автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Интенсификация очистки семенного зерна пшеницы на основе пневмосепарирования

АлтайскзЗ госусдрст'шшл техиическиЗ уннворснтот иа. Н.ИЛалзуисвэ

На правах рукописи

НШН СУАН ДЩЬ

УЖ 664.726.1

ШТЕНСИЭДХМОИ ОЧЖТКИ СШИШОГО ЗЕРНА ШНШИ НА ОСНОВЕ пиешосепарироваши '

Специальность - 05.20.01 - Механизация салься схозяЕствен а ого производства

Автореферат

диссертация на соискание учевоЯ стелена каядивата технических наук

Барнаул - 1993

Работа выполнена на кафедре кашины и аппараты пи'девмс производств Алтайского государственного технического университета им.И.И.Поллунова

Научный руководитель Научны* консультант Официальные оппоненты

Ведущее предприятие

Доктор технических наук, профессор В.Л.олочевский

Кандидат технических наук, доцент Л.В.Анисимова

^рктор технических наук, профессор В.Н.Гячева Кандидат технических наук, старший научний сотрудник Тейтельбаум А.Х.

Сибирский научно-исследовательский и проектно-техноло-гический институт переработки сельскохозяйственной продукцм "СиЬНИТШ"

Зас^та диссертаций состоится 25 января 1994 г. в 14 часов на заседании специализированного совета К 064.29.02 в Алтайском Государственном Техническом университете им.И.И.Ползунова по адресу: 656099, г.Ьарнаул, пр.Ленина, А С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университете

Автореферат разослан _ 1993 г.

ученей секретарь специализирорснного сорета

кандидат технических нг-ук, ;,оцент л.¿.Овчинников

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРЮТИКА РАБОТУ

Актуальность теми . Одаа из причин низкой урожайности сельскохозяйственных культур в рядо стран - использование дня посева некачественных сети. Причем особо остро проблема обработки и хранения семенного зерна стоит во Вьетнаме, гцо цо сих пор высока доля ручного.труда ври подготовке семян к посеву. Это внзвано с одной стороны наличием большого количества единоличных хозяйств, с другой стороны - отсутствием малых средств механизации.

Основной зерновоз культурой, возделываемой во Вьетнама является рис. Кроме риса выращивают кукурузу, пшеницу, просо, горох, сою и другие культуры . Пшеницу виссвают преимущественно в северной части страны, и в последние годы наметилась тенденция уваличения объемов ее производства.

Таким образом, имеется настоятельная необходимость создания сокращенной и эффективной технологии обработки семенного зерна, в том числе и зерна шленицы. Такая технология долкпа бить основвна на использовании традиционных рабочих органов. Поэтому в данной работе обращено основное внимание на применение воздушного потока в сочетании с упрощенной решетной схемой.

Цель и запачи исследования. Целью настоящей работы является интенсификация очистки семенного зерна при осуществлении его фракционирования воздушным потоком с дальнейшей очисткой на простейших решетных схемах.

В соответствии с поставленной цельп предусматривалось решить следующие задач!":

разработать метод расчета параметров пневмосеперации, позволяющий осуществить фракционирование семенного зерна за ;чет интенсификации разделения в средней зоне вертикального зозцушного канала;

исследовать эффективность разделения семенного зерна шюници на фракции на основе лневмосепарирования и возмоа-юсть доочястки легкой фракции на ситовом сепаратора;

предложить практические рекомендации по пнепмофркционому сепарированию семенного зорка пшеницы.

Объект исследования. Процесс фракционного сепарирована семенного зерна пшеницы в воздушном потоке и на репотах

с учетом стагвсткческих характеристик компонентов зерновой смеси.

Научная новизна. Разработай метод пучка траекторий, ко' торий основан на определенаи статистических. свойств компонентой зерновой не сои, хвректерястик »оз^у иного потока и расчете двньмаяв ягиепевгя плотности зерновой отруа s прсцсссо пнев-иосвпарьцив. Метод позволяв»- определять конструктивные параметры лвевиос&оарационных систем.

Получены зависимости, с сомощьи которых можно находить оптимальные соотнсиеаая легкой в тяжелой фракций зерна в процессе пневма$ракцвонярования. Обоснована ерзмокцость сокращения технологической цепочки обработки семенного зерна.

Дтэдктическая ценность. На основе теоретических и экспериментальных исследований разработан метод ившверного расчета конструктивных в технологических элементов пыевлюселара-трров (размеры канала, соотношение зон сепарации, удельная зерновая ка1рузка а т.д.). Обосновано сокращение технологии очистки семенного зерна ъа счет шезмофракцаонирования и по-казввы возиоекяые сути ее осуществления с помоиыз традиционных рабочих органов, применяемых в зерноочлстке.

