Механизация послеуборочной обработки зерна с усовершенствованием конструкции триера

1. Технология механизированных работ. Патентный поиск

 

Технологические процессы. В бункер комбайна вместе с зерном поступают  и примеси — кусочки соломы, колосьев, семенных головок, семена сорняков, комочки почвы и мелкие камни. Влажность зерна, как правило, выше кондиционной. Поэтому зерно от комбайнов отвозят на стационарные агрегаты и комплексы, в которых оно подвергается очистке, сушке, сортированию и калиброванию.

Очистка — это разделение (сепарация) зерновой смеси на отдельные фракции, различающиеся по каким-либо физико-механическим свойствам (размеру, плотности и др.). Очистка может быть предварительная, первичная и вторичная.

Предварительную очистку используют для свежеубранного зерна влажностью до 35 %. При этом в очищенном зерне снижается содержание наиболее крупных и мелких примесей (с 15...20 до 3 %), удаляется часть избыточной влаги, увеличивается его сыпучесть, облегчаются последующие процессы (особенно сушка), повышается устойчивость зерна к самосогреванию при временном хранении в насыпи.

Первичной очистке подвергают свежеубранное зерно влажностью не более 22 % или предварительно обработанное и высушенное зерно влажностью не более 18 %. При этом из зерна выделяются крупные, легкие и мелкие примеси, дробленое и щуплое зерно; содержание примесей в зерне снижается с 8...10 до 1...3 %. Исходный зерновой ворох разделяется на три фракции: очищенное зерно, фуражные отходы и примеси.

Вторичная очистка способствует выделению из зерна близких к нему по размерам примесей, трудноотделимых семян сорняков. В результате исходный зерновой ворох разделяется на семенную фракцию, зерно второго сорта,

 

легкие, мелкие и крупные примеси.

Продовольственное и фуражное зерно подвергают в основном предварительной  и первичной очистке, а семенное — еще и вторичной.

Сушка — это процесс снижения влажности зерна от исходной до кондиционной (14...17%), благодаря чему зерно может длительно храниться. Наряду с предотвращением порчи зерна

сушка облегчает выделение примесей при очистке, выравнивает механические свойства зерновой массы, облегчает транспортирование зерна по самотечным трубам.

Сортирование зерна— это разделение очищенного от примесей зерна на фракции, различающиеся хлебопекарными (для продовольственного) или посевными (для семенного) качествами.

Калибрование — это разделение очищенных семян на фракции по их размерам. Калиброванием семена подготавливают к высеву сеялками точного высева или к переработке зерна в муку и крупу.

Агротехнические требования.

При предварительной очистке потери зерна в отходах должны быть не более 0,05 %, дробление — 0,1 %, а полнота выделения сорной примеси — не ниже 50 %. При первичной очистке потери полноценного зерна должны быть не более 1,5 % в фуражных отходах и 0,05 % в примесях, дробление — не более 1%, полнота выделения сорных примесей —не ниже 60 %. При вторичной очистке потери семян основной культуры в отходах должны быть не более 7 %, дробление — не более 0,8 %. Вторичная очистка должна обеспечить подготовку семян II и I классов посевного стандарта, при которых чистота семян составляет соответственно 98 и 99 %, а всхожесть — 90 и 95 %.

Способы очистки и сортирования

Очистка и сортирование зерна основаны на различии размеров, аэродинамических свойств, плотности, формы, состояния поверхности, электропроводности, цвета и других физических свойств компонентов зернового вороха. С учетом большого разнообразия свойств существует много способов очистки.

Разделение семян по размерам. Любое семя имеет форму эллипсоида, геометрические параметры которого определяются тремя размерами: толщиной 8 (рис. 1.1 а), шириной В и длиной L. Если размеры зерна существенно отличаются от размеров частиц примесей, то разделение по этому признаку возможно.

По толщине и ширине зерна  разделяют на плоских (рис. 1.1 б, в) или цилиндрических (рис. 1.1 г, д, е) решетах с отверстиями одинакового размера (продолговатыми или круглыми).

Плоское решето помещают в решетный стан, который подвешивают к раме горизонтально или наклонно на пружинных или шарнирных подвесках и приводят в колебательное движение от эксцентрика, кривошипа или коленчатого вала. Горизонтальное и наклонное цилиндрические решета устанавливают на подшипниках и приводят во вращательное движение, а вертикальное — во вращательное и колебательное.

