CC BY
0С.С. Ямпилов, д-р техн. наук, проф., e-mail: yampilovss@mail.ru В.Б. Балданов, канд. техн. наук, и.о. доц., e-mail: cakirslava@gmail.com Ж.Б. Цыбенов, канд. техн. наук, доц., e-mail: tsibenov@mail.ru Н.Д. Бадмаева, аспирант, e-mail: badmaevand@mail.ru Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
УДК 651.362
РАЗРАБОТКА ПРИЗНАКА РАЗДЕЛЕНИЯ ЧАСТИЦ ЗЕРНОВОГО МАТЕРИАЛА
СЕПАРИРУЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ
Целью данной работы является разработка признака разделения частиц зернового материала сепарирующим устройством для выделения из исходного зернового материала основной части (7080 %) зерна базисных кондиций на первоначальном процессе обработки. На основании теоретических и экспериментальных данных разработана новая фракционная технология очистки зерна за счет использования универсального каскадного решетного сепаратора, выделяющего на первом этапе обработки до 80% основного зерна базисных кондиций при высокой удельной производительности, при котором пропускная способность зерноочистительного агрегата увеличивается в два раза. Однако универсальный каскадный решетный сепаратор имеет большую металлоемкость и габариты. Разработан новый признак разделения частиц зернового материала - обобщенный признак как функция толщины и длины частиц. Используя новый признак разделения частиц зернового материала можно разработать сепарирующее устройство, которое позволит сразу на первом этапе обработки выделить большую часть основного зерна базисных кондиций.
Ключевые слова: очистка зерна, каскадный решетный сепаратор, сепарирующее устройство.
S.S. Yampilov, Dr. Sc. Engineering, Prof.
V.B. Baldanov, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
Zh.B. Tsybenov, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
N.D. Badmaeva, P.G.
DEVELOPMENT OF A NEW SIGN OF SEPARATION OF GRAIN MATERIAL PARTICLES
The aim of this work is to develop a sign of separation ofgrain material particles by a separating device for isolating the main part (70-80%) of the basic condition grain from the initial grain material in the initial processing. Based on theoretical and experimental data, a new fractional grain cleaning technology has been developed through the use of a universal cascade sieve separator that separates at the first stage ofprocessing up to 80% of the basic grain of basic conditions at a high specific productivity, in which the throughput of the grain cleaning unit doubles. However, the universal cascade sieve separator has a large metal content and dimensions. A new sign of separation of grain material particles is developed - a generalized sign as a function of the thickness and length of particles. It is necessary to develop a separating device using a new sign of separation, which will allow immediately at the first stage ofprocessing to allocate most of the main grain of the basic conditions.
Key words: grain cleaning, cascade sieve separator, separating device.
Введение
В данное время очистка зерна выполняется через комплекс зерноочистительных машин, которые отделяют основное зерно от мелких, крупных и прочих примесей. В результате этого:
- происходит контакт основного зерна с рабочими органами зерноочистительного агрегата, который приводит к травмированию основного зерна;
- необходимо сформировать поточную линию агрегатами приблизительно эквивалентной производительности.
В данном случае для увеличения производительности одной машины в поточной линии возникает необходимость одновременно повысить пропускную способность всех агрегатов, входящих в эту линию.
Так, вариант поэтапной технологии будет эффективнее, если из исходной зерновой массы выделять основное зерно, а не примесь (фракционная технология). При таком варианте на конечных стадиях очистки можно значительно снизить требуемую производительность рабочих органов по сравнению с начальными стадиями.
Поэтапная технология выделения основного зерна (фракционная технология) соответствует стандартам, так как гарантирует на первоначальных стадиях выделение 70-80% продовольственного зерна (рис. 1). Это дает возможность снизить производительность агрегатов на конечных стадиях очистки примерно на 70-80%.
ИМ
30 т/ч
1,5...2 т/ч
отход —
отход
Универсальный каскадный решетный сепаратор
26.27 т/ч
отход
1,5.2 т/ч
Триерный блок БТЦ-700-8
кукольный
овсюжный
отход —►
Воздушно-решетная машина вторичной очистки (МВО-5)
02
01
0 29.29,5 т/ч
Рисунок 1 - Новая фракционная технология с использованием универсального каскадного решетного сепаратора: ИМ - исходный материал; 01 - зерно, очищенное на универсальном каскадном решетном сепараторе; 02 - фракция зерна, доочищенного на триере и воздушно-решетной машине; 0о - объединенная фракция очищенного зерна
Целью данной работы является разработка нового признака разделения частиц зернового материала сепарирующим устройством.
Материалы и методы
После изучения и эксперимента универсального каскадного решетного сепаратора в хозяйственных условиях выявили, что универсальный каскадный решетный сепаратор при производительности 30 т/ч дает возможность на первоначальных стадиях обработки зерна за одно технологическое действие сразу очистить зерновой материал на 70-80% до базисных кондиций.
Разработанная в ВСГУТУ новая фракционная технология очистки зерна с применением универсального каскадного решетного сепаратора в зерноочистительном агрегате ЗАВ-25 увеличивает в два раза его производительность.
Так, универсальный каскадный решетный сепаратор может эффективно заменить воздушно-решетную машину и триер.
Большая металлоемкость и габариты являются недостатком. Возможно ли в данное время такое сепарирование на каком-либо существующем зерноочистительном агрегате или нужно изобрести новый сепаратор? По какому признаку следует сепарировать зерновой материал, чтобы выделить значительную часть зерна базисных кондиций?
