Замена сит и решет стандарта 60-х годов прошлого века на новые.

 

 

 

Поскольку основной элемент зерноочистительной и сортировальной техники – это сита и решета, то остается только удивляться, как можно было мирится с тем, что десятилетиями выпускались (и продолжают выпускаться) сита и решета, проницаемость и геометрическая форма которых не позволили повышать производительность машин и улучшать качество их работы.

Работая на машинах типа БСХ, СМ, «Петкус» и др., я все время раздражался тем, что в паспорте производителя стоят цифры, которые на практике никому не удается получить, а при очистке таких семян как подсолнечник, вообще, производительность меньше заявленной в паспорте в разы!

Рис. 1. «Мертвые зоны» при очистке сита упругими шариками.

Рассмотрим от чего, вообще, зависит производительность работы решетных зерноочищающих машин. Возьмем четыре основных условия.

1. Площадь рассева, точнее, площадь сита, за исключением мертвых зон, то есть зон, в которых очистка не происходит в силу способа очистки и конструктивных особенностей крепления сита (рис. 1).
2. Величина суммарной площади отверстий, отнесенной к общей площади сита (в %). Живое сечение.

   К сожалению, этот показатель не учитывает площадь мертвых зон, которая может сильно отличаться у разных машин.

3. Эффективность очистки ситв процессе рассева на них зерна.

   Для клинообразных семян (подсолнечник и т.п.) этот показатель очень важный. Поскольку отверстие сита быстро закрывается застрявшей в нем зерновкой, и до ее удаления, отверстие не «работает».  Это особенно заметно на машинах типа  БИС, БСХ и подобных, где сито движется по круговой траектории, т.е. отсутствуют колебания в вертикальном направлении, что не позволяет ситу частично самоочищаться, да и шарик при круговых колебаниях вяло работает.

4. Возможность регулировать режимы колебания сита с целью изменения частоты, амплитуды и вектора направления. Такая регулировка позволяет подобрать оптимальный режим очистки для каждой культуры.

К сожалению, такого набора регулировок нет ни в одной машине, кроме тех, которые выпускаются нами. В машинах типа БИС, БСХ и других с круговым движением сит, вообще такие регулировки отсутствуют.

Исходя из вышеизложенного, универсальным решением повысить производительность зерноочищающих машин различного варианта исполнения – это повысить прозрачность сит, т.е. увеличить F (%) за счет увеличения суммарной площади отверстий (Σ f_отв). Основное узкое место, сдерживающее производительность очищающих машин – это удаление мелкого сора на подсевных ситах, по той причине, что сита с отверстиями малого размера имеют малую суммарную площадь Σ f_отв, а значит и малое живое сечение. Дело в том, что сама форма круглого отверстия на ситах традиционного

Рис. 2. Геометрия сит.
1 – Традиционного варианта; 2 – Сито Фадеева.	Сито Фадеева.

исполнения, даже при малой величине перемычки между отверстиями не позволяет обеспечить максимально возможное живое сечения из-за «звездочек» остающихся между отверстиями.

 Из таблицы №1 видно, что даже самое «прозрачное» сито обычного исполнения уступает по «живому сечению» ситам Фадеева. В среднем эффективность рассева при замене сит возрастает на 57,3%.Совсем другое дело отверстие шестигранной формы (рис. 2). Именно такие сита мною были запатентованы (Украинский патент № 38580 Сито Фадеева, Российский патент № 81910 Сито Фадеева) (рис. 3). Идею я подсмотрел у пчелы, которая задолго до изобретателей, таких как я, и любых других, вообще, задолго до появления человека на Земле гениально решила задачу – создав склад для меда с минимальным расходом строительного материала (воска), максимальной прочностью и максимальным объемом. Именно пчелиная сота отвечает такой триединой задаче. Сегодня сита Фадеева выпускаются следующих размеров: а=1,5; 2,0; 3,0; 3,5; 4,0; 6,0; 6,5; 7,0; 8,0; 9,0; 10,0; 11,0; 11,5 мм.

Таблица №1. Отличие в проницаемости обычных сит и сит Фадеева.

 

Рис. 3. Патенты Украины и России на сита Фадеева.

Рис. 4. Патенты Украины и России на решета Фадеева.

