CC BY
45
14
Сельскохозяйственные науки
УДК 631.928.93
А. И. Бурков, А. Л. Глушков, В. А. Лазыкин
Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого, Киров
Результаты ведомственных испытаний опытного образца
фракционного пневматического сепаратора
В статье изложены результаты ведомственных испытаний опытного образца фракционного пневматического сепаратора на различных культурах, отличающихся между собой физико-механическими свойствами.
Ключевые слова: фракционирование, пневмосепаратор, эффект очистки, чистота.
Послеуборочная обработка зерна и подготовка высококачественных семян являются важным звеном в системе производства сельскохозяйственной продукции. Для подготовки семян используются специальные технологические линии, оснащенные различными зерно- и семяочиститель-ными машинами. Одним из направлений совершенствования этих машин является повышение эффективности их функционирования за счет применения фракционной технологии. Данная технология позволяет получить за один пропуск фракции семенного материала, соответствующие по чистоте категориям не ниже ЭС и РСТ [1], что приводит к снижению приведенных затрат на их подготовку.
На основании результатов выполненных нами исследований совместно с проектно-конструктор-ским бюро НИИСХ Северо-Востока создан опытный образецфракционногопневмосепаратора семян СП-2Ф [3], который подвергся ведомственным испытаниям.
Сепаратор пневматический (рис. 2) содержит следующие основные сборочные единицы и механизмы: раму, диаметральный вентилятор, пнев-мосепарирующий канал (ПСК), разделительную и осадочную камеры, инерционный жалюзийно-противоточный пылеуловитель, устройство ввода очищаемого материала, устройства вывода фракций материала, регулирования подачи материала и скорости воздушного потока, механизмы привода рабочих органов.
Основные технические данные фракционного пневмосепаратора семян приведены в таблице 1.
Целью ведомственных испытаний сепаратора являлось изучение возможности получения за один проход семян, соответствующих категориям:
1 сорт - не ниже ЭС, 2 сорт - не ниже РСТ, кроме случаев, когда для очистки от трудноотделимых примесей требуется применение специальных машин.
В качестве исходного материала были выбраны пленчатый овес сорта «Сапсан» после обработки на семяочистительной линии с исходными показателями: содержание семян основной культуры 97,2 %, дробленого зерна 0,15 %, обрушенного зерна 0,18 %, мелкого и щуплого зерна 2,47 %, семян других культур 6 шт./кг, в том числе сорных
2 шт./кг, массой 1000 семян 41,82 г. Классификация компонентов зернового вороха овса по скорости витания представлена на рисунке 1 . Второй культурой являлся клевер сорта «Мартум» после первичной и вторичной очисток со следующими показателями. Содержание семян: основной культуры 97,38 %, клевера гибридного 1,88 %, сорняков 0,72 %. Скорость Увит витания семян: основной культуры 5,3...8,1 м/с, клевера гибридного 2,0...5,6 м/с, сорняков 2,4.6,5 м/с.
л V ! ,3
/ \ \
/ У \ \
\/ X V
О 2 4 6 Ув,м/с 10
Рис. 1. Вариационные кривые распределения
компонентов зернового материала овса по скорости Увит витания: 1 - легкие примеси; 2 - щуплое и дробленое зерно основной культуры; 3 - полноценное зерно основной культуры
->- - очищаемый .материал;
--------— - тяжелая фракция (семена I сорт);
-/—»■ - легкая фракция (неиспользуемые отходы);
———— - средняя фракция; -*—— - фуражная фракция;
—•—- - продовольственное зерно (семена II сорт); —в—- - 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 - фракции семян I и II сорта, фуражного зерна и отходов
Таблица 1
Технические данные фракционного пневмосепаратора СП-2Ф
Наименование показателя Единица измерения Значение
Марка СП-2Ф
Тип передвижной
Производительность при очистке семян*: - пшеницы натурной массой 760 г/дм3 за 1 ч основного времени при влажности 14 %, содержании сорной примеси, удаляемой аэродинамическим свойствам, до 3 % - клевера при влажности 14 %, содержании сорной примеси, удаляемой аэродинамическим свойствам, до 3 % т/ч 2,0 0,6
Суммарная мощность электродвигателей привода кВт 3,25
Частота вращения колеса диаметрального вентилятора мин-1 700; 800
Скорость воздушного потока в зоне сепарации м/с 3...12
Частота вращения питающего валика мин-1 75
Размеры поперечного сечения пневмосепарирующего канала мм 300x320
Угол установки опорной сетки к горизонту град 30
Размер сторон ячейки сетки в свету: - для мелкосеменных культур - для зерновых колосовых культур - для зернобобовых культур мм 0,63x0,63 (0,8x0,8) 2,0x2,0 (2,5x2,5) 3,2x3,2 (3,5x3,5)
Габаритные размеры (без лестницы и тканевого фильтра): длина х ширина х высота, не более мм 2850 x1050 x2500
Масса сепаратора, не более кг 600
* согласно ТЗ на разработку пневмосепаратора
16
Сельскохозяйственные науки
Из рисунка 1 видно, что воздушным потоком теоретически можно выделить 100 % легких примесей и 83 % щуплого и дробленого зерна овса. При этом средняя скорость воздушного потока в ПСК, с целью исключения выноса полноценного зерна в отходы выше допустимой нормы, не должна превышать 6,5.. .7,0 м/с.
