Анализ факторов, влияющих на процесс сепарации измельчённой хлебной массы

ячейки, угол раствора каждой равен 40°. Индикатор доложен входить в состав распределителя минеральных удобрений и устанавливается соосно с рассеивающим диском на момент настройки аппарата на требуемое место подачи материала дозатором. Разработана методика настройки одно-дискового центробежного аппарата на требуемое качество распределения материала. Место подачи изменяется за счёт поворота цилиндрического дозатора относительно вертикальной оси в зависимости от коэффициента трения рассеваемого материала. Повышение коэффициента трения требует поворота дозатора против направления вращения рассеивающего диска.

Литература

1. Припоров И.Е., Лазебных Д.В. Рациональная технология послеуборочной обработки семян подсолнечника // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2015. № 112. С. 1475 - 1485.

2. Шафоростов В.Д., Припоров И.Е. Качественные показатели работы универсального семяочистительного комплекса на

базе отечественных семяочистительных машин нового поколения // В сборнике: Разработка инновационных технологий и технических средств для АПК: Сборник научных трудов 9-й Международной научно-практической конференции.

2014. С. 162 - 167.

3. Шафоростов В.Д., Припоров И.Е. Влияние толщины, ширины и индивидуальной массы семян подсолнечника на скорость их витания. // Масличные культуры. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. 2010. № 1 (142 - 143). С. 76 - 80.

4. Припоров И.Е., Кривогузов Д.Д. Повышение процесса разделения семян подсолнечника в универсальном се-мяочистительном комплексе на базе ЗАВ-20 // Вестник Башкирского государственного аграрного университета.

2015. № 3 (35). С. 72 - 76.

5. Патент на изобретение RUS № 2177216. Устройство для поверхностного рассева минеральных удобрений и других сыпучих материалов / Якимов Ю.И., Иванов В.П., Припоров Е.В., Заярский В.П., Волков Г.И., Селивановский О.Б. заяв. 14.03.2000. Бюл.№ 36 от 27.12.2001.

6. Патент на изобретение RUS 2177218. Рабочий орган для рассева сыпучих материалов / Якимов Ю.И., Припоров Е.В., Заярский В.П., Волков Г.И., Селивановский О.Б. заяв. 14.03.2001. Бюл. № 36 от 27.12.2001.

7. Патент на изобретение RUS 2177217. Центробежный рабочий орган для рассева сыпучего материала / Якимов Ю.И., Припоров Е.В., Иванов В.П., Заярский В.П., Волков Г.И., Селивановский О.Б. заяв. 14.03.2000 .Бюл.№ 36 от 27.12.2001.

Анализ факторов, влияющих на процесс сепарации измельчённой хлебной массы

Г.Н.Поляков, к.т.н., С.Н.Шуханов, д.т.н., ДА.Яковлев,

магистрант, ФГБОУ ВО Иркутский ГАУ

Опыт использования индустриальной технологии уборки показал её высокую эффективность: дополнительный намолот зерна составляет 3 — 4 ц/га, обеспечивается полный сбор соломы и половы, после прохода полевой машины МПУ-150 поле готово для дальнейшей обработки почвы, отмечается вывоз с поля семян сорных растений [1 — 3].

Применение индустриально-поточной технологии сдерживается отсутствием высокопроизводительных сепараторов измельчённой хлебной массы. Трудность выделения зерна из измельчённого вороха заключается в том, что ворох состоит из различных компонентов. Это вымолоченное зерно, обмолоченные и целые колоски, полова, стойки, семена и стебли сорных растений, короткая и длинная солома. Короткая солома длиной до 0,2 м не имеет изломов, в отличие от соломы, выходящей из молотильного аппарата, и легко попадает в мелкий зерновой ворох.

Цель исследования — изучение факторов, влияющих на процесс сепарации измельчённой хлебной массы. На процесс сепарации зерна из соломистого вороха влияет множество факторов: подача вороха в сепаратор, распределение зерна по высоте слоя, показатель кинематического режима, вспушённость соломистого вороха на разделяющей поверхности, влажность стебельной массы, содержание зерна

в ворохе, поступающем на сепарацию, ширина соломотряса, скорость перемещения массы, длина соломотряса. Главными факторами являются подача вороха в сепаратор и толщина слоя вороха.

Материал, методы и результаты исследования. Основными методами исследования были обзор и анализ литературных источников.

Толщина слоя соломистого вороха на соломотрясе определяется по формуле:

H =

qP

BcVCYC

где д'р— подача растительной массы на соломотрясе, кг/с;

Вс — ширина соломотряса, м;

Ус — скорость движения вороха по соломотрясу, м/с;

X — относительное содержание зерна в растительной массе;

уС — объёмный вес вороха на соломотрясе, кг/м3.