№ пп	Обычные сита			Сита Фадеева			Повышение проницаемости (эффективности работы, %)
	ø (мм)	t (мм)	живое сечение, %	a	толщина листа b (мм)	живое сечение, %
1	1,5	2	26	1,5	0,8	42	62
2	2,0 2,0 2,0 2,0	2,5 2,7 3,4 3,5	53,8 49,8 31,4 29,6	2,0	0,8	55	2,2 10,4 75,2 85,8
3	3,0 3,0 3,0	4,5	40,3 35,4 32,6	3,0	0,8	52	29 47 59,5
4	3,5	5,5	36,7	3,5	0,8	69,5	89,4
5	4,0 4,0	6,0 7,0	40,3 29,6	4,0	0,8	72,4	80 24,5
6	6,0 6,0	8,5 8,6	45,2 44,1	6,0	1,2	73,5	62,6 66,6
7	6,5	9,5	42,5	6,5	1,2	71,25	67,65
8	7,0	9,5	49,2	7,0	1,2	72,87	48,1
9	8,0	11,0	48,0	8,0	1,2	75,61	57,5
10	9,0	12,0	51,0	9,0	1,2	77,86	52,7
11	10,0	13,0	53,7	10,0	1,2	79,72	48,5
12	11,0	15,0	48,4	11,0	1,2	81,3	68,0
13	11,5	-	-	11,5	1,2	82,0	68,0

Известные обычные решета, высеченные из листа, так называемые «щелевые», мы предлагаем заменить на решета Фадеева (патент Украины № 37527. Решето Фадеева; патент России № 81660. Решето Фадеева) (рис. 4), что позволит заметно повысить производительность очистки и сортировки при улучшении качества.

Рис. 5. Травмирование зерна на решетах из стального тонкого листа при щеточной (сверху) и скребковой (снизу) очистке.

Рис. 6. Травмирование зерна при центробежном принципе очистки.

Рис. 7. Низкая эффективность калибровки зерна на плоском сите.

Рис. 8. Характерные размеры зерновки.

Рис. 9. Решета Фадеева.

Рис. 10. Принцип взаимодействия льна с решетами новой геометрии.

Рис. 11. Принцип взаимодействия сои с решетами новой геометрии.

Основные недостатки обычных щелевых решет.

1.      Травмирование зерна. Технология производства такого решета простая – штамп определенной геометрии вырубает в плоском листе отверстия прямоугольной формы. При этом, вырубающий пуансон штампа, вытягивает металл при резке и образует на нижней части листа заусеницу по периметру отверстия. Отечественные производители  таких решетне удаляют эту заусеницу – сотрется, мол, зерном при работе. Да, сотрется, но сколько зерна эта заусеница успеет порезать (режется защитная оболочка зерна и зародыша, толщина которой менее 0,1 мм).

   Особенно травмируются семянки на машинах, где очистка решет производится щетками или, того хуже, скребками (такие машины десятилетиями поставлялись в страны бывшего СССР как зарубежными так и отечественными производителями) (рис. 5). Процесс травмирования при этом усугубляется еще и тем, что решето совершает возвратно-поступательные колебания частотой более 10 гц. В машинах типа БЦС картина по травмированию еще хуже. «Встреча» зерна с решетом начинается с удара со скоростью около 4 м/с (частота вращения барабана 2 об/с), затем центробежная сила прижимает зерно к острой кромке отверстия с силой во много раз большей собственного веса семянки, причем, решето при этом совершает возвратно-поступательные колебания высокой частоты в вертикальном направлении (рис. 6) и, в довершении, крупное зерно в таких машинах в начале «потрется» о кромки подсевных решет, а уже потом проскочит в отверстие своего последнего решета. Если при этом, на застрявшую зерновку, выступающую из отверстия, накатится очищающий ролик, то он, вообще, может зерновку разрезать.

2. Низкая проницаемость (относительная доля площади отверстия к площади решета) ограничивает производительность машин.
3. Положение зерновки на плоском решете – случайное событие, и если «случится», что она не повернется как надо для примерки к отверстию, то зерно сойдет со «своего» решета, на котором должно было пройти, на следующее – не «свое» с увеличенным для него размером отверстия (рис. 7).
4. Зерно имеет три размера (рис.8) длину, ширину и толщину. Ответ на вопрос: по какому из двух (ширине или толщине) происходит калибровка на плоских решетах отдан случайным событиям. В любом случае, для просева на таких решетах отверстия должны иметь размер не меньше ширины зерновки.
5. Исследования показывают, что отсутствие на плоских решетах разрыхлителей снижает возможность проникновения проходовых частиц сквозь слой зерна к решету. Особенно это негативно сказывается при маятниковом (круговом) колебании рассевов (машины типа БИС, БСХ, Schmidt-seeger и т.п.), где отсутствуют колебания решет в вертикальном направлении.

Все вышеперечисленные недостатки устраняются одним решением. Решета Фадеева (рис. 9) выполнены из круглых проволочек, образующих решетку из поперечин и основ. Расстояние между поперечинами является определяющим размером для сортирования материала.

