Совершенствование технологии послеуборочной обработки зерна с разработкой скальператора (отчет по преддипломной практике)

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1 ЛИТЕРАТУРНО-ПАТЕНТНЫЙ ОБЗОР…………...4
1.1 Общие сведения…………………………….4
1.2 Анализ существующих технологий послеуборочной обработки зерна…...5
1.2.1 Технологическая линия переработки зерна с производительностью 3 т/ч…………………………...5
1.2.2 Технологическая схема послеуборочной обработки зерна по патенту РФ 2369081 7………………..7
1.3 Анализ существующих конструкций скальператоров…...………………..10
ВЫВОДЫ …………………………...23





1.3 Анализ существующих конструкций скальператоров

Засоренность поступающего с полей зерна – актуальная проблема для зерновой отрасли России. Наличие примесей снижает класс партии зерна и его стоимость. Но вред сорных частиц не ограничивается только этим. Именно в примесях после уборки в большей степени содержится влага. В хранилищах влага перераспределяется, повышая влажность основной культуры. Соответственно увеличиваются затраты на сушку, зерновой материал быстрее портится.
Проблема решается путем организации предварительной очистки урожая. При этом необходимо учесть одно обстоятельство. Основной влагообмен происходит в первые сутки. Поэтому первичную очистку важно провести сразу же после поступления зерноматериала на ток.
На этапе предварительной очистки из зерновых продуктов удаляются частицы соломы, древесины, веревки или бумага, початки кукурузы. Для выполнения этой процедуры используются скальператоры или ворохоочистители.
Машинами в обязательном порядке оборудуют объекты:
• Пункты приемки зерна в хранилища силосного типа;
• Установки для перевалки продукта;
• Перерабатывающие комплексы.
При предварительной очистке повышается сыпучесть продукта, он лучше подготовлен для помещения в сушилки. Из зерна удаляются легковесные и крупные примеси, а также очаги инфекции: земля, остатки растений, минералы. Рассмотрим существующие конструкции скальператоров.
Машина ЗД-10 предназначена для предварительной очистки зернового вороха в поточной линии перед поступлением его в сушилку. Основными рабочими органами ЗД-10 являются воздушно-очистительная часть с приемной и отстойной камерами и ситовой стан, которые смонтированы на раме. Приемная камера воздушно-очистительной части машины ЗД-10 представляет собой бункер, изготовленный из листовой стали. Внизу расположены питающие валики 10 (рисунок 1.3), подающие зерно из камеры в воздушные каналы 9. Под каждым валиком для регулирования подачи вороха расположен подпружиненный клапан.
Воздуховод служит для соединения воздушного канала 9 с отстойной камерой 3. В ней помещен вентилятор среднего давления. К корпусу камеры кожух вентилятора крепят шпильками. В нижней части отстойной камеры расположен шнек 6 для вывода осевших в ней продуктов. На выходной части вентилятора закреплен патрубок, в котором помещена заслонка 1 для регулирования воздушного потока. Сетчатый барабан 2 предназначен для очистки воздуха, поступающего в вентилятор. Он смонтирован на розетках, закрепленных на валу.
В ситовом стане два сита установлены в трех направляющих. При замене сит среднюю направляющую, закрепленную винтами, необходимо снять. Основу этой части машины составляют цельноштампованные стальные боковины, соединенные между собой поперечными связями. Для выхода фракций, полученных в результате разделения зернового вороха, предусмотрены поддон и скаты.
Ситовой стан подвешен к раме машины на вертикальных металлических подвесках (пружинах) 4 и уравновешен противовесами. Он приводится в возвратно-поступательное движение с помощью двух шатунов 7. Одни концы этих шатунов крепят к хвостовику головки эксцентрика приводного вала 8, другие – к поддону ситового стана.
Сита очищаются скребками 5 специального конвейера, установленного над ними. Он состоит из двух ветвей втулочно-роликовой цепи, которые несут десять скребков (резиновые пластины в металлическом корпусе), прикрепленных к специальным звеньям цепи.
Рабочие органы машины приводит в движение электродвигатель, установленный на раме. С электродвигателя одним клиновым ремнем движение передается вентилятору, а другим – эксцентриковому валу машины, который вращается в шариковых подшипниках, смонтированных на вертикальных уголках рамы. Между подшипниками насажена пара эксцентриков и противовесов. Эксцентрики через шатуны приводят в колебательное движение стан машины.
Клиновым ремнем с эксцентрикового вала движение передается валу шнека, а с вала шнека – валу сетчатого барабана и валу конвейера. От вала 8 клиновым ремнем движение передается питающим валикам.
Зерновой ворох, подлежащий очистке, загрузочным устройством подается в приемную камеру. Питающие валики этой камеры равномерно подают его в воздушные каналы (рисунок 1.4). Здесь восходящие потоки воздуха выносят все легкие примеси (включая солому, колосья, головки сорняков и т.д.), а также щуплое зерно в осадочную камеру, которые из нее выводятся шнеком. Очищенный от легких примесей ворох попадает на сита, на которых выделяются крупные примеси, они идут сходом по ситам. Очищенное зерно (проход через сита) поддоном выводится наружу.
При регулировании рабочих органов машины следует добиваться выделения лишь легких и крупных примесей, не допуская потерь зерна в отходы. Подача зернового вороха при заполненной приемной камере зависит от зазора между клапаном и питающим валиком. Его устанавливают в зависимости от обрабатываемой культуры и намечаемой производительности, поворачивая ось клапана. Положение клапана фиксируется гайкой-барашком и пружиной, закрепленным на боковой стенке приемной камеры.
После того как установили величину подачи зернового вороха, можно приступать к регулированию воздушного потока в каналах заслонкой 1 (рисунок 1.3), добиваясь выделения легких примесей и легких щуплых семян очищаемой культуры. Если в очищенном зерне остаются легкие примеси, то скорость воздушного потока нужно увеличить, если же воздухом отделяется много хороших зерен – уменьшить. Для нормальной очистки сит необходимо отрегулировать скребки. Периодически по мере истирания резиновых пластин конвейер опускают по пазам вертикальных уголков рамы.

