книги из ГПНТБ / Кожуховский И.Е. Зерноочистительные машины. Конструкции, расчет и проектирование
.pdfИ. Е. КОЖУХОВСКИЙ
д-р техн. наук
ЗЕРНООЧИСТИТЕЛЬНЫЕ
МАШИНЫ
КОНСТРУКЦИИ, РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Издание второе, переработанное
[М осква
„МАШИНОСТРОЕНИЕ11
1 9 7 4
"контре |
j Ы К? |
w „ iu T iO i |
Э К ЗШ Г V |
О .! |
|
К58
УДК 631.362
Кожуховский И. Е. Зерноочистительные машины. Конструкции,
расчет и проектирование. Изд. второе, перераб. М., «Машино строение», 1974, 200 с.
В книге рассмотрены основные принципы очистки и сортиро вания зерна; приведены теоретические основы процесса работы сепарирующих органов машин и закономерности процессов, вы явленные экспериментальными исследованиями, а также основан ные на них методы расчета сепарирующих органов. Дано описа ние отечественных и некоторых зарубежных агрегатов и машин. Изложены принципы и порядок проектирования машин, требо вания к конструкциям и основные правила испытаний.
Во втором издании книги (1-е изд. 1965 г.) приведены сведения о зерноочистительных пунктах и комплексах для поточной обра ботки зерна.
Книга предназначена для научных сотрудников, инженеров и техников, занятых проектированием, изготовлением, эксплуата цией и испытанием зерноочистительных машин. Табл. 34, ил. 138, список лит. 20 найм.
Рецензент д-р техн. наук |
Н. Г. Гладков |
423-226 К 038 (01)—74 226—74
© Издательство «Машиностроение», 1974 г.
ВВЕДЕНИЕ
Производство зерна в сельском хозяйстве завершается по слеуборочной обработкой, заключающейся в его очистке и сушке.
Послеуборочная обработка— один из наиболее трудоемких процессов производства зерна. Поэтому перед тружениками сель ского' хозяйства поставлена задача так организовать поточную обработку зерновой части урожая, чтобы резко повысить произ водительность труда при выполнении этих работ.
В колхозах и совхозах все большее распространение получает поточный метод послеуборочной обработки зерна, осуществляемый на механизированных зерноочистительных и зерноочистительно сушильных пунктах, агрегатах и комплексах.
Пункты для послеуборочной обработки зерна представляют собой индустриальные предприятия нового типа в сельском хо зяйстве. В состав их входит зерноочистительное, сушильное, погрузочно-разгрузочное, транспортное и другое оборудование для выполнения всех операций, связанных с очисткой, сортиро ванием, сушкой и хранением зерна.
Кроме пунктов, в сельском хозяйстве используются зерно очистительные агрегаты и зерноочистительно-сушильные комп лексы с оборудованием производительностью 5, 10, 20 и 40 т/ч.
Поточный метод. послеуборочной обработки зерна определяет основное направление в конструировании зерноочистительных машин.-
Выпускавшиеся ранее зерноочистительные машины были пе редвижными, имели небольшую производительность, загрузка зерна в них осуществлялась вручную. Каждую машину обслу живали 3—5 человек, не считая рабочих, занятых на погрузке зерна в транспортные средства и других работах на току.
Для очистки бунтов зерна на открытых токах с 1960 г. исполь зуются самопередвижные машины увеличенной производитель ности, с механической загрузкой и укладкой его после очистки в новый бунт. Эти машины требуют меньше обслуживающего персонала, чем передвижные, однако для выполнения всех осталь ных работ на току по-прежнему нужно иметь большое количество рабочих.
1* 3
Все работы на зерноочистительных агрегатах и комплексах вы полняют два-три человека. Применение комплексной механизации для послеуборочной обработки семян и продовольственного зерна позволяет повысить в 7— 10 раз производительность труда при снижении стоимости обработки в 1,5—2 раза.
Условия работы машин на пунктах отличаются от условий ра боты на токах. Зерноочистительные машины на пунктах должны быть стационарными, приспособленными для работы в закрытом помещении. Внедрение поточного метода требует разработки но вых машин. Во втором издании книги рассмотрены конструкции новых машин, агрегатов и комплексов для поточной обработки зерна. В книге приведены также расчеты сепарирующих рабо чих органов, основанные на результатах новых исследований.
Г лава I
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ОЧИСТКИ И СОРТИРОВАНИЯ ЗЕРНА
Зерно в зависимости от назначения делится на группы: 1) се менное, 2) продовольственное, фуражное и техническое. К ка честву зерна каждой группы предъявляют особые требования, которые регламентируются государственными стандартами. Нужное качество зерна достигается его очисткой, сортированием и калиброванием.