Результаты и обсуждения
Характерными примесями зерна пшеницы, поступающего на послеуборочную обработку, является короткая примесь (состоящие из битого поперек зерна меньше половины), куколь, гречишка татарская и др., мелкая зерновая примесь (состоящая в основном из битого вдоль зерна меньше половины), длинная примесь (преимущественно зерно овса, овсюга, стебли сорных и культурных растений), легкая (пыль, полова, мелкие кусочки дробленого зерна), крупная (части стеблей, листья, кусочки колосков, стебли растений, комочки земли, камешки и т.д.) примеси.
Примеси последних двух видов можно отнести к легко отделяемым примесям - они выделяются при предварительной очистке решетами с крупными отверстиями и при очистке воздушным потоком.
Очистку зерна от остальных примесей приходится проводить в несколько операций на различных рабочих органах (воздушно-ситовых сепараторах, триерах, пневмосортировальных столах и др.).
Из распределения основного зерна и сопутствующих примесей по толщине и длине частиц (рис. 2) следует, что очистка зерна включает несколько операций.
й т
3,5 25
15
О 2 4 6 8 10 12 % 16 18 I т Рисунок 2 - распределение зерна пшеницы и примесей по длине I и толщине Ь: 1 - пшеница; 2 -
мелкая примесь; 3 - короткая примесь; 4 - длинная примесь;_,_____- границы областей,
включающих соответственно 60 и 95%; I, II - линии, разграничивающие отдельные фракции
зернового материала
Применение операции разделения частиц по толщине эквивалентно отсечению части зернового материала горизонтальной прямой. Любая горизонтальная прямая, содержащая ту или иную часть зерна, включает также некоторые части короткой и длинной примесей. Это значит, что применение только решет с продольными отверстиями не обеспечит выделение чистого зерна. Аналогично любая вертикальная прямая, содержащая ту или иную часть основного зерна, включает и некоторую часть такой примеси, как мелкая. Поэтому и триер не может выделить чистую фракцию зерна.
Известно, что пневмосепаратор без сит и триеров не может обеспечить выделение некоторой части чистого зерна. Таким образом, очистка зерна на ситах с продольными отверстиями и триерах представляет собой отсечение на плоскости горизонтальными и вертикальными прямыми. Только в результате этих приемов внутри квадрата может находиться некоторая область чистого зерна.
Анализ показывает, что если провести линии I и II, то получим внутри этих линий некоторую часть чистого зерна. Таким образом, в качестве рационального обобщенного признака разделения зернового материала по размерам l (длине) и b (толщине) может быть принята функция, определяющая линию, которая ограничивает некоторое количество основного компонента.
Различным значениям Ф соответствуют различные линии (I...II), разграничивающие отдельные фракции зернового материала. Фракция, распределенная в области ниже прямой I, представляет собой часть основного зерна с короткой и мелкой примесью, а фракция, распределенная выше прямой II, представляет собой часть основного зерна с длинной примесью.
Таким образом, для очистки зерна по фракционной технологии необходимо разработать специально новое сепарирующее устройство, разделяющее зерновой материал по обобщенному признаку - функции толщины и длины частиц.
Заключение
Разработан обобщенный признак разделения зернового материала по длине (l) и толщине (b) частиц, которым может быть принята функция (Ф), определяющая линии, которые ограничивают некоторое количество основного компонента. Для очистки зерна по фракционной технологии, используя обобщенный признак разделения зернового материала, необходимо сепарирующее устройство, которое позволит сразу на первом этапе обработки выделить большую часть основного зерна базисных кондиций.
Библиография
1. Ямпилов С.С. Технологическое и техническое обеспечение ресурсо-энергосберегающих процессов очистки и сортирования зерна и семян. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2003. - 196 с.
2. Ямпилов С.С., Цыбенов Ж.Б., Цыдыпов Ц.Ц. Универсальная зернообрабатывающая машина // Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Качество как условие повышения конкурентоспособности и путь к устойчивому развитию». - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2009. - С. 196-198.
3. Ямпилов С.С., Жигжитов А.О. Урожайность и валовый сбор зерновых культур в Республике Бурятия // Сб. науч. тр. ВСГУТУ. Серия: Технология и средства механизации в АПК. - 2012. - Вып. 8. - С. 148-153.
4. Ямпилов С.С., Бадмаева А.С., 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.
5. Пат. на изобретение № 2617132 от 21.04.2017. Решетный стан зерноочистительной машины / Ямпилов С.С., Доноева А.С., Цыбенов Ж.Б. и др. - Заявл. 12.04.2016; опубл. 21.04.2017. - Бюл. № 12.
Bibliography
1. Yampilov S.S. Technological and technical support of resource-energy-saving processes of cleaning and sorting of grain and seeds. - Ulan-Ude: Publishing house of ESSTU, 2003. - 196 p.
2. Yampilov S.S., Zubanov J B., Tsydypov TS. TS. Universal grain processing machine // Materials of international scientific-practical conference "Quality as a prerequisite for improving the competitiveness and the path to sustainable development". - Ulan-Ude: ESSTU, 2009. - P. 196-198.
3. Yampilov S.S., Zhigitov A.O. Yield and gross harvest of grain crops in the Republic of Buryatia // Collection of scientific works of ESSUTM. Series: Technology and means of mechanization in agriculture. -2012. - Issue 8. - P. 148-153.
4. Yampilov S.S., Badmaeva A.S., Tsydendorzhiev B.D. Mathematical model of process of separation of the components of the grain material through a cascade sieve separator with solid drives that are installed between the units of sieves // Bulletin of the ESSUTM. - Ulan-Ude, 2018. - N 4. - P. 70-74.
5. Patent for the invention №2617132 from 21.04.2017 Grain cleaning sieve mill / Yampilov S.S., Du-naeva A.S., Zubanov J.B. , Alekseev A.G. - Bull. N 12.
