Исследование разделения семян тыквы на новом пневматическом сепараторе

Введение. На кафедре сельскохозяйственных машин ранее нами было проведено исследование эффективности рабочих поверхностей для нового сепаратора.[1] В эксперименте изучалась сетчатая поверхность, ровное решето, решето с ячейками под семена и резиновое решето с ячейками. Если сравнивать сетчатую поверхность с остальными, то при ней на семена действовала в основном аэродинамическая сила, в то время как с остальными, семя удерживала сила вакуумного присасывания. Разница между минимальными и максимальными показателями сил на удержание семени в зависимости от его массы в случае действия сил вакуума была значительно выше, а, значит, предположительно разделение семян силой вакуума может быть более эффективным.

Цель исследований: повышение эффективности технологического процесса сепарации семян бахчевых и овощных культур пневматическим сепаратором.[2]

Условия, материалы и методы. Для того что бы на семя воздействовала именно сила присасывания, мы увеличили шаг между отверстиями до 2 см при их диаметре 8 мм (рис.1).

Рисунок 1 – Перфорированная рабочая поверхность

Опыт по разделению семян проводился на новом пневматическом сепараторе (рис.2), учитывая методику испытаний.[3]

Рисунок 2 - Экспериментальный аэродинамический сепаратор с цилиндрической сепарирующей поверхностью:

1 – бункер; гофра для подачи семян; 3 – рама; 4 – камера с вентилятором;

5 – воздушная гофра; 6 – перфорированная рабочая поверхность; 7 – ролик;

8 – семяприемник тяжелой фракции;

9 – привод

Так как осевой вентилятор, установленный на сепараторе не способен обеспечить необходимую силу вакуума, нами было принято решение внести пробное изменение в изначальную конструкцию[4],установив внутрь барабана камеру разрежения, и высасывать из нее воздух пылесосом из нижней, центральной и верхней части (рис.3).

Рисунок 3 - Камера разрежения для сепаратора

Для измерения силы вакуума на рабочей поверхности использовался цифровой манометр а для измерения скорости вращения барабана цифровой тахометр UNI-T UT372 (рис.4).

Рисунок 4 – Измерение скорости вращения барабана и силы вакуума: 1 – барабан сепаратора; 2 – отражающая поверхность;

3 - цифровой тахометр UNI-T UT372

На рабочей поверхности барабана средняя сила вакуума составила 65 Па, а скорость вращения барабана 16 об/мин.

Для опыта мы взяли по 10 легких семян массой до 0,3г, средних массой до 0,47г и тяжелых свыше этой массы, и постепенно их подавали на барабан сепаратора. В первую фракцию попадали более легкие семена, которые присосались к рабочей поверхности и попали в приемный лоток, а во вторую, которые сошли с лотка, не присосавшись.

Рисунок 5 – Две камеры разрежения с вентилями регулировки расхода воздуха

Для разделения семян на 3 фракции мы установили в барабан две камеры разрежения. Сила вакуума регулировалась путем изменения расхода воздуха в каждой из них при помощи вентилей (рис.5).

Нами были взяты те же семена, что и для первого эксперимента. Опытным путем было установлено, что рациональная сила вакуума для присасывания легких семян составляет 55 Па, такая сила вакуума была установлена в первой камере. Для присасывания средних семян в ближней части барабана была выбрана сила вакуума 70 Па. Приемный лоток был поделён на две части, в первую попадали семена легкой фракции, а на вторую средние (рис.6). Тяжелые семена попадали в семяприемник для третьей фракции. Принцип деления схож с диэлектрическими прототипами сепаратора[5,6]. Оба опыта проводились с трехкратной повторностью, после чего высчитывались средние показатели.

Рисунок 6 - Разделение семян на три фракции: 1 – часть лотка для первой фракции; 2 – часть лотка для второй фракции;

3 – семяприемник для третьей фракции

Результаты и обсуждение. По результату разделения семян на две фракции, в первую в среднем попадало 9 из 10 легких семян, 7,33 средних и 3,33 тяжелых. Соответственно во вторую фракцию 1 из 10 легких, 2,67 средних и 6,67 тяжелых.

На рисунке легкие семена обозначены светлым цветом, средние - темносерым и тяжелые – черным (рис.7).

б)

Рисунок 7 – Результат разделения семян на две фракции: а – семена попавшие в первую фракцию; б – семена попавшие во вторую фракцию

По результату разделения семян на три фракции в первую в среднем попадало 7,33 из 10 с легких семян, 3,67 средних и 1,67 тяжелых. Во вторую фракцию попадало 2,33 легких семян, 5,33 средних и 3,33 тяжелых. А в третью фракцию в среднем попадало 0,33 легких семян, одно среднее и 5 тяжелых. Путем регулировки силы вакуума, а так же выравниванием его на рабочей поверхности можно значительно улучшить разделение, как видно 65 Па, это немного избыточная сила вакуума, поскольку в первую фракцию в ходе разделения иногда попадали и тяжелые семена.

Получены результаты разделения семян на три фракции (рис.8).

Номер фракции

в)

Рисунок 8 – Результат разделения семян на три фракции:

а) – семена попавшие в первую фракцию; б) - семена попавшие во вторую фракцию; в) – семена попавшие в третью фракцию

После исследования рабочих поверхностей были проведены опыты по разделению семян на две и три фракции на новом пневматическом сепараторе.

Выводы. Исследуемый метод сепарации показал себя как рабочий. Путем регулировки силы вакуума и его выравнивания на рабочей поверхности можно добиться значительных улучшений качества сепарации.