Очисткой зерна называется выделение из него' примесей. Сортированием зерна называется разделение его на части (фракции), различающиеся какими-либо свойствами в зависи
мости от назначения.
Калиброванием зерна называется разделение его по размерам для дальнейшего использования в технологических процессах,
требующих точных размеров зерна. |
|
Очистку, сортирование и калибрование |
зерна выполняют |
на зерноочистительных машинах, состоящих |
из сепарирующих |
(разделяющих) органов, принцип работы которых основан на различии некоторых физико-механических свойств частиц зерно вой смеси. Такими свойствами являются крупность (размеры), аэродинамические свойства, состояние поверхности, форма, плотность, упругость, механичёская прочность, цвет, электрофи зические свойства и др.
V
РАЗДЕЛЕНИЕ ПО КРУПНОСТИ
Признаками разделения зерновой смеси по крупности являются размеры частиц, определяемые по трем взаимно перпендикуляр ным направлениям': длина •=— наибольший продольный размер, ширина — больший поперечный размер, толщина — меньший по перечный размер. Зерновую смесь можно разделить на фракции, отличающиеся шириной, толщиной или длиной зерен.
Разделение по ширине производится при помощи решет с круг лыми отверстиями. Как видно из рис. 1, проходимость через круглое отверстие зависит только от ширины зерна.
Разделение по толщине производится при помощи решет с про долговатыми (прямоугольными) отверстиями (рис. 2). Через про долговатое отверстие решета может пройти только то зерно, тол-
5
Рис. 1. Разделение зе рен на решетах с круг лыми отверстиями:
I, 2 и 3 — зерна, ширина которых меньше диаметра отаерстиП (проходит че рез решето); 4 — зерно, ширина которого больше диаметра отверстии (не проходит через решето)
Рис. 2. Разделение зерен на решетах с продолговатыми отвер стиями:
1, 2 н 3 — зерна, толщина которых меньше ширины отверстия (проходят через решето); 4 — зерно, толщина которого больше ширины отнерогия (не проходит через решето)
о®@©
эо о о а Гоооо
Рис. 3. Разделение зерен ячеистой поверхностью:
/ — зерно, длина которого меньше диа метра ячейки (укладывается в ячейке); 2 — зерно, длина которого больше диа метра ячейки (не укладывается в ячейке)
&
щина которого меньше ширины отверстия, ширина же и длина зерна не имеют при этом значения, так как продолговатые отвер стия имеют длину, значительно большую длины зерна.
Разделение по длине производится триерными (ячеистыми) по верхностями (рис. 3). Машины для разделения зерновой смеси по длине называются триерами. Ячеистые поверхности триеров делают либо в виде вращающегося цилиндра с ячейками на вну тренней поверхности (цилиндрические триеры), либо в виде дисков с ячейками на боковых поверхностях (дисковые триеры).
РАЗДЕЛЕНИЕ ПО АЭРОДИНАМИЧЕСКИМ СВОЙСТВАМ
Аэродинамические свойства частиц зерновой смеси характе ризуются сопротивлением, которое оказывает их движению воз душная среда. Частицы, встречающие большое сопротивление, двигаются (под действием равных сил) относительно воздушного потока медленнее, чем частицы, встречающие меньшее сопротивле ние. Эти свойства частиц зерновой смеси положены в основу очи стки и сортирования семян воздушным потоком.
Сопротивление, которое оказывает движению тела воздушная среда, зависит от размеров, формы и состояния поверхности тела, его относительной скорости и расположения, а также от состояния воздушной среды и выражается формулой
|
R = k |
Р |
Fv\ |
( 1) |
|
|
9,81 |
|
|
где R — сила сопротивления |
движению в |
кгс; |
||
k — коэффициент сопротивления; |
|
|||
р — плотность |
воздуха |
в кг/м3; |
|
|
F — миделево |
сечение тела, |
т. е. площадь -проекции его |
||
на плоскость, перпендикулярную к направлению от |
||||
носительной скорости, в м2; |
|
|||
9,81 — переводной коэффициент единицы |
силы из н в кгс; |
|||
v — относительная скорость |
тела в м/с. |
|||
Если частицызерновой смеси |
поместить |
в горизонтальный |
или наклонный воздушный поток, то последний, обтекая частицы, будет действовать на них с силой R, под влиянием которой частицы приобретают некоторые ускорения. Чем больше сила R, тем боль
шее ускорение сообщает она частице и тем дальше относится эта частица воздушным потоком.
