Обоснование параметров сепаратора для очистки семян пшеницы от длинных примесей

Свежеубранное зерно в хозяйствах Дальневосточного федерального округа засорено овсюгом. В зерне пшеницы овсюг относится к длинным примесям, и они могут быть выделены из зерна в цилиндрическом сепараторе (овсюжном цилиндре зерноочистительных машин). Качественные показатели процесса очистки зерна от данной примеси зависят от соотношения размера ячеек цилиндра и максимальной длины коротких зерен (семян пшеницы) и положения 41

передней кромки его лотка [1]. Для выделения длинных примесей из зерна необходимо подобрать ячеистый цилиндр сепаратора с определенным диаметром ячеек, превышающим максимальный размер коротких зерен, что обеспечивает их более устойчивое положение в ячейках.

Теоретическими исследованиями процесса выпадения длинных (овсюга) и коротких зерен (семян пшеницы) из ячеек сепаратора было определено условие их разделения в случае, когда размер ячеек превышает в определенной мере максимальную длину семян основной культуры. Путем экспериментов было уточнено рациональное соотношение размера ячеек цилиндрического сепаратора и максимальной длины коротких зерен (семян пшеницы) [2].

Материал и методы исследований

В качестве исходного материала для экспериментальных исследований процесса очистки семян от овсюга в экспериментальном триере (сепараторе) были выбраны семена, прошедшие воздушно-решетную очистку. Для обоснования положения передней кромки лотка сепаратора и подачи на ячеистую поверхность был проведен факторный эксперимент.

Результаты исследований и их обсуждение

Положение передней кромки лотка цилиндрического сепаратора зависит от угла выпадения длинных и коротких зерен из его ячеек. Момент отрыва зерновки от несущей поверхности может быть определен как сумма углов начала выпадения ее из ячейки и угла поворота рабочего органа за это время. Условие равновесия зерновки в ячейке триера зависит от положения ее в ячейке и кинематического режима рабочего органа и определяется расчетным путем.

Продолжительность выпадения зерновки из ячейки цилиндрического сепаратора зависит от максимального размера частицы, причем с повышением размера частицы время ее выпадения из ячейки возрастает. Так, время опрокидывания семян пшеницы из ячеек цилиндрического сепаратора составляет 0,070 - 0,090 с, овсюга - 0,093 - 0,105 с. Овсюжный цилиндр зерноочистительных машин диаметром 0,6 м с рекомендуемой частотой вращения 45 об./мин за время выпадения семян пшеницы поворачивается на 19 - 24 ° , овсюга - на 25 - 28 ° в зависимости от длины зерновки. Продолжительность выпадения зерновки из ячейки триера и угол поворота цилиндра за этот период могут быть определены с помощью разработанной номограммы

Рисунок 1 – Номограмма для определения параметров выпадения продолговатой зерновки из ячейки цилиндрического сепаратора

Определение времени опрокидывания частицы длиной 8 мм из ячейки производственного цилиндрического триера (сепаратора) и угла поворота рабочего органа за этот период показано на номограмме стрелками (см. рис. 1). Время опрокидывания зерновки из ячейки триерного цилиндра составляет 0,09 с, за это время рабочий орган поворачивается на 24 ° .

Для обоснования расположения передней кромки лотка овсюжного цилиндра триерного блока и самопередвижной семяочистительной машины СМ-4 были расчетным путем определены траектории свободного полета длинных (овсюга) и коротких зерен (семян пшеницы) в цилиндре с ячейками 8,5 мм при рекомендуемой частоте его вращения 45 об./мин. Анализ полученных траекторий полета выпавших из ячеек триерного цилиндра овсюга и семян пшеницы показал, что для их эффективного разделения необходимо переднюю кромку его лотка установить под углом 50-53 ° .

С целью обоснования параметров цилиндрического сепаратора (расположения передней кромки лотка триерного цилиндра зерноочистительных машин и оптимальной подачи (нагрузки) на ячеистую поверхность) были проведены исследования процесса выделения овсюга из семян пшеницы в экспериментальном триере с техническими характеристиками производственного триера (с диаметром цилиндра 0,6 м и с рекомендуемой частотой вращения рабочего органа 45 об./мин). Результаты экспериментов приведены в таблице.