Рисунок 1.1 – Схемы разделения семян

а — основные размеры семян; б, в —на плоских решетах; г, д, е — на цилиндрических решетах; 1, 2, 3 — семя проходит сквозь отверстия; 4— семя не проходит сквозь отверстия; 5, 6— плоские решета; 7— цилиндрические решета

Зерновой ворох подают на начало решета тонким слоем. Частицы начинают двигаться по его поверхности и много раз перемещаются над отверстиями. Если размеры зерен или частиц примесей меньше размеров отверстий, то они проходят сквозь отверстия и образуют массу, называемую проход Пр, а если их размеры больше, то они сходят с поверхности решета и образуют сход Сх. Зерна, размер которых близок к размеру отверстия, могут застревать в них и нарушать разделение. Чтобы исключить такие случаи, решета снабжают щеточным или шариковым очистителем. Воздействуя на нижнюю поверхность решета, щетки выталкивают, а эластичные шарики ударами выбивают застрявшие семена.

Качество очистки зерна на плоских  решетах зависит от угла их наклона, частоты и амплитуды колебаний, а на цилиндрических — от частоты вращения и угла наклона. При больших значениях этих параметров зерновая смесь движется по решету быстро, часть зерна не успевает пройти сквозь отверстия, из-за чего качество разделения снижается.

По толщине семена делят на решетах с продолговатыми отверстиями. Сквозь продолговатое отверстие (см. рис. 1.1 б) может пройти только такое зерно, толщина δ которого меньше ширины отверстия. Длина зерна не имеет значения, она всегда меньше длины продолговатого отверстия. Так как ширина зерна всегда больше толщины, то зерно, которое не проходит сквозь продолговатое отверстие по толщине, тем более не пройдет по ширине. Размеры отверстий указаны на полях решета.

По ширине семена делят  на решетах с круглыми отверстиями. Сквозь круглое отверстие (см. рис. 1.1 в) зерно может пройти только в том случае, если его ширина В меньше диаметра отверстия. Длина и толщина зерна не препятствуют его проходу сквозь круглое отверстие.

По длине семена делят в дисковых или цилиндрических триерах. Цилиндрический триер — это вращающийся стальной цилиндр 1 (рис. 1.2) с ячейками на внутренней поверхности и желобом 2, установленным внутри цилиндра по всей его длине. В желобе вращается шнек 3. Зерновой ворох подают на внутреннюю поверхность цилиндра. Частицы начинают скользить по поверхности цилиндра и взаимодействуют с ячейками. Мелкие и короткие семена полностью погружаются в ячейки, длинные — частично. При повороте цилиндра на небольшой угол (менее 90°) из ячеек выпадают длинные зерна, а при дальнейшем повороте цилиндра — короткие зерна, которые падают в желоб 2.

Итак, принцип разделения зерен  по длине заключается в том, что  длинные зерна при повороте цилиндра выпадают из ячеек раньше, чем короткие.

Для одновременного выделения из зернового  вороха длинных и коротких примесей применяют два цилиндра. Триер для выделения коротких примесей (кукольный) снабжен мелкими ячейками (рис. 1.2 а), для выделения длинных примесей (овсюжный) — крупными (рис. 1.2 б). В ячейки овсюжного триера западают семена основной культуры, в ячейки кукольного — короткие примеси.

При вращении кукольного цилиндра мелкие примеси поднимаются выше края неподвижного желоба 2 и выпадают из ячеек в желоб, из которого удаляются шнеком 3. Семена основной культуры перемещаются по дну цилиндра к выходу. Овсюжный цилиндр забрасывает семена основной культуры в желоб, а длинные примеси сходят по дну цилиндра. Чтобы отрегулировать полноту выделения примесей, поворачивают желоб, устанавливая его верхнюю кромку выше или ниже.

Частота вращения триерного цилиндра должна быть такой, чтобы все зерна выпадали из ячеек. Если частота вращения цилиндра выше критической, то центробежная сила удержит часть семян в ячейках и точность разделения зерна на фракции снизится. Обычно частота вращения триерного цилиндра находится в пределах 35...50 мин"¹.

Триерные цилиндры устанавливают  в сложных зерноочистительных машинах, зерноочистительных агрегатах и комплексах. Промышленность выпускает триерные цилиндры с ячейками диаметром 6,3; 8,5 и 11,2 мм для сортирования зерновых культур и диаметром 1,8; 2,8 и 3,5 мм для выделения мелких семян.

Рисунок 1.2 – Схема технологического процесса цилиндрического триера:

а, б— выделение соответственно коротких и длинных примесей; 1 — цилиндр с ячейками; 2 — желоб; 3 — шнек

Разделение  семян по плотности

В жидкостных сепараторах или на пневматических сортировальных столах обеспечивает выделение из зернового вороха наиболее жизнеспособных семян (сортирование по плотности) или очистку зерна от трудноотделимых примесей (например, дикой редьки от семян ячменя, гречихи и др.). В жидкостных сепараторах используют жидкость заданной плотности, в которой тяжелые семена тонут, а легкие всплывают. На пневматических столах на слой зерна воздействуют одновременно колебаниями и воздушным потоком. При этом слой зерна на столах «псевдоожижается», т. е. приобретает свойства жидкости: тяжелые частицы опускаются, а легкие всплывают.

