из-под комбайна может быть отделено основное зерно от легких, крупных и мелких компонентов за одну технологическую операцию.
2. Обоснованы основные параметры пневмосепарирующей машины с разделением частиц по силе тяжести:
- 10-12 т/ч-м - удельная подача;
- 3-5 % - количество компонентов в исходном зерновом материале;
- 16-20 % - влажность;
- 6 шт. - число устройств для отделения частиц по толщине.
Наибольшая величина результативности обработки зерна из-под комбайна от мелких компонентов составила 85 %.
Библиография
1. Патент РФ 2471572 В07В 1/04, В07В 1/46. Сепаратор сыпучих материалов / Ямпилов С.С., Жигжитов А. О., Цыбенов Ж.Б., Цыдыпов Ц.Ц., Цыренов И.А. Патентообладатели: ФГБОУ ВО «Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления». - Заявка 2011116864/03, заявл. 27.04.11.; опубл. 10.01.13.
2. Ямпилов С. С., Жигжитов А. О. Математическая модель сепарации зернового материала воздушно-гравитационным сепаратором // Вестник ВСГУТУ. - 2017. - № 3 (66). - С. 51-59.
3. Ямпилов С. С. Сепараторы предварительной очистки зерна // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1999. - № 12. - С. 17.
4. Пашинова Н.В. Совершенствование процесса сепарации зерна в вертикальных пневмокана-лах: автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Улан-Удэ, 2013. - 17 с.
5. Ямпилов С.С., Цыбенов Ж.Б. Технологии и технические средства для очистки зерна с использованием сил гравитации. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2006. - 167 с.
6. Ньютон Г.В., Ньютон В.Г. Исследование эффективности классификации // Тр. Московского дома ученых. - М., 1937. - Вып. 2. - С. 59-74.
7. Хартман К., Лецкий Э., Шефер В. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов: пер. с англ. - М., 1977. - 552 с.
8. Lenth, Russell V. Response-Surfаce Methods in R, Using rsm / Russell V. Lenth // Joui^l of SMis-ticаl Softwаre. - 2009. - Vol. 32, N 7. - P. 1-17. - URL: http://www.jstаtsoft.org/v32/i07/ (дата обращения 02.12.2022).
9. Раднаев Д.Н., Дамбаева Б.Е. Повышение эффективности работы комбинированных машин и комплексов // Вестник ВСГУТУ. - 2021. - № 1 . - С. 55-61.
10. Абидуев А.А., Петунов С.В., Урханов Н.А. и др. Обоснование параметров сепаратора для очистки семян пшеницы от длинных примесей // Вестник ВСГУТУ. - 2021. - № 3 . - С. 41-45.
11. Ямпилов С. С. Сепараторы для предварительной очистки зерна // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1999. - № 12. - С. 17.
12. Раднаев Д.Н., Калашников С.С., Шуханов С.Н. Оптимизация технологического комплекса машин в растениеводстве // Аграрная наука. - 2015. - № 8. - С. 28-30.
13. Раднаев Д.Н. Агротехническая оценка посевных агрегатов // Вестник КрасГАУ. - 2010. - № 4 (43). - С. 101-104.
14. Ямпилов С.С., Жигжитов А.О. Математическая модель сепарации зернового материала воздушно-гравитационным сепаратором // Вестник ВСГУТУ. - 2017. - № 3. - С. 51-59.
15. Абидуев А.А., Иванов Н.М., Урханов Н.А. и др. Обоснование технологии очистки семян в условиях Забайкалья // Вестник ВСГУТУ. - 2017. - № 4.- С. 97-101.
Bibliography
1. Pаtent RU 2471572 Sepаrаtor of bulk mаteriаls / Yаmpilov S.S., Zhigzhitov А.О., Tsibenov Zh.B., Tsydypov Ts.Ts., Tsyrenov 1.А. - Аppl. 27.04.11. publ. 10.01.13. - Bul. N 1.
2. Yаmpilov S.S., Zhigzhitov А.О. А mаthemаticаl model of grain sepаrаtion with аn ап-gravity sepаrаtor // Vestnik of ESSUTM. - U^-Ude, 2017. - N 3. - P. 51-59.
3. Yаmpilov S.S. Sepаrаtors for primаry grain cleаning. Mechаnizаtion аnd electrificаtion of аgricul-ture. -1999. - N 12. - P. 17.
4. Pаshinovа N.V. Impruvement of the grain sepаrаtion process in verticаl pneumаtic ducts. - АЬ-stract of Diss. ... Cаnd. Sc. Engineering. - Ukn-Ude, 2013 - 17 p.
5. Yаmpilov S.S., Tsybenov Zh.B. Technologies аnd techn^l meаns for purificаtion of grain with the use of grаvitаtionаl forces. - U^-Ude: Publishing house of ESSTU, 2006. - 167 p.
6. Newton G.V., Newton V.G. Reseаrch of efficiency of clаssificаtion // Proceedings of the Mos- cow house of scientists. - M., 1937. - Issue 2. - P. 59-74.
7. Hаrtmаn K., Letsky E., Schаefer V. Panning of experiment in reseаrch of technology! processes: transl. from English. - M., 1977. - 552 p.
8. Lenth, Russell V. Response-Surfаce Methods in R, Using rsm [Text] / Russell V. Lenth // Joui^I of Stаtisticаl Softwаre. - 2009. - Vol. 32, N 7. - P. 1-17. - URL: http://www.jstаtsoft.org/v32/i07/
9. Rаdnаev D.N., Dаmbаevа B.E. Improving the efficiency of combined mаchines аnd complexes // Vestnik ESSUTU. - 2021. - N 1. - P. 55-61.
10. Аbiduev А.А., Petunov S. V., Urkhаnov N.А. et al. Substаntiаtion of the pаrаmeters of the sepаrаtor for cleаning wheаt seeds from long impurities // Bulletin of the ESSUTU. - 2021. - N 3. - P. 41-45.
11. Yаmpilov S.S. Sepаrаtors for grain pre-cleаning // Mechаnizаtion аnd electrificаtion of аgricul-ture. - 1999. - N 12. - P. 17.
12. Rаdnаev D.N., Kаlаshnikov S.S., Shukhаnov S.N. Optimizаtion of the te^no^^l complex of mаchines in crop production // Аgriculturаl science. - 2015. - N 8. - P. 28-30.
13. Rаdnаev D.N. Аgrotechnicаl аssessment of sowing units // Bulletin of Кп^ОА^ - 2010. -N 4 (43). - P. 101-104.
14. Yаmpilov S.S., Zhigzhitov А.О. Mаthemаticаl model of grain mаteriаl sepаrаtion by ап-gravity sepаrаtor // Bulletin of the ESSTU. - 2017. - N 3. - P. 51-59.
15. Аbiduev А.А., ^аnov N.M., Urkhаnov N.А. et al. Substаntiаtion of seed caning technology in the conditions of Trаnsbаikаliа // Vestnik ESGUTU. - 2017. - N 4. - P. 97-101.