'Апоойапвя работы. Освовные положения диссертационной работа и результаты экспериментальных исследований докладывались и обсуждались на Общем собрания РАЙИ (г.Новосибирск, IS93 г.), ваучаи-яроктвческоЕ конференции АлтГГУ (г.Барнаул, 1993 г.).

Публикация -результатов исследований. По основным результатам исследований опубликовано ipm печатных работы.

Структура и объем Работы. Диссертационная работа наложена на 204 страницах машинописного текста и в ¡оттает 38 таблиц, 57 рисунков. Она состоит вз введевия, 5 глав, выводов, приложений. Список литературы насчитывает 106 наименований источников.

ССЩЕРЕШЕ РАБОТУ

Введенво содержит краткое обоснованна актуальности томи диссертационной работы применительно и условиям Вьетнама.

В первой главе "Состояние вопроса" оцолан анализ особенностей строения и химического состава зерна пшеницы. Показана взаимосвязь между анатомическим строением зерна и характером его травмирования при механическом воздействии.

Для разработки наиболее рациональных технологических приемов очистки зерновых материалов необходимо знать физико-механические свойства семян культурных и сорных растений. Кроме того, при обработке семенного зерна нужно учитывать его биологические свойства с тем, чтобы сохранить или улучшить посевные качества. Вопросам изучения геометрических характеристик компонентов зерновой массы посвящены работы Г.А.Егорова, Л.И.Кроппа, В.¿.Лебедева и пр. Х.Х.Гималовым исследована взаимосвязь массы 1000 зерен и скорости витания зерна. В.В.Гортипским, А.Б.Домским, М.А.Борискиным установлена взаимосвязь между плотностью зеряа и скоростью его витания.

Технология обработки семенного зерна в настоящее время во многом определяется степенью изученности фрзико-мехапи-чесяих свойств зерна. Большинство исследователей (Г.Т.Алексеев, Л.И.Кропо, В.Б. Лебедев, М.А.Теленгатор и др.) считают, что доведение семян до норм I класса посевного стандарта возможно при обработке их по развитой схеме технологического процесса. Наряду с этим в работах Б.А.Карпова, Ц.С.Кулагина, И.М.Пучкова и др. доказывается возможность обработки семенного серна ло сокращенной технологии. При этом Х.Х.Гималовым отводится пначительная рель воздушному потоку. Этот рабочий орган в наименьшей степени травмирует семейной материал.

В глазе также дан анализ механических повреждений зор-»а и рассмотрены возможности снижения степени его травмирования. В заключение приводится обзор современных конструкций «ашин с воздушной очисткой зерна.

Изучение состояния вопроса показало, что совериенство-звпие обработки семян на промысленных предприятиях идет лре-

имущественно во дута экстенсвфикации процессе: новые конструкции машин используют для замены имеющихся ила устанавливают дополнительно, удлиняя технологическую линию. При обработке семенного зерна в хозяйствах на зерноочистительных комплексах и агрегатах эффективность очистки повышают путем многократного пропуска семян через эти агрегаты. В эбоих случаях возрастают энергозатраты, увеличивается степень травмирования семян.

Анализ существующих технологических схем и методов очистки семян позволил предположить, что реальным решением проблеем яовшоаия эффективности обработка семенного зерна является применение его пофракциоииой очистки, при которой мокно выделить полноценную часть семян при пропуске через минимальное число маши. Интенсификация очистки зерна возмогиа ери фракционировании его на паевмосепара торах, но рабст в этап направлении известно немного. Требуют также совершенствования расчеты воздушной очистки. В частности, нужны относительно простые способы расчета параметров сепарации, позволяющие указать более эффективные способы воздушной очистки, ой основать возможность четкого разделения зерна в воздушном потоке на фракция.

В результате анализа состояния вопроса в работе определена цель и поставлены задачи исследования.

Во второй глав» "Теоретические исследования процесса пневмооепарирования зерна" издогсеиы теоретические ооноеы процесса аэродинамического разделения зерна с целью интенсификации работы средне!'; зоны вертикального канала.

На осисве теоретических г;сложений пневмосепарзционного процесса нами рассмотрено движение зерновки в воздушш потоке о постоянным полом скоростей, при этом ииделево сечение зерновки считается постояннии и коэффициент аэродинамического сопротивления такие постоянный.

Получено, что скорости зерновок по осям 'X * , * ¿. " определяются выражениями (I), а перемещения - (2).