Преимущества решет новой геометрии:

-            не травмируют зерно;

-            проницаемость выше, по сравнению с плоскими решетами, что позволяет поднять производительность всех существующих ситовых сепараторов и тех, которые производятся и будут производиться;

-            изменяют малоэффективный вероятностный принцип взаимодействия зерна с плоским решетом на вынужденно-ориентируемый, т.е. рельеф решета принудительно ориентирует зерно для «примерки» к размеру отверстия; на таком решете, зерно и решето как бы договариваются друг с другом. Решето предлагает зерновке развернуться в своем движении и примериться по самому малому размеру – толщине, то есть то, что зерновке и нужно: пройти через отверстие как можно меньшего размера, чтобы через него не прошел сор.

Это хорошо видно, на примере семян льна. Семянки поворачиваются и все проходят через щель равную 1,2 мм, а весь сор, крупнее этого размера сходит с решета (рис. 10). Каналы на таком решете – это щелевые воронки примыкаемые друг к другу, не имеющие плоских участков, именно это постоянно провоцирует частички к сваливанию в каналы в отличии от плоских решет, которые «безразличны» к положению зерна на них.

На решетах предлагаемой геометрии, каждая точка касания с частицей (сор это или зерно) способствует движению частицы к отверстию и ориентируют ее при этом примериться наименьшим размером. Таким образом, предлагаемые решета принципиально меняют процесс просеивания – в одном случае пропуская частички мелкого сора, разворачивая их малым размером к отверстию, а в другом случае задерживают крупный сор, пропуская зерно при совпадении его толщины с величиной отверстия. На таких решетах, например, половинки бобовых культур проходят со 100% разделением на первых же решетах (рис. 11).

Особое место такие решета займут при очистке зерна от семян сорных растений. По той причине, что семена сорных растений имеют существенную разницу в размерах ширины и толщины семянок. Именно это различие определяет абсолютное разделение таких семян от, например, пшеницы на решетах Фадеева, поскольку геометрия таких решет разворачивает семянку сорняка и заставляет ее примериться к размеру отверстия в форме щелевой воронки самым малым (из трех) размером – толщиной. Семена пшеницы, при этом, все сойдут с решета. Ниже приведен перечень сорняков, попадающий под возможность такого разделения от пшеницы (таблица №2).

Таблица №2. Удаление семян и плодов сорно-полевых растений на решетах Фадеева.

