CC BY
30
МЕХАНИЗАЦИЯ
УДК 631. 362. 36
Результаты приемочных испытаний сепаратора пневматического фракционного СП-2Ф
Бурков Александр Иванович, доктор техн. наук, профессор, зав. лабораторией, Лазыкин Виктор Алексеевич, мл. научный сотрудник ФГБНУ «НИИСХ Северо-Востока», г. Киров, Россия
E-mail: [email protected]
Сепаратор пневматический СП-2Ф предназначен для окончательной очистки и сортирования зерновых и зернобобовых культур, семян злаковыш и бобовыш трав от трудноотделимыгх примесей, отличающихся по аэродинамическим свойствам. Пневмосепаратор содержит раму, диаметральный вентилятор, пневмосепарирующий канал с опорной сеткой и разделительной перегородкой, разделительную и осадочную камеры, инерционный жа-люзийно-противоточный пылеуловитель, устройство ввода очищаемого материала активного типа, устройства вывода фракций материала, регулирования подачи материала и скорости воздушного потока, механизмы привода рабочих органов. Приемочные испытания проведены на вторичной очистке и сортировании семян овса ярового и клевера лугового при подачах 1,02...1,75 и 0,46...0,78 т/ч соответственно. Чистота исходного материала овса 96,17...96,8%. Основную часть отхода занимает раздавленное зерно овса 2,36.3,38% и дробленое зерно -0,22.0,76%. Чистота исходного материала клевера находилась в диапазоне от 95,94 до 96,58%. В отход входили семена тимофеевки луговой и овсяницы луговой 3,42. 4,06%. Преобладающим видом семян сорныгх растений являлись бодяк полевой и марь белая. После очистки семена 1 сорта овса имели чистоту 97,60. 98,81%, что несколько ниже требований ТЗ (99,0%). Эффективность очистки соответствовала нормативной (не менее 80%) при подаче до 1,20 т/ч. Недостаточно высокая чистота семян овса обусловлена наличием большого количества раздавленного и дробленого зерна в исходном материале, имеющего скорость витания, сравнимую с полноценным зерном. Семена 1 сорта клевера на всех подачах соответствовали по чистоте категории ЭС при эффективности очистки 85,8.96,4%. Потери семян в отходы при очистке обеих культур не превышали допуска, а дробление семян - не обнаружено. По результатам приемочныгх испытаний сепаратор пневматический СП-2Ф рекомендуется к применению в сельскохозяйственном производстве.
Ключевые слова: сепаратор пневматический, фракционирование, приемочные испытания, чистота семян, эффективность очистки, потери семян
На основании проведенных исследований [1,2,3,4] сотрудниками лаборатории зерно-и семяочистительных машин совместно с про-ектно - конструкторским бюро «НИИСХ Северо-Востока» создан опытный образец сепаратора пневматического фракционного СП-2Ф, общий вид и технологическая схема которого представлены на рисунках 1 и 2. Пневмо-сепаратор предназначен для очистки и сортирования зерновых и зернобобовых культур, семян злаковых и бобовых трав от трудноотделимых примесей, отличающихся по аэродинамическим свойствам. Устанавливается на конечной операции технологического процесса после воздушно-решетных и триерных машин, может работать как в составе технологической линии, так и автономно.
Пневмосепаратор содержит следующие основные сборочные единицы и механизмы: раму, диаметральный вентилятор, пневмосе-парирующий канал (ПСК), разделительную и осадочную камеры, инерционный жалюзийно-противоточный пылеуловитель, устройство ввода очищаемого материала, устройства вывода фракций материала, регулирования пода-
чи материала и скорости воздушного потока, механизмы привода рабочих органов.
Особенностью конструкции пневмосе-паратора является следующее [5]. Диаметральный вентилятор 12 установлен в воздухо-отводящей камере 18 и работает на всасывание. ПСК 3 и его отвод 7 снабжены сплошной разделительной перегородкой 6. Жалюзийно-противоточный пылеуловитель 15 установлен внутри осадочной камеры 20, имеет общую смежную стенку 11 с разделительной камерой 8. Его жалюзийный очиститель состоит из последовательно соединенных горизонтального 10 и вертикального 16 участков, размещенных соответственно над разделительной камерой 8 и в осадочной камере 20. Разделительная камера 8 снабжена перегородкой 1, которая делит ее на две секции. На кромке перегородки 1 установлен поворотный клапан 9. Устройство ввода 4 примыкает к наружной стенке ПСК 3.