у'ш = У? - ^ & е*рСг£Щ) -У (П Л £ ехрСНгЩ.^. 1 '

] Я Л /

£ -

да

- скорости зерновки соогвет-ственао по осям "Л ¡/¡/¡у "£" в момент времени С ;

«*/ /V * " СКОРООТИ воздушного потока соответственно ^ ло осям и, " ^ " 2

~ скорости ВВ01И зерновки в воздушный поток ' соответственно по осям "

Не - критическая скорость зерновки (скорость витания); С}, - ускорение свободного падения;

А = -£.

ЯЩ - координаты зерновки*в момент времени ;

£м - V Т* К-**' >

^ \-1 yfK Y^-r; <о

ы =у ** > {-/ ^.»2»' <0 На основе построения траекторий и статистических распределений компонентов зерновой масси по скорости витания возможно осуществить наиболее полное описание пневиосепарадной-ного процесса в воздушных каналах зерноочистительных машин. Дня оценки работы аневмосепаратсра будем использовать показатели:

производительность Р - количество поступающей зерновой смеси в сепаратор в единицу времени, кг/с; аффект очистки зерна от примесей Е, четкость сепарирования - содержание полноценного зерТэ в отходах Л ,

коэффициент линейной загрузки канала Es , то есть производительность «а единицу шрины канала, кг/ н.с;

коэффициент загрузки поперечного сечения канала кг/м2. о.

В процессе разработки технологии очистки семян с испальзс ван&гм пнешофракционировонпя следует рассматривать движение зерновок и их разделение в динамике. Для этого введем понятие пучка траекторий. Пучок траекторий (рис. I) построен для

х 7 м/с, (среднее КЕадрвгическое отклонение) = 1м/с. Из точки пересечения траектории с прямой Я. (прямая Ц параллельна стенкам канала) проводится отрезок ,ДЕ длиной ¿fifki) , где (f - функция плотности распределения сер-нового материала со скорости витания. Тогда точка Е будет принадлежать некоторой кривой ABC. Набор траектории с кривой ABC - пучок траекторий. Кривая ABC позволяет судить о плотности распределения зерновок по высоте канала. Так, в данном промере максимальная плотность на расстоянии 4 см ниже места вьодэ, до 9 см - выше места ввода. ¡

Пучок траекторий, встроенный для прямых, перпендикулярных стенкам канала ( ty) ), позволяет судить о плот-

s

Ряс. I. Пучок траектория в вертикальном канале

/

ностк материала со ширине канала. Проведем прямую для легкой фракции а прямую - для тяжелой. Получаем в ре-

зультате кривые и показывающие соответственно

плотность материала по ширине канала. Как видво плотность материала увеличивается по ширине канала.

Перемещая прямую Д- от передней стонки до з.адной, мокно еыявить максимально загружаемую материалом зону вертикального канала. Если считать, что размеры зоны определяются критерием ^/¿^0,25, то это место канала ниже траектории 7м/с и выше траектории 9 м/с, именно здесь и происходит сепарация, именно здесь необходимо искать пути повышения эффективности сепарирования.

На этой основе дано строгое определение технологических, и конструктивных параметров лневмосепарэгоров: теоретически определяемый эффект очистки и четкость сепарации, зерновая нагрузка на канал, ширина канала, параметры бункера для подача зерна в пневмоканал, высота средней и нижней зон канала.

3 третьей главе "Объекты и методы исследования" рассмотрены частные методики исследования, установки и приборы для их ооуцесталеаия. Исследования проводила на зерне пшеницы Саратовская 29 урокая 1292 , 1593 годов. Основные показатели качества зерна приведены в табл. I. Чистоту и отхед сашш определяли по ГОСТ 12037-81, всхожесть - по ГОСТ 1203884, елэкчость - по ГОСТ 12041-82, масру 1000 семян - по ГОСТ 12042-60, натуру - по ГОСТ 10640-64, содержание сорной и зерновой пршэсей - по ГОСТ 13586.2-61.

Таблица I

Показатели Ед. Качество зерна пшеница

. изм.

образец I образец 2 образец 3

1. Чистота семян , % 96,92 92,68 87,56

2. Отход, $ 3,С6 7,32 12,44 в тем числе семян .

других растений, шг/кг 940 2200 3960

из них сорных шг/кг 520 1560 3260

3. Всхожесть % 95 95 95

Продолжение табл. I

Показатели

Ец. изм.

