Очищення і сортування зерна. Агротехнічні вимоги. Повітроочисні машини

РЕФЕРАТ

НА ТЕМУ: Очищення і сортування зерна. Агротехнічні вимоги. Повітроочисні машини

1 Очищення і сортування зерна. Агротехнічні вимоги

Від зернозбиральних комбайнів зерновий матеріал (зерновий ворох) надходить із домішками - зерном не основної культури, частинками соломи і «голосків, половою, насінням бур'янів тощо.

Домішки, що надходять із зерном, погіршують якість продовольчого та насіннєвого матеріалу, утруднюють його зберігання. Несвоєчасне і неякісне очищення насіннєвого матеріалу призводить до підвищення його вологості, самозігрівання, пліснявіння, погіршення посівних і товарних якостей та ін.

Післязбиральна обробка зернового матеріалу передбачає його очищення, сортування, калібрування, сушіння і зберігання.

Очищення - це виділення із зернового вороху домішок, а також щуплого, битого і пошкодженого зерна основної культури. Очищають все зібране зерно, що надходить від комбайнів.

Сортування - це розподіл зерна на сорти (фракції) за розмірами (товщиною, шириною і довжиною), вагою, аеродинамічними та іншими характеристиками.

Калібрування - це розподіл очищеного зерна (насіння) на фракції. Калібрують насіння кукурудзи, буряків, соняшнику тощо.

Зерно сортують або калібрують залежно від призначення: для сівби, помелу, переробки на крупи та ін. Доброякісне насіння дає більш високий і сталий урожай, кращу схожість та стійкість проти несприятливих кліматичних і ґрунтових умов, хвороб та шкідників.

Агротехнічні вимоги. Основними показниками, що визначають якість очищення та сортування, є чистота зернового матеріалу (насіння), абсолютна або питома вага, вирівняність за розмірами, схожість тощо. Раціональні вагові і розмірні межі матеріалу встановлюють відповідно до агротехнічних вимог, державних стандартів і базисних кондицій.

Очищене і відсортоване зерно повинно відповідати встановленим стандартам: вологість продовольчого зерна - не перевищувати 16-19% , засміченість домішками для пшениці і жита - 5% , для інших зернових - 8% , рису - 10, вміст зернових домішок при цьому - не більше 15%. Зерно повинно мати нормальний запах і колір, не заражене шкідниками.

Сортова чистота насіння зернових культур І і II класу має становити 98-99%, схожість - 90-95% (для твердої пшениці II класу - не менше 87%), кількість обрушеного насіння - 0,5-1%, вологість насіння - 14-17%.

Зерноочисні машини повинні за один пропуск очищати зерно відповідно до вимог на продовольче зерно і посівний матеріал.

Машини мають бути пристосованими для доведення зерна і насіння різних сільськогосподарських культур до потрібних кондицій, легко переналагоджувались, бути зручними в експлуатації, відповідати нормам санітарії та ін.

Принципи очищенні і сортуванні 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 задає вниз під дією сили тяжіння G (рис, 8.1, а). Силу тиску повітряного потоку визначають з виразу:

дe к - коефіцієнт опору частинки; р - густина повітря; S - площа міделевого перерізу частинки; v -швидкість повітряного потоку; и - швидкість частинки.

Якщо сила тяжіння частинки G < R , то вона буде рухатись разом з повітряним потоком вверх, а якщо R < 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:

Звідки

Якщо прийняти, що вираз де- коефіцієнт парусності,

то

де g - прискорення вільного падіння, м/с2.

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 3,9-11,5, для вівса - 8,1-9,1, а для гороху - 15,5-17,5 м/с.

Розподіл зерна за розмірами. Будь-яка насінина має довжину l, ширину Ь і товщину д. 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, є).

Поділ насіння за товщиною. Через довгастий отвір може пройти тільки зерно, товщина д 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, 5о площа отворів у них більша, а значить, і працюють вони ефективніше. Крім того, решета з довгастими отворами частіше використовують для гортування 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.

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 жорстку поверхню.

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, є). 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 Biz 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 пневмоколонки, 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. II: 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 ; відокремленням легких домішок і формуванням буртів з куп зерна використовують навантажувачі, трімери, зернокидальники тощо.

