Влияние размеров ячейки и типа очистителя плоских решет на эффективность их работы

Введение. Всесторонний анализ вопросов механизации послеуборочной обработки зерновых культур показал, что данная технологическая операция является одной из самых затратных, трудоемких и энергоемких. Получение высококачественных семян сельскохозяйственных культур немыслимо без использования зерноочистительных агрегатов и зерносушильных комплексов, укомплектованных высокопроизводительными ветрорешетными зерноочистительными машинами нового поколения. Производительность зерноочистительных машин, устанавливаемых в технологические линии для послеуборочной обработки зерновых, зернобобовых, крупяных и масленичных культур, должна обеспечивать бесперебойную работу всех машин, установленных в линии [1, 2]. Их производительность зависит от состава вороха, поступающего после уборки зерноуборочными комбайнами, его физико-механических свойств, конструктивных и режимных параметров машины, особенно эффективной работы решетных станов. Эффективность работы плоских решет зависит от качества их очистки [3, 4, 5].

На различных этапах развития техники для послеуборочной обработки зерновых культур в качестве очистителей решет использовали щеточные очистители, шариковые и призменные. Щеточные и шариковые очистители получили наибольшее распространение. В основном на высокопроизводительных зерноочистительных машинах нового поколения используются шариковые очистители. Они включают плоское решето с расположенной под ним отражательной поверхностью, для размещения шариков, она разделена на ячейки. Шариковые очистители имеют ряд преимуществ над остальными: простота в изготовлении, надежность и долговечность конструкции, отсутствие механизма привода. К недостаткам можно отнести наличие неочищенных, мертвых зон на поверхности решет при работе решетных станов [6, 7, 8].

Цель исследований – определение влияния размеров ячейки, типа очистителя и их количества на качественные показатели работы решетного стана зерноочистительной машины.

Условия, материалы и методы. При разработке зерноочистительных машин нового поколения ОЗФ-50 и ОЗФ-80, которые в настоящее время выпускаются серийно, в качестве опорной поверхности для размещения очистителей решет использовались различные поверхности. Их типы представлены в таблице 1, а схемы предлагаемых технических решений представлены на рисунке 1.

Установлено [9], что величина подрешетного пространства h должна быть: h=1,3D , где D – диаметр шарика, мм.

Для отражательных поверхностей, изготовленных из проволочной сетки с целью удержания шариков на поверхности, расстояние между соседними прутками должно быть:

L пр =0,85D.

Таблица 1 – Тип отражательной поверхности

Тип отражательной поверхности	Ширина ячейки, мм
Сетчатая поверхность с шагом прутков 15 мм	245
Сетчатая поверхность с шагом прутков 20 мм	245
Перфорированная рифлёная поверхность с продолговатыми отверстиями радиусом закругления 7 мм	245
Перфорированная рифлёная поверхность с продолговатыми отверстиями радиусом закругления 6,5 мм	245
Перфорированная рифлёная поверхность с продолговатыми отверстиями радиусом закругления 5,5 мм	245
Плоская перфорированная поверхность с диаметром отверстий 17 мм	245
Перфорированная рифлёная поверхность с диаметром отверстий 17 мм	245

а – отражательная поверхность с круглыми отверстиями; б – отражательная поверхность с продолговатыми отверстиями; в – отражательная поверхность с отверстиями уменьшенного размера; г – отражательная поверхность с продолговатыми отверстиями и дополнительными ребрами рифов Рисунок 1 – Схемы отражательной поверхности

К недостаткам по использованию такого вида отражательной поверхности можно отнести нарушение сварных соединений между прутками сетки за счет больших динамических нагрузок, увеличение расстояния между отдельными прутками, потерю шариков и ухудшение качества очистки решет. Проведенные исследования показали, что наивысший коэффициент использования живого сечения решета получен при применении перфорированной рифленой поверхности с диаметром отверстий 17 мм.

Известно, что производительность зерноочистительной машины существенно можно увеличить за счет новых или усовершенствованных технических средств для очистки решет [10]. Для этой цели на кафедре сельскохозяйственных машин, тракторов и автомобилей Воронежского ГАУ разработана конструкция решетного стана с использованием очистителя в виде пружины [11, 12]. Схема данного технического решения защищена патентом РФ № 141156 и представлена на рисунке 2.