Качество зерна пшеницы образец I образец 2 образец 3

4. Влажность % 13,6 13,4 13,3

5. Масса 1000 семян г 34,0 33,5 33,1

6. Содержание сорной % 0,9 2,6 5,2

примеси

7. Содержание зерновой % 2,3 3,7 4,6

примеси '

8. Натура г/л 767 752 748

Примечание. Образец 1-е исходными показателями качества, образцы 2 и 3 - с искусственно добавленными сорной и зерновой примесями.

Подбор характеристик рабочих органов сепарирующих устройств осуществляли с учет ал делимости зерновой смеси. В качестве празнвков разделения использовали скорость витвнвя и показатели геометрической характеристика зерна. Опрзделоннэ делимости зерновой смеси проводили путем построения вариационных кривых распределения ванного признака и обработки верив-ционннх рядов распределения методами математической статистики. Цля сценки делимости смеси определяли величину Д на основе ^пользования закона распределения:

а - - а.£}) - Ст"

-це Фу. - среднее арифметическое значение статистического ряда дот зерна по исследуемому параметру;

- эмпирическое среднее кЕадратвческое отклонение </(■») для зерна по исследуемому параметру;

- среднее арифметическое значение статистичэского ряда для сорной ( ; ) или зерновой ( М ) примесей по исследуемому параметру;

- эмпирическое среднее квадрлтическое отклонение для сорной ( ' ) или зерновой ( ///) примесей по исследуемому параметру;

- коэффициент (2 =1 при охвате зоны рассеивания на 68£, £ = 2 при охвате зоны рассеивания

(3)

/77,

4

т* £

а.

иа 25% я Л = 3 ври охвате зоны рассеивания не $9,7*).

Не остювонаа теоретических исследовании процесса паевмо-сэяа рисования, похтверанвшах возможность фракционирования эерпа в воздушен погоне, продлежеча схема очистки сомонн ого аерва {рис. 2). Схема включает звевкосе парирование (разг.еле-н»е зерна ва тяжелую я лепоте фракции) а ситовую очистку лапой фракции.

Еаввмосеяарирсваяие осучвсгшихи на стационарном порционном □вевасклассвфсхаторв, сковструировяаном на кафедре малаш ж аппаратов щцвна производств. Метрологические испытана* лвввшжлэссвфвкагсра яроведеен в лабораторных и производственник условиях ва основе резрвботвввой методики взмореввй аэро-вааамвиежвх параметров зерновых частиц, обработка резуль^в-1 тш» измерена!. Сетевую очистку летков фракции зерна произвести вв лабораторном селарсгоре фирма "Петкус" К 294-4 со саевяыми сортжровочтш я подсевным ситам*. При прозелени экспертов га образец зерна пропускал« через пневаоклвссЕфшса-тор, отбирая легкую фракцию в количества ос 5 во 8СЙ от обца> массы зврва. Скорость воз дуга ого потока в пвевмосепарируюце* канале наменяли от 6,3 во 9,6 м/с. После пропуска через классификатор обе фракции взвешивали, рассчитывали их выход. Затем з тяжелой фракции (семена ое зерно) определяла следующие показатели качества: частоту в отход семян, в том числе содержание семя» сорных в культурвых растений, массу 1000 семян, натуру- Легкую фракцию анализировала как семенное и как продовольственное зерно. При этом определяли чистоту и отход семян, массу 10С0 семян, содержание сорной в зерновой дрлме-сей, натуру. Орд очистке легкой фракции ва евтовом сепараторе использовала два набора евт; 1-80, 2а-17х20 в 1-55, 2а-22х20.

Исследования проводила с примеввввем методов математического планирования экспериментов.

В четвертой главе "Результаты исследований и их обсуждение" представлены результаты испытаний стационарного пвевмо классификатора. На основе методик метрологической оценки измерительного комплекса пвевкокяассяфикатора была разработанз програша для 11ЭВДАХЛ5*И.7~( к эфедра машин в аппаратов пище-

к t-

о

Í- (M

ca о X ч

Cl с О ф

га

Я о ® ь*

§ s

X

* I

вых производств АлтГГУ), позволяющая оценивать результаты испытаний в их погрешности. При этом били получены машинограммы математических моделей измерительного комплекса и сведения о его погрешностях. Используя математические модели, ыокьо определять величины аэродинамических параметров частиц в оценивать их погрешности. Для выявления погрешностей измерительного комплекса в производственных условиях бьши проведены испытания пневмоклассификатора на Бийской МИС. В процессе иедктэний были получены значения скорости воздуха для трубы Веатури и коллектора циаметрси 60,2 мм.