№ п/п	Название растения	Размер семян	Внешний вид	Размер решета
1	Амброзия полыннолистая (Ambrosia artemisiifolia L.)	длина 1,5-2,3 мм ширина и толщина 0,8-1,5 мм		1,7
2	Бодяк щетинистый (Cirsium setosum (Willd.) Bess.)	длина 2,5-3,5мм ширина 0,8-1,0 мм толщина 0,7 мм		1,7
3	Гелиотроп европейский (Heliotropium europaeum L.)	длина 1,7-2,0мм, ширина и толщина 1.0-1,5 мм		1,7
4	Гибискус тройчатый (Hibiscus trionum L.)	длина 2,2-2,5мм ширина 1,7-2,2 мм толщина 1,2-1,7 мм		1,7
5	Горчицаполевая (Sinapis arvensis L.)	диаметр 1,2-1,7 мм		1,7
6	Дескурайния Софьи (Descurainia Sophia (L.) Wedd.)	длина 0,7-1,2 мм, ширина 0,4-0,5 мм толщина 0,3 мм		1,7
7	ДымянкаШлейхера (Fumaria Schleicheri Soy-Willem.)	длина 2,0 мм ширина 2,5 мм толщина 1,5-1,7 мм		1,7
8	Ежовник обыкновенный (просо куриное) (Echinochloa crusgalli (L.) Beauv.)	длина 2,0 мм ширина 1,5 мм		1,7
9	Желтушник выгрезенный (Erysimum repandum L.)	длина 1,0-1,3 мм ширина 0,5-0,7 мм толщина 0,4-0,5 мм		1.7
10	Заразиха подсолнечная (волчок) (Orobanche Cumana Wallr.)	длина 0,2-0,5 мм ширина и толщина 0,15-0,2мм		1,7
11	Крестовиквесенний (Senecio vernalis Waldst. et Kit.)	длина 2,0-3,0 мм ширина 0,5-0,6 мм толщина 0,4-0,5 мм		1,7
12	Латук дикий (компасный) (lactuca serriola L.)	длина 3,0-3,2 мм ширина 1,0-1,2 мм толщина 0,3-0,5 мм		1,7
13	Латук татарский (Lactuca tatarica (L.) C.A.Mey.)	длина 4,5-5,0 мм ширина 0,7-1,2 мм толщина 0,5-0,6 мм		1,7
14	Липучка оттопыренная (Lappula squarrosa (Retz) Dumort.)	длина 1,7-3,0 мм ширина 1,2-2,0 мм толщина 1,0-1,2 мм		1,7
15	Мак-самосейка (Papaver rhoeas L.)	длина 0,7-1,0 мм ширина 0,5-0,7 мм толщина 0,5-0,6 мм		1,7
16	Марьбелая (Chenopodium album L.)	диаметр 1,5-1,7 мм толщина 0,7-0,8 мм		1,7
17	Мелколепестник канадский (ErigeronCanadensisL.)	длина 1,0-1,5 мм ширина и толщина 0,2-0,3 мм		1,7
18	Осот огородній (Sonchus oleraceum L.)	длина 2,5-3,5 мм ширина 1,0-1,2 мм толщина 0,2-0,3 мм		1,7
19	Осотполевой (Sonchus arvensis L.)	длина 2,5-3,2 мм ширина 0,7-1,2 мм толщина 0,5 мм		1,7
20	Осот шероховатый, острый (Sonchus asper (L.) Vill)	длина 2,5-3,0 мм ширина 0,7-1,0 мм толщина 0,2-0,3 мм		1,7
21	Паслен черный (Solanum nigrum L.)	длина 1,7-2,0 мм ширина 1,2-1,5 мм толщина 0,5-0,7 мм		1,7
22	Пастушья сумка обыкновенная (Capsellabursa-pastoris (L.) Medic)	длина 0,7-1,0 мм ширина 0,5 мм толщина 0,2-0,3 мм		1,7
23	Повилка полевая (CuscutacampestrisYunck.)	длина 1,2-2,5 мм ширина 1,0-1,5 мм толщина 0,7-1,0 мм		1,7
24	Подмаренник цепкий (GaliumaparineL.)	длина 1,7-3,0 мм ширина 1,2-2,2 мм толщина 1,5-1,7 мм		1,7
25	Портулак огородный (PortulacaoleraceaL.)	длина и ширина 0,7-1,0 мм толщина 0,2-0,3 мм		1,7
26	Пырейползучий (Eletrigia reepens (L.) Nevski.)	длина 6,0-10,0 мм ширина 1,2-1,7 мм толщина 1,0-1,2 мм		1,7
27	Резеда желтая (ResedaluteaL.)	длина 1,2-1,7 мм ширина 1,0-1,2 мм толщина 0,7-0,8 мм		1,7
28	Ромашканепахучая (Matricaria perforata Merat.)	длина 1,5-2,5 мм ширина 0,7-1,2 мм толщина 0,5-0,7 мм		1,7
29	Рыжик мелкоплодный (CamelinamicrocarpaAndrz.)	длина 1,0-1,2 мм ширина 0,5-0,7 мм толщина 0,5-0,7 мм		1,7
30	Солянка русская (Salsola ruthenica lljin.)	диаметр орешка и семени 1,72,5 мм толщина 1,0-1,2 мм		1,7
31	Циклахена дурнишниколистная (Cyclachaenaxanthifolia (Nutt.) Fresen.)	длина 2,0-2,7 мм ширина 1,2-1,7 мм толщина 1,0-1,2 мм		1,7
32	Щетинникзеленый (Setaria viridis (L.) Beauv.)	длина пленчатой зерновки 2,0-2,5 мм ширина 0,7-1,5 мм толщина 0,7-1,0 мм		1,7
33	Щетинниксизый (Setaria glauca (L.) Beauv.)	длина 1,7-2,2 мм ширина 1,5-1,7 мм толщина 0,9-1,0 мм		1,7
34	Щирицабелая (Amaranthus albus L.)	диаметр 0,7-1,0 мм толщина 0,5-0,6 мм		1,7
35	Щирица жминдовидная (AmaranthusblitoidesS. Wats.)	диаметр 1,2-1,7 мм толщина 0,7-0,8 мм		1,7
36	Щирица запрокинутая (AmaranthusretroflexusL.)	диаметр 1,0-1,2 мм ширина 0,9-1,0 мм толщина 0,5-0,7 мм		1,7
37	Якорцыстелющиеся (Tribulus terrestris L.)	длина 2,7-3,0 мм ширина и толщина 0,7-1,0 мм		1,7
38	Ярутка полевая (ThlaspiarvenseL.)	длина 1,5-2,2 мм ширина 1,2-1,5 мм толщина 0,5-0,7 мм		1,7
39	Вьюнок полевой (березка) (ConvolvulusarvensisL.)	длина 2,5-3,5 мм ширина 2,0-2,5 мм толщина 1,5-2,0 мм		2,0
40	Кривоцвет полевой (LycopsisarvensisL.)	длина 2,5-3,5 мм ширина 2,0-3,0 мм толщина 1,7-2,0 мм		2,0
41	Молочай лозный (EuphorbiavirgataW.K.)	длина 2,5-3,