1 – заслонка; 2 – сетчатый барабан; 3 – отстойная камера; 4 – подвеска;
5 – скребок; 6 – шнек; 7 - шатун; 8 – вал; 9 – воздушный канал;
10 - питающие валики.
Рисунок 1.3 - Машина для предварительной очистки зерна ЗД-10

После работы, а также при переходе к очистке зерна другой культурой машину тщательно очищают от остатков зерна и сора. Эту операцию выполняют при работе машины вхолостую при открытых клапанах приемной камеры и максимальных скоростях воздушного потока.

I – зерновой ворох; II – воздушный поток с примесями; III – очищенное зерно; IV – крупные примеси; V - легкие примеси; VI – очищенный воздушный поток.
Рисунок 1.4 - Технологическая схема машины ЗД-10

Когда все остатки зернового вороха сойдут, машину останавливают, вынимают сита, обметают щеткой все е части, затем вставляют сита для новой культуры.
Далее рассмотрим конвейер-скальператор марки У2-УСК.1. Конвейер-скальператор марки У2-УСК.1 предназначен для удаления из зернопотока крупных (грубых) примесей в виде камней, металлических предметов и т.д., случайно попавших в зерно при его уборке и транспортировании.
Скальператор применяется в транспортных линиях, обеспечивающих подачу неочищенного зерна (например на приеме зерна с автотранспорта, передачи на зерносушилку и т.д.).
Скальператор представляет собой машину, обеспечивающую, удаление крупных примесей из потока зерна и состоит из следующих составных частей: корпус (1) представляет собой сварную конструкцию и является остовом скальператора, на котором собираются все узлы. Основным рабочим органом скальператора является движущееся бесконечное полотно-решетка (2). Тяговым элементом этого полотна являются две бесконечные цепи (3), огибающие приводные звездочки (4) и натяжные диски (5). Звездочки и диски находятся на валах, закрепляемых к корпусу скальператора
(рисунок 1.5).

1-корпус; 2-полотно-решётка; 3-цепь; 4-приводная звёздочка; 5-натяжной диск;
6-стержень; 7-пруток; 8-приёмная коробка; 9-кожух; 10,11-патрубки; 12-электропривод; 13-патрубок аспирационной сети.
Рисунок 1.5 – Схема конвейера-скальператора марки У2-УСК.1

