БАЗОВЫЙ МИНИ-КОМПЛЕКС МОДУЛЬНОГО ТИПА ПО ПРИЁМУ, ДОРАБОТКЕ, СУШКЕ, ОБМОЛОТУ ПОЧАТКОВ И ПЕРВИЧНОЙ ОЧИСТКЕ ЗЕРНА КУКУРУЗЫ
BASE MINI-COMPLEX OF MODULAR TYPE ON RECEIVING, PROCESSING, DRYING, THRESHOLD OF COBS AND PRIMARY CLEANING OF CORN GRAINS

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно, к технологическому оборудованию для первичной обработки початков кукурузы после комбайновой уборки, их сушки, обмолоту и первичной очистке семян.
При возделывании семенной кукурузы наиболее важными технологическими процессами являются ее уборка и послеуборочная обработка.
Известен проект технологической линии ЛМС-100 послеуборочной обработки початков семенной кукурузы (Кубанский государственный аграрный университет, кафедра «Тракторы, автомобили и техническая механика», дипломный проект Евгения Перегудова по направлению «Агроиженерия», Краснодар, 2015 г.), на которой осуществляется технологический процесс обработки початков следующим образом. Ворох початков выгружается в загрузочный бункер и далее транспортером подается на початкоочиститель ОП-15С. Очиститель снимает обертку и выдает очищенные початки на переборочный стол-транспортер, неочищенные початки отправляются на повторную очистку. Некондиционные початки с переборочного стола собираются в тару. Очищенные и отсортированные початки скребковым транспортером подаются в вентилируемые бункера. Бункера загружаются равномерным слоем транспортером-распределителем. После заполнения бункера открывают заслонки и подают воздух, нагретый теплогенератором до температуры 45°С. Сушку продолжают до влажности зерна 13…14%, после чего початки выгружаются из сушилки транспортером, который подает их в молотилку. Обмолоченное зерно транспортером подается в семяочистительную машину, затем в бункер-накопитель. Отходы обмолота (стержни) транспортером направляются в тару для стержней.
Недостатком известного проекта линии ЛМС-100 является ее низкая производительность и не компактность расположения входящего в ее состав оборудования из-за большого наличия транспортеров.
Известна механизированная линия очистки и сортирования початков кукурузы (Патент №2015639, А01Д 45/02, опубл. 15.07.1994), включающая ряд смежно расположенных приемных бункеров, снабженных подвижным дном в виде ленточного транспортера и примыкающих к наклонным ленточным конвейерам, последующие за ним ряд початкоочистителей, параллельные друг другу сортировочные столы, выполненные в виде ленточных конвейеров, под которыми расположены движущиеся в противоположном направлении ленточные конвейеры для некондиционных (нетипичных и больных) початков. Под початкоочистителями установлен ленточный конвейер, состыкованный с приемной частью наклонного ленточного конвейера, сходный конец которого расположен над бункером-накопителем, снабженным выгрузным устройством, расположенным над измельчителем растительной массы. Вдоль сходных концов сортировочных столов установлен реверсивный ленточный транспортер с возможностью перегрузки кондиционных початков посредством одного наклонного транспортера в бункер-накопитель, а другого наклонного транспортера - в сушильное отделение. При обработке в потоке семенной кукурузы с повышенной влажностью зерна, выгружаемые из сушильного отделения початки отправляются на обмолот с последующим сортированием семян.
Недостатком известной линии является недостаточная ее производительность, несмотря на компактность расположения входящего в ее состав оборудования и модульный тип построения.
Известен также кукурузообрабатывающий комплекс, разработанный институтом сельского хозяйства степной зоны НААН Украины (http://www.zerno-ua.com/journals/2012/mart-2012-god/o-kachestve-kukuruzy-pozabotytsya-semennye-mini-zavody), предусматривающий работу в базовом варианте на отдельных линиях, который в наибольшей степени отвечает технической сущности предложенному нами и принят нами за ПРОТОТИП.
Известный комплекс включает линию приема и доработки початков, содержащую бункер приемный, конвейер наклонный скребковый, початкоочиститель, конвейер-стол сортировальный с рабочими местами для отбора нетипичных початков, конвейер возврата недоочищенных початков в початкоочиститель, конвейер-распределитель с желобом для отбора самовымолоченного зерна из массы початков, линию сушки початков, содержащую камерную сушилку с двумя камерами и люками загрузочными верхними, тепловентилятор, линию обмолота початков, содержащую молотилку и тележку накопительную для сбора стержней с початков, линию первичной очистки зерна кукурузы, содержащую машину зерноочистительную и автотранспорт для доставки зерна от зерноочистительной машины на хранение или последующее сортирование-калибрование.
