Пути интенсификации цилиндрических зерновых сепараторов Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

Key words: auto-oxidation of fat, antioxidants, synergists, svezhevytoplenny milk fat, antioxidant effect, quercetin, gallic acid ester, amino acids, peroxides, secondary oxidation products.

УДК 631.365.22

А.Х. Кужабаев, А.В. Зильбернагель, Д.Н. Алгазин

ПУТИ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗЕРНОВЫХ

СЕПАРАТОРОВ

Существует необходимость совершенствования послеуборочной обработки зерна. Классические плоские решета не удовлетворяют требованиям качества и производительности. В ходе анализа различных конструкций решет выбрана конструкция горизонтального цилиндрического решета для установки на центробежный сепаратор.

Ключевые слова: послеуборочная обработка зерна, горизонтальное цилиндрическое решето, интенсификация, цилиндрический сепаратор.

Послеуборочная обработка является заключительной стадией при производстве. На послеуборочную обработку и хранение зерна приходятся значительные (более одной трети) затраты, связанные с его производством.

Убранный с поля урожай необходимо немедленно очистить, по крайней мере, предварительно, выделяя из вороха мелкие семена сорных растений, легкую примесь в виде половы и мякины.

Для сокращения затрат необходимо совершенствовать технологии и технические средства, повышать их производительность. Широкое использование перспективных современных зерноочистительных машин позволит снизить издержки на обработку зерна [4].

В большинстве хозяйств Омской области преобладают зерноочистительные агрегаты типа ЗАВ, которым более 30 лет. Модернизация типовых агрегатов и постройка новых технологических линий для очистки зерна и семян с использованием современного оборудования - первоочередная задача для руководителей хозяйств. Потери урожая, по экспертным оценкам, из-за высева некондиционных семян составляют от 10 до 15 млн т в год, а из-за нерешенных вопросов комплексной механизации послеуборочной обработки и хранения - от 5 до 10 млн т в год [2].

Машины послеуборочной обработки зерна в основной массе оснащены плоскими решетами и имеют низкую производительность. Дальнейшая интенсификация процессов сортирования ограничена скоростью работы решета. Следует разрабатывать новые способы сепарирования и создавать рабочие органы, очищающие зерно от различных примесей с необходимым эффектом.

Все исследования, посвященные улучшению качественных и количественных показателей работы решет зерноочистительных машин, можно разделить на группы:

• совершенствование конструкции решет (струнные, желобчатые, профилированные, центробежные и т.д.);

• совершенствование очистителей решет (щеточные, шариковые, инерционные и др.);

• поиск оптимальных кинематических параметров работы решета (для качающихся решет);

• совершенствование технологического процесса работы решета без вмешательства в установочно-кинематические параметры работы (применение электрического поля, коронного разряда и др.);

• применение решет с различной геометрической формой поверхности (с криволинейной рабочей поверхностью; плоских, цилиндрических и др.).

© Кужабаев А.Х., Зильбернагель А.В., Алгазин Д.Н., 2012

Наиболее перспективным направлением при создании рабочих органов машин предварительной очистки является центробежно-решетное сепарирование.

Центробежные сепараторы компактны, площадь рабочих органов по сравнению с плоскорешетными в несколько раз меньше (при сопоставимой производительности). Применение сепараторов с вертикальной осью вращения и цилиндрическим решетом с продолговатыми отверстиями позволит снизить энерго-металлопотребление на единицу продукции в 1,52 раза по сравнению с машинами, имеющими традиционную плоскорешетную схему.

Упорядочение и систематизация конструкций современных зерноочистительных машин и новые теоретические обоснования должны помочь в разработке рабочих органов для высокоэффективных высокопроизводительных сепараторов.

Центробежно-решетные сепараторы по форме поверхности подразделяют: на цилиндрические, конические, параболоидные, ступенчатые и комбинированные. Расположение решет может быть последовательным, получившим наибольшее распространение, и концентрическим.

По расположению оси вращения центробежно-решетные сепараторы подразделяют: на горизонтальные, вертикальные, расположенные под углом к горизонту и с изменяющимся углом наклона.

По признаку разделения зерновой смеси: ширине, толщине, длине; существует также комбинированный способ (сочетающий несколько признаков разделения).

По способу загрузки материала сепараторы с вертикальной осью вращения разделяют: с загрузкой сверху, снизу и с системой разгрузки.

