Калибратор Фадеева – высокая эффективность, низкое энергопотребление

Новое в зерноочистке                                                                                 Высокий урожай без химии

 

Калибратор Фадеева – высокая эффективность, низкое энергопотребление

(Авторство защищено патентами Украины и России).

 

Уважаемый читатель, хорошо, что природа не допускает вездесущее человеческое мышление (хотя, это та – же природа) в некоторые, только ей подвластные технологии. В Японии были серьёзные намерения и соответствующие вложения с целью получить молоко коровы, путём искусственной ферментации корма всходящего в рацион её питания. Как хорошо, что ничего у них не получилось. Человек, какой сегодня есть – обязан только натуральным продуктам питания, исходным материалом для которых в течении миллионов лет было то, что составляет естественный, растительный и животный мир Земли.

На мой взгляд, есть одна особенность нашего времени: резкое ускорение прогресса в промышленности за счёт новых технологий – лазерные, плазменные, оптико-волоконные, на пороге нано–технологии и т.д., и, практически, неизменные технологии производства зерна, мяса, и т.д.. На этот счёт есть хорошая фраза – природу не обманешь. И не надо пытаться её обмануть, а то за обман она же может и наказать.

В то же время, сегодняшние достижения в машиностроении могут существенно повысить эффективность агротехнологий.

Уважаемый читатель, прошу простить меня за повторяемость (рис. 1), но сложившееся травмирующее воздействие на зерно нельзя не менять.

7.1Понимаю, что такой график не поднимет настроение ни тому, кто делает сельскохозяйственные машины, ни, тем более, тому, кто сеет зерно. Но если сегодня появилась возможность изменить соотношение в пользу целого зерна, то это надо делать!

При послеуборочной подготовке травмирование семян вызвано многими причинами. При очистке, сортировке, сушке, а также транспортировке зерно подвергается механическим повреждениям больше чем при обмолоте его комбайнами. Картина усугубляется еще и тем, что с целью повышения глубины очистки зерно пропускают через очистительные машины многократно. К тому же зерно за период хранения несколько раз перекачивают из силоса в силос.

Так, средний путь прохождения семян по транспортировочным механизмам составляет около 1500м, из них по транспортерным лентам со скоростью 4,5м/с-60м, в ковшах норий со скоростью 3 м/с-60м; в бункерах и самотечных трубах- 20м, пройдя такой путь, зерно попадает в силос с высоты 30м.

Сильно травмируют зерно зернометатели. Так у зерна брошенного зернометателем на 4м повреждения возросли на 11%, а на 8м на 17%, или в два раза по сравнению с исходным образцом.

Зерно травмируется при обработке на механизированной очистке. Так при обработке пшеницы на зернотоке установлено, что зерно пшеницы травмируется в такой же степени как при уборке комбайном. Если исходное зерно перед очисткой составляло 15% травмированного, то после зернотока – 30%. Это с учетом того, что дробленые отошли при калибровке.

Особенно травмируют нории (удар ковша при загрузке, удар зерна на выходе о стенку головки), шнеки зерноочистительных машин (зерно мнется в зазоре между винтовой поверхностью шнека и кожуха), в самотоках (за счет трения о стенку канала), при падении в бункер, в решетных машинах на решетах высеченных из тонкого стального листа.

Новые машины, кроме всего прочего, травмируют семена из-за наличия острых кромок, заусенец, а старые из-за увеличенных зазоров между шнеками и кожухами, из-за деформации каналов.

Зерно сильно травмируется в пневмопроводах. Это понятно, т. к. скорость потока воздуха при транспортировании пшеницы выше 20м/с.  И любой поворот трубопровода – это трение зерна (а то и удар) о стенку, и повреждение, прежде всего, оболочки около зародыша. При послеуборочной подработке зерна необходимо избегать лишних пропусков через машины. С.А. Чазов отмечает, что за один пропуск через очистительную семенную машину травмирование пшеницы возросло на 2-3%. Наиболее сильно повреждают семена машины, имеющие триер. Н Морозов указывает, что за один пропуск на «Петкус Гигант» травмируется до 10% зерна.

Установлено, что для семян основных зерновых культур влажностью 14...17% предельная величина работы одиночного удара, при котором появляются признаки внешнего травмирования (макротравмы) находятся в пределах 0,11...0,16 Дж. При этом полевая всхожесть снижается на 17...23%.  С увеличением количества циклов нагрузки семян существенно снижается их полевая всхожесть, а начальная фаза разрушения наступает при меньших значениях работы удара. [В.М. Дринча 2006].

