Классификация сепарирующих поверхностей зерноочистительных машин

 

В технологических линиях мехтоков широко применяются зерноочистительные машины. Для существенного повышения качества очистки зерна требуется правильный подбор решет с оптимальными размерами отверстий.

Поэтому совершенствование технологического процесса сепарации зернового материала на решетах и разработка новых технических устройств является актуальной задачей.

В настоящее время ведется работа по созданию новых решетных устройств, научная информация, имеющаяся в трудах ученых, требует упорядочения и совершенствования, поскольку на современном этапе развития зерноочистительных машин открываются новые возможности для исследования.

По результатам выполненных широких аналитических исследований впервые предложена классификация отверстий решетных поверхностей.

В статье также приведены собственные исследования авторов по данной проблеме.

Ключевые слова: решето, отверстие, сепарация, сепарирующая поверхность, живое сечение.

 

Введение. Мировое производство зерноочистительной техники сосредоточено в основном в индустриально развитых странах, в том числе и в России. Основными характеристиками выпускаемых ими зерноочистительных машин являются их высокая надежность, производительность и многофункциональность. Основная проблема, связанная с производством зерноочистительных машин, состоит в том, что различных типоразмеров решет много, чтобы обеспечить высокую эффективность очистки семян сельскохозяйственных культур.

Рациональное оснащение зерноочистительных машин решетными сепарирующими поверхностями является не только практически важной, но и достаточно сложной научно-технической проблемой, поскольку подбор решет и выбор формы и размеров отверстий — задача многофакторная.

В настоящей статье сделана попытка обобщить и систематизировать информацию по существующим устройствам решет с различного типа просеивающих отверстий.

При анализе использовалась информация из опубликованных источников, патентных материалов, проспектов фирм производителей зерноочистительных машин.

При описании приведенной ниже классификации решет и отверстий этих решет отбирались наиболее существенные характеристики, позволяющие определить их назначение, устройство и эксплуатационные параметры.

Основанием для проведения данной работы послужило стремление помочь ученым-исследователям и специалистам в разработке новых технических устройств по совершенствованию технологического процесса сепарирования, в правильном выборе зерноочистительной техники.

Цель, задачи. Цель данной работы заключается в классификации существующих решётных поверхностей с различными отверстиями, обеспечивающих повышение эффективности сепарирования.

Основная часть. Все решета характеризуются общим показателем — коэффициентом живого сечения, который находится как отношение площади отверстий ко всей площади решета, на котором они располагаются. Широкое распространение получили плоскопробивные решета, главным недостатком которых является малое живое сечение из-за наличия широких перемычек. Такие решета имеют низкую удельную производительность.

На рисунке 1 приведена классификация менее распространенных сепарирующих решетных поверхностей.

Проволочные сварные решета имеют площадь живого сечения на 50–55 % больше, чем пробивные решета с продолговатыми отверстиями [1, 2]. Они широко применяются в конструкциях скельператоров, так как просты в изготовлении и имеют продолжительный срок службы.

Отличие струнных решет от проволочно-сварных в отсутствии перемычек и способность струн образовывать длинную щель любой ширины с возможностью её постепенного увеличения [3, 4].

Пространственные решета образуют длинные щели между ребрами различной формы. Профиль ребер может быть: треугольный [5], прямоугольный, овальный. Решёта могут образовываться пластинами имеющих в верхней части круглые выступы [6] и т. д. Такой тип решет хорошо расслаивает материал и направляет его вдоль щели, где происходит просеивание частиц.

Рис. 1. Классификация решет зерноочистительных машин

 

Чешуйчатые и рельефные решета используются в машинах для обработки семян кукурузы [7].

Решета с гексагональными отверстиями, плоской и рельефной формы — это новый вид сепарирующей поверхности, пришедшей на смену решет с круглыми отверстиями. Преимущества заключаются в следующем: увеличенная просевающая способность, благодаря дополнительным граням; большее живое сечение из-за уменьшения толщины перемычек; снижение забиваемости, так как площадь отдельно взятого отверстия больше по сравнению с круглым отверстием [8].

Плетеные решета (тканевые сита) используются в основном в крупяной и мукомольной промышленности, где требуются мелкие отверстия и не нужна их очистка.

