Разделение зернового вороха на фракции с помощью лопастного метателя зерна

References

1. Zverkova Z. N. Ispol'zovanie zerna ozimoi rzhi v kormlenii krupnogo rogatogo skota (Use of winter rye grain for feeding cattle), Kormoproizvodstvo, 2008, No. 9, pp. 24-25.

2. Korobov A., Mishanin A., Effektivnost' ispol'zovaniya ekstruzionnoi rzhi v ratsionakh svinei na otkorme (Efficiency of extruded rye grain in diets of fattened swine), Svinovodstvo, 2005, No. 2, pp. 17-18.

3. Malkin A. Ya., Isaev A. I. Reologiya: kontseptsii, metody, prilozheniya (Rheology: concepts, methods, applications), Saint-Petersburg, Professiya, 2007, 560 p.

4. Nanostrukturnye izmeneniya zerna ozimoi rzhi v protsesse ekstruzii (Nano-structure changes in winter rye grain in extrusion process), E.V. Slavnov [etc.], Agrarnyi vestnik Urala, 2010, No. 5, pp. 75-78.

5. Ostrikov A. N., Abramov O. V., Rudometkin A. S. Ekstruziya v pishchevoi tekhnologii (Extrusion in food technol-ogy),Saint-Petersburg, GIORD, 2004, 288 p.

6. Sposob opredeleniya zavisimosti pishchevoi tsennosti bioprodukta ot parametrov fiziko-mekhanicheskogo vozde-istviya na nego i ustroistvo dlya etogo (Determination method for dependence of product food value on physical and mechanical effect and setup for it), pat. 2408883 Ros. Federatsiya No. 2009102462/13, zayavl. 26.01. 09 opubl. 10.08.10, Byul. No. 22, 8 p.

7. Pepelyaeva E. V., Trutnev M.A., Slavnov E.V. Ustanovka dlya opredeleniya vliyaniya parametrov protsessa ekstrudirovaniya na pishchevye kachestva konechnogo produkta (Setup for determining influence of extrusion process parameters on food qualities of finished product), Sbornik nauchnykh trudov (Molodezhnaya nauka: tekhnologii i innovatsii), Perm, Permskaya GSKhA, 2008, Ch. 2, pp. 58-60.

8. Pepelyaeva E. V., Trutnev M.A. Vliyanie parametrov ekstruzionnoi pererabotki na soderzhanie svobodnoi glyu-kozy v zerne ozimoi rzhi (Influence of extrusion processing on content of clear glucose in winter rye grain), Permskii agrar-nyi vestnik, 2013, No. 4, pp. 28-32.

9. Pepelyaeva E. V. Vliyanie parametrov ekstruzionnoi pererabotki na soderzhanie aminoazota v zernovykh produk-takh (Influence of extrusion treatment parameters on content of aminonitrogen in grain products), LXXIII Vseros. nauch.-prakt. konf. molodykh uchenykh, aspirantov i studentov (11-15 marta 2013 g.) (Molodezhnaya nauka 2013: tekhnologii i innovatsii), Perm, Permskaya GSKhA, 2013, Ch.3, pp. 342-345.

10. Perov A. A. Termodinamicheskaya obrabotka kormov v ekspantrudere (Thermodynamic processing of fodders in expantrader), Kormoproizvodstvo, 2003, №No. 9, pp. 10-12.

11. Proizvodstvo i skarmlivanie ekstrudirovannogo zerna ozimoi rzhi (Production and feeding extruded winter rye grain), rekomendatsii, V.A. Sitnikov [etc.], Perm, Izd-vo FGBOU VPO Permskaya GSKhA, 2012, 32 p.

12. Sitnikov V. A., Morozkov N. A. Ispol'zovanie zerna ozimoi rzhi ekstruzionnoi obrabotki v kormlenii korov (Use of extruded winter rye grain for feeding cows), monografiya, Perm, IPTs «Prokrost", 2016, 134 p.

13. Sitnikov V. A., Morozkov N.A., Slavnov E.V. Netraditsionnyi sposob podgotovki kontsentrirovannykh kormov i rezul'taty skarmlivaniya ikh zhivotnym (Non-conventional way to prepare concentrated fodders and results of feeding them to animals), Agrarnyi vestnik Urala, 2008, No. 3, pp. 52-55.

