CC BY
47
Механизация. Земледелие. Зерно
ПОСЛЕУБОРОЧНАЯ ОБРАБОТКА ЗЕРНА И ЕЕ ПЕРСПЕКТИВЫ
В.В.ВОЛЫНКИН,
соискатель, Челябинский ГАУ
Цель и методика исследований
Суть послеуборочной обработки - очистка и сушка зерна до базисных кондиций, проведенная в кратчайшие сроки с минимальными затратами, а также предотвращение потерь при очистке и хранении. Несвоевременная и некачественная очистка приводит к потере 15-30% выращенного урожая. В период уборки на токах скапливаются большие массы зерна с высокой влажностью и засоренностью, поэтому в подобном ворохе происходят негативные биохимические изменения, повышается влажность, температура, понижается всхожесть, зерно начинает дышать, и если не ос-
Производство зерна в Челябинской области является ведущей отраслью аграрного сектора. Следовательно, главной задачей его производителей является интенсификация производства, повышение урожайности, улучшение качества послеуборочной обработки и сохранности урожая, а также снижения потерь зерна на всех стадиях его производства.
тановить самосогревание, то это приведет к полной порче зернового материала [1]. Поэтому такой ворох следует обрабатывать в предельно сжатые сроки. Особенно негативное влияние на сохранность зернового вороха оказывают зеленые части растений, влажность которых составляет 50-80% ,и которые являются источником гнездового самосогревания. Поэтому особую роль приобретает предварительная очистка свежеубранного зерна, которая позволяет удалить подавляющую часть сорняков и зеленых частей растений, тем самым увеличив время безопасного хранения зерна до основной обработки и создав благоприятные условия для последующих операций[2, 3]. Как показано на рисунке 1, благодаря предварительной очистке (посредством выделения крупных и мелких примесей) можно снизить влажность зерна на 1-4%. А снижение влажности всего на 1% приведет к снижению расходов на дальнейшую сушку. В связи с этим зернопро-
Manufacture of grain in the Chelyabinsk area is leading branch of agrarian sector. Hence, the main task of its manufacturers is the intensification of manufacture, increase of productivity, improvement of quality of processing and safety of a crop, and also decrease in losses of grain at all stages of its manufacture.
Механизация. Земледелие. Зерно
изводящие хозяйства нуждаются в современном зерноочистительном оборудовании, обладающим
высокой производительностью и качеством очистки.
Рис. 1. Уменьшение влажности зернового вороха в зависимости от количества удаленной сорной примеси
Применение устаревших технологий и техники, изношенный парк зерноочистительных машин, снижение эффективности их работы с увеличением влажности и засоренности свежеуб-ранного вороха, невозможность быстрой замены оборудования зернотоков и элеваторов на новое из-за его дороговизны является причиной несвоевременной и некачественной послеуборочной обработки, что приводит к потери большой части выращенного урожая.
В настоящее время на очистку, сортирование и сушку зерна приходится до 30 % затрат в себестоимости конечного продукта[4, 5, 6]. Для их снижения необходим поиск новых технологий и строительство новых линий, позволяющих уменьшить количество операций и повторных пропусков зерна через машины при его подработке. Это направление по решению проблемы слишком затратное для хозяйства. Учитывая экономическое состояние некоторых хозяйств, возможна программа о модернизации существующих поточных линий, агрегаты которых как физически, так и морально устарели и не отвечают требованиям послеуборочной обработке зерна. Такой подход наиболее выгоден для производственников зерна.
Чтобы модернизировать поточные линии -нужны высокопроизводительные зерноочистительные машины, особенно для предварительной очистки зерна. Ветрорешетные, пневморе-
шетные машины не отвечают требованиям очистки, так как с увеличением влажности и засоренности сход вороха с решет замедляется, тем самым резко снижается показатель качества очистки.
Анализ тенденций развития зерноочистительной техники показывает, что ее качественно новый уровень возможен на основе применения фракционной технологии очистки, являющейся наиболее перспективной, удовлетворяющей условиям производительной, качественной и энергосберегающей очистки зерна [7, 8].
