Принципи очищення і сортування зерна. Класифікація машин

Очищення і сортування зернового матеріалу на сучасних зерноочисних машинах здійснюється на основі різниці у фізико-механічних ознаках складових частин зернового вороху. Використовують такі основні ознаки:

- аеродинамічні властивості;
розміри складових частин суміші;

- властивості (стан) поверхні;

- щільність (питома вага);

- форма;

- колір;

- електричні властивості та ін.

Розподіл зерна за аеродинамічними властивостями. Якщо зернова су­міш потрапляє в повітряний потік, то її складові змінюють характер руху залежно від маси, розмірів, форми і властивостей поверхні (рис. 8.1, а, б). Для створення повітряного потоку застосовують в основному відцентрові і діаметральні вентилятори (рис. 8.1, в, г). У боковинах вентиляторів є вікна для засмоктування повітря. Відцентрові вентилятори застосовують середнього тиску 1-3 кПа і низького до 1 кПа.

Діаметральний вентилятор складається з багатолопатевого колеса ба­рабанного типу і кожуха. Лопаті криволінійної форми і відігнуті вперед за напрямком обертання колеса. По колу колеса лопаті утворюють решіт­ку. Вхідне вікно розміщується проти вихідного. Повітря засмоктується по всій довжині колеса, проходить двічі через решітку колеса і нагніта­ється через вихідне вікно в повітряний канал.

Діаметральні вентилятори створюють рівномірний повітряний потік по ширині і мають невелику частоту обертання, що, в свою чергу, змен­шує вібрацію та шум під час роботи. Швидкість повітряного потоку в каналі регулюється заслінкою, щоб від зерна відокремлювались всі тільки легкі домішки і спрямовувались в камеру осідання. Площа камери осі­дання більша за площу повітряного каналу і швидкість повітря в цій камері зменшується, що сприяє осіданню домішок, які потім виводяться назовні.

У простих зерноочисних машинах використовують вертикальний або похилий напірні повітряні потоки (рис. 8.1, а, б). Повноцінне насіння, потрапляючи в такі потоки, рухається вниз або падає ближче, а легке і щупле відноситься вверх або далі від повітряного каналу.

У складних зерноочисних машинах застосовують вертикальні канали зі всмоктувальним або напірним повітряними потоками. Вертикальний канал із повітряним потоком, що проходить через шар зернового матері­алу, називають аспіраційним каналом або аспіратором (рис. 8.1, в, г).

При відносному русі частинок зернового вороху в повітрі виникає опір, який залежить від форми, стану поверхні, маси тіла і його розміщення в повітряному середовищі. Чим більший цей опір, тим раніше частинка падає вниз під дією сили тяжіння G(рис. 8.1, а). Силу тиску повітряного потоку визначають з виразу:

R=

де к - коефіцієнт опору частинки; - густина повітря; S - площа міделевого перерізу частинки; -швидкість повітряного потоку; u- швидкість частинки. Якщо сила тяжіння частинки G₁< R₁ то вона буде рухатись разом з повітряним потоком вверх, а якщо R₂ < G₂, то частинка буде рухатись вниз. При умові R₃ = G₃ частинка буде перебувати у завислому стані. Швид­кість повітряного потоку, при якій частинка перебуває у завислому, зваже­ному стані, називається критичною, її визначають з виразу:

R=

ЗВІДКИ

Якщо прийняти, що вираз

де К_п - коефіцієнт парусності, то

де g - прискорення вільного падіння, м/с².

Рис. 8.1. Схеми аспіраційних каналів зерноочисних машин:а - з вертикальним напірним повітряним потоком; б- з напірним похилим потоком; в - аспіратор з відцентровим вентилятором; г — аспіратор з діаметральним вентилятором; 1 і 4 - відділення легкої фракції; 2 - відділення важкої фракції; 3 - бункер;і 8 — решета; 6 - аспіраційний канал; 7 — повітропровід

Коефіцієнт парусності характеризує здатність частинок зернового ма­теріалу чинити опір повітряному потоку. Чим більша парусність части­нок, тим меншою може бути швидкість повітря у пневматичних каналах зерноочисних машин.