Пневмосепаратор работает следующим образом. Очищаемый материал из приемного бункера 5 устройством 4 ввода подается в ПСК 3 и движется по опорной сетке 2. Воздушный поток, создаваемый диаметральным
вентилятором 12, проходит сквозь опорную сетку 2 и продувает находящийся на ней очищаемый материал. В начальной стадии продувки материал разрыхляется и из него выно-
сится вверх по крутой траектории самая легкая фракция, которая через отвод 7 поступает в разделительную камеру 8.
Рис. 1. Общий вид сепаратора пневматического фракционного СП-2Ф
7 8 9 10 11 12
13 14
27 25 и « -23
. I . . II. -Ш. и « . IV.
-н-
- очищаемый материал;
- тяжелая фракция (семена I сорт);
- легкая фракция (неиспользуемые отходы);
- средняя фракция;
- фуражная фракция;
- продовольственное зерно (семена II сорт);
- воздушный поток
Рис. 2. Технологическая схема фракционного пневмосепаратора семян: 1- перегородка; 2 -опорная сетка; 3 - пневмосепарирующий канал; 4 - устройство ввода; 5 - приемный бункер; 6 -сплошная разделительная перегородка; 7 - отвод ПСК; 8 - разделительная камера; 9 - поворотный клапан; 10 и 16 - горизонтальный и вертикальный участки жалюзийного очистителя; 11 - смежная стенка; 12 - диаметральный вентилятор; 13 - дроссельная заслонка; 14 - выходной патрубок; 15 - инерционный жалюзийно-противоточный пылеуловитель; 17 - противоточный очиститель; 18 - воздухоотводящая камера; 19 - перепускное окно; 20 - осадочная камера; 21, 23, 25, 27 - устройства вывода фракций материала; 22, 24, 26 - материалопроводы; 28 - заслонки; I, II, III, IV - мешки с фракциями семян I и II сорта, фуражного зерна и отходов
Отдельные полноценные зерновки, щуплое, дробленое зерно движутся в ПСК по более пологим траекториям и ударяются о сплошную разделительную перегородку 6, тормозятся, а затем, находясь в зоне малых скоростей воздуха, падают вниз на движущийся по опорной сетке 2 основной поток очищаемого материала, что обеспечивает снижение потерь полноценного зерна в отходы. Во второй части пневмосепари-рующего канала 3 (после перегородки 6) материал продувается воздушным потоком с более высокими скоростями. Здесь выделяются оставшиеся легкие примеси, щуплое, дробленое зерно и легкие семена основной культуры (средняя фракция), которые поднимаются вверх и тоже направляются через отвод 7 в разделительную камеру 8. Под воздействием горизонтального воздушного потока и силы тяжести выделенные в пневмосепарирующем канале 3 компоненты материала движутся в разделительной камере по разным траекториям. Наиболее легкие частицы (пыль, полова, семена некоторых сорных растений) движутся благодаря наличию в ПСК перегородки 6 преимущественно в верхних слоях воздушного потока вдоль горизонтального участка 10 жалюзийного очистителя и поступают во входной патрубок вертикального участка 16 жалюзийного очистителя.
Средняя фракция материала при входе в разделительную камеру 8 располагается ниже легкой фракции, что способствует более четкому ее осаждению. При этом легкие частицы поступают во входной патрубок жалюзийного очистителя, фуражная фракция (щуплое, дробленое зерно) направляется во вторую по направлению движения секцию С2 разделительной камеры 8, а продовольственное зерно или семена второго сорта - в первую секцию С1.
Далее семена первого и второго сорта и фуражная фракция движутся самотеком по мате-риалопроводам 26, 24, 22 вниз и устройствами 27, 25, 23 выводятся из машины в соответствующие мешки I, II, III.