По степени воздействия на объект - это сепараторы прямого действия и со стратифицирующим эффектом (эффектом расслоения зерновой смеси).

Эффекта стратификации добиваются на центробежных решетах с помощью подачи воздушного потока как с внешней поверхности решета [7], так и с внутренней.

Преимущество центробежно-решетных сепараторов в том, что создается постоянный контакт частиц с сепарирующей поверхностью. Это повышает вероятность попадания частиц в отверстия, а большая скорость движения сепарируемого материала обеспечивает высокую производительность центробежных сепараторов [3].

В вертикальном цилиндрическом решете вес частиц используется для сообщения им необходимой относительной скорости, а поле центробежных сил сохраняется неизменным по всей сепарирующей поверхности. Например, в виброцентробежных сепараторах траектории относительного движения частиц представляют собой прямые, параллельные оси вращения решета.

В цилиндрическом наклонном решете не полностью используется возможная удельная производительность его поверхности.

Анализ существующих технических решений показал, что общим недостатком цилиндрических решет является критическая скорость движения частиц по сепарирующей поверхности, при которой материал заклинивает.

Коническое решето при соответствующем выборе угла конусности и равных с цилиндрическим ускорениях вибраций дает возможность применить более высокие скорости вращения. С увеличением угла конусности возрастает неравномерность поля инерционных сил по длине образующей решета, в результате на участках с его меньшим диаметром эффективность сепарации ниже.

Общий недостаток конических сепараторов - при движении сепарируемого материала по рабочей поверхности от вершины конуса к основанию с ускорением, за счет чего время прохождения частицы над отверстием резко уменьшается, и частица меньшего диаметра (по сравнению с отверстием) может не успеть пройти через него.

Для параболоидного решета характерно несоответствие между направлением движения зернового слоя и условием наилучшего использования сепарирующей поверхности. Вследствие этого снижается удельная производительность решета [1].

В параболоидном, как и в коническом, частицы движутся не только вдоль образующей поверхности решета, но имеют отклонение за счет действия кориолисовой силы инерции.

В связи с этим сепарирующая поверхность должна выполняться как единое целое, что затрудняет динамическое уравновешивание ротора. К тому же решето параболоидной формы значительно сложнее в изготовлении. На рисунке представлены силы, действующие на зерно при движении его по центробежным решетам разной формы.

Силы, действующие на зерно при его движении по центробежным решетам разной формы: а - цилиндрическое решето, б - коническое решето, в - параболическое решето, г - зигзагообразное решето, д - цилиндрическое решето с рифами, R, Rb R2 - радиусы решета; N - нормальная реакция решета; G - сила веса частицы; F ц - центробежная сила инерции; Т - сила трения зерновки о решето; F - движущая сила;

Q - результирующая сила; r - радиус закругления; œ - угловая скорость; 0 - угол наклона решета

В ходе анализа было выявлено, что существенно интенсифицировать рабочий процесс решет зерноочистительных машин можно путем применения центробежных сил, наиболее перспективное направление совершенствования зерноочистительных машин - создание горизонтальных центробежных сепараторов.

Список литературы

1. Гончаров, Е.С. Механико-технологическое обоснование и разработка универсальных виброцентробежных зерновых сепараторов : автореф. дис. ... д-ра техн. наук / Е.С. Гончаров. - М., 1986. - 34 с.

2. Волынкин, В.В. Повышение эффективности процесса отделения крупных примесей из зернового вороха скальператором : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.20.01 / В.В. Волынкин. - Челябинск, 2007. - 22 с.

3. Коноплин, А.Н. Совершенствование процесса центробежной сепарации сыпучих материалов : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.20.01 / А.Н. Коноплин. - Воронеж, 2008. - 20 с.

4. Хижников, А.А. Новая поточная линия для очистки зерна и семян / А.А. Хижников, Н.И. Стрикунов // Вестн. АГАУ. - 2009. - Вып. № 5 (55). - С. 65-68.

SUMMARY A.H. Kuzhabaev, A.V. Zilbernagel, D.N. Algazin

Ways of intensification of cylindrical grain separators

There is a need for improvement of postharvest processing of grain, classical flat sieves don't meet quality and productivity requirements. During the analysis of various designs of sieves the design of a horizontal cylindrical sieve for installation on a centrifugal separator was chosen.

Key words: postharvest processing of grain, horizontal cylindrical sieve, intensification, cylindrical separator.