В ходе производственных испытаний пневмоклассификатора получены тарировочные графики скоростной и расходной характеристик измерительных приборов, формулы для расчета скорости воздуха в измерительной трубе. Суммарная погрешность предложенных мзтематичэских моделей не превышает 0,4 м/с, что позволяет с достаточной точностью проводить измерения скорости витания, других аэродинамических параметров частиц. Это дае! возможность эффективно управлять пнеамосепарационаым процессом и оптимизировать его.

В процессе исследования эффективности предлагаемой схемы очистки семенного зерна нами било проведено изучение делимости зерновой сноси. В качестве признаков разделения выбрали ширину, толщину и скорость витания компонентов зерновой массы, так как именно на основе этих параметров подбираются характеристики рабочих органов машин, включенных в схему очистки.

Анализ вариационных кривых распределения размеров зерна и примесей по ширине показывает, что образец I (см.табл.1) представляет собой неполностью разделимую смесь. Так, для зерна пшеницы Л>, = 2,88 мм, = 0,44 мм; сорной примеси Щ' = 2,12 мм, = 0,56 мм т зерновой примеси т? = 2,12мм

^ = 0,60 мм. .............~ '

Поэтому в пределах Зд^ А <О и Л (О . Это означает, что с вероятностью Р - 99,7$ смесь нельзя разделить. Однако в пределах , Д* 0 , т.о. с р* = 68$ смесь

разделима на сите 1-26. Образцы 2 и 3 с вероятностью 68? представляют собой неполностью разделимые смеси.

При анализе вариационных кривых распределения размеров

зорна п примесей по толщине получили подобные предыдущим результаты: с вероятностью 68$ образец I можно освободить от примесой на сите 2з-22х20 (причем для снижения потерь зерна, идущего в отходы, возможно использование сита 2а-17х20); образец 2 относится к неполностью разделимым, образец 3 -к трудноразделимым смесям.

Таким образам, определение делимости зерновой смеси по ширине и толщине показало, что только образец I может быть с вероятностью 68? очищен от молких примесей (содержание крупных примесей во всех образцах было мало) на ситах с круглыми или продолговатыми отверстиями. Для образцов 2 и 3 широко используемая в практике ситовая очистка будет не эффекйвна. Поэтому в целях определения возможности очистки зерна воздушным потоком исследовали делимость зерновой смеси по скорости витания.

Анализ полученных по скорости витания вариационных кривых показал, что для образца I в пределах^ ( Р = 68%) (зерно - сорная примесь) = 0,1 м/с, А^ (зорно - зерновая примесь) = - 0,6 м/с, т.о. по сорной примеси смесь разделима, зерновой примеси - разделима частично. Образцы 2 и 3 также в пределах-^ представляют собой разделимые смеси по сорной и частично разделимые смеси по зерновой примесям.Оптимальная скорость воздуха в пневмоканале для всех образцов составляет около 9 м/с. Полученные результаты особенно важны для образцов 2 и 3, которые являются неполностью разделимыми (образец 2) и трудноразделимыми (образец 3) смесями по размерам. Следовательно нашло подтверждение предположение о возможности интенсификации очистки зерна путем применения фракционного лневмо-сепарпрования зерновой смеси,

В соответствии с поставленной задачей нами также исследована эффективность очистки семенного зерна с использованием пневмосепарирования. Зависимость содержания отхода в тяжелой фракции от выхода легкой фракции (рис. 3) показывает, что с увеличением выхода легкой фракции содержание отхода в тяжелой фракции снижается для всех грех образцов зерна. Наиболее резкое снижение содержания отхода в тяжелой фракция наблюдается при отборе легкой фракции в размере до 15-252, При

дальнейшем увеличении выхода легкой фракции улучшение качества тяжелой фракции замедляется.

Анализ эффективности очистки каждого из трех образцов позволяет отметить, что тяжелая фракция образф I уже при отборе легкой фракции в размере 15-20% соответствует требованиям I класса посевного стандарта по содержанию отхода и, соответственно, чистоте' семяя. Тяжелая фракция обрвзвд 2 по тем же параметрам соответствует требованиям П класса посевного стандарта при выходе легкой фракции 18-20? и I класса при выходе легкой фракции 35-40£. Наконец, тяжелая фракция образца 3 выходит на уровень второклассных семян при выхода легкой Фракции 2Е# и первоклассных - при выходе легкой фракции не менее 50£. Вместе с тем, по содержанию семян других растений в штуках иа килограмм зерна воздушная очистка не позволила получить первоклассные семена, поэтому требустся их дополнительная -очистка, скорее всего, на одной из машин в зависимости от характера оставшихся засорителей, например триере. Тем не менее, результаты исследования показали реальную возможность существенного сокращения технологической схеш очистки семев-ного зерна с доведением числа зерноочистительных машин до од-яой-двух (пнавмосепаратор, пневмосепаратор-триер в т.д.)