Между двумя цепными контурами располагается непосредственно полотно-решетка, выполненное из круглых стержней (6) с приваренными к ним короткими прутками (7), свободные концы которых опираются на соседние стержни (6). Таким образом ячеи решетки образуются между двумя соседними стержнями и прутками, что составляет в свету отверстие размером 15х22 мм. Решетка, расположенная перпендикулярно потоку зерна, практически не изменяет направления и скорости движения зерна. Сверху корпуса установлена приемная коробка (8), к которой может подсоединяться сбрасывающая коробка ленточного, конвейера подающего зерно на скальператор или непосредственно самотек, также подающий зерно на скальператор.
Между верхом полотна-решетки и крышкой коробки имеется зазор, который может обеспечить вынос из потока зерна достаточно крупных предметов (например, норийные ковши). Приемная коробка снабжена легкосъемным кожухом (9) благодаря которому обеспечивается удобный доступ к рабочему органу скальператора. К нижней части корпуса присоединяются два патрубка (10) и (11) предназначенные для выхода зерна и крупных примесей из скальператора. Электропривод (12) закрепляется к корпусе скальператора и обеспечивает движение полотна-решетки. В зоне прохождения основного потока зерна в корпусе предусмотрен патрубок (13) для подключения скальператора к аспирационной сети.
Известен скальператор по патенту Ru №2275251, который относится к области сепарации сыпучих материалов и может быть использовано в сельском хозяйстве при разделении зерновых материалов.
Скальператор (рисунок 1.6) содержит перфорированный барабан 1, жестко закрепленный на валу 2. Вал 2 установлен на вертикальных стойках 3, которые выполнены с возможностью колебаний в плоскости, перпендикулярной валу 2. Барабан 1 через вал 2 соединен с виброприводом 4 осевых колебаний. Над барабаном 1 со смещением от его центра расположен загрузочный бункер 5. Ниже вала 2 со стороны, противоположной бункеру 5, установлен приемник 6 крупных частиц, а под барабаном 1 установлен приемник 7 мелких частиц. Вал 2 жестко соединен с радиальным стержнем 8, через который барабану 1 передается вращательное и круговые движения. Стержень 8 выполнен с возможностью колебаний в плоскости, перпендикулярной валу 2. Такое выполнение прутка 8 позволяет воздействовать на барабан 1 одновременно осевыми и круговыми колебательными движениями при одновременном вращении барабана 1. Пруток 8 соединен с шатуном 9, который при помощи шарниров 10 соединен с кривошипом 11 кривошипно-шатунного механизма круговых колебаний. На кривошипе 11, на конце, противоположном шарнирному соединению 10, расположен противовес 12. Кривошип 11 через вал 13 соединен со шкивом 14 привода круговых колебаний. Вал 13 соединен через пруток 15 с основным приводным валом 16. Пруток 15 установлен перпендикулярно валам 13 и 16. Вал 16 размещен соосно с валом 2 барабана 1. На свободном конце прутка 15 установлен противовес 17. Установка противовесов обеспечивает уравновешивание динамических нагрузок механизма привода. На валу 16 закреплен шкив привода 18 и свободно расположен блок шкивов 19. На валу 2 установлена муфта 20, которая может занимать два положения: "Включено" и "Выключено". При первом положении муфты 20 вращательное движение от вала 16 передается на барабан 1 без колебательных круговых движений (при этом механизм привода колебательных круговых движений отключен). При отключенной муфте 20 барабан 1 совершает вращательное и круговые колебательные движения. Вращательное движение к шкивам 18 и 19 передается от электродвигателя 21 и блока шкивов 22.

1-перфорированный барабан; 2-вал; 3-стойка; 4-вибропривод; 5-загрузочный бункер;
6-приёмник крупных частиц; 7- приёмник мелких частиц; 8-пруток; 9-шатун; 10-шарнир; 11-кривошип; 12-противовес; 13, 16-вал; 14-шкив; 15-пруток; 17-противовес; 18-привод; 19-блок шкивов; 20-муфта; 21-электродвигатель; 22-блок шкивов.
Рисунок 1.6 – Скальператор барабанный по патенту Ru №2275251

Скальператор работает следующим образом.
Исходный сыпучий материал из бункера 5 поступает на внешнюю поверхность барабана 1. Барабан 1 приводится во вращательное движение и совершает круговые и осевые колебательные движения. Частицы, находящиеся в материале под действием сложных силовых полей, распределяются по поверхности барабана 1. Крупные частицы попадают в приемник 6, а мелкие - в приемник 7. При сепарации легкоразделимых материалов круговые и осевые колебательные движения могут быть отключены. При этом включают муфту 20.
Применение заявляемого скальператора обеспечивает повышение качества процесса сепарации за счет улучшения расслоения зернового слоя и повышения просеиваемостипроходовых частиц через поверхность перфорированного барабана. Улучшение эффективности просеивания достигается за счет наложения сложного силового поля, составляющими которого являются круговые и осевые колебательные движения на зерновой слой, находящийся на цилиндрической перфорированной поверхности. Например, при сепарации семян пшеницы качество разделения в заявляемом скальператоре на 12...16% выше, чем в прототипе и известных аналогах.
Известен скальператор по патенту RU№2054337, который предназначен для разделения сыпучих продуктов на фракции.
Скальператор (рисунок 1.7) включает в себя приемный патрубок 1, цепной конвейер 2 и решетку, выполненную в виде поперечных наклонных планок 3 и прикрепленную к тяговым органам (цепям) 4 конвейера 2 консольно с помощью шарниров 5 (узел 1). Под конвейером 2 находится разгрузочный патрубок 6, а в головной части конвейера под приводными звездочками 7 расположен отводящий патрубок 8 крупных частиц. Над приемным патрубком может быть установлен конвейер 9.
Скальператор работает следующим образом. Продукт из приемного патрубка 1 поступает на поверхность решетки, образованной шарнирно прикрепленными наклонными планками 3 с перегородками (пластинами) 10. Крупные частицы остаются на поверхности движущейся решетки, и в момент огибания тяговых органов приводных звездочек 7 они направляются в отводящий патрубок 8.