Практика показывает, что при послеуборочной обработке зерна в большинстве своем используются воздушно-решетные машины, где зерновая смесь сепарируется воздушным потоком и на решетах с продолговатыми, круглыми, овальными или треугольными отверстиями.

Наиболее важным в процессе сепарации является просеивание зерна через отверстия. На рисунке 2 приведена классификация отверстий решет зерноочистительных машин. По геометрии отверстия можно разделить: круглые — для разделения зернового материала по ширине; прямоугольные — для разделения по толщине; овальные — для увеличения эффективности сепарации по ширине, в сравнении с круглыми [9,11].

Для сепарации семян сложной формы (гречихи, нута и т. д.) ОАО «Завод имени Фрунзе» выпускает решета эпициклоидной формы, что позволяет увеличить просеваемость решет на 52–82 %, в сравнении с серийными решетами.

Щелевые решета (струнные, арфовые [10]) используются в плоскорешетных, цилиндрических и конических сепараторах [11]. В данном случае, щель получается увеличивающейся к большему основанию конуса. Треугольные, круглые лункообразные, квадратные используются для сепарации отдельных культур со специфическим строением семени — гречихи, кукурузы, сои и т. д.

Расположение отверстий на решете имеет не менее важное значение для процесса сепарирования.

Продолговатые отверстия в центробежно-решетных сепараторах по отношению к оси вращения могут располагаться: горизонтально, вертикально, под углом, иметь переменное расположение, а также сложное в виде спирали [12]. Расположение отверстий, по спирали выбрано исходя из траектории движения материала, что обеспечивает наибольшую просеваемость.

В плоских решетах кроме размещения отверстий вдоль поверхности встречается расположение рядами со смещением и под углом к образующей решета.

В плоскости решета отверстия круглой и гексагональной формы могут располагаться в виде треугольника, шестигранника и по квадрату.

Рис. 2. Классификация отверстий решет зерноочистительных машин

 

По профилю поверхности они подразделяются на плоские (обычные пробивные решета), выпуклые и вогнутые [13, 14], а также рельефной формы для интенсификации процесса очистки семян [15,16].

По размерам — отверстия постоянного размера, регулируемого (цилиндрическое спиральное решето Пинея с изменяющимся расстоянием между навивками) [16] и переменными размерами отверстий [17], где изменение размера отверстий обеспечивается смещением подвижного решета относительно неподвижного, установленного вплотную к первому.

Таким образом, интенсифицировать процесс сепарации зерновых смесей возможно путем применения рабочих отверстий решет, обладающих высокотехнологической сепарирующей способностью.

Выводы.

Предложенная классификация сепарирующих поверхностей зерноочистительных машин позволяет упорядочить знания в области послеуборочной обработки зерна и наметить новые пути интенсификации процесса сепарации.

Подробного аналитического исследования по данному вопросу не имеется в литературных источниках, поэтому можно считать, что предложенная классификация решетных рабочих органов предложена впервые.

 

Литература:

 