Одновременно с изучением влияния выхода легкой фракции ва качество тяжелой фракции зерна исследовали алиявие (рис.4) «того.же параметра на содержание отхода в легкой фракции. Для всех образцов зерна с увеличенном зыхода легкой фракции содержание отхода в ней снижается в наиболее существенно это происходит при 15-25' ее отбора. При рекомендованном выио проценте отбора легкой фракция содержание отхода в ней изменяется от.10-15£ для образца I до 30-40? для образца 3, следовательно, уровень засоренности отбираемой легкой фракции слишком высок для зерна семенного назначения я ее целесообразнее использовать для продовольственных (с последующей обработкой) яла фуражных целей.

Онаям из показателей, характеризующих качество семенного зерна, является масса 1000 семян. Из графика (рис. 5) видно, что с увольнением выхода легкой фракции касса 1000 семян всех образцов возрастает. Анализ образцов тяжелой фракции

О 10 2 0 30 40 50 6 0 70

Выход легкой франции. %

Гвс. 3. Саввсимость содержания отхода в тякелой фракции зерна от выхода легкой фракции:

1 - ойрвзрц I;

2 - обрагоц 2;

3 - осрвгец 3

в

100

ВО

60

40

20

О

10 2С СО 40 50 60 70

Выход легкой фракции, %

Рис. 4. Зависимость содержания отхода в легкой фракции зерна от ее выхода:

1 - образец I;

2 - образец 2;

3 - образец 3

(кривые 1-3) показывает, что различие в массе 1000 семян между ними при отборе легкой фракции до 20-30/<> практически исчезает при выходе легкой фракции свыпе 30?, масса 1000 семян при этом достигает максимальной величины. Наряду с этим для тяжелой фракции образца I масса 1000 семян существенно возрастает при выходе легкой франции 10-15$. Таким образом, отбор легкой фракции даже в количестве 21$ позволяет улучшить свойства тяжелой фракции как семенного материала.

Учитывая, что легкая фракция может быть использована для продовольственного назначения, мы провели исследование изменения натуры (рис. 6) от выхода легкой фракции. Для всех исследованных образцов тяжелой фракции (кривые 1-3) наиболее резкий рост натуры наблюдается при повышении выхода легкой фракции до 10«. Затем увеличение натуры замедляется и при выходе легкой фракции 50-60$ натура всех образцов выравнивается. Натура легкой фракции (кривые 4-6) резко возрастает с увеличением ее выхода. По абсолютному значению величина натуры обрезиэ I (кривая 4) находится в пределах зерна пшеницу 3 класса при выходе легкой фракции от 20 до 4С$ и приближается к уровню базисной нормы 750 г/л при отборе легкой фракции до 60?. Натура легкой фракции образцов 2 и 3 довольно низко и выходит на уровень зерна 3-4 классов при выходе легкой фракции более 40$ для образца 2 и более 60# для образца 3.

Одной из задач работы являлось исследование возможности дсочистки легкой фракции зерна, выделенной при пневмосепари-ровании, на ситовом сепараторе. Очистку проводили на подобранных при определении делимости зерновой смеси наборах сит в соответствии с вышеописанной методикой.

Авализ очищенной на сепараторе легкой фракции по содержанию отхода показал, что эту фракцию сложно довести до требований посевного стандарта, поэтому исследовали возможность ее дальнейшего использования для продовольствена юс целей.

На ряс. 7 в 8 приведены зависимости содержания сорной ■ зерновой примесей в легкой фракции от ее выхода. Наиболее резкое уменьшение содержания сорной примеси наблюдается при отборе легкой фракции в размере до 10-15$ для образда I, 2(# для образца 2 и 2Ь% для образца 3. Содержание зерновой

Рис. 5. Зависимость массы 1000 семян тяжелой и легкой Фракций от выхода легкой Фракции:

1 - тяжелая фракция, образец Г;

2 - тяжелая Фракция, образец 2;

3 - тяжелая фракция, образец 3;

4 - легкая Фракция, образец I;

5 - легкая Фракиут, образец 2;

6 - легкая фракция, образец 3

Выход легкой фракции, %

Рис. 6. Зависимисть натуры зерна тяжелой и легкой Фракций от выхода легкой.франции:

1 - тяжелая Фракция, образец I;

2 - тяжелая Фракция, образец 2;

3 - тяжелая фракция, образец 3;

4 - легкая фракция , образец I;

5 - легкая фракция , образец 2;

6 - легкая фракция , образец 3

VI

к

о о

£

к &

& о

40 30

20

А

\\

о.

