Сепарирующие машины

Содержание

 

Введение

Сельскохозяйственное производство России - одна из стратегических отраслей экономики, призванная обеспечивать устойчивое снабжение населения необходимыми по количеству и качеству продуктами питания.

Зерно является основным продуктом  сельского хозяйства. Из зерна вырабатывают важные продукты питания: муку, крупу, хлебные и макаронные изделия. Увеличение производства зерна - главная задача сельского хозяйства.

Одним из основных этапов производства зерна является послеуборочная обработка, заключающаяся в его очистке  и сушке. Послеуборочная обработка  зерна в себестоимости составляет около 40%, а в затратах труда -более 50% [46, 74, 147, 151]. В связи с этим послеуборочная обработка и хранение зерна являются неотъемлемой и важной составной частью всего сельскохозяйственного производства.

Существующая в сельском хозяйстве техника для послеуборочной обработки зерна морально устарела и не соответствует современным условиям конкурентного зернопроизводства, т.к. произошли структурные изменения в экономике страны, а следовательно, и в сельском хозяйстве.

Имеющаяся           в           сельском           хозяйстве

зерноочистительная техника физически  изношена на 70...80%. Обеспеченность крупных  и средних хозяйств не превышает 35%, а малые и фермерские хозяйства  вовсе не имеют требуемой техники [163]. При этом оборудование для сепарации зерна и семян по своим эксплуатационным показателям: удельной  производительности, эффективности, надежности и энергоемкости не отвечает возрастающим требованиям сельского хозяйства и промышленности.

Развитие материально-технической  базы послеуборочной обработки зерна возможно только на новых знаниях и рабочих органах, позволяющих создавать технологически эффективные малозатратные комплексы послеуборочной обработки зерна и подготовки семян.

В существующих сепараторах наиболее широко применяют решетные рабочие органы, конструктивное исполнение которых приводит к усложнению процессов очистки, снижению надежности машин и росту энергозатрат как на стадии изготовления, так и в процессе эксплуатации.

В этой связи разработка и обоснование  основных конструктивных и технологических параметров новых сепарирующих рабочих органов и машин, адаптированных к многообразию условий производства, на принципах самотечного движения материала под действием гравитационных сил является актуальной задачей.

Большой вклад в изучение процесса сепарации зерновых смесей внесли Н.Е. Авдеев, В.Н. Анискин, А.С. Архипов, Н.Г. Гладков, В.В. Гортинский, В.П. Горячкин, А.Г. Громов, П.М. Заика, А.Н. Зюлин, А.И. Климок, И.Е. Кожуховский, Н.Ф. Конченко, Н.И. Косилов, В.А.Кубышев, П.Н. Лапшин, И.П.Лапшин, М.Н. Летошнев, А.А. Лопан, Е.А. Непомнящий, Г.Т. Павловский, Ю.В. Терентьев, Г.Д. Терсков, М.А. Тулькибаев, Н.Н. Ульрих, В.М.Цециновский и другие исследователи.

Совершенствование технологии и технических средств  для возделывания и уборки зерновых выдвигает соответствующие требования к системе послеуборочной обработки зерна. Пропускная способность и техническая оснащенность предприятий для послеуборочной обработки должны соответствовать объемам производства и структуре посевных площадей.

Типовые зерноочистительные линии  не в состоянии производить качественную очистку зерна и сортировку семян за один технологический пропуск. Многократный пропуск приводит к высокому уровню травмирования семян зерноочистительными агрегатами (ЗАВ-20 – 9,4 %; ЗАВ-40 – 10,4 %; ЗАВ-50 – 14,5 %), увеличению энергозатрат, которые составляют до 5 кВт на одну тонну обработанного зерна, не считая сушки. По данным Госсеминспекции, в последние годы в России семян первого класса высевается не более 20 % в то время, как в ведущих зернопроизводящих странах семена первого класса составляют 90...95 %. Положение усугубляется практически полным износом основных технических средств.

Цель курсовой работы заключается  в изучении теоретических основ  воздушной очистки зерна и анализа аппаратов для ее реализации.

Для достижения поставленной цели в курсовой работе нужно решить следующие задачи:

- провести  анализ воздушной очистки зерна;

- описать  выбранный способ воздушной очистки  зерна;

- провести  анализ аппаратов для воздушной очистки зерна;

- описать  выбранный аппарат.

 

 

 

1. Анализ способов очистки зерна  и выбор оптимального

В мировой практике применяются  различные типы машин для очистки  зерна: воздушно-решетные, гравитационные, пневмомеханические, комбинированные, центробежно-вибрационные и другие. Благодаря компактности и сравнительной простоте конструкции, повышенной интенсивности сепарации материала наиболее перспективными являются машины пневмомеханические.