Разделение семян по состоянию поверхности и форме.

Семена разных культур имеют различные поверхность (гладкую, шероховатую, пористую, бугристую, покрыты пленками, пушком) и форму (длинные, шарообразные, трехгранные). Коэффициент трения при движении таких семян по наклонной поверхности также различен. С учетом этого для разделения семян созданы устройства, имеющие наклонные фрикционные поверхности: горки, винтовые сепараторы, фрикционные триеры.

Обычно в качестве фрикционной  поверхности применяют наклонное шероховатое полотно, движущееся равномерно вверх. Если на это полотно подавать зерновую смесь, частицы с малым коэффициентом трения, слабо сцепляющиеся с полотном, скатятся вниз. Частицы, сильнее сцепляющиеся с полотном, уносятся вверх. Таким способом можно выделить овсюг из овса, отделить клубочки семян сахарной свеклы от клубочков со стебельками, очистить семена льна и клевера.

Используют также способность  шероховатых семян удерживать порошок тонкого помола. Для этого семена смешивают с порошком, содержащим железо, и пропускают смесь через электромагнитную очистительную машину, магнитный барабан которой притягивает порошок и вместе с ним шероховатые семена.

Длинные и круглые семена можно отделить одни от других, используя устройство с винтовой поверхностью (змейка). Семена высыпают небольшой равномерной струей на верхнюю часть винтовой поверхности. Длинные зерна (например, овес) из-за значительного сопротивления скользят по винтовой поверхности и сходят с нижнего витка в лоток. Круглые зерна (вика, куколь) движутся быстрее, скатываются к наружному краю винтовой поверхности и падают за ее пределы. Семена сорняков трехгранной формы выделяют на решете с треугольными отверстиями.

Разделение семян по упругости происходит на отражательных столах, на которые сбрасывают семена. После удара семена с различными упругими свойствами по-разному отражаются от поверхности стола и движутся по разным траекториям.

Разделение  семян по цвету происходит на установках, снабженных фотоэлементами. Семена движутся мимо фотоэлементов дискретным потоком. Светлые зерна возбуждают в фотоэлементе электрический ток, вырабатывается сигнал и открывается клапан на пути этих семян в бункер. Темные семена клапан направляет в другой канал.

По электропроводности, диэлектрической проницаемости и другим электрическим свойствам семена разделяют в электрическом поле. При этом могут быть использованы электрический, коронный и диэлектрический методы разделения.

Типы зерноочистительных машин. Для очистки и сортирования зерна применяют безрешетные, воздушно-решетные, комбинированные и специальные машины, которые, в свою очередь, бывают стационарные и передвижные. Первые используют в поточных линиях агрегатов и комплексов, вторые — на открытых токах и складах.

 

Патентный поиск

 

Авт. свидетельство №662165

Изобретение относится  к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к машинам для разделения семян по длине.

Известен триер, состоящий  из ячеистого иилиндра, установленного на торцовые розетки, соединенные с ним крепежными элементами, выполненными в виде замков с крюками.

Однако расположение замков на розетке обеспечивает крепление одного торца ячеистого цилиндра с розеткой, в связи с чем при смене ячеистого цилиндра необходимо разъединять и соединять замки с обоих торцов триерного цилиндра, что усложняет рабочий процесс.

Цель изобретения — снижение трудоемкости сборки и смены ячеистого цилиндра.

Для этого замок снабжен  дополнительным крюком, установленным вдоль образующей цилиндра с возможностью его осевого перемещения, а розетка имеет форму усеченного конуса, обращенного меньшим основанием  внутрь цилиндра.

На рис. 1.3 схематично изображен  триер.

Триер содержит цилиндр 1 с установленными по торцам розетками 2 и 3, закрепленными крюками 4. Крюки снабжены замками 5 выполненными из гаек 6 и рычагов 7.

Установка розеток на цилиндр  и последующее их соединение производится следующим образом.

Розетка 2 или 3 хотя бы частично сопрягается с цилиндром 1 и в  таком положении фиксируется  регулируемыми по длине крюками, равномерно расположенными по периметру цилиндра, а затем крепятся постепенным перемещением крюка вдоль оси цилиндра путем навинчивания гайки 6 по резьбе крюка 4 и последующим замыканием замка 5.

Выполнение триера с  крепежными элементами предлагаемой конструкции обеспечит быструю смену ячеистого цилиндра.

Рисунок 1.3 – Схема триерного  цилиндра

Авт. свидетельство №282794

Изобретение относится  к зерноочистительным устройствам. Оно предназначено для разделения зерновых смесей по длине зерен и может быть использовано в мукомольно-элеваторной промышленности и сельском хозяйстве.

Известен триер, выполненный  в виде ячеистых дисков, установленных на горизонтальном валу и заключенных в кожух с впускным и выпускным отверстиями.