Исследования проводили в следующей последовательности.
1. С помощью поисковых опытов настраивали пневмосепаратор на номинальную подачу с учетом обрабатываемой культуры. Скорость воздушного потока устанавливали исходя из требуемой чистоты I сорта, определяемой экспресс-анализом на месте при допустимых потерях в отход (фракция IV): для овса не более 3 %, для клевера не более 10 % [4].
2. Включали машину в работу и при непрерывной подаче исходного материала осуществляли отбор средних проб каждой фракции. Для овса: исходный материал, I сорт, II сорт, фураж и отход, для клевера: исходный материал, I сорт, отход согласно ГОСТ 12036-85.
3. Из полученных проб выделяли методом крестообразного деления навески для определения качества исходного материала и выделенных фракций.
4. Каждую навеску в лабораторных условиях разбирали и определяли следующие показатели. Для овса: массу 1000 зерен по ГОСТ 12042-80, чистоту и потери семян по ГОСТ 12037-81, всхожесть и энергию прорастания по ГОСТ 12038-84. Для клевера: чистоту и потери семян.
5. Определяли эффект Е очистки тяжелой фракции семян (I сорт) в ПСК от легких примесей:
■ а -Р
;,' г • 100, %, а» ' '
(1)
И
где аЛ - содержание легких примесей в исходном материале, %;
а° - содержание легких примесей в тяжелой I фракции семян на выходе из ПСК, %;
- массовая доля тяжелой фракции семян на выходе из ПСК, %.
После пропуска материала через сепаратор по методике, представленной выше, был проанализирован качественный состав полученных фракций. Результаты проведенного анализа сведены в таблицы 2 и 3.
Из полученных данных можно сделать вывод, что после пропуска материала через пневмосе-
паратор удалось повысить чистоту семян от 97,04 % до 99,2 % и всхожесть от 89,5 % до 93 %. При этом потери полноценных семян в отход составили 2,2 %. Масса 1000 семян возросла на 4,9 %. В результате этого семена I сорта стали соответствовать категории ОС, семена II сорта, полученные в разделительной камере, - категории РСт, а выход фуражной фракции - кормовому овсу 2-го класса.