14. Sitnikov V. A., Morozkov N. A. Ispol'zovanie zerna ozimoi rzhi ekstruzionnoi obrabotki v kormlenii korov (Use of extruded winter rye grain for feeding cows), monografiya, Perm, IPTs «Prokrost"», 2016, 134 p.

15. Slavnov E. V., Sudakov A. M., Shakirov N. V. Issledovanie reologicheskikh svoistv uvlazhnennoi kroshki ozimoi rzhi (Research on rheological features of moistened winter rye crumb), Agrarnyi vestnik Urala, 2007, No. 6, pp. 57-60.

16. Slavnov E. V., Korobov V.P., Lemkina L.M. Poluchenie kontsentrirovannykh kormovykh dobavok ekstruzionnoi obrabotkoi zerna ozimoi rzhi s otsenkoi pishchevoi tsennosti (Obtaining concentrated feed supplements by extrusive treatment of winter rye grain with the evaluation of food nutrient value), Agrarnyi vestnik Urala, 2008, No. 3, pp. 80-83.

17. Sysuev V. A., Kedrova L. I. Itogi vypolneniya nauchnykh issledovanii konkursnogo proekta MNTP «Rozh'» (Results of scientific research in the competition MNTP "Rozh"), Niva Urala, 2012, No. 6, pp. 7-9.

18. Chuguevskaya. O. A., Pepelyaeva E. V. K vyboru datchikov dlya laboratornoi ustanovki (To the choice of sensors for a laboratory setup), Sbornik materialov Vseros. nauch.-prakt. konf. molodykh uchenykh, aspirantov i studentov (Molodezhnaya nauka 2012 : tekhnologii i innovatsii), Perm, Permskaya GSKhA, 2012, Ch. 3, pp. 296-299.

19. Tadmore Z., Klein I. Engineering principles of plasticating extrusion. Krieger, 1970, 500 p.

УДК 631.354

РАЗДЕЛЕНИЕ ЗЕРНОВОГО ВОРОХА НА ФРАКЦИИ С ПОМОЩЬЮ ЛОПАСТНОГО МЕТАТЕЛЯ ЗЕРНА

С. Н. Шуханов, д-р техн. наук, профессор, Филиал ФГБОУ ВО Иркутский НИТУ,

ул. Менделеева, 65, г. Усолье-Сибирское, Иркутская обл., Россия, 665470 E-mail: Shuhanov56@mail .ru

Аннотация. При обработке зернового вороха, поступающего от комбайнов, имеющего повышенную влажность и засоренность, используют ленточные метатели. Они сочетают предварительную очистку, подсушку и охлаждение зерна с погрузочно-разгрузочными операциями.

Это позволяет значительно снизить нагрузку на машины, используемые для дальнейшей очистки материала и, как следствие, - повысить их эффективность в плане качества обработки и их производительности. Для проведения экспериментальных исследований лопастного метателя был изготовлен специальный полигон с зерноулавливающими ячейками. В качестве исходного материала использован зерновой ворох пшеницы сорта Новосибрская 67 со средними значениями засоренности 10 %, влажности 14 %, массы 1000 зерен 32 г, всхожести 85 %. Опыты проводились при настроечном значении подачи зернового вороха 5 т/ч при скоростях ленты 10, 15 и 18 м/с. После проведения опытов анализировали содержимое каждой ячейки полигона. Анализ экспериментальных данных показал лучшее разделение зернового вороха на фракции: примеси, фураж и продовольственное зерно. Лопастной метатель выделяет фракцию очищенного зерна продовольственного назначения в количестве 55,5-85,5% при различных режимах работы и может быть использован в поточных линиях.

Ключевые слова: зерновой ворох, разделение на фракции, лопасть, метатель.

Введение. В сложном и трудоемком процессе производства зерна важное место занимает его послеуборочная обработка [1]. Для этого в настоящее время применяются различные технологии [2], такие как поточная, поэтапная, фракционная обработка зерна.