Отработанный воздух очищается последовательно в жалюзийных 10 и 16 и противо-точном 17 очистителях и осадочной камере 20. При этом часть воздуха из осадочной камеры 20 через окно 19 перетекает в воздухоотводя-щую камеру 18. Далее весь очищенный воздух из воздухоотводящей камеры 18 всасывается в диаметральный вентилятор 12, а из него по выходному патрубку 14 в атмосферу или, при необходимости, в дополнительное пылеулавливающее оборудование (циклон, тканевый фильтр). Уловленная легкая фракция (неиспользуемые отходы) собирается в осадочной камере 20 и устройством 21 выводится из машины в мешок IV.
Скорость воздушного потока в пневмо-сепарирующем канале 3 устанавливается по качеству очистки тяжелой фракции (семена первого сорта) с учетом потерь полноценных семян в отходы (IV) с помощью дроссельной заслонки 13. Чистота семян второго сорта регулируется положением поворотного клапана 9. Для повышения чистоты продовольственного зерна клапан 9 поворачивают в сторону отвода 7, а для уменьшения содержания полноценного зерна в фуражной фракции - в сторону смежной стенки 11. Подача материала в пневмосепаратор устанавливается заслонкой-вибратором устройства ввода 4 в соответствии с требуемым качеством семенного материала.
Основные технические показатели фракционного пневмосепаратора СП-2Ф приведены в таблице 1.
Таблица 1
Основные технические показатели СП-2Ф
Наименование показателя Ед. изм Значение
Производительность при очистке семян: - пшеницы натурной массой 760 г/дм3 при влажности 16%, содержании сорной примеси, удаляемой по аэродинамическим свойствам, до 3% - клевера при влажности 14%, содержании сорной примеси, удаляемой по аэродинамическим свойствам, до 3% т/ч 2 0,6
Установленная мощность кВт 2,75
Скорость воздушного потока в зоне сепарации м/с 3...12
Размеры поперечного сечения пневмосепарирующего канала мм 300x320
Габаритные размеры (в рабочем положении) не более: - длина - ширина - высота мм 4000 1500 2500
Масса кг 600
ФГБУ «Кровская государственная зональная машиноиспытательная станция» провела приемочные испытания пневмосепарато-ра СП-2Ф (протокол №06-65-2015).
Цель испытаний - определение показателей назначения, надежности, энергооценки и безопасности конструкции машины и их соответствие требованиям технического задания (ТЗ) и нормативной документации (НД).
Материал и методы. Испытания проведены на вторичной очистке и сортировании семян овса ярового Першерон и клевера лугового Кировский 159 при подачах 1,02...1,75 и 0,46...0,78 т/ч соответственно. Влажность исходного материала овса составляла 10,9.11,5%, исходного материала клевера - 8,4. 9,0%.
Чистота исходного материала овса -96,17.96,80%. Содержание отхода основной культуры и примесей - 3,20.3,83%. Основ-
Таблица 2
Агротехнические показатели при очистке семян овса
ную часть отхода занимает деформированное (раздавленное) зерно овса - 2,36.3,38% и дробленое зерно - 0,22. 0,76%.
Чистота исходного материала клевера находилась в диапазоне от 95,94 до 96,58%. Отход основной культуры и примесей составляет - 3,42.4,06%, из них семена сорняков -1,94.3,00%, семена других культур -0,20.0,63%, минеральная и органическая примеси - 0,19.0,60 и 0,27.1,09% соответственно. Основными видами семян других культур являются семена тимофеевки луговой и овсяницы луговой. Преобладающим видом семян сорных растений являются бодяк полевой, марь белая, пикульник жабрей, горец вьюнковый.
Результаты и их обсуждение. Результаты агротехнической оценки при очистке семян овса приведены в таблице 2, семян клевера - в таблице 3.