Зерновая смесь, полученная после  уборки урожая, состоит из различных семян культурных и сорных растений, а также содержит примеси минерального и органического происхождения. Выделение семян основной культуры в чистом виде является одной из важнейших и трудоемких технологических операций в процессах приема, хранения и переработки зерна. Удаление из зерна семян сорных растений, их стеблей, обмолоченных колосков и других примесей органического и неорганического происхождения не только значительно повышает товарную ценность зерна, улучшает его семенные качества, урожайность и стойкость при хранении, но и определяет нагрузку и эффективность работы остальных технологических машин. [4]

Зерноочистительная машина — машина для очистки, сортирования и калибрования зерна (семян) различных культур. Работа зерноочистительной машины основана на использовании различия физико-механических свойств зерновой массы (крупности, аэродинамических свойств, формы, упругости и других), в соответствии с которыми применяются различные рабочие органы для разделения зерновой смеси.

По выполняемым операциям различают зерноочистительные машины предварительной очистки (непосредственно после обмолота при подготовке к сушке, временному хранению, к дальнейшей очистке и сортированию); зерноочистительные машины первичной очистки (до заготовительных кондиций); зерноочистительные машины вторичной очистки (до посевных кондиций) и специальной очистки (очистка от трудноотделимых примесей по признакам разделения и свойствам, не охватываемым машинами предварительной, первичной и вторичной очистки).

По мобильности различают стационарные, передвижные и самопередвижные зерноочистительные машины. Одни зерноочистительные машины можно применять самостоятельно, другие - в составе поточных линий.

По целевому назначению рабочих  органов зерноочистительные машины делятся на простые, в которых зерновая смесь разделяется по одному признаку, и сложные - по нескольким признакам.

Простые зерноочистительные машины могут иметь один из следующих рабочих органов: воздушную систему, решётный, триерный, фрикционный, магнитный, пневмосортировальный, отражательный, фотоэлектронный.

Воздушные системы разделяют зерновую смесь по аэродинамическим свойствам частиц в 1 или 2 аспирационных сепарирующих каналах.

Решётные рабочие органы разделяют  частицы по их толщине, ширине и некоторым особенностям формы. Например, колосовые решёта предназначены для отделения крупных примесей, подсевные - мелких, сортировальные - для разделения на однородные по размерам зёрен фракции.

Применяют плоские или цилиндрические решёта с круглыми отверстиями для разделения зерновой смеси по ширине частиц, с продолговатыми - по толщине, с треугольными и овальными - по особенностям формы частиц. [3]

Наиболее распространены решёта качающиеся и вибрационные, используют также вращающиеся и вращающиеся в сочетании с вибрацией.

Для очистки решёт служат щётки, скребки, ударники и упругие шары. Триерные рабочие органы отделяют частицы, отличающиеся длиной.

Фрикционные рабочие органы выделяют из сепарируемого материала частицы, имеющие различные значения коэффициент трения скольжения и трения качения; очищают зерно некоторых культур от семян сорных растений, отделяют щуплые и больные семена, а также семена с повреждённой поверхностью.

Магнитные рабочие органы отделяют из зерновой смеси семена с шероховатой  поверхностью, которые обволакиваются железным порошком, после чего извлекаются магнитом.

Различие в плотности частиц используется в качестве признака разделения на пневматических, сортировальных столах, а упругость частиц - на отражательных столах.

Сортирование семян по цвету  осуществляется фотоэлектронными рабочими органами по величине коэффициента отражения светового потока.

В СССР для предварит, очистки зерна  применяют сложные зерноочистительные машины, например, стационарные воз душно-решётные (МПО-50) и самопередзижные воздушно-решётные машины (ОВС-25), для первичной очистки - стационарные воздушно-решётные зерноочистительные машины (ЗВС-20А и МЗП-50-1) и триерные блоки (ЗАВ-10.90000А и БТ-5), для вторичной очистки - стационарные воздушно-решётные семяочистители (СВУ-5А) и самопередвижные воздушно-решётно-триерные машины (СМ-4).

Семена трав и льна очищают от шероховатых семян сорняков электромагнитной 3. м. (СМЩ-0,4) и магнитной (СМЦ-0,4), Частицы  с разл. плотностью отделяют от семян  на пневматических сортировальных столах ПСС-2,5 и СПС-5. [5]

Производительность зерноочистительных машины (т/ч): МПО-50-50; ЗД-10.000 - 20; МЗП-50-1 - 50; О8П-20А - 16; ОВС-25 -25; ЗВС- 20 А-20; ЗЛВ-10.30000-10; ЗАВ-10.90000А - Ю; БТ-5 - 5; СВУ-5А - 5; СМ-4 - 4; ЭМС-1А - 0,25; СМЩ-0,4 - 0,4; СПС-5 - 5; ПСС-2,5 - 2,5.

За рубежом применяют аналогичные  зерноочистительные машины.

Важнейшее направление повышения  производительности зерноочистительных машин - интенсификация процесса сепарации за счёт снижения забиваемости решёт.

2. Описание выбранного процесса очистки зерна

В мировой практике при очистке  зерновых культур используются, как  правило, воздушно-решетные машины с  решётными станами с различной  компоновкой решет. Модели МПР-50С, МПУ-15, МПУ-70, МПУ-20, ОЗС-50/25/10, МВУ-1500, СВУ-5Б (ОАО ГСКБ «Зерноочистка»); ОВС-25, МС-4,5, ЗВС-20А (ООО «Воронежсельмаш»).