Перфорированная отражательная поверхность пружинного очистителя 1 выступами 2 разделена на ячейки прямоугольной формы 3, в которых размещаются очистители в виде пружины 5, над отражательной поверхностью устанавливается решето 6. При работе решетного стана, в процессе его возвратно-поступательного движения очиститель пружинного вида, имеющий длину, соизмеримую с длиной ячейки 3, соударяется с выступами 2, отскакивает от боковой поверхности и ударяет всеми витками по решету 6. Количество соударений при этом равно количеству витков предлагаемого очистителя. Данный очиститель может работать не только с плоскими решетами стандартного изготовления, но и с решетами, выполненными по предлагаемым техническим решениям.

Исследования по влиянию размеров ячейки, типа очистителя и их количества проводили на ворохе озимой пшеницы «Московская

39», убранной комбайном «ДОН-1500Б» при влажности 14–16% в момент обмолота. Для этой цели была изготовлена универсальная установка [10]. Исследования забиваемости решет с прямоугольными отверстиями 2,6 мм проводили при производительности 20 и 40 т/ч, ширина ячейки была 200 мм и оставалась посто- янной. Длину клетки изменяли в пределах от 30 до 70 мм, шариковые очистители и очистители в виде пружин имели диаметр 24,0, 26,0 и 28,0 мм. Вал привода решетного стана имел частоту 400 мин-1 и амплитуду колебаний решетного стана 28,0 мм.

1 – отражательная поверхность; 2 – выступ; 3 – ячейка;

4 – направляющие; 5 – очиститель; 6 – решето

Рисунок 2 – Схема перфорированной отражательной поверхности с очистителем плоских решет в виде пружины

Результаты исследований и их обсуждение. Результаты исследований влияния размеров ячейки, типа очистителей и их размеров представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Влияние размеров ячейки и типа очистителя на коэффициент использования живого сечения решета К

Длина клетки, мм	Производительность, т/ч	Диаметр шарика D, мм	Коэффициент К для шарикового очистителя	Диаметр очистителя в виде пружины Д, мм	Коэффициент К для очистителя в виде пружины
30	20	24	0,84	24	0,87
		26	0,85	26	0,86
		28	0,86	28	0,88
	40	24	0,86	24	0,88
		26	0,87	26	0,89
		28	0,88	28	0,90

Окончание таблицы 2

40	20	24	0,91	24	0,95
		26	0,92	26	0,94
		28	0,93	28	0,94
	40	24	0,92	24	0,96
		26	0,93	26	0,95
		28	0,93	28	0,97
50	20	24	0,94	24	0,97
		26	0,95	26	0,98
		28	0,96	28	0,99
	40	24	0,94	24	0,98
		26	0,96	26	0,99
		28	0,96	28	0,98
60	20	24	0,91	24	0,94
		26	0,92	26	0,93
		28	0,92	28	0,95
	40	24	0,92	24	0,94
		26	0,93	26	0,96
		28	0,91	28	0,94
70	20	24	0,85	24	0,87
		26	0,84	26	0,86
		28	0,86	28	0,88
	40	24	0,84	24	0,89
		26	0,85	26	0,88
		28	0,83	28	0,87

Результаты исследований, представленные в таблице 2, показывают, что с увеличением длины ячейки от 30,0 до 70,0 мм при использовании шариковых очистителей и предлагаемых очистителей в виде пружины коэффициент использования живого сечения решета сначала возрастает, а затем снижается. Максимальное значение К достигается при длине ячейки, равной 50,0 мм, и производительности машины 40 т/ч. Для шариковых очистителей К=0,94–0,96, очистителей в виде пружины К=0,98–0,99. Из анализа данных видно, что значения К у очистителей в виде пружины выше, что объясняется повышенной вероятностью контакта или числа ударов по решету указанным очистителем.

Выводы. По мнению авторов, применение предлагаемого технического решения для очистки решет зерноочистительных машин позволит существенно повысить качество их очистки и производительность машин. Использование очистителей увеличенного диаметра несомненно приведет к увеличению колеблющейся массы решетного стана и соответственно к увеличению вибрации машины.