При обладании определенными достоинствами известному комплексу присущи и некоторые недостатки.
Недостатками известного кукурузообрабатывающего комплекса является малая производительность при недостаточно высоком качестве получаемых семян, а также недостаточно высокая оптимизация всего технологического процесса. Это объясняется прежде всего отсутствием возможности осуществления уборки кукурузы и ее обработки в едином потоке и поясняется тем, что технологическая связь между линиями осуществляется в жестком режиме посредством конвейеров. И при заполнении камерной сушилки доработанными початками линия приема и доработки початков прекращает прием материала (а следовательно и уборку початков) до момента полного освобождения камерной сушилки и пропуска высушенного материала через молотилку и очистительную машину. Если процесс сушки заканчивается к ночи, то наступает вынужденный технологический перерыв, т.к. уборка початков в ночное время не осуществляется.
Кроме того, в известном комплексе не предусмотрены меры по взрывобезопасности. Это объясняется тем, что в молотилку початков могут попасть инородные тела: металлические болты, гайки и др., с которыми во время работы молотилки могут жестко контактировать рабочие органы молотилки: вал, бичи, вызывая искры - огонь - пожар - взрывоопасную ситуацию на объекте, что потенциально «работает» на снижение производительности.
Кроме того, т.к. сушилка состоит из двух камер с верхними загрузочными люками, то высота загрузки початков в сушилку осуществляется с высоты >5 м, что вызывает появление обруша и травмирование семян, т.е. недостаточно высокое качество получаемых семян.
Кроме того, т.к. молотилка конвейером жестко связана с зерноочистительной машиной, то последняя не может быть использована для других культур, что не обеспечивает оптимизацию использования известного комплекса.
Техническая задача изобретения - устранение недостатков прототипа, а именно повышение производительности комплекса с одновременным повышением качества получаемых семян и оптимизацией всего технологического процесса и использования комплекса.
Цель изобретения - снабдить комплекс оборудованием с технологической связью между линиями, обеспечивающей возможность круглосуточного и всепогодного режима работы базового мини комплекса модульного построения по приему, доработке, сушке, обмолоту початков кукурузы и первичной очистке семян по схеме «поле - завод», обеспечивающей минимальный срок между уборкой и поступлением початков на завод.
Технический результат достигается тем, что заявляемый кукурузообрабатывающий комплекс, представляющий собой стационарный мини-завод, включающий линию приема и доработки початков, содержащую приемное устройство, початкоочиститель, стол переборочный и конвейеры, связывающие эти устройства в технологической последовательности, а также конвейер возврата недоочищенных початков в початкоочиститель, линию сушки початков, содержащую более одного сушильного модуля и тепловентилятор, линию обмолота початков, содержащую молотилку и устройство для сбора стержней с початков, линию первичной очистки зерна кукурузы, содержащую машину зерноочистительную, а также средства, обеспечивающие технологическую связь меду линиями, и семенной завод для сортирования-колибрования семян кукурузы, согласно изобретению дополнительно включает початкоуборочный комбайн, самосвальное транспортное средство, площадку под бурт недоочищенных початков, склад силосного типа, сушильный контейнер для активного вентилирования с переносным центробежным электрическим вентилятором, кроме того линия приема и доработки початков комплекса дополнительно содержит ленточный конвейер с увлажнителем початков, установленный перед початкоочистителем, сепаратор зерна, связанный с выходом початкоочистителя ленточным конвейером, прицеп для сбора обертки с початков и контейнер для самообруша на выходе сепаратора, а в качестве приемного устройства - завальную яму с несколькими секциями, линия обмолота початков дополнительно содержит перегрузчик початков, ленточный конвейер с магнитоотделителем, бункер отгрузки семян, связанный с выходом молотилки початков тихоходной норией, линия сушки початков содержит в качестве сушильных модулей сушильные контейнеры с решетчатым дном и коробом для обеспечения подачи теплового агента к початкам, подключаемые каждый индивидуально посредством мягкой вставки к модулю воздушного канала с топочным блоком, связанного с тепловентилятором и выполненного в виде последовательно установленных блоков с заслонками, а технологическая связь между линиями выполнена с виде универсального транспортного средства - мультилифта.
Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый комплекс отличается дополнительными элементами - кукурузоуборочный комбайн, самосвальное транспортное средство, площадка под бурт недоочищенных початков, склад силосного типа, контейнер для активного вентилирования с переносным центробежным электрическим вентилятором, ленточный конвейер с увлажнителем початков, сепаратор зерна, связанный с выходом початкоочистителя ленточным конвейером, прицеп для сбора обертки с початков, контейнер для самообруша на выходе сепаратора, перегрузчик початков, ленточный конвейер с магнитоотделителем, бункер отгрузки семян, связанный с выходом молотилки початков тихоходной норией, воздушный канал с топочным блоком, а также конструкцией сушильных модулей (в прототипе - камеры с верхними загрузочными люками, а в заявляемом комплексе - сушильные контейнеры) с решетчатым дном и коробом для обеспечения подачи теплового агента к початкам) и средствами, обеспечивающими технологическую связь между линиями (в прототипе - конвейеры, а в заявляемом комплексе - мультилифт). Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности «НОВИЗНА».
Исследуя уровень техники в процессе проведения патентного поиска по всем видам сведений, общедоступных в печати мы не выявили среди аналогов заявляемого комплекса технического решения, имеющего такие отличительные признаки заявляемого, как «склад силосного типа», «ленточный конвейер с увлажнителем початков», «ленточный конвейер с магнитоотделителем», а также другие: сепаратор зерна на выходе початкоочистителя, контейнер для самообруша, прицеп для обертки с початков на выходе сепаратора зерна, тихоходная нория и т.д.
К заявляемой совокупности существенных признаков мы пришли после долгих поисков решения поставленной нами такой задачи: как добиться повышения производительности комплекса модульного типа по приему, доработке, сушке, обмолоту початков и первичной очистке зерна кукурузы в базовом мини варианте при одновременном повышении качества получаемых семян и оптимизацией всего технологического процесса по схеме «поле - завод» с минимальным сроком между уборкой и поступлением початков кукурузы на мини завод.
Проведенные нами исследования и опыты подтвердили наличие возможности решения поставленной задачи именно совокупностью заявляемых признаков. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности «ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЙ УРОВЕНЬ».
Заявляемое техническое решение соответствует и критерию патентоспособности «ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ», т.к. оно может быть использовано в сельском хозяйстве.
И, кроме того, оно соответствует и требованию «ДОСТАТОЧНОСТИ РАСКРЫТИЯ» изобретения, т.к. в описании ниже будет раскрыта его сущность ясно и полно, чтобы оно могло быть осуществлено специалистом в данной области техники в таком виде, как оно представлено в формуле изобретения.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 схематически представлена технологическая схема первичной обработки початков кукурузы, включающая линию приема и доработки початков заявляемого комплекса; на фиг. 2 - технологическая схема сушки и обмолота початков кукурузы с первичной очисткой зерна и его досушкой, включающая линию сушки початков, линию обмолота початков, линию первичной очистки зерна кукурузы и склад силосного типа для временного хранения семян с активным вентилированием.
Базовый мини комплекс модульного типа по приему, доработке, сушке, обмолоту початков и первичной очистке зерна кукурузы включает: початкоуборочный комбайн 1, самосвальное транспортное средство 2, площадку 3 для недоочищенных початков, завальную яму 4, ленточные конвейеры 5, 6, 7, початкоочиститель 8, ленточные конвейеры 9, 10, сепаратор 11 зерна, контейнер 12 для самообруша, прицеп 13 для сбора обертки с початков с примесями, переборочный стол 14, ленточный конвейер 15, ящик 16 для нетипичных початков, ленточный конвейер 17, контейнер 18 для нетипичных початков, ленточный конвейер 19, сушильный контейнер 20 с решетчатым дном 20а и коробом 206, мультилифт 21, контейнерная сушилка 22, топочный блок с тепловентилятором 22а, блок 226 воздушного канала, воздушная заслонка 22в, мягкая вставка 22 г, перегрузчик 23 початков, ленточный конвейер 24, молотилка 25 початков, нория 26 тихоходная, ленточный конвейер 27, прицеп 28 для сбора стержней с початков, бункер 29 отгрузки зерна, зерноочистительный агрегат 30, склад 31 силосного типа, электрический вентилятор 32 для активного вентилирования, семенной завод 33, магнитоотделитель 34, увлажнитель початков 35.