Таблица

Результаты факторного эксперимента

Угол наклона передней кромки лотка, °	Подача материала, кг/м2∙ч	Полнота выделения длинной примеси	Выделение семян в отходы, %
40	400	0,917	0,4
	450	0,912	1,0
	500	0,908	1,6
	550	0,903	2,2
	600	0,898	3,1
45	400	0,943	1,0
	450	0,940	1,4
	500	0,936	2,1
	550	0,932	2,9
	600	0,928	3,8
50	400	0,968	2,0
	450	0,963	2,5
	500	0,958	3,2
	550	0,954	3,9
	600	0,950	5,2
55	400	0,986	2,5
	450	0,982	3,1
	500	0,980	3,7
	550	0,976	4,9
	600	0,972	6,8
60	400	0,995	3,0
	450	0,991	3,7
	500	0,987	4,4
	550	0,983	5,9
	600	0,980	8,5

Путем обработки результатов экспериментов получена статистическая модель процесса очистки семян от длинных примесей (овсюга) в цилиндрическом сепараторе в виде зависимостей полноты выделения примеси Е и потерь семян в отходы П от положения а передней кромки его лотка и подачи q на ячеистую поверхность:

Е = 0,5153 + 0,0158 α - 0,0001 q - 0,00012α² + 0,88∙10^-6 αq ;

П = 20,244 - 0,257 α - 0,0793 q + 0,001 α ² + 0,0007 αq + 63,43∙10^-6 q ².

При повышении угла наклона передней кромки лотка сепаратора качество очистки семян от длинных примесей повышается, однако при этом снижается выход семенного материала. Параметры цилиндрического сепаратора (положение передней кромки его лотка, подача на ячеистую поверхность) могут быть обоснованы путем анализа уравнений регрессии и двумерных сечений поверхностей отклика качественных показателей процесса очистки семян - полноты выделения длинной примеси Е и потерь семян в отходы, которые представлены на рисунке 2.

.                                                                                 α, град.

Рисунок 2 – Двумерные сечения поверхностей отклика Е =f( α, q ) и П =f( α, q )

Высокое качество очистки семян от овсюга ( Е = 0,965-0,985) достигается при наклоне передней кромки лотка цилиндрического триера (сепаратора) под углом а = 50-55 ° и подаче обрабатываемого материала q = 400 - 450 кг/м²∙ч (заштрихованный участок) (см. рис. 2). В общем случае переднюю кромку лотка сепаратора рекомендуется установить под углом 4555 ° , подачу - 400-500 кг/м^ч. При обработке зерна в данном сепараторе содержание овсюга в обрабатываемом зерне доводилось с 512 до 9–17 шт./кг в зависимости от положения его лотка.

При снижении засоренности исходного зерна овсюгом переднюю кромку лотка цилиндрического сепаратора рекомендуется опустить и соответствующим образом повысить подачу обрабатываемого материала на ячеистую поверхность. При повышении засоренности исходного зерна овсюгом переднюю кромку лотка следует приподнять и снизить подачу материала на сепаратор.

Допустимую подачу обрабатываемого зерна на рабочую поверхность цилиндрического сепаратора и овсюжного цилиндра зерноочистительных машин в зависимости от угла а наклона передней кромки лотка можно ориентировочно определить по выражению:

q = 1000 - 10α.

Подачу на ячеистую поверхность сепаратора при определенном положении его лотка, обеспечивающем необходимое качество очистки семян, устанавливают такой, чтобы вынос семян в отходы (фураж) не превышал 3 %. На способ очистки семян от овсюга в цилиндрическом триере получен патент на изобретение [3].

Выводы

• 1.    Положение передней кромки лотка цилиндрического триера (сепаратора) зависит от угла начала свободного полета длинных (овсюга) и коротких зерен (семян пшеницы). Угол выпадения продолговатой зерновки из ячейки сепаратора зависит от условия равновесия частицы в ячейке и продолжительности процесса ее выпадения из ячейки. Продолжительность выпадения семян пшеницы из ячеек сепаратора составляет 0,07-0,09 с, овсюга – 0,093-0,105 с. За это время рабочий орган поворачивается соответственно на 19-24 и 25-28 ° в зависимости от длины зерновки

• 2.    Исследованием обоснованы параметры цилиндрического сепаратора и овсюжного цилиндра зерноочистительного агрегата и самопередвижной семяочистительной машины. Лоток сепаратора для очистки семян от длинных примесей рекомендуется установить в определенное положение, обеспечивающее необходимое качество очистки семян, подачу обрабатываемого материала на ячеистую поверхность цилиндра устанавливают в пределах 400-500 кг/м²∙ч в зависимости от положения его лотка.