1.                Как избежать повреждения семян при очистке? [Применение сварных проволочных решет и рациональной установки плоских штамповочных решет] [Текст] / И. А. Пехальский, В. М. Дринча, М. В. Пехальская // Тракторы и с.-х. машины.-1997.-N 7.-С. 23.
2.                Шевцов, И. В. Решета провлочно-сварной конструкции с круглыми перемычками [Текст] // Аграрный вестник Урала. — 2007. — № 2.- С. 46–53.
3.                Стрикунов, Н. И. Пути совершенствования подсевного решета центробежно-решетного сепаратора [Текст] / Н. И. Стрикунов, Б. Т. Тарасов, С. В. Леканов //Аграрная наука — сельскому хозяйству: сб.тр междунар. науч. — практ. конф.: в 3 кн. — Барнаул: Изд-во АГАУ, 2006.- Кн. 2. — С. 293–296.
4.                Иванов, Н. М. Сепарация зерна на конических решетах с профилированной поверхностью [Текст]: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.20.01 / Н. М. Иванов.- Новосибирск, 1988. — 16 с.
5.                Ермольев, Ю. И. Исследование очистки пшеницы решетом со сплошной щелью в желобках, образованных угловыми гофрами [Текст] // Тр. / ЧИМЭСХ.- Челябинск, 1972. — Вып. 69. — С. 93–99.
6.                Пат. на корисну модель 31700А Україна, МПК МКИ В09В1/26 Циліндричне решето / Tiщенко Л. M., Півень М. В., Мандрика О. В.; заявник і патентовласник Tiщенко Л. M., Півень М. В., Мандрика О. В.- № 98105572; заявл. 23.10.98; Опубл. 15.12.2000. Бюл. № 7.-3 с.
7.                Абдуєва, Ф. М. Обгрунтування параметрів процесу і розробка решіт для вібровідцентрового сепарування насіння кукурудзи [Текст]: автореф. дис.. канд. тех. наук: спец. 05.05.11 / Ф. М. Абдуєва; наук. кер. Л. М. Тіщенко; Харк. нац. техн. ун-т с-го госп-ва ім.Петра Василенка. — Х., 2010. — 20 с.
8.                Пат. на корисну модель 38580 Україна, МПК B07B 1/46 Сито Фадєєва / Фадєєв Л. В.; заявник і патентовласник Фадєєв Л. В.- № u200809581; заявл. 22.08.2008; Опубл. 12.01.2009. Бюл. № 1.-2 с.
9.                Федоренко, И. Я. К вопросу классификации центробежных сепараторов для очистки зерна [Текст] / И. Я. Федоренко, С. В. Леканов, А. А. Хижников // Аграрная наука — сельскому хозяйству: сборник статей V Междунар. науч.- практ. конф. (Барнаул, 17–18 марта 2010 г.). Барнаул: Изд-во АГАУ, 2010. Кн. 2.- С. 535–538.
10.            Рудакова, Е. В. Определение рациональных режимов процесса грохочения в спирально-винтовом инерционном грохоте: дисс. … канд. техн. наук.- Белгород, 2014.- 154 с.
11.            Устройство для разделения сыпучих материалов [Текст]: А.с. 415053 А1 СССР МПК B07B1/22 / И. Е. Авдеев. — 1768528/28–13; заявл. 04.04.1972; опубл. 15.02.1974, Бюл. № 6
12.            Пат. на корисну модель 35148 Україна, МПК B07B 1/28 Цилиндричне решето / Л. М. Тіщенко; М. В. Півень; О. В. Мандрика; і патентовласник. Тіщенко Л. М., Півень М. В., Мандрика О. В.- № u200708038; заявл. 16.07.2007; Опубл. 10.09.2008. Бюл. № 17.-2 с.
13.            Пат. на корисну модель 35149 Україна, МПКB07B 1/18Цилиндричне решето / Л. М. Тіщенко; М. В. Півень; О. В. Мандрика; і патентовласник. Тіщенко Л. М., Півень М. В., Мандрика О. В.- № u200708062; заявл. 16.07.2007; Опубл. 10.09.2008. Бюл. № 17.-2 с.
14.            Пат. на корисну модель 38177 Україна, МПК B07B 1/46 Решето Фадєєва / Фадєєв Л. В.; заявник і патентовласник Фадєєв Л. В.- № u200809583; заявл. 22.07.2008; Опубл. 25.12.2008. Бюл. № 24.-2 с.
15.            US 8733552 B2 CYLINDRICAL SIEVE AND CYLINDRICAL SIFTER / Yasuhiro Ikeda. Tsukasa Co., Ltd., Handa-Shi, Aichi; filed May. 31, 2010, publicationMay. 27, 2014. S. 25.
16.            Петренко Д. І. Обгрунтування параметрів відцентрово-пневматичного сепаратора зерна: автореф. дис.... канд. техн. наук: 05.05.11 / Д. І. Петренко; Кіровогр. нац. техн. ун-т. — Кіровоград, 2011. — 20 с.
17.            Виброцентробежная просеивающая машина [Текст]: а.с. 1546179 А1 СССР, В 07 В 1/26. / А. Ф. Прокопенко, Е. Л. Орлов, Л. А. Борискин, Е. А. Алабин, Ю. А. Лесик. -№ 4408977/25–03; заявл. 12.04.88; опубл. 28.02.90, Бюл. № 8.