Заявляемый комплекс работает следующим образом. При уборке кукурузы в початках початкоуборочный комбайн не обеспечивает 100%-ной чистоты вороха початков и последний нуждается в доочистке. Недоочищенные початкоуборочным комбайном 1 початки кукурузы самосвальным транспортным средством 2 доставляются на стационарный мини-завод, технико-технологическая схема работы которого предусматривает следующий порядок операций на отдельных линиях, обеспечивающих выполнение наиболее важных технологических операций в едином потоке. На фиг. 1 приведена технологическая схема линии приема и доработки початков. Доставленные недоочищенные початки разгружаются в завальную яму 4. Для кратковременного хранения во избежание прерывания уборочных работ возможна выгрузка в бурт недоочищенных початков на асфальтированную площадку 3. Так как бункер завальной ямы 4 разделен на секции, то каждая секция завальной ямы имеет возможность работать отдельно, а также двумя или тремя одновременно. Далее початки поступают на ленточный конвейер 5. Из него они транспортируются к наклонному конвейеру 6 с увлажнителем 35 початков, а затем на конвейер 7. Увлажнение початков (недоочищенных от обертки) способствует в лучшей мере отделению обертки в початкоочистителе 8, в дозирующее устройство которого конвейер 7 доставляет недоочищенные початки семенной кукурузы. Все примеси (обертка, осыпавшиеся семена и т.д.), которые отделяются в початкоочистителе, поступают через ленточный конвейер 10 в сепаратор 11 зерна. В нем происходит выделение зерна самообруша кукурузы с отводом в контейнер 12 и обертки с примесью в прицеп 13. После початкоочистителя 8 початки посредством ленточного конвейера 9 попадают на переборочный стол 14. На столе 14 происходит разделение початков на нетипичные, недозрелые, больные и готовые к сушке. Рабочие, осуществляющие выборку, помещают нетипичные, недозрелые и больные початки в ящик 16 для нетипичных початков. Из этих ящиков початки попадают на ленточный конвейер 17 и направляются в контейнер 18 для нетипичных початков. А очищенные початки кукурузы транспортируются от переборочного стола 14 наклонным ленточным конвейером 15 в специальные контейнеры 20 для сушки. На фиг. 2 приведена технологическая схема работы линии сушки початков, линии обмолота початков и линии первичной очистки зерна кукурузы, и склада силосного хранения семян, работающих в едином потоке с линией приема и доработки початков и початкоуборочным комбайном. В целях непрерывности выполнения уборочных работ початкоуборочными комбайнами 1, контейнеры 20 с очищенными влажными початками кукурузы с помощью мультилифта 21 доставляются на линию сушки и подключаются каждый индивидуально посредством мягкой вставки 22г к одной из воздушных заслонок 22в одного из блоков 226 воздушного канала сушилки 22 с топочным блоком и тепловентилятором 22а. В случае, когда объем очищенных початков кукурузы превышает суточную производительность сушилки 22 мини-завода, временное хранение початков кукурузы осуществляется в таких же сушильных контейнерах 20, подсоединяемых к вентиляторам 32 активного вентилирования атмосферным воздухом. А затем досушиваются на линии сушки. Просушенные в контейнерной сушилке 22 початки кукурузы, свободные от оберток и не содержащие самообруша, посредством мультилифта 21 подаются на перегрузчик 23 початков, а затем ленточным конвейером 24 - в молотилку 25 початков. Для выделения металломагнитных примесей над конвейером 24 установлен магнитоотделитель 34. Стержни початков кукурузы отводятся ленточным конвейером 27 в прицеп 28, а обмолоченное зерно кукурузы попадает через тихоходную норию 26 в бункер 29 отгрузки зерна. После обмолота зерно кукурузы проходит этап первичной очистки на линии первичной очистки зерна, для чего зерно кукурузы посредством мультилифта 21 подается на зерноочистительный агрегат 30, на котором из зерна удаляются крупные и мелкие примеси, частицы обертки и стержней. Семена кукурузы, прошедшие первичную очистку и соответствующие кондиционной влажности (13%), отправляются самосвальным транспортным средством 2 на семенной завод 33 для доведения до посевных кондиций или в склад 31 силосного типа для их временного хранения. Семена с повышенной влажностью направляются на досушивание в сушилку 22.
Применение заявляемого комплекса позволяет повысить производительность с одновременным повышением качества получаемых семян и оптимизацией всего технологического процесса.