С увеличением нагрузки на соломотряс потери свободным зерном в соломе растут медленно, а затем резко увеличиваются. Это обусловливается большой толщиной вороха и более длительным процессом перехода зерна из верхних слоёв в нижние [4 — 6]. Тонкослойная сепарация более целесообразна, но её трудно реализовать, так как она требует увеличения размеров соломосепараторов [7].

В последнее время специалисты высоко оценивают перспективы использования аксиально-роторных молотильно-сепарирующих устройств,

которые в 3 — 4 раза меньше повреждают зерно, дробление зерна редко превышает 1% [8]. Полнота выделения зерна достигает 97% за счёт тонкослойной сепарации и значительного пути вороха по разделяющей поверхности (до 14 м), но они сильно перетирают солому, что приводит к значительной перегрузке воздушно-решётной очистки.

Создание условий, обеспечивающих скапливание зёрен в нижних слоях вороха, способствует снижению потерь зерна за соломотрясом [9].

Н.Е. Авдеев доказал, что с увеличением живого сечения решётчатой поверхности от 20 до 60% засорённость зерна соломистыми частицами увеличивается. Это подтверждает, что вероятность прохождения зерна через слой соломы гораздо меньше, чем через решётку соломотряса [7].

М.Н. Летошнев предложил оценивать работу соломотрясов показателем кинематического режима (к), представляющим отношение центростремительного ускорения клавиши т2г к ускорению свободного падения g.

Анализ потерь свободного зерна сходом с соломотряса в зависимости от показателя кинематического режима установил, что наименьшие потери получаются при показателе кинематического режима, равном 2,2 — 2,6. Отклонение показателя кинематического режима от его оптимального значения приводит к увеличению потерь свободным зерном.

Было установлено, что при колебательном процессе сепарации зерно выделяется из вороха в течение той части цикла, в которой ворох перемещается к сепарирующей поверхности. Поэтому чем продолжительнее ворох опускается, тем выше вероятность сепарации зерна. Время опускания зависит от показателя кинематического режима.

Наиболее благоприятным значениям показателя кинематического режима соответствует к=1. Но при к=1 двухвальные соломотрясы не способны транспортировать ворох вдоль клавиш. Для реализации показателя к=1 необходимо обеспечить разделение процессов встряхивания и транспортирования вороха [10].

Исследование транпортёрно-клавишного соломотряса при кинематическом режиме к=1 показали, что эффективность сепарации в несколько раз выше, чем у клавишного соломотряса [11].

Многие исследователи считают, что решающую роль в повышении сепарации зерна играет создание вспушённой структуры вороха, имеющей глубокие сквозные щели между отдельными его элементами [4, 8, 11].

По результатам экспериментальных исследований И.С. Иванов вывел уравнение изменения полноты выделения зерна по длине соломотряса:

А

77 =

где п— полнота выделения зерна;

Ь1 = Ь — I — длина соломотряса за вычетом пассивной зоны под отбойным битером 1=0,5 м; д — удельная нагрузка на соломотряс, кг/сек*м; Ж — влажность соломы, %; Л — содержание зерна в соломе, %; ав — коэффициенты, равные при ширине сепаратора 0,9 м соответственно 0,0314 и 0,0064.

Из выражения видно, что с увеличением влажности соломы, удельной нагрузки полнота выделения зерна из вороха снижается, а при увеличении содержания зерна в ворохе полнота выделения растёт.

М.А. Пустыгин заменил в формуле (2) д его значение и получил:

е

вг

где 0 — подача вороха на соломотряс, кг/с;

Вс — ширина соломотряса, м. Тогда уравнение приняло вид:

Ь,,

Т] = —

a^Jj + W-P^)

Как видно, с увеличением ширины сепаратора полнота выделения зерна из соломы возрастает.

И.Ф. Василенко применил к пониманию сущности процесса сепарации положения теории вероятностей.

Полная вероятность выделения зерна из движущегося по решету вороха определяется произведением:

P=PcPp ,

где P — полная вероятность выделения зерна;

PC — вероятность прохода зерна через слой соломы;

PP — вероятность прохода зерна сквозь решёта.

Общее выражение относительной вероятности просеивания зерна М сквозь слой вороха, движущегося со скоростью VC за время At, имеет вид:

РгРВ

М =

VCA t

Процесс сепарации по длине соломотряса осуществляется по экспоненциальному закону:

Чп = Яо^,

где чп — потери зерна за соломотрясом, кг/с; Чо — подача зерна на соломотряс, кг/с; Ь — длина соломотряса (разделяющей поверхности), м.

Подставив вместо М его значение, получим:

РсРр

№

ГСГР

VC At

Уравнение (6) связывает основные параметры соломосепаратора с качественными показателями его работы.