Коефіцієнт парусності для зернового матеріалу основних сільськогоспо­дарських культур знаходиться в межах 0,03-0,15.

Критична швидкість повітряного потоку для зерна пшениці складає 8,9-11,5, для вівса - 8,1-9,1, а для гороху - 15,5-17,5 м/с.

Розподіл зерна за розмірами. Будь-яка насінина має довжину /, шири­ну 6 і товщину б. За своїми розмірами насіння кожної культури значно відрізняється між собою. На цій властивості ґрунтується принцип сорту­вання зерна на фракції і очищення його від домішок.

На решетах зерно розділяють за товщиною і шириною, відокремлюють від зерна крупні і дрібні домішки (рис. 8.2, а). Решета виготовляють у вигляді металевих оцинкованих листів з отворами однакового розміру (довгастими, круглими, трикутними) (рис. 8.2, б, в, г). Використовують також решета плетені із тонкого дроту і ткані (рис. 8.2, д, е).

Рис. 8.2. Розподіл насіння на решетах:

а — основні розміри зернини; б 1 в — розподіл зерна за товщиною І шириною на решетах з прямокутними і круглими отворами; 1,213- зернини проходять крізь отвір; 4 — зернина не проходить крізь отвір; г — розподіл зерна за товщиною і шириною на решетах з трикутними отворами; 1 і 3 - зернини проходять крізь отвір; 2 — зернина не проходить крізь отвір; діє — плетені і ткані решета

Поділ насіння за товщиною. Через довгастий отвір може пройти тіль­ки зерно, товщина б якого менша ширини щілини отвору. Довжина зерна при цьому не має значення, бо вона завжди менша довжини довгастого отвору. Ширина зерна завжди більша товщини, тому, якщо зерно не про­ходить через довгастий отвір за товщиною, то тим більше воно не пройде по ширині. Отже, поділ насіння за товщиною можливий тільки на реше­тах з довгастими отворами. Довгасті отвори роблять у 2-3 рази довшими зерен. Отвори на решеті розміщують так, щоб їх довжина і напрямок руху зерен збігалися.

Поділ насіння за шириною. Через круглий отвір насіння зможе пройти лише в тому випадку, коли його ширина Ь менша діаметра отвору. Дов­жина і ширина не перешкоджають проходу насіння через круглий отвір.

Отже, поділ насіння за шириною можливий тільки на решетах з кругли­ми отворами. Усі решета мають свій номер, вибитий на торці. Номер полотна відповідає робочому розміру його отвору, помноженому на 10.

Решета з довгастими отворами застосовують частіше, ніж із круглими, бо площа отворів у них більша, а значить, і працюють вони ефективніше. Крім того, решета з довгастими отворами частіше використовують для сортування насіння, бо, як показали досліди, найбільша залежність між масою і геометричними розмірами визначається за товщиною насіння.

Деяке насіння бур'янів має трикутну форму і його можна відокремити від насіння іншої форми на решетах із трикутними отворами (рис. 8.3, г). Так можна відокремити від пшениці татарську гречку, щавель від тимо­фіївки тощо.

Поділ насіння за довжиною виконують за допомогою циліндричних трієрів - стальних циліндрів (рис. 8.3), що обертаються. На внутрішній поверхні циліндра певного діаметру є комірки. Циліндр може встановлю­ватись під невеликим кутом (1-2,5°) до горизонту. Всередині нього розмі­щений жолоб 2. При обертанні циліндра комірки захоплюють тільки ті зернини, частинки, довжина яких менша діаметра комірок. На певній висоті зернини або домішки під дією власної ваги випадають з комірок і потрапляють в жолоб 2, з якого назовні виносяться шнеком 3. Довше насіння, яке не вміщується в комірках або не утримується в них до того, поки вони не піднімуться вище приймальної кромки жолоба, виходить з циліндра в приймач фракції.