Для обработки зернового вороха, поступающего от комбайнов, используют ленточные метатели [3,4]. Они позволяют сочетать предварительную очистку, охлаждение зерна с погрузочно-разгрузочными операциями. Это способствует значительному снижению нагрузки на машины, используемые для дальнейшей очистки материала и повысить их эффективность в плане качества обработки и их производительности.

Для повышения качества проведения этих операций поставлена задача создания машины, работающей на новых принципах.

Методика. Для проведения экспериментальных исследований лопастного метателя был изготовлен специальный полигон с зерноулавливающими ячейками. Габаритные размеры: длина -10 м, ширина - 3 м, высота -0,5 м.

В качестве исходного материала использован зерновой ворох пшеницы сорта Новосибрская 67 со средними значениями засоренности 10 % ( при этом 9 % составляла зерновая примесь и 1 % - сорная), влажности 14 %, массы 1000 зерен 32 г, всхожести 85 %.

Опыты проведены при настроечном значении подачи зернового вороха 5 т/ч при скоростях ленты 10, 15 и 18 м/с.

После проведения опытов анализировали содержимое каждой ячейки полигона.

Результаты. Предлагаемая модель (рис. 1, 2, 3, 4) [5, 6] содержит ведущий 1 и ведомый 2 барабаны, охваченные бесконечной лентой 3, приемный бункер 4, лопастной барабан 5, консольно установленный на двух подшипниковых опорах 6, содержит несущий диск 7, закрепленный на валу 8 с помощью болтов 9 и соединенный с кольцеобразным торцевым диском 10 посредством п - количества лопаток 11, которое имеют в поперечном сечении серпообразный вид с полукруглой выемкой 12 в основании. Лопатки 11 наклонены под углом а=45 градусов вперед в сторону движения бесконечной ленты и образуют три группы. Величину 5 - удлинения каждой последующей лопатки 11 по отношению к предыдущей в образованных группах, содержащих п-количество лопаток в лопастном барабане 5, рассчитываем по формуле:

5 =(Ь-1)2 п, где Ь - длина самой длинной лопатки;

1 - длина самой короткой лопатки; п - количество лопаток.

В каждой лопатке 11 выполнен прямоугольный пазовый вырез 13 ( рисунок 4) для установки срединного диска 14, имеющего кольцеобразный вид и выполненными на нем соответствующими трапецеидальными пазовыми вырезами 15.

Модель собирают следующим образом. Сначала устанавливают ведущий 1 и ведомый

2 барабаны, затем их охватывают бесконечной лентой 3, после чего собирают подшипниковые опоры 6 и вал 8. Лопастной барабан 5 устанавливают на валу 8 следующим образом:

несущий диск 7 закрепляют на валу 8 с помощь болтов 9, после чего с ним соединяют лопатки 11, которые наклонены под углом а=45 градусов. Затем на них натягивают срединный диск 14. Полученную конструкцию соединяют с торцевым диском 10. Все соединения закрепляют газовой сваркой, а затем устанавливают бункер 4.

Метатель работает следующим образом. Зерно из приемного бункера 4 поступает в лопастной барабан 5, где захватывается лопатками 11 разной длины и укладывается на ленту 3 отдельными порциями. Причем, каждая последующая лопатка забирает материала больше на ^ (за счет увеличения ее длины), которое определяют по формуле:

Рис. 1. Схема порционного зернометателя

Рис. 3. Срединный диск порционного зернометателя

В ходе проведенных экспериментов [7, 8, 9, 10] получены данные, позволившие построить примерные схемы распределения зерново-

ау =Д*а*Ь,

где А - перепад длины лопаток; а - расстояние между лопатками; Ь - ширина лопатки.

Когда лента 3 начинает огибать ведущий барабан 1, порции зернового вороха летят по инерции в воздушную среду под углом, равным углу наклона бесконечной ленты 3. При движении в воздухе, порции разделяются на отдельные частицы по аэродинамическим свойствам.

Установка срединного диска 14 в лопастном барабане 5 зернометателя исключает вибрацию бесконечной ленты 3 при вращении барабанов 1 и 2.