о «

о о

2 -Л

ю Н I

<4,_^

=5?

10 20 30 40 50 60 70 Выход легкой фракции, %

Рис. 7. Сэвисимость содержания сорной примеси в легкой фракции от ее выхода;

1 - образец I;

2 - образец 2;

3 - образец 3

0 10 20 40 50 60 70 Выход легкой фракция» <

Рис. 8. Ра писем ость содеркания зерновой прямое»-в легкой фракции от ее внхода:

1 - образец I;

2 - образец 2;

3 - образен 3

примеси наиболее резко снижается при выгоде легкой фракции до 10-15л дли образца I, 4($ дня образцов 2 и 3. При рекомендованной више выходе легкой фракции в вее попадает 4-5? сорной и 5-6? зерновой примеси для образца I (выход лептой фракции 15-2(#); 1С# сорной и 17$ зерновой примесей для образце 2 (выход легкой фракции 20£); 16* сорной а 1<о% зерновой примесей для образна 3 (выхощ легкой фракции 25%). Ситовая очистка показала, что легкую фракцию образца I (выход не менее 15%) ■ образна 2 (выход не менее 25%) можно путей дополнительной обработки довести до продовольственных кондищй. При меньших значениях выходов легкую фракцию лучше использовать на фуражные цели. Легкую фракцию образца 3 подвергать ситовой обра- > ботке нецелесообразно (трудворазделимая смесь).

Для получения более полного представления о взаимосвязи эффективности обработки зерна и его исходного качества при одновременном уменьшении числа необходимых опытов применили математические методы планирования экспериментов. Уровни и интервалы варьирования факторов в полном факторном эксперименте приведены в табл. 2.

Таблица 2

Факторы Ед. Кодовое Уровни факторов Инвервал изм. обозна- ■ ■ варьиро-

чение вания

_Х'.-^ _

Содержание сорной

примеси % Х-[ 0,9 3,05 5,2 2,15

Выход легкой

фракции % Х2 9 34 59 25

Выход процесса оценивали по следующим критериям: содержание отхода в тяжелой фракции - ^ %', соцержание сорной примеси в легкой фракции зерна,очищенной на ситовом сепараторе (1-60/20-17x20) ~Ух

соцержание сорной примеси в легкой фракции зерна, очищенной на ситовом сепараторе (1-55/2а-22х20) - ^ %. По результатам опытов получили следующие уравнения

регрессии, адекватно описывающие процесс:

Ух = (*Ъ1- - - >

Чс = я,? -г^ - >

= и,6 + - .

(6)

(5)

На основании уравнений (4-6) построена серия кривых зависимостей от X/ при значениях: = 1-3?; = 5-2СЙ;

= 5-20$ (рис. 9). Графическая зависимость представляет собой номограмму, с помощью которой можно предварительно, перец проведением.очистки семенного зерна пшеницы, определить оптимальный выход легкой фракции при пневмосепарировании в зависимости от исходного содержания в нем сорной примеси и заданной чистоты тяжелой фракции. Одновременно номограмма позволяет определить содержание сорной примеси в легкой фракции, пропущенной через сиговой сепаратор с наборами сит 1-80, 2а-17х20 или 1-55, 2а-22х20.

В пятой главе "Производственная проверка результатов исследования" показано, что предложенная сокращенная технология очистки зерна с использованием п качестве основного приема пневмофракгвонного сепарирования позволяет получать семена первого класса при минимальном числе пропусков исходного материала через зерноочистительные машины.

С целью проверки результатов были проведены испытания предлагаемой технологии в производственно-научной ассоциации "Агротехпрогресс" на семоочистительной линии на базе ЗАВ-40, включающей машины ЗВС-20, ЗАВ-40,02. ООО, ПА-Ю и ЗАВ-10.90. ООО.

Партии зерна пшеницы с исходным содержанием отхода 3,52*, сорной примеси 1,1%, зерновой примеси 2,1% очистили по существующей технологии и на линии с сокращенным технологическим процессом (деление на две фракции посредством пневмосепараторе ПА-Ю с последующим пропуском тяжелой фракции через триерный блок 3AB-I0.90.000). Перед очисткой по предлагаемой технологии с помощью разработанной номограммы определили ожидаемый выход тяжелой фракции, который составил 79$.