На протяжении 10 лет сотрудники кафедры уборочных машин и проблемной лаборатории № 2 Челябинского агроинженерного университета трудились над созданием и модернизацией пнев-моинерционного сепаратора, исследования которого позволили разработать методику проектирования и настройки пневмоинерционных сепараторов ПВО-15-20, ПВО-30-40, ПВО-ЗОР, комбинированный пневмоинерционный сепаратор КПВ0-30-40, ПВ0-50. Эти машины имеют высокую удельную производительность и технологическую надежность. Рисунок 2.
Пневмоинерционный способ разделения зернового вороха сводится к тому, что он тонким слоем с ориентацией компонентов по отношению к направлению воздушного потока с одинаковой начальной скоростью подается в наклонный или закрученный воздушный поток, скорость кото-
poro превышает скорость витания зерна основной культуры. При этом зерна, обладая большим запасом кинетической энергии, проходят зону действия воздушного потока и поступают в зер-ноприёмник.
Объемный характер процесса и отсутствие решет позволяют обрабатывать зерновой ворох повышенной влажности и засоренности.
Хозяйственные испытания показали, что сложно осуществить подачу зернового вороха в делительную камеру надувными вальцами. Возникают проблемы при изготовлении такой конструкции. Для устранения данного недостатка мы предлагаем гравитационный питатель.
Однако при движении по гравитационному питателю, а в дальнейшем и в делительной камере происходит взаимодействие крупных и мелких компонентов с зерновками - это снижает эффект сепарирования. Опыты показали, что
Механизация. Земледелие. Зерно
с увеличением подачи зернового вороха и содержания в нем крупных примесей заметно возрастают потери зерна и их выход во вторую фракцию, снижается чистота зерна, что объясняется неравномерностью распределения компонентов в потоке и усилением их взаимодействия между собой в зоне делительной камеры [9]. Изучение физико-механических свойств примесей показало, что движение вороха до делительной камеры и в ней зависит от влияния этих примесей на процесс взаимодействия и сепарирование зернового вороха.
Из этого следует, что уменьшить взаимодействие частиц в зоне сепарации, значит интенсифицировать процесс разделения зернового вороха воздушным потоком за счет предварительной подготовки разделяемого материала и выделения на первом этапе крупных примесей на основе различия в размерах.
1 - приемная камера;
2 - надувные вальцы.
Рис. 2. Пневмоинерционный сепаратор ПВО-50
Q
исх
ц+ч
t
а
а
а
м
Рис. 3. Схема двух этапного выделения примесей из зернового вороха Оисх- исходный материал;
Окр- крупные примеси;
Оз- зерно;
Ом- мелкие примеси.
Механизация. Земледелие. Зерно
Проблема о двухэтапном выделении примесей все чаще поднимается среди специалистов по зерноочистке. (Рисунок 3).
Для отделения крупной примеси на первом этапе (соломы, колосков, стеблей и соцветий растений, комков земли, и т.д.) необходимы дополнительные рабочие органы.
При всем многообразии методов отделения крупных примесей из зернового вороха наиболее перспективным на наш взгляд является способ, при котором отделение происходит цилиндрическим решетом с наружной рабочей поверхностью (МПУ-70, ОЗС-50, МПО-50С).
Нами разработана лабораторная установка по отделению крупных примесей при помощи скельператора (рисунок 4). Исследования показали, что качественные и количественные пока-
затели работы от сетчатого отделителя крупных примесей зависит от подачи, состава вороха, наличия в ворохе крупных примесей, их фракционного состава, длины сепарирующей поверхности и т.д.. Были рассмотрены траектории полета частиц при диаметрах барабана Б = 0,7 ;
0,8 ; 0,9 м и частотах вращения п = 40, 50, 60 и 70 мин. Результаты показали, что при любом диаметре барабана и скорости загрузки можно получить необходимую частоту вращения барабана, при которой траектория полета частиц будет приближаться к внутренней поверхности барабана, а крупные частицы будут перемещаться по наружной поверхности. Также были проведены исследования по обоснованию кинематических, геометрических параметров цилиндрического решета (скальператора) и угла подачи
Рис. 4. Отделитель крупных примесей с цилиндрическим решетом и гравитационным питателем.