Ускорение, которое сообщает частице зерновой смеси сила R,
определяется |
выражением |
|
|
|
|
R_ |
k p F |
У2 = knv2, |
( 2) |
|
/ = гп |
m9,81 |
||
где т — масса частицы в кг; |
|
|
|
|
kn = |
----- коэффициент |
парусности. |
|
7
К о э ф ф и ц и е н т п а р у с н о с т и может служить пока зателем аэродинамических свойств тела. Однако в качестве при знака разделения зерновой смеси по аэродинамическим свойствам чаще используют другой показатель — к р и -
т и ч е с |
к у ю |
с к о р о с т ь , |
которая |
имеет |
более простой физический смысл и может |
быть |
|||
определена непосредственными |
замерами. |
|
||
Если |
тело |
поместить в канал, в котором |
||
вентилятором |
возбуждается однородный верти |
кальный воздушный поток, движущийся с не которой скоростью снизу вверх (рис.4), то оно будет находиться под действием двух сил: дав ления воздушного потока R и веса G. Сила R
|
|
|
направлена вертикально вверх, сила |
G— |
|||
|
|
|
вниз. |
|
|
|
|
|
|
|
В зависимости |
от этих сил тело будет дви |
|||
Рис. 4. Силы, |
дей |
гаться либо |
вниз, |
если G > R, либо |
вверх, |
||
если G < R. Если G — R, то тело в потоке бу |
|||||||
ствующие |
на |
ча |
|||||
стицу в вертикаль |
дет находиться во взвешенном состоянии. |
В этом |
|||||
ном воздушном по |
случае скорость тела относительно потока равна |
||||||
токе |
|
|
скорости потока, но имеет противоположное |
||||
т и ч е с к о и V,кр |
направление. Эта скорость называется |
к р и - |
|||||
и определяется из формулы (1), в которой |
|||||||
сила R |
приравнивается весу |
тела О = mg: |
|
||||
|
|
|
G = R = k - m |
F^ |
(3) |
||
откуда |
|
|
|
|
|
<«> |
|
|
|
|
-^=VW=Vi- |
Критическая скорость обратно пропорциональна корню квад ратному из коэффициента парусности.
РАЗДЕЛЕНИЕ ПО СОСТОЯНИЮ ПОВЕРХНОСТИ, ФОРМЕ И ПЛОТНОСТИ СЕМЯН
Разделение по размерам и аэродинамическим свойствам — наиболее распространенный прием очистки и сортирования зерна. Однако в некоторых случаях, особенно при очистке и сортирова нии семенного зерна, приходится дополнительно использовать и другие признаки разделения, из которых наиболее распростра нены состояние поверхности, форма семян и примесей и плотность-
На различии состояния поверхности и формы семян основан принцип работы горок, змеек и электромагнитных семеочисТш тельных машин. Показателем, характеризующим способность частиц смеси разделяться на горках (наклонных поверхностях),
8
является коэффициент трения по поверхности горки, зависящий от состояния поверхности и формы частиц.
Для разделения на электромагнитной машине семенной ма териал предварительно смешивают с порошком, содержащим же лезные частицы. Семена, имеющие гладкую поверхность, порош ком не обволакиваются, семена же, имеющие шероховатую по верхность, покрытую бороздками и волосками, обволакиваются порошком. Такие семена разделяются на электромагнитном бара бане, к которому притягиваются семена, покрытые порошком; семена же, не покрытые порошком, скатываются с барабана.
Рис. 5. Разделение зерен на решетах с треуголь ными отверстиями:
/ — решето; 2 — битое по перек зерно пшеницы (про ходит плашмя через тре угольное отверстие); 3 — целое зерно пшеницы такой же ширины (задерживается на решете); 4 — семя гречмшки (проходит через тре-
Для разделения семенного материала по форме частиц поль зуются решетами с треугольными отверстиями. Has таких решетах можно отделить семена треугольной формы от семян другой формы
с такими же размерами |
поперечного |
сечения и, следовательно, |
не разделимые решетами |
с круглыми |
и продолговатыми отвер |
стиями (рис. 5). Этим способом могут быть, например, выделены из пшеницы татарская гречишка (кырлык), имеющая треуголь ную форму, из гречихи — стручки дикой редьки, из тимофеевки — щавель малый и др.
Для разделения семенного материала по совокупности при знаков, превалирующим из которых является плотность, приме няют пневматические сортировальные столы.
На отражательных сортировальных столах разделение про изводится также по совокупности признаков: плотности, состоя нию поверхности, форме, размерам, но превалирующим здесь может быть любой из этих признаков.
По совокупности механических и электрических свойств се мена разделяются на электрорешетных, электроаэроционных и электроаэродинамических сепараторах, в которых, используется электрическое поле коронного разряда.
9