1-приёмный патрубок; 2-цепной конвейер; 3-решётка; 4-цепь; 5-шарнир; 6-разгрузочный патрубок; 7-приводная звёздочка; 8-отводящий патрубок; 9-конвейер; 10-перегородки; 11-колебатель
Рисунок 1.7 – Скальператор с использованием пульсирующих воздушных потоков

При этом планки опрокидываются и решетки самоочищаются от застрявших в отверстиях частиц. Благодаря наклонному расположению планок 3 решетки длинномерные (соломистые) крупные частицы не могут попасть в отверстия, а упираются о боковые поверхности планок 3 и, падая на поверхность решетки, занимают горизонтальное положение. Затем они уносятся в отводящий патрубок 8. Мелкие частицы, проходя через отверстия решетки верхней и нижней ветвей конвейера, поступают в пневмосепарирующую камеру 13. В результате вибрации решетки верхней ветви конвейера с помощью колебателя 12 на решетчатой поверхности не образуется накопления мелких частиц. Они полностью проходят через отверстия решетки. Наклонные планки 3 решетки нижней ветви конвейера скользят по поверхности днища желобчатого лотка 11 и перемещают продукт к разгрузочному патрубку. Над разгрузочным патрубком планки 3 решетки занимают строго вертикальное положение, тем самым увеличивается живое сечение решетки.
Таким образом, наклонное расположение планок решетки и наличие колебателя верхней ветви конвейера значительно повышают эффективность работы скальператора.
После прохождения мелких частиц через отверстия решетки верхней ветви конвейера внутри потока продукта в пневмосепарирующей камере 13 образуется множество свободных пространств для лучшего взаимодействия легких частиц с воздухом, подаваемым со стороны жалюзийной стенки 14. Благодаря свободным межзерновым пространствам в слоях продукта легкие частицы увлекаются воздухом и направляются через всасывающий (воздухоотводящий) патрубок 15 и воздухопровод в отделитель. При этом существенно уменьшается сопротивление движению легких частиц вместе с воздухом внутри потока в пневмосепарирующей камере 13, т.е. не требуется большое давление и расход воздуха. Клинообразная форма вертикального всасывающегося патрубка 15 обеспечивает постоянство скорости воздуха по всей высоте пневмосепарирующей камеры 13. Верхнее расположение выходного отверстия всасывающего патрубка позволяет плавно изменить горизонтальное направление движения воздушного потока в вертикальное, при котором увеличивается разница между скоростями витания легких и тяжелых частиц продукта и повышается эффективность процесса разделения. Наличие гибкой пластины (фартука) 16 предотвращает подсос воздуха из нерабочей веpхней зоны приемного патрубка 1, так как она во время работы скальператора находится в контакте с потоком воздуха. Тяжелые частицы продукта, перемещаясь вниз, поступают в разгрузочный патрубок 6.
Таким образом, расслоение продукта при прохождении его через отверстия решетки с образованием большого количества свободного межзернового пространства в пневмосепарирующей камере значительно повышает эффективность отделения легких частиц от продукта.
Проведя анализ существующих конструкций скальператоров, мы видим, что они характеризуются большим разнообразием и отличаются по конструктивному исполнению.
Таким образом, все эти машины более компактны, производительны, позволяют получать более чистую продукцию.
Подводя итог вышеизложенному, можно сделать заключение, что повышение эффективности послеуборочной обработки зерна, возможно за счет создания машин с повышенной эффективностью очистки и энергосберегающие исполнение.
В связи с этим, перед настоящей выпускной квалификационной работой были поставлена задача, разработать конструктивно- технологическую схему скальператор.