1 - корпус;
2 - питающий валик;
3 - клапан;
4 - груз;
5 - цилиндрическое решето;
6 - направляюшее;
7 - ориентирующее устройство;
8 -регулятор положения ориентирующего устройства;
9 - приемник крупных примесей;
10 - разгонный канал (гравитационный питатель)
На основании лабораторных опытов выявлено, что полнота выделения крупных примесей возрастает с увеличением частоты вращения скаль-ператора, но и возрастает сход полноценного зерна. Это можно объяснить тем, что меньше времени частица находится на поверхности решета и не успевает сориентироваться для прохода в ячейку. Поэтому дальнейшее увеличение скорости приводит к нарушению технологического процесса сепарации. Частота вращения решета должна быть в пределах 45...50 об/мин.
зернового вороха к барабану.
В существующих агрегатах данного типа отделения есть проблема прохода крупных примесей сквозь ячейки решета и вращения их внутри барабана, которая приводит к нарушению технологического процесса сепарирования зернового вороха. В результате анализа проблемной ситуации нами было разработано ориентирующее устройство.
Предварительные исследования показали, что подача зернового вороха в зону цилиндрического решета с ориентирующим устройством приводит к повышению эффективности выделения крупных примесей. Наличие ориентирующего устройства позволило увеличить полноту выде-
Механизация. Земледелие. Зерно
ления крупных примесей, и составило 96-98%, и сход зерна в приемник крупных примесей составил 0,5%. В данное время ведутся исследования этой проблемы.
Таким образом, на основе проведенных опытов и полученных результатов установлено что, отделитель крупных примесей способствует улучшению качественных показателей ПВ0-50 и был включен в рабочую схему. Также нами разработана технологическая документация для отделителя крупных примесей и пневмоинерци-онного сепаратора, на основании которой чистота отделения крупных примесей составила порядка 98%, что позволило повысить эффективность работы ПВО-50.
Литература
1. Киреев М.В. Послеуборочная обработка зерна в хозяйствах / М.В. Киреев, Ю.К. Григорьев. - Л.: Колос; Ленинград отд., 1981. - 224 с.
2. Ермилов Г.В. Полевая всхожесть и причины ее снижения / Г.В. Ермилов. - М.: Колос, 1960.-114 с.
3. Захарченко И.В. Послеуборочная обработка семян в Нечерноземной зоне/ И.В. Захарченко -М.: Россельхозиздат, 1983. - 263 с.
4. Косилов Н. И. Рекомендации по совершенствованию технологии и технических средств для предварительной очистки зерна в хозяйствах РСФСР / Н. И. Косилов. - М: ГАПК, 1988. - 41с.
5. Кубышев В.А. Основные направления промышленного развития уборки и обработки зерновых культур в Сибири / В.А. Кубышев // Интенсификация технологических процессов и организация уборки и переработки зерновых культур. - Новосибирск, 1975. - С. 3-10.
6. Пучков М.М. Результаты производственной проверки технологии пофракционной обработки семян / М.М. Пучков //Науч.-техн. бюл. вАсХ- НИЛ. Вып. 26. - Новосибирск: Сиб.отд-ние ВАСХНИЛ. - 1986.- С. 8-10.
7. Анискин В.И. Задачи исследования в области очистки зерна / В.И. Анискин, А.С. Матвеев // Механизация и электрификация. - 1986. - № 1. - С.
8. Громов А.С. Методы оценки сепарирующих органов / А.С. Громов // Механизация и автоматизация послеуборочной обработки зерновых культур: Сб. науч. тр. Челяб. ин-та мех. и электриф. с. х.-ва. Вып. 52. - Челябинск: ЧИМЭСХ, 1971. - С. 12-14.
9. Еременко И.Ф. Обоснование методов интенсификации процесса пневмоинерционного сепарирования, технологической схемы и параметров пневмоинерционного сепаратора зерноуборочного комбайна. Автореф. Дис... канд. техн. наук. Глехава, 1986. - 17с.