Рис. 2. Разрез А-А порционного зернометателя

Рис. 4. Лопатка лопастного барабана

го вороха ленточным и порционным метателями (рисунок 5, 6).

Рис. 5. Схема распределения зернового вороха Рис. 6. Схема распределения зернового вороха

при работе ленточного метателя: 1 - примеси; 2 - фуражное зерно; 3 - продовольственное зерно

при работе лопастного метателя зерна: 1 - примеси; 2 - фуражное зерно; 3 - продовольственное зерно

Рис. 7. Кривые плотности вероятности распределения компонетнтов зернового вороха

при работе лопастного метателя

Результаты опытов представлены на ри-суноке 7. Кривая 1 - плотность вероятности распределения примесей в ячейках полигона вблизи от метателя, а кривая 2 - частота расположения полноценного зерна при начальной скорости метания 10 м/с. В ячейки полигона, расположенные до 3 м от метателя, попадали легкие примеси, от 3 до 5 м - фуражная фракция, и в ячейки, расположенные далее 5 м, попадало очищенное зерна. Количество очищенного зерна составило 55,5 %. При начальной скорости метания 15 м/с фракция легких примесей попадала в ячейки, расположенные на расстоянии до 4 м от метателя, фуражная фракция - от 4 до 7 м, и дальше 7 м находи-

лось очищеное зерно. Выход очищенных зерен составил 79,7 %. Такая же картина наблюдалась при скорости метания 18 м/с. Выход очищенного зерна составил 85,5 %.

При метании зернового вороха ленточным зернопультом не удается достигнуть такого качества разделения его на фракции [11].

Вывод. Лопастной метатель при предварительной обработке зернового вороха пшеницы со средними значениями засоренности 10 % , влажности 14 %, массы 1000 зерен 32 г выделяет фракцию очищенного зерна продовольственного назначения в количестве 55,585,5% при различных режимах работы и может быть использован в поточных линиях.

Литература

1Шуханов С. Н. Порционные метатели: монография. Улан-Удэ : Изд-во Бурятского госуниверситета, 2009. 160 с.

2.Ханхасаев Г. Ф., Шуханов С. Н., Рыков И. Г. Повышение качества предварительной очистки зерна путем порционного метания //Тракторы и сельхозмашины. 2011. № 5.С. 45-46.

3. Шуханов С. Н. Элементы взаимодействия частиц зернового вороха с воздухом при работе ленточного метателя //Аграрный научный журнал. 2015. № 12. С. 58-59.

4.Шуханов С.Н., Токмакова А.Л. Обзор конструкций зернометательных машин //Вестник Иркутской ГСХА. 2013. № 59. С. 111-115.

5. Порционный зернометатель: пат. 87150 Рос. Федерация : МПК В 65G 31/00. // Г. Ф. Ханхасаев, А. С. Пунсу-ков, С. Н. Шуханов; заявитель и патентообладатель ВСГУТУ. № 2009120062/22; заявл. 26.05.2009; Бюл. № 27.

6.Шуханов С.Н. Устройство порционного типа для метания зерна //Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2010. № 6.С. 9-10.

7.Шуханов С.Н. Экспериментальное обоснование угла наклона лопаток метателя зерна // Аграрная наука. 2010. № 1. С. 26-27.

8. Шуханов С.Н. Определение частоты выбрасываемых порций зернометателя опытным путем // Международный сельскохозяйственный журнал. 2010. № 5. С. 54-57.

9. Шуханов С.Н. Экспериментальное обоснование угла выброса компонентов зернового вороха порционным метателем //Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. 2011. № 3. С. 45-46.

10.Шуханов С.Н., Токмакова А.Л. Экспериментальное обоснование параметров барабанного зернометателя // Вестник БурГСХА. 2014. № 1. С. 75-78.

11 .Тельманов П.И. Исследование работы зернопульта: дис. ... канд. техн. наук. Челябинск, 1958. 157 с.