Каждое предприятие проводит операции по приемке, обработке, хранению и отпуску  зерна на переработку. Зерно, поступающее  на заготовительные предприятия, содержит семена сорных растений, зерен других культур, органических и минеральных примесей, поврежденных, испорченных и др. Наличие в зерне этих примесей ухудшает его качество. Поэтому одно из важных условий, как обеспечения количественно-качественной сохранности зерна, так и улучшения качества и выхода готовой продукции является эффективная его очистка.

Эффективность и своевременность  очистки - главнейший показатель, определяющий качество сушки, хранения, переработки  и энергии роста зерна.

Степень очистки основной культуры и точность классификации посевного материала во многом влияют на урожай, а также на стабильность качества зерна при хранении. Очистка зерна перед измельчением на мукомольных и комбикормовых заводах и перед шелушением на крупяных заводах предопределяет качество готовой продукции. Четкость сепарирования на промежуточных стадиях измельчения и шелушения влияет на качество продукции, степень использования сырья и определяет нагрузку и эффективность работы остальных технологических машин. [8]

Очистка зерна от примесей является важнейшей операцией на всех зерноперерабатывающих предприятиях. При очистке применяется целый комплекс различных машин, однако в связи с постоянно возрастающими требованиями промышленности необходимо создание новой, более совершенной техники. Для очистки зерновых культур эффективен принцип воздушной сепарации, объясняется это различными аэродинамическими признаками примесей и зерновок, а также сравнительной простотой пневмосепарирующих устройств.

Сепарирование зерна и продуктов  его переработки возможно лишь в тех случаях, когда частицы компонентов исходной смеси имеют достаточно различные аэродинамические и физико-механические свойства. Для очистки или сортирования частиц по их аэродинамическим свойствам применяется продувка зерна потоком воздуха. Способ сепарирования зерновой смеси в вертикальном воздушном потоке применяют в современных зерновых сепараторах, пневмосепараторах и аспираторах отечественного и зарубежного производства. [7]

Способ аэромеханического разделения зерновых материалов осуществляется  следующим образом.

Зерновой материал подают на колеблющуюся  твердую криволинейную поверхность  сепарационной камеры, имеющую изменяемый радиус кривизны, проницаемую для  зернового материала и воздуха, образованную виброэлементами, например виброплоскостями. Воздушный поток подают сверху и снизу на противоположные колеблющиеся  твердые криволинейные поверхности сепарационной камеры, имеющие изменяемые радиусы кривизны, проницаемые для  зернового материала и воздуха, и формируют аэрозерновую смесь. После формирования  аэрозерновой смеси, на которую воздействуют отдельными воздушными струями воздушного потока, получаемыми при подаче воздушного потока сверху и снизу на указанные колеблющиеся  твердые криволинейные поверхности, происходит ее наибольшее ускорение и осуществляют предварительное расслоение аэрозерновой смеси на потоки зернового материала, движущиеся  в замкнутых воздушных объемах, ограниченных сверху и снизу. Дальнейшему перемещению потоков зернового материала между колеблющимися  твердыми криволинейными поверхностями, проницаемыми для  зернового материала и воздуха, также способствуют воздушные струи, направленные сверху и снизу, при этом осуществляют максимальное расслоение аэрозерновой смеси на потоки зернового материала. Изменение воздушных объемов с потоками зернового материала позволяет целенаправленно изменять градиент скорости воздушного потока. [9]

Изменяющаяся  в определенном направлении  сила аэродинамического сопротивления  избирательно воздействует на легкие фракции зернового материала, а  именно, легкие сорные примеси, и тяжелые фракции зернового материала, а именно, зерно, при одновременном воздействии на зерновой материал отдельными воздушными струями, направленными сверху и снизу, которые получают при подаче воздушного потока на колеблющиеся  твердые криволинейные поверхности, проницаемые для  зернового материала и воздуха. Это позволяет обеспечить вывод тяжелых фракций зернового материала вниз от твердых криволинейных поверхностей, проницаемых для  зернового материала и воздуха, и вывод легких фракций зернового материала вверх от твердых криволинейных поверхностей, проницаемых для зернового материала и воздуха, и вдоль отдельных замкнутых воздушных изменяемых объемов. Таким образом, тяжелые и легкие фракции зернового материала приобретают различные траектории движения  на разной высоте от твердых криволинейных поверхностей. Траектория  движения  легких фракций направлена вверх относительно твердых криволинейных поверхностей и вдоль отдельных замкнутых воздушных изменяемых объемов, и легкие фракции выводят. Зерно, как более тяжелые фракции, изменяет траекторию движения  на обратную; при этом оно, преодолевая  аэродинамическое сопротивление воздушных струй, направленных снизу, проходит доочистку от легких сорных и легких зерновых примесей, и его вывод.