В прошлых публикациях мы говорили с вами о травмировании зерна нориями и ситами (решетами). В этой статье рассмотрим машины, которые называются одним словом сепараторы.

Так сложилось, что, практически, все машины по зерноочистке называют сепараторами. В переводе с английского сепарация – это разделение (сепаратор подшипника разделил один шарик от другого и не даёт им сбегаться вместе). Если машины функционально выполняют разные задачи (отделение легковитаемого сора от зерна, удаление мелкого, тяжёлого, абразивного сора, очистка от разных зерновых примесей, разделение зерна по размерам, по плотности и т.д.) называть одним словом сепараторы, то не понятно, какую конкретно операцию выполняет данная машина.

Если по смыслу, то аспираторы – машины для отделения легковитаемого сора, калибраторы – машины для разделения зерна по геометрической форме, и размерам, сепараторы – машины для разделения зерна по плотности (фактуре).

Рассмотрим схемы широко применяемых машин для рассева зерна с целью разделения его по размерами удалению из него сора, т.е. калибраторов. Основным узлом таких машин является рассев. Существует несколько вариантов привода рассева в колебательное движение. Проведем сравнение схем разных рассевов.

Маятниковый рассев (рис. 2).

8.2Рассев на мягких связях с рамой, колеблется за счет вращения дебалансирующего груза (машины типа БСХ, БИС, ТАЗ, и т.д.). Преимущества: простота конструкции; низкое энергопотребление (за счет мягкой связи с рамой); бесшумность работы.

Недостатки: отсутствие регулировок; параллельное движение зерна на ситах; две степени свободы; большие габариты (амплитуда требует связей определенной длины, и необходим наклон рассева для поступательного движения зерна по нему); знакопеременная нагрузка на раму; неустойчивость режима за счет наложения частоты вынужденных колебаний на частоту собственных колебаний рассева, что обязательно происходит при выходе на режим и остановке (чем ближе указанный режим наложения частот к рабочему, тем опаснее этот критический режим); зерно на рассеве пассивно и его движение обусловлено только силами трения, гравитационным полем и углом наклона рассева к горизонту; никогда четыре связи не могут иметь равную нагрузку на растяжение, одна всегда недогружена.

8.32. Рассев на жестких вертикально расположенных торсионах (пластинчатых пружинах) выполняется в двух вариантах. В первом (рис. 3а) зерно, проходящее через верхнее сито попадает на нижнее (подсевное), а во втором (рис. 3б) варианте зерно по ходу движения «опрашивает» все сита рассева последовательно.

а) Параллельное движение зерна на ситах (машины типа Петкус, Кимбрия, СМ и т.п.).

Преимущества: управляемость частотами колебаний; малые габариты.

Недостатки: низкая эффективность рассева; шум, особенно при появлении зазоров в системе привода; высокое энергопотребление (низкий КПД) – половина усилий привода в качестве реакции тратится на деформацию рамы и ее знакопеременные колебания; возникновение резонансных режимов при наложении частот вынужденных колебаний рамы на частоты ее собственных колебаний; высокие нагрузки на раму требуют выполнения ее прочной, а значит массивной и тяжелой; зерно на рассевах пассивно – нет колебаний под углом к вектору гравитационного поля.

б) Последовательное движение зерна на ситах.

Преимущества: высокая эффективность работы рассева; управляемость частотами колебаний;

Недостатки: большие габариты (сита требуют наклона в разные стороны), (остальные недостатки те - же, что и в случае а), за исключением эффективности работы.

3. Рассев на жёстких торсионах под углом к вектору гравитационного поля: (Рис.4).

8.4Преимущества: активное взаимодействие с зерном; управляемость частотами колебаний; меньшие габариты машины из-за горизонтального размещения рассевов; последовательное движение зерна на ситах рассева;

Недостатки: высокий уровень шума (зазоры в системе привода); высокое энергопотребление; возможность резонансных режимов; большая масса рамы (требует высокой жесткости).

8.54. Рассевы барабанного типа

а) Горизонтальная ось вращения (рис. 5а)

(машины типа КБС, Луч, ЗСО и т.п.).

Преимущества: простота конструкции; бесшумность работы;

Недостатки: низкая эффективность работы из-за отсутствия очистки сита в нижней части, и малой доли сита взаимодействующей с зерном; высокая травмированность зерна; узкий диапазон регулирования.

б) Вертикальная ось вращения (машины типа БЦС, Риела и т.п.).

Преимущества: высокая производительность из-за активного взаимодействия сита с зерном и из-за практически, полной занятости зерном поверхности рассева.