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

2 Повітроочисні машини

Повітроочисні машини (пневмосепаратори) призначені для попереднього очищення зернових, зернобобових, круп'яних та інших культур від домішок за аеродинамічними властивостями.

До таких машин відносять сепаратори пневматичні СП-5, зерноочисні колонки типу ОПС-2, сепаратор гравітаційний СГ-25, барабанні сепаратори типу КБС, барабанний скальператор А1-Б32-0, машини для попереднього очищення зернового матеріалу МПО-50, МПО-100 та ін.

Сепаратори пневматичні СП-5 і ОГІС-2 призначені для очищення зернового матеріалу за аеродинамічними властивостями у вертикальних каналах з напірним потоком повітря.

У пневматичному сепараторі СП-5 зерновий матеріал із приймального бункера самопливом через вхідне вікно надходить на похилу сітку робочого каналу. Повітряний потік, створений вентилятором, спрямовується під сітку, піднімає легку фракцію, що має меншу критичну швидкість ; легке насіння бур'янів, легке і щупле насіння основної культури та інші легкі домішки), переміщує її в камеру осідання домішок, а з неї, через випускний патрубок, у мішок. Пил осідає у фільтрі. Важка фракція (важке насіння основної культури), що має більшу критичну швидкість, скочується сіткою і через випускний патрубок потрапляє у мішок.

Продуктивність машини залежить від подачі зернового матеріалу на сітку, регулюється заслінкою.

Якість очищення визначається швидкістю повітряного потоку (3...16 м/с) у каналі. Вона залежить від величини відкриття вхідного вікна кожуха вентилятора.

Сепаратор гравітаційний СГ-25 призначений для попереднього очищення зернового вороху від легких, дрібних і великих домішок.

Він складається із вертикальної колонки, яка має у верхній частині приймальну камеру 2 (рис. 8.5, а). В середній частині колонки встановлені похилі нерухомі решета 4 для виділення великих домішок, а в нижній - решета 5 для виділення дрібних домішок. Блок аспірації 6 має вентилятор і камеру осідання легких домішок.

Зерновий матеріал із приймальної камери 2 попадає на похилі решета 4. Повітряним потоком відокремлюються легкі домішки і спрямовуються в камеру осідання (циклон). Під дією сил тяжіння зерновий потік рухається вниз по решетах 4. Тут великі домішки затримуються і виводяться назовні, а зерно і дрібні домішки рухаються далі вниз, на підсівні решета 5. На цих решетах виділяються дрібні домішки. Очищене зерно виводиться з нижньої частини колонки. Продуктивність сепаратора - до 25 т/год. Потужність електродвигуна - 3 кВт.

Машина попереднього очищення зернового матеріалу МПО-50 складається з приймальної камери і пневмосепарувальної системи. У верхній частині приймальної камери встановлений розподільний шнек 6 (рис. 8.5, б), сітчастий транспортер 4, підбивальники 3 і трубопровід 2. Пневмосепарувальна система складається із діаметрального вентилятора 7, напірного 9 : всмоктувального 1 каналів, камери осідання 10, шнека домішок 11 і дросельної заслінки 8.

Зерновий ворох розподільним шнеком 6 подається на верхню частину сітчастого транспортера 4. Тут зерно, легкі і дрібні домішки проходять через отвори в сітці вниз, а великі домішки (частинки соломи, колосків та ін.) транспортером спрямовуються у канал 2 і виводяться із машини. Підбивальник 3, що діє на транспортер 4, забезпечує кращу сепарацію і прохід зерна двома потоками до повітряного каналу 1. При взаємодії з повітряним потоком від зернового матеріалу виділяються легкі домішки, які попадають в камеру осідання 10 і далі шнеком 11 виводяться назовні. Очищене зерно спрямовується вниз і виводиться із машини,

Швидкість повітряного потоку в повітряних каналах пневмосепарувальної системи регулюють частотою обертання вентилятора і дросельною заслінкою. При очищенні зернових культур застосовують сітчастий транспортер з отворами 12x12 мм, а для великого насіння - 15x15 мм.

Продуктивність машини - до 50 т/год. Використовують машину в потокових лініях агрегатів і комплексів.

Використана література

1. Сільськогосподарські машини Д.Г. Войтюк, Г. Р. Гаврилюк 2004 р. 448 с.