Рис. 8.3. Схема робочого процесу трієрних циліндрів: а і б - виділення коротких і довгих домішок; 1 - циліндр з комірками; 2 - жолоб; 3 – шнек

Високоякісний поділ короткого і довгого насіння можливий лише за умови, що приймальна кромка розміщується між зонами ковзання і ви­падання, а частота обертання циліндра не перевищує певної (критичної) величини, яку визначають з виразу:

де п — частота обертання циліндра, об/хв; g - прискорення вільного падіння, м/с²; R - радіус циліндра, м.

Трієрні циліндри мають частоту обертання в межах 35-45 об/хв. При перевищенні критичної частоти обертання довге насіння разом з коротким під дією відцентрової сили перекидається в жолоб, або, притискуючись до внутрішньої поверхні циліндра, обертається разом з ним. Поділу по довжи­ні у цьому разі не відбувається.

Розподіл зерна за станом і формою поверхні. У зерновій суміші окремі компоненти відрізняються за станом поверхні зерен, яка може бути гладень­кою, шорсткою, з борозенками, вкритою плівкою, пушком тощо; за формою зерна - округлені, плоскі, неправильної форми. За цими властивостями на­сіння поділяють на полотняних гірках, змійках, електромагнітних насіннє­очисних машинах у тих випадках, коли на решетах і трієрах, а також при використанні повітряного потоку, неможливо досягти бажаних результатів.

Поділ насіння за станом і формою поверхні (рис. 8.4, а, б і в) полягає в тому, що гладкі зерна краще переміщуються по похилій площині, ніж шорсткі: округла їх форма сприяє переміщенню, а плоска - перешко­джає. За таким принципом працює полотняна гірка - нескінченне полот­но, натягнуте на два паралельних валики.

Підбираючи певний кут похилу а гірки (рис. 8.4, а) і швидкість руху полотна, добиваються того, щоб гладеньке насіння сходило вниз по по­лотну і потрапляло в лотік 1, а шорстке виносилось вгору у приймач фракції 2. Так відокремлюють вівсюг від вівса, насіння бур'янів від час­тинок стебел і домішок. Із насіння конюшини і льону на бархатних гір­ках видаляють насіння волошки, плевели та інших бур'янів, що мають шорстку поверхню.

Рис. 8.4. Розподіл зерна за властивостями його поверхні та форми:

а - похилий поздовжній конвеєр (гірка); б - ярусні конвеєри; в — похилий поперечний конвеєр; г — електромагнітний барабан; д — гвинтовий сепаратор (змійка); е — пневматичний сортувальний стіл: 1 — приймач гладкого насіння; 2 — приймач шорсткого насіння і домішок; 3 — електромагніт; 4 — барабан; 5 - сітчаста поверхня стола; 6 — поздовжні планки; 7, 8 і 9 — приймачі фракцій зернового матеріалу; 10 — вентилятор. І - гладке насіння; II - шорстке насіння; III - овес; IV - вика

Для розподілу зернового матеріалу використовують також ярусні гір­ки з поздовжнім рухом конвеєрів (рис. 8.4, б) і похилі стрічки з попере­чним рухом транспортера (рис. 8.4, в).

Ефективніше відокремлювати шорстке насіння бур'янів у елек­тромагнітному полі. Для цього насіння конюшини або льону старанно змішують із тонкопомеленим порошком, до складу якого входять залізо і крейда. Шорстке насіння бур'янів добре окутується цим порошком, а до гладенької поверхні насіння конюшини або льону порошок не прилипає. Одержана суміш спрямовується на латунний барабан (рис. 8.4, г), всере­дині якого встановлено електромагніт. Гладеньке насіння швидко схо­дить із барабана під час його обертання (вихід І), а шорстке, вкрите поро­шком, притягується до поверхні барабана на ділянці дії електромагнітно­го поля, а потім потрапляє під барабан (вихід II).