3
3
Пример. Нами был разработан и успешно испытан базовый мини комплекс по приему и доработке початков кукурузы, их сушке, обмолоту и первичной очистке семян, рассчитанный на обработку того объема семян, который может выращиваться в условиях семеноводческого хозяйства. В необходимый и достаточный объем обычно входят семена родительских компонентов гибридов, добазовый и базовый семенной материал, а также относительно небольшие партии гибридов первого поколения. Для получения вышеуказанного семенного материала высококачественным мы разработали технологическую схему такого мини-завода с комплектацией той техникой и оборудованием, при которой обеспечивается выполнение в едином потоке наиболее важных технологических операций. Это: початкоуборочные комбайны, сушилка, оборудование для подготовки обмолота початков, а также для предварительной очистки семян и их временного хранения. Нами использовались двухрядный початкоуборочный прицепной комбайн SIP TORNADO 80 производительностью 0,6…0,8 га/ч и початкоуборочный четырехрядный самоходный комбайн Полесье КП-4, производительностью 1,12…2,24 га/ч. Основной частью мини-завода является сушилка початков. Мы использовали сушилку контейнерного типа собственного изготовления, отличительной особенностью которой является возможность одновременной сушки различных партий гибридов кукурузы в сушильных контейнерах с разной степенью их заполнения и изменяемым объемом подачи теплоносителя. Сушилка включала теплогенератор (топочный блок) ТБ-1,2МА с дизельной горелкой Unigas PG70G, центробежный вентилятор ВР-7175-12,5-1000 производительностью 52000 м/час и воздушный канал, выполненный в виде последовательно установленных блоков, на которых размещены воздушные заслонки, позволяющие осуществлять дозированную подачу теплоносителя к любому сушильному контейнеру. Количество блоков воздушного канала зависело от того, сколько мы собирались подключать сушильных контейнеров. А по количеству последних ведется подбор мощности вентилятора и теплогенератора. Мы вели подбор этих устройств из расчета подсоединения 10 штук сушильных контейнеров. Каждый сушильный контейнер состоял из вертикальных стенок, решетки и короба. На некотором расстоянии от днища короба была закреплена решетка из оцинкованной стали с максимальным «живым сечением» 2 мм, которая исключала просеивание семян через отверстия в ней и в тоже время обладала высокой пропускной способностью по воздуху. Короб служил для обеспечения подачи теплого воздуха (теплового агента) с нижней стороны решетки через ее отверстия к высушиваемому материалу. Габаритные размеры сушильного контейнера составляли: ширина - 2,55 м, длина - 6,0 м, высота - 2,15 м. Погрузка, перевозка и разгрузка контейнера осуществлялись одним мобильным универсальным техническим средством - специальным автомобилем в виде мультилифта. В нем использовались шасси автомобиля КАМАЗ 66115-А4 с погрузочно-разгрузочным механизмом Palfinger ST-15 (крюкового типа с гидравлическим приводом). В качестве початкоочистителя мы использовали лущильник модели 16v.4.0.000. В качестве сепаратора зерна - ротационный зерноуловитель РИЗ 4.000, представляющий собой цилиндр из решетного полотна с круглыми отверстиями. Перед молотилкой устанавливали магнитоотделитель СБН. В качестве молотилки початков использовали кукурузную молотилку MR 20, производства CIMBRIA (Дания) с приемным бункером объемом 1 м. После обмолота зерно кукурузы транспортировалось тихоходной норией РВЕ-20, исключающей травмирование семян, и проходило этап первичной очистки, в процессе которого на зерноочистительных агрегатах ЗАВ-40 из зерна удалялись крупные и мелкие примеси, частицы обертки и стержней. При первичной очистке обмолоченные зерна на воздушноситовом сепараторе (машина предварительной очистки К-527 Петкус) сходом с сита (решета) диаметром отверстий 11 мм удалялись крупные примеси (гипертрофированные семена, частицы стержней и обертки), и проходом с сита (решета) диаметром отверстий 6 мм удалялось битое, щуплое, мелкое зерно, мелкая примесь. В результате получали высококачественный семенной материал кукурузы, который отправляли самосвальным транспортным средством на семенной завод или в склад силосного типа Ск 6/5-167 для его временного хранения, а семена с некондиционной влажностью - на досушку.
Заявляемый комплекс позволяет проводить уборку и сушку влажной кукурузы в потоке без накопления и промежуточного хранения початков, что позволяет существенно увеличивать выход высококачественных семян при одновременном повышении производительности, оптимизировать объемы выращивания, уборки и обработки семян кукурузы применительно к возможностям хозяйства, создавать материально-техническую базу для обработки и сушки семян кукурузы в тех зонах семеноводства, которые не имеют специальных кукурузообрабатывающих заводов или же являются нерентабельными для их строительства и функционирования.