По существующей технологии получили выход семян I класса

. .. .1_I-1-1-1-1—

I 2 3 4 5 6

Сорная примесь, %

Рис. 9. Зависимость содетжания отхода в тяяселоЯ фракции зорка и сорной примеси в легкой фракции после очистки еэ на ситовом сепараторе от содержания сорной примеси в исходном зерне и выхода легкой фракции:

"У-Х - содержание отхода в тяжелой фракции зэрна, %;

уж. - с одержан но сорной примеси в легкой Фракции, очищенной на сепараторе 1-в0/2а-17х20;

Цщ. - содержание сорной примеси в легкой фракции, очищенной на сепараторе 1-55/2а-22х20

12%, оо предлагаемой технология выход семян I класса составил

На основании получонных результатов была ориентировочно определена экономическая эффективность предлагаемой технологии очистки семенного зерна в расчете на технологическую линию производительность» 5000 т в сезон.

вывоэд и прдашнш

I. На основе построения теоретических траекторий попета зерновок в воздушной среде разработан метод пучка траекторий.

Построение кривых плотности распределения компонентов зерновой массы по скорости витания и разработка методики определения их цслшости в пневмосепарационных каналах позволяет описать динамику процесса разделения.

В результате этого на основе моделирования процесса разделения нами определены три зоны пневмосопарационного канала. Высота средней зоны колеблется в пределах от 2,0 см 90 2,8 см при длине» канала & = 61 см. Она наиболее полно определяет эффективность процесса. Разработанный метод пучка траекторий позволяет определять конструктивные параметры питающего бункера, осадочной камеры и форму канала.

2. Разработаю методика планирования, проведения измерений аэродинамических параметров зерновых частиц, обработки результатов измерений. Это позволило создать довольно эффективный пневмоклассификагор зерна, использованный для проведения лабораторных исследований.

3. При изучении делимости зерновой смеси (основной компонент - зерно пшеницы) получили, что при высоком содержании трудноотделимых по линейным размерам (ширине, толщине) примесей наилучший эффект разделения (с вероятностью 68$) достигается по аэродинамическим признакам (скорости питания). Результаты эксперимента подтвердили теоретическое предположение о возможности интенсификации очистки зерна путем пневмосепари-рования.

4. Исследование процесса фракционного пневмосепарирова-ния показало реальную возможность сокращения технологической схемы очистки семенного зерна пшонида с доведением числа машин на ле 'ии обработки тяжелой фракции (семенное зерно) до

шой-двух (пнсвмосепвратор, пкевмосепаратор-триер я т.е.) >и этом выход тяжелой фракции в зависимости от всходаой законности зерна составил от 80 (исходное содержание сорной 1й^еси - 0,555, чистота семян - 96,92?) до 50£ (исходяое создание сорной примеси - 5,2?, чистота семян - 87,56?).

5. Ситовая очистка легкой фракции зерна, полученной после евмосепарирования, показала, что ее целесообразно доводить

| качеству до продовольственных кондиций, если содержание рной примеси в зерне перед пневмосепарированием'ве превышаот >, а выход легкой фракции составляет не менее 15-25% (в зави-мости от исходной засоренности зерна). В остальных случаях гкую фракцию лучше использовать на фуражные цели.

6. Методом математического планирования эксперимента лучена графическая зависимость (номограмма), с помощью торой можно предварительно, перед проведением очистки сенного зерна пшеницы, определить оптимальный выход легкой аидаи зерна при пновмосепарировании в зависимости от исход-го содержания в нем сорной примеси и заданной чистоты тяжей фракции. Одновременно номограмма позволяет определить со-ржание сорной примеси в легкой фракции, пропущенной через сивой сеператор с наборами сиг 1-80/23-17x20 или 1-55/2а-22х20.

7. Производственная проверка результатов исследований цтвордила возможность интенсификации процесса очистки зерна

основе пневмофракционного сепарирования, что позволяет комендовать применение сокращенной технологии при обработке манного зерна пшеницы.

Нг^ен-Суон-Динь. К расчету пиевмосепараторов //Сибирский вестник сельскохозяйственной науки,- 1993,- М.- С.94-96. Курилов А.Н., Нгуен-Суан-Динь. Пнэвмокласскфикатор: Информ. листок Те 595-93 /ВДТИ.- Барнаул, 1993,- 4с. Анисимова Л.В., Нгуен-Суан-Динь. Оракционная очистка семенного зерна с использованием пневмосепарирования: Инфорк. листок й 605-93/ ЦШ.- Барнаул, 1993.- 2с.

СШСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО МАТЕРИАЛАМ даССЕРТАЦДО .