Показатели По ТЗ По данным испытаний опыта
1 2 3 4 5
Подача, т/ч Массовая доля фракций, %: - чистое зерно 1 сорта - чистое зерно 2 сорта - фуражное зерно - отход Содержание семян основной культуры (чистота),%: - чистое зерно 1 сорта - чистое зерно 2 сорта - фуражное зерно - отход 2,0* 1,02 77,51 6,17 12,19 4,13 1,20 67,51 6,76 18,60 7,13 1,44 82,47 4,14 9,83 3,56 1,54 85,31 3,63 8,36 2,70 1,75 98,12 2,36 6,15 2,10
99,0 97,0 97,96 95,53 92,55 89,96 98,81 97,96 95,95 84,25 97,60 95,35 92,06 88,90 97,69 96,06 90,84 87,45 97,88 95,26 91,52 84,45
Отход основной культуры, %: - чистое зерно 1 сорта - чистое зерно 2 сорта - 2,01 4,40 1,16 2,01 2,38 4,62 2,30 3,90 2,11 4,73
Примеси, %: - чистое зерно 1 сорта - чистое зерно 2 сорта 0,03 0,07 0,03 0,03 0,02 0,03 0,01 0,02 0,01 0,01
Содержание семян других культур, шт./кг: - чистое зерно 1 сорта - чистое зерно 2 сорта 10 300 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Содержание семян сорняков, шт./кг: - чистое зерно 1 сорта - чистое зерно 2 сорта 5 70 30 90 0 0 0 0 0 0 0 0
Содержание семян основной культуры в отходах (потери), % Не более 10 3,8 6,2 3,3 2,4 1,8
Категория семян (по чистоте): - 1 сорт - 2 сорт не ниже ЭС РСт РСт ниже РС РСт РСт ниже РСт ниже РСт ниже
Эффективность очистки, % 80,0 86,7 85,4 71,6 58,7 59,0
времени на очистке семян пшеницы натурной массой 760 г/дм3 при удаляемой по аэродинамическим свойствам, до 3 % (коэффициент пересчета производительности для овса по СТО АИСТ 10. 2 - 2010 К1=0,7)
*) производительность за 1 час основного влажности 14 %, содержании сорной примеси,
Таблица 3
Агротехнические показатели при очистке семян клевера
Показатели По ТЗ По данным испытаний опыта
1 2 3 4 5
Подача, т/ч 0,6* 0,46 0,54 70,61 23,23 6,16 0,60 69,77 23,05 7,18 0,66 69,50 24,04 6,46 0,78 71,49 21,93 6,58
Массовая доля фракций, %: - семена 1 сорта - семена 2 сорта - отход Содержание семян основной культуры (чистота), %: - семена 1 сорта - семена 2 сорта - отход - 60,92 30,75 8,33
96,0 94,0 99,06 96,58 87,25 99,26 95,71 85,00 98,54 95,36 83,80 98,97 94,35 85,75 98,89 94,60 85,50
Отход основной культуры, %: - семена 1 сорта - семена 2 сорта - 0 0,02 0 0,03 0,07 0,06 0,01 0,01 0,02 0,04
Примеси, %: - семена 1 сорта - семена 2 сорта - 0,91 3,40 0,74 4,26 1,39 4,58 1,02 5,64 1,09 5,36
Содержание семян других культур, шт./кг: - чистое зерно 1 сорта - чистое зерно 2 сорта - 0 875 0 1375 0 2167 125 3000 188 2563
Содержание семян сорняков, шт./кг: - чистое зерно 1 сорта - чистое зерно 2 сорта - 2250 13000 3250 18375 2500 17625 2438 22938 2000 23313
Содержание семян основной культуры в отходах (потери), % Не более 10 7,5 5,4 6,2 5,7 5,8
Категория семян (по чистоте): - 1 сорт - 2 сорт Не ниже ЭС РС ЭС ЭС ЭС РС ЭС РС ЭС РС ЭС РС
Эффективность очистки, % 80,0 91,8 86,4 96,4 86,9 85,8
*) производительность за 1 час основного времени на очистке семян клевера при влажности 14%, содержании сорной примеси, удаляемой по аэродинамическим свойствам, до 3%
Чистота семян овса первого сорта составила 97,60...98,81%, второго сорта -95,26...97,96%, что ниже требований ТЗ 99,0 и 97,0% за исключением второго опыта для второго сорта. При этом эффективность очистки семян с увеличением подачи в следствии ухудшения условий сепарации снижается от 86,7 до 58,7% и соответствует требованиям ТЗ на подачах до 1,20 т/ч. Недостаточно высокая чистота семян и полнота выделения примесей обусловлены наличием в исходном материале большого количества раздавленного и дробленого зерна овса, отличающегося по форме, но имеющего скорость витания, близкую к полноценному зерну. Кроме того, возможности пневмосепаратора были использованы не в полной мере, поскольку потери полноценных семян в отходы, составляющие 1,8.3,3% при подачах 1,44.1,75 т/ч, были значительно ниже допустимого уровня (10%). Поэтому и выход семян 1 сорта при этих подачах получился достаточно высоким - 82,47.98,12%.