Недостатки: агрессивное воздействие на зерно; отсутствие регулировок режима роботы; отсутствие возможности наблюдать рабочий процесс; сложность конструкции;

Анализ работы всех вышеперечисленных рассевов выполнен нами на основе того опыта, который мы получили изготовляя и эксплуатируя всё (кроме БЦС) рассевы в конструкциях выпускаемых нами колибраторов.

Именно присущие им недостатки заставляли продолжить разработку вариантов с целью создания машины без недостатков, и это нам почти что (ох уж это почти что!) удалось.

Мы уже охарактеризовали применяемые нами сита и систему аспирации от пыли и легковитаемого сора. Рассмотрим основную часть ОКМФ – рассев.

8.6Нами разработан рассев (рис. 6), который является основой линейки зерноочистительных машин, как для первичной зерноочистки, так и для калибровки с целью последующей сепарации в линии по производству семян. Преимущества: не травмирует зерно; не требует рамы (достаточно опоры); в 2 раза (а то и более чем в 2) потребляет меньше электроэнергии; глубокое регулирование режимов работы (амплитуда, частота колебаний, время движения зерна по рассеву); бесшумность работы; простота конструкции, надежность и удобство в эксплуатации; возможность размещать рассевы как последовательно (один за другим) в горизонтальной плоскости, так и эшелонировано (один над другим) в вертикальном варианте.

Недостатки: при остановке машины, в силу нарушения синхронности вращения дебалансов на выбеге роторов при совпадении частот вынужденных колебаний рассева с собственными колебаниями, рассев в течение 2-3 секунд колеблется в резонансном режиме. При наличии частотного преобразователя этот режим (5-6 Гц) проходит без заброса амплитуды.

Эффективность любого рассева (при равных площадях) определяется следующими параметрами: проницаемостью сит (доля площади отведенной для прохода зерна от общей площади сита); силовым взаимодействием сита с зерном; эффективностью очистки сит во время работы.

О проницаемости сит устанавливаемых на наши калибраторы мы говорили в прошлых публикациях (наши сита (решета) имеют проницаемость на 30-40% выше, чем обычные). А что касается силового взаимодействия зерна с ситом, то оно наиболее эффективно при векторе колебания сит под углом к вектору гравитационного поля, ибо сито при этом делает колебания зонтичного типа (встряхивание), провоцируя как проход через него частиц меньше (или равных) калибру сита, так и освобождение отверстий от частиц большего размера. Кроме этого, зерно на таком рассеве постоянно находится, в режиме массообмена, то есть в режиме ворошения (взаимообмена местом нахождения).

Именно такое взаимодействие сита с зерном реализуется в наших рассевах. Но если в рассевах с жесткими торсионами для регулирования угла вектора импульса необходима замена пластинчатых пружин на пружины других размеров, то в нашем рассеве достаточно повернуть на требуемый угол вибраторы.

Теперь о вибраторах. Приходится удивляться, как сегодня можно производить такую простую машину, как вибратор, с гарантированным ресурсом 1000 часов. И это только потому, что подшипники вала, на концах которого консольно расположены дебалансы (он же вал ротора электродвигателя), установлены в силуминовых крышках электродвигателя. При возникновении малейшего зазора между обоймой подшипника и посадочным местом в силуминовой крышке (а ему и возникать не надо – пусть небольшой, но он предусмотрен технологией сопряжения подшипника и крышки) знакопеременная нагрузка приводит к наклепу алюминия, увеличению зазора и выходу вибратора из строя.

Мы разработали свои вибраторы (авторство защищено патентами Украины и России). Выход из строя такого вибратора обусловлен только ресурсом электродвигателя. А поскольку вал ротора электродвигателя в нашем вибраторе не нагружается ни в осевом, ни в радиальном направлениях, то можно рассчитывать на приличный ресурс, превышающий указанный в паспорте завода-изготовителя электродвигателя.

Вибратор позволяет за счет изменения взаимного положения дебалансов регулировать величину импульса практически монотонно (12 положений). Корпус вибратора выполнен монолитным с ответным местом для консольного расположения фланцевого электродвигателя. Для компенсации возможной несоосности валов вибратора и электродвигателя (каждый на двух собственных опорах), передача крутящего момента осуществляется через эластичную муфту.

Поскольку рассев безопорный (3 степени свободы) и вся подводимая энергия расходуется только на его колебания, то мощность, потребляемая двумя вибраторами, не превышает 0,5 кВт. Отработавший свой ресурс электродвигатель легко меняется.