Різниця в стані поверхні і формі насіння дозволяє поділяти його на гвинтовій гірці-змійці (рис. 8.4, д). Так відокремлюють вику від вівса. Суміш круглих зерен вики і довгастих вівса самопливом переміщується по витках змійки. При цьому зерна вівса залишаються весь час на гвин­товій поверхні і сходять ближче до центра змійки. Зерна вики розвива­ють більшу швидкість і під дією відцентрової сили віддаляються від центра змійки і скочуються за межі гвинтової поверхні. Вони надходять у витий кожух і відводяться назовні.

Розподіл насіння за щільністю. Насіння різних культурних рослин і бур'янів має неоднакову щільність (масу 1 см³), тому його можна відокре­млювати в рідинах, щільність яких підбирають так, щоб легше насіння спливало, а важче опускалось на дно посудини.

За щільністю насіння відокремлюють також на пневматичних сортува­льних столах (рис. 8.4, е). Під дією коливань поверхні стола і повітряного потоку шар зерна на поверхні стола немовби закипає: важкі частинки опускаються вниз, легкі піднімаються вверх і рухаються по секторах до приймачів фракцій.

Для поділу насіння за кольором використовують фотоелементи: світлі зерна збуджують у фотоелементі електричний струм, який відкриває кла­пани на їх шляху. Так поділяють насіння квасолі на біле і темне.

Розподіл насіння за електричними властивостями ґрунтується на різ­ниці електропровідності, діелектричної проникності та інших властивос­тей. Застосовують електростатичний, коронний і діелектричний методи розподілу. Цими методами виділяють домішки, проросле і дефективне насіння, кукіль, вівсюг, карантинні та інші бур'яни.

Класифікація машин. Зерноочисні та сортувальні машини поділяють за призначенням, конструкцією, принципом роботи і способом пересу­вання.

За призначенням їх поділяють на машини загального призначення і спеціальні. До загального призначення відносять: машини для попере­днього очищення зернового матеріалу, первинного очищення на продово­льче зерно і повторного очищення матеріалу для одержання продовольчо­го зерна і насіннєвого матеріалу.

Машини спеціального призначення - це машини для очищення від важковідокремлюваних домішок, насіння карантинних бур'янів та сор­тування зерна (пневматичні сортувальні столи, електромагнітні машини, бурякові гірки, змійки тощо).

За конструкцією машини поділяють на прості та складні.

За принципом роботи розрізняють повітроочисні, повітро-решітні, по-вітро-решітно-трієрні та трієрні машини.

Повітроочисні (безрешітні) - це найпростіші машини, які відокрем­люють тільки легкі домішки від зернового вороху, зокрема це пневмоко-лонки, пневмосепаратори тощо.

Повітро-решітні машини використовують для попереднього і первин­ного очищення і часткового сортування зерна. Вони мають повітроочисні і решітні системи.

Повітро-решітно-трієрні машини застосовують для повторного очи­щення насіння зернових, зернобобових, технічних та інших культур, а також зернового матеріалу та на продовольчі потреби. У технологічному процесі поєднані всі три види очистки - повітряна, решітна і трієрна. Ці машини називають складними або комбінованими.

Трієрні машини здійснюють очищення і сортування насіння після по­вторного очищення зернового матеріалу, їх використовують найчастіше як окремі блоки з декількох трієрних циліндрів.

Для виконання навантажувально-розвантажувальних робіт у зерноскла­дах і на відкритих токах, перелопачування, сепарації зернової суміші з відокремленням легких домішок і формуванням буртів з куп зерна вико­ристовують навантажувачі, трімери, зернокидальники тощо.

Сушіння зерна проводять за допомогою пересувних і стаціонарних зер­носушарок, повітропідігрівачів, вентиляторів-підігрівачів тощо.

Дата добавления: 2014-12-27