Содержание семян основной культуры в очищенном материале клевера при изменении подачи в пределах от 0,46 до 0,78 т/ч составило 98,54.99,26%. После обработки в сепараторе чистота 1 сорта семян клевера соответст-
вует нормам стандарта для категории семян ОС и ЭС (не менее 96,0). В результате очистки практически полностью выделились семена других культур (тимофеевки луговой и овсяницы луговой), за исключением опыта при максимальной производительности 0,78 т/ч (содержание других культур в очищенном материале 0,02% при допустимом уровне 0,6%). Менее полно выделились семена сорных растений - в семенах 1 сорта их содержалось 2000.3250 шт./кг. Это обусловлено наличием в исходном материале большого количества семян бодяка полевого, мало отличающихся по скорости витания от семян клевера.
Эффективность очистки семян во всех опытах высокая - 85,8. 96,4%, что соответствует требованиям ТЗ (не менее 80%). Семена 2 сорта по общей чистоте соответствуют категории РС, но из-за наличия в них большого количества примесей требуют дополнительной очистки.
Потери полноценных семян клевера в отходы составили 5,4.7,5%, что не превышает требований ТЗ (не более 10%). Выход семян 1 сорта на номинальном режиме имеет высокое значение - 69,77%. Дробление семян в процессе очистки обеих культур не обнаружено.
При энергетической оценке пневмосепа-ратора установлено, что коэффициент загрузки электродвигателя вентилятора мощностью 2,2 кВт равен 0,81 при очистке семян овса и 0,59 -клевера, электродвигателя питающего устройства мощностью 0,75 кВт - 0,37 при очистке семян обеих культур. Удельный расход электроэнергии на номинальном режиме при очистке семян овса оставил 2,7 кВт ч/т, семян клевера - 3,6 кВтч/т. Скорость воздушного потока в пневмосепарирующем канале при очистке зернобобовых культур 3.12 м/с, кормовых культур - 2.8 м/с.
При оценке машины по безопасности и эргономичности конструкции выявлено, что механизмы безопасны и удобны для наладки, обслуживания и эксплуатации. Усилия, прилагаемые к органам управления и необходимые при обслуживании машины, находятся в допустимых пределах. Содержание пыли в воздухе рабочей зоны оператора у пульта управления пневмосепаратором, равное 3,8 мг/м3, не превышает допустимого значения (4,0 мг/м3).
Уровень шума у пульта управления пневмосепаратора равен 83 дб(А). За время работы в течение 101 часа отказов не выявлено.