Очистка сит в процессе работы во многом определяет эффективность работы машины в целом. Особенно это важно при работе с семенами сложной формы. Внимательное наблюдение за просыпаемостью зерна на рассевах машин с щеточной (скребковой) очисткой сит, то есть подавляющего большинства машин как отечественного так и зарубежного производства, позволяет утверждать то, что зона активного просыпания намного меньше половины очищаемой площади при движении щетки (рис.7).

8.7А у клинообразных семян (подсолнечник и т.п.) и того меньше. Логика подсказывает выход – увеличить скорость движения щетки. Увы, ни в одной машине такой регулировки не предусмотрено.

Переход на шарики, как способ очистки сит, своевременен как с точки зрения снижения травмирования семян, так и повышения эффективности рассева. При этом надо понимать, что шарик должен быть активным на тех режимах колебания рассева, на которых взаимодействие зерна с ситом самое благоприятное. Этому условию отвечает три момента: шарик полиуретановый (прыгучесть в 1,5 раза выше, чем у резинового); зазор между «постелью» шарика, то есть рельефной толкающей шарик проницаемой поверхностью и ситом должен быть оптимальным; и наконец, сама «постель» должна быть максимально агрессивной, то есть беспощадно отправлять шарик на работу. К сожалению эти три условия не всегда отслеживаются. Так у многих машин «постель» делается проволочной из сварной сетки с ячейкой 20Х20. Такая сетка демпфирует при взаимодействии с шариком и нужны большие амплитуды для его активного отскока. Максимальная скорость отскока шарика в момент выравнивания его деформации и хорошо, когда упругая энергия деформации при восстановлении формы шарика тратится на его ускорение, но это возможно только при абсолютно жестком ударе. Понятно, что надо стремиться к этому.

Мы много занимались исследованием этого процесса.

В узлах сетки размещали специальные бонки, делали «постель» в виде жесткой матрицы и т.д. В конце концов, когда разные по геометрическому исполнению поверхности «постели» установили на один рассев и при одинаковых амплитудах колебания монотонно меняли частоту за счет частотного преобразователя, то раньше всех начали работу шарики на трубках диаметром 12 мм (рис. 8).

8.8На больших частотах начали двигаться шарики на треугольных профилях, и еще на больших – на сварных сетках. Именно трубки используются нами при производстве калибраторов.

Общий недостаток при очистке сит шариками – наличие мертвых зон. Это плата за переход очистки сит со щеток на шарики. Щетки при своем движении перекрывают рабочую площадь, и мертвых зон, то есть зон не очищаемых, не остается. Шарик должен работать в своей «зоне заключения», то есть зоне, из которой он не может выпрыгнуть – иначе все шарики соберутся в направлении движения зерна. Понятно, что размеры зоны и количество шариков для работы в ней должны быть оптимизированы. Недопустимы сплошные перегородки между зонами – шарик не может очищать сито на расстоянии меньше собственного радиуса от стенки.

Опыты показали, что оптимальная зона 128х248 мм при зазоре от верхней точки сферической стенки до сита 25 мм (диаметр шарика 34 мм).

8.9Одно из требований к очищающее- калибрующей машине – удобная и быстрая замена сит. На наших машинах сито меняется за 2 – 3 минуты без какой-либо его доработки. То есть просто требуемое сито кладется на место предыдущего и прижимается специальным устройством, на котором при помощи четырех гаек закреплены ворошители. Ворошитель позволяет воздействовать на зерно в процессе его движения по ситу так, что вся поверхность сита покрыта зерном. С целью повышения качества калибровки он изготавливается из резинового шнура и устанавливается на определенной высоте от сита. В каждом конкретном случае высота его установки может изменяться непосредственно в процессе работы (рис. 9).

Таким образом: предлагаемые вашему вниманию калибраторы содержат те технические решения, которые были отобраны в результате многочисленных, сравнительных испытаний

8.10

Мы выпускаем калибраторы практически на любую производительность, на любую сельскохозяйственную культуру, на любой вариант компоновки.

С уважением к.т.н., доцент Фадеев Л.В.

11.11.2010г.

2009-2017 © АгроВектор. All rights reserved.
КОРЗИНА ЗАКАЗОВ

Продавец Наименование Кол-во Цена  
ОЧИСТИТЬ КОРЗИНУ
ПРОДОЛЖИТЬ ПОКУПКИ
ОФОРМИТЬ ЗАКАЗ
КОРЗИНА ЗАКАЗОВ (0)
ОФОРМЛЕНИЕ ЗАКАЗА
ВЕРНУТЬСЯ В КОРЗИНУ
ПРОДОЛЖИТЬ ПОКУПКИ
ОТПРАВИТЬ ЗАКАЗ