Таблица 2
Качественные показатели исходного материала и полученных фракций овса сорта «Сапсан»
Показатели Исходный Полученные фракции
материал I сорт II сорт фураж отход
Содержание основной 97,04 99,20 98,02 96,68 74,30
культуры, %
Отход:
- щуплое и мелкое зерно, %; 2,57 0,60 1,75 3,05 19,1
- дробленое зерно, %; 0,18 0,10 0,14 0,13 2,80
- обрушенное зерно, % 0,21 0,10 0,09 0,14 3,80
Масса 1000 семян, г. 41,82 43,90 38,80 37,20 28,40
Выход фракций, % - 82,40 10,40 4,20 3,00
Энергия прорастания, % 54,00 62,00 56,50 - -
Всхожесть, % 89,50 93,00 89,54 - -
Категория семян РСт ОС РСт - -
Потери
полноценных - - - - 2,2
семян, %
Таблица 3
Качественные показатели исходного материала и полученных фракций клевера сорта «Мартум»
Показатели Исходный материал Полученные фракции
I сорт II сорт отход
Содержание основной культуры, % 97,38 99,13 94,9 33,9
Примеси: - клевер гибридный, %; - сорняки, % 1,88 0,50 0,5 0,37 3,8 1,3 53,2 12,9
Выход фракций, % - 78,5 19,9 1,4
Категория семян - РС - -
Потери полноценных семян, % - - - 0,47
Из полученных данных можно сделать вывод, что после пропуска материала через пневмосепа-ратор удалось повысить чистоту семян I сорта от 97,38 до 99,13 %. При этом потери полноценных семян в отход составили 0,47 %. Материал стал соответствовать по чистоте категории ОС (ЭС), однако не было достигнуто нужного содержания по сорнякам, так как в процессе очистки не удалось в нужном объеме выделить из исходного материала подмаренник вследствие схожей с семенами основной культуры аэродинамической характеристики (скорость витания клевера 4.8 м/с, подмаренника 2,5 .6 м/с) [2]. Данный сорняк рекомендуется выделить из семян на плоских решетах с прямоугольными отверстиями шириной 1,3 мм. Это позволит практически полностью удалить подмаренник (толщина подмаренника 1,6...3,0 мм, а клевера 0,6.1,4 мм) и довести семена до требуемого качества. Полученную фракцию II сорта необходимо пропустить через сепаратор повторно с более низкой скоростью для получения семян категории РС.
Таким образом, при наличии исходного материала, соответствующего требованиям по содержанию сорных примесей после вторичной очистки, можно получить семена трав, соответствующие категории ОС (ЭС).
На последнем этапе исследования был определен эффект Е очистки тяжелой фракции семян в ПСК от легких примесей. Для овса сорта «Сапсан» он составил 82,4 %, а для клевера сорта «Мар-тум» - 83,3 %.
Данные результаты испытаний свидетельствуют о том, что опытный образец пневмосепаратора
УРК 631.928.93
СП-2Ф позволяет получить за один проход семена I сорта, соответствующие категории не ниже ЭС, семена II сорта категории РСт при потерях в отход, не превышающих допустимых значений для машин окончательной очистки.
Ш
1. ГОСТ Р 52325-2005. Семена сельскохозяйственных растений. Сортовые и посевные качества. Общие технические условия. М.: Стандартинформ, 2005. 19 с.
2. Лампетер В. Очистка и сортирование семян кормовых трав. М.: Изд-во иностранной литературы, 1960. 245 с.
3. Патент № 2519237 РФ, МКИ 7 В07В 4/00. Пневмосе-паратор / А. И. Бурков, А. Л, Глушков, В. А. Лазыкин (РФ) Опубл. 10.06.2014. Бюл. № 16. 6 с.: ил.
4. Технологические требования к новым техническим средствам в растениеводстве. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2008. С. 45-47.
5. Юнусов Г. С., Кропотов Ю. А. Прикатывающий каток с зигзагообразными рабочими органами // Вестник Марийского государственного университета. 2013. № 11. С. 27-29.
1. GOST R 52325-2005. Semena sel'skokhozyaistvennykh rastenii. Sortovye i posevnye kachestva. Obshchie tekhnicheskie usloviya, M.: Standartinform, 2005, 19 p.
2. Lampeter V. Ochistka i sortirovanie semyan kormovykh trav, M.: Izd-vo inostrannoi literatury, 1960, 245 p.
3. Patent No. 2519237 RF, MKI 7 V07V 4/00. Pnevmose-parator, A. I. Burkov, A. L, Glushkov, V. A. Lazykin (RF), Opubl. 10.06.2014. Byul., No. 16, 6 p.: il.
4. Tekhnologicheskie trebovaniya k novym tekhnicheskim sredstvam v rastenievodstve, M.: FGNU «Rosinformagrotekh», 2008, pp. 45-47.
5. Yunusov G. S., Kropotov Yu. A. Prikatyvayushchii katok s zigzagoobraznymi rabochimi organami, Vestnik Mariiskogo gosudarstvennogo universiteta, 2013, No. 11, pp. 27-29.
A. I. Burkov, A. L. Gluhkov, V. A. Lazukin Research institute of agriculture of the north-east behalf N. V. Rudnicki, Kirov
Results of test a prototype of fractional pneumatic separator
The article presents results of test prototype of pneumatic separator on various cropswithdifferingphysical and mechanical properties.
Keywords: fractionation, pneumatic separator, cleaning effect, cleanliness.