Экономическая эффективность нового пневмосепаратора СП-2Ф достигается за счет разделения семенного материала за один пропуск на четыре фракции при повышенных
Results of the test of universal separator of seed SP-2F
Burkov A.I., DSc in engineering, professor, head of laboratory, Lazukin V.A., associated researcher North-East Agricultural research Institute, Kirov, Russia
Universal pneumatic separator of seed CP-2F is created for final cleaning and separaiting of seeds from impurities, differing by aerodynamic properties. Pneumatic separator contains the frame, diametrical fan, channel with support grid and partition wall, separation and sediment chambers, inertial jalousie-backward dust collector, input device of raw material of active type, output device for material, device of adjust the supply of material and the air flow rate, drive mechanisms of working bodies. Acceptance tests were carried out on the secondary cleaning of seeds of spring oats and red clover at filing 1.02.1.75 and 0.46.0.78 t/hour respectively. The purity of the inputing material of oats was 96.17.96.8%. The bulk of the waste it taken by squashed oat grains - 2.36.3.38% and crushed grain - 0.22.0.76%. The purity of the clover inputing material ranged from 95.94 to 96.58%. The waste consisted with seeds of timothy grass and meadow fescue 3.42.4.06%. The predominant species of weed were creeping thistle and meadow fescue. After cleaning first grade seeds of oats have purity about 97.60.98.81%, this is below requirements of the Terms of Reference (99.0%). The cleaning efficiency meet regulatory (no less 80%), with performance up to 1.20 t/h. Low purity of oats seeds caused by presence of squashed grain and crushed grain in inputing material. Clover seeds of first grade at all modes correspond purity categories of elite seeds with cleaning efficiency 85.8.96.4%. Seed losses in waste at cleaning of both crops do not exceed the allowance. Seed crushing is not found. According to the results of acceptance tests separator of seed CP-2F is recommended for use in agriculture.
Key words: pneumatic separator, fractioning, acceptance test, cleanliness of seed, cleaning efficiency, losses of seeds
скоростях воздушного потока: семена 1 и 2 сорта, фуражное зерно и отходы. Трехступенчатая система очистки отработанного воздуха и работа вентилятора на всасывание обеспечивают в зоне обслуживания низкую концентрацию запыленности воздуха.
Выводы: сепаратор пневматический СП-2Ф соответствует основным требованиям НД и ТЗ по показателям назначения, надежности и безопасности, рекомендуется к применению в сельскохозяйственном производстве.
Список литературы
1. Бурков А.И., Глушков А.Л., Лазыкин В.А. Обоснование основных конструктивных параметров пылеуловителя универсального пневмосепаратора // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2012. №6. С. 63-67.
2. Бурков А.И., Глушков А.Л., Лазыкин В.А. Влияние положения поворотного клапана на процесс работы разделительной камеры универсального сепаратора семян // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2013. №6. С. 60-64.
3. Бурков А.И., Глушков А.Л., Лазыкин В.А. Исследование разделительной камеры фракционного пневмосе-паратора при очистке семян кормовых трав // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2014. №5. С. 69-74.
4. Бурков А. И., Глушков А. Л., Лазыкин В. А. Исследование вертикального пневмосепарирующего канала с опорной сеткой // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2015. №1. С. 73-79.
5. Пневмосепаратор: пат. 2519237 Рос. Федерация. №2012153621/03; заявл. 11.12.2012; опубл. 10.06.2014. Бюл. №16. 6 С.
References
1. Burkov A.I., Glushkov A.L., Lazykin V.A. Obosnovanie osnovnykh konstruktivnykh parametrov pyleulovitelya universal'nogo pnevmosepartora. [Substantiation of main design parameters of dust catcher of universal pneumo-separator] // Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka. 2012. no. 6. pp. 63-67.
2. Burkov A.I., Glushkov A.L., Lazykin V.A. Vliya-nie polozheniya povorotnogo klapana na protsess raboty razdelitel'noy kamery universal'nogo separatora semyan. [Influence of position of rotary valve on action process of dividing chamber of universal seed separator] // Agrarnaya naukaEvro-Severo-Vostoka. 2013. no. 6. pp. 60-64.
3. Burkov A.I., Glushkov A.L., Lazykin V.A. Issledovanie razdelitel'noy kamery fraktsionnogo pnevmoseparatora pri ochistke semyan kormovykh trav. [Investigation of dividing chamber of fraction pneumo-separator at seed cleaning of fodder grasses] // Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka. 2014. no. 5. pp. 69-74.
4. Burkov A.I., Glushkov A.L., Lazykin V.A. Issledovanie vertikal'nogo pnevmosepariruyushchego kanala s opornoy setkoy. [Investigation of vertical pneumo-separating channel with support net] // Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka. 2015. no. 1. pp. 73-79.
5. Burkov A.I., Glushkov A.L., Lazykin V.A. Pnev-moseparator. [Pneumo-separator]. Patent RF, no. 2519237, 2014.