ASSORTING GRAIN HEAPS BY MEANS OF BLADED THROWER S. N. Shukhanov, Dr. Tech. Sci., Professor

Usolye-Sibirskoye branch of Irkutsk Research Technical University 65, Mendeleyev St., Usolye-Sibirskoye 665470 Irkutskaia oblast, Russia E-mail: Shuhanov56@mail .ru

ABSTRACT

When handling the grain heaps arriving from the harvester and having the increased humidity and contamination, tape throwers are used. They combine preliminary purification, drying and chilling of grain with materials loading operations. It allows lowering considerably load of the machines used for further purification of material and, as a result, increasing their efficiency in respect of quality of handling and their performance. For conducting pilot studies of the bladed thrower the special ground with grain catching cells was made. As initial material grain heap of wheat variety Novosibrskaya-67 with average values of a contamination of 10%, humidity of 14%, mass of 1000 grains of 32 g, viabilities of 85% was used. Experiments were conducted in case of adjusting value of giving grain

heaps of 5 t/h at speeds of tape of 10, 15 and 18 m/s. After carrying out experiment, content of each cell of the ground was analyzed. The analysis of experimental data showed the best separation of grain heaps into fractions: impurity, fodder and food grain. Bladed thrower allocates fraction of the purified food grain in number of 55.5-85.5% in case of various operating modes and can be used in flow lines.

Key words: preprocessing, grain, blade, thrower.

References

1. Shukhanov S. N. Portsionnye metateli (Portion thrower), monografiya, Ulan-Ude, Izd-vo Buryatskogo gosuniversi-teta, 2009, 160 p.

2. Khankhasaev G. F., Shukhanov S. N., Rykov I. G. Povyshenie kachestva predvaritel'noi ochistki zerna putem portsionnogo metaniya (Increase in quality of pre-purification of grain by portion throwing), Traktory i sel'khozmashiny, 2011, No. 5, pp. 45-46.

3. Shukhanov S. N. Elementy vzaimodeistviya chastits zernovogo vorokha s vozdukhom pri rabote lentochnogo me-tatelya (Interaction elements of grain heap particles with air in the operation of band thrower), Agrarnyi nauchnyi zhurnal, 2015, No. 12, pp. 58-59.

4. Shukhanov S.N., Tokmakova A.L. Obzor konstruktsii zernometatel'nykh mashin (Review of grain throwers), Vestnik Irkutskoi GSKhA, 2013, No. 59, pp. 111-115.

5. Portsionnyï zernometatel' (Portion grain thrower), pat. 87150 Ros. Federatsiya, MPK V 65G 31/00. // G. F. Khankhasaev, A. S. Punsukov, S. N. Shukhanov; zayavitel' i patentoobladatel' VSGUTU, No. 2009120062/22; zayavl. 26.05.2009; Byul. No. 27.

6. Shukhanov S.N. Ustroistvo portsionnogo tipa dlya metaniya zerna (Setup of portion type for grain throwing), Mek-hanizatsiya i elektrifikatsiya sel'skogo khozyaistva, 2010, No. 6, pp. 9-10.

7. Shukhanov S.N. Eksperimental'noe obosnovanie ugla naklona lopatok metatelya zerna (Experimental justification of grain thrower blades tilt angle), Agrarnaya nauka, 2010, No. 1, pp. 26-27.

8. Shukhanov S.N. Opredelenie chastoty vybrasyvaemykh portsiï zernometatelya opytnym putem (Experimental determining the thrown portions frequency of grain thrower), Mezhdunarodnyï sel'skokhozyaïstvennyï zhurnal, 2010, No. 5, pp. 54-57.

9. Shukhanov S.N. Eksperimental'noe obosnovanie ugla vybrosa komponentov zernovogo vorokha portsionnym me-tatelem (Experimental justification for ejection angle of grain heap by portion thrower),Vestnik Saratovskogo gosagrouniver-siteta im. N.I. Vavilova, 2011, No. 3, pp. 45-46.

10. Shukhanov S.N., Tokmakova A.L. Eksperimental'noe obosnovanie parametrov barabannogo zernometatelya (Experimental justification of parameters of drum grain thrower), Vestnik BurGSKhA, 2014, No. 1, pp. 75-78.

11. Tel'manov P.I. Issledovanie raboty zernopul'ta (Investigation of grain shoveler operation), dis. ... kand. tekhn. Nauk, Chelyabinsk, 1958, 157 p.