Выводы. 1. При разработке технических устройств для сепарации измельчённой хлебной массы с целью повышения эффективности выделения зерна из соломы необходимо стремиться к уменьшению толщины слоя вороха на поверхности соломосепаратора, к предварительному распределению зерна в нижние слои вороха, к активному разрушению соломистого вороха, создающего сквозные щели в слое соломы для прохода свободного зерна, разделению процессов сепарации и транспортирования вороха.

2. Из конструктивных параметров соломосепа-раторов на толщину слоя вороха влияет рабочая ширина, скорость перемещения массы по разделяющей поверхности. От длины соломосепаратора зависит качество его работы.

3. Аксиально-роторные сепарирующие устройства реализуют тонкослойную сепарацию при высокой производительности. Полнота выделения зерна из вороха составляет до 97%. Но данные рабочие органы сильно разрушают и перетирают солому, тем самым перегружают воздушно-решётную очистку мелкими частицами соломы.

Литература

1. Канарёв Ф.М. Кубинская индустриальная технология уборки зерновых/ Ф.М. Канарёв//Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1983. № 8. С. 10 — 12.

2. Кузовлев А.Т. Весь урожай — в закромах //Сельское хозяйство России. 1984. № 1. С. 28 - 29.

3. Гейдебрехт И.П. Проблема полного сбора зерна // Техника и оборудование для села. 2006. № 4. С. 38 — 40.

4. Бублик Н.В. К вопросу сепарации грубого вороха //Земледельческая механика. 1961. Т. 6. С. 53 — 60.

5. Горбачев И.В. Исследование сепарации зерна в зоне активного битера // Доклады Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 1976. Вып. 224 — 2.1. С. 119 — 126.

6. Смирнов Н.А. Анализ основных зависимостей процесса сепарации зерна и слоя соломистого вороха и разработка его статической модели // Сборник научных трудов ВИМ. 1983. Т. 97. С. 71 — 80.

7. Поляков Г.Н. Альтернативная ресурсосберегающая технология уборки зерновых культур и её техническое обеспечение // Технология и средства механизации в АПК: сб. науч. тр. Улан-Удэ: Улан-Уд.книж.изд-во, 2011. Вып.7. С. 58 — 62.

8. Терсков Г.Д. Расчёт зерноуборочных машин. Свердловск: Машгиз, 1961. 215 с.

9. Зубков В.И. Физические основы сепарации грубого вороха // Труды Челябянского института механизации и электрификации сельского хозяйства. 1978. Вып. 140. С. 77 — 84.

10. Кленин Н.И. Изыскание процессов и средств, повышающих пропускную способность молотилки комбайна // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1980. № 6. С. 8 — 12.

11. Могиленец М.И. Влияние кинематических и конструктивных параметров транспортно-клавишного соломотряса на сепарацию зерна из грубого вороха // Сборник научных трудов Московского института инженеров сельскохозяйственного производства. 1977. Т. 14. Вып. 1. С. 109 — 112.

Взаимодействие компонентов вороха корнеплодов с витком шнека и вальцом шнеково-вальцового очистителя

В.М.Мартынов, д.т.н., профессор, Г.П.Юхин, д.т.н., профессор, ФГБОУ ВО Башкирский ГАУ

В Башкирском ГАУ разработан шнеково-вальцовый очиститель (рис. 1), способный одновременно очищать от почвы и растительных примесей и перемещать корнеплоды на значительную высоту. Очиститель представляет собой винтовой конвейер с жёлобом, выполненным в виде расположенных с зазором относительно друг друга продольных планок [1 — 3]. Подъём вороха корнеплодов обеспечивается за счёт установки конвейера под углом к горизонту. В процессе работы ворох корнеплодов перемещается по образующей жёлоба в сторону вращения двухзаходной винтовой спирали конвейера, где размещены два вальца с винтовой навивкой.

В этой зоне и происходит эффективная очистка корнеплодов от свободной и связанной почвы, а также растительных примесей.

Материал и методы исследования. Для обоснования конструктивных и кинематических параметров шнеково-вальцового очистителя требуется комплексное рассмотрение поведения компонентов вороха при их взаимодействии с витком шнека и обрешёткой, а также с одним и двумя вальцами. Более ранними исследованиями рассмотрен закон движения компонента вороха при его взаимо-

действии с витком шнека и образующей жёлоба [4, 5]. Также установлено, что предпочтительным вариантом является вращение вальцов и шнека конвейера в одном направлении [5, 6].

Весьма важно установить закономерности движения компонента вороха при достижении им основной зоны очистки, образованной двумя вальцами. Для этого корнеплоду или комку почвы необходимо пройти путь по образующей нижнего вальца, чему способствует приобретённая им ско-

Рис. 1 - Шнеково-вальцовый очиститель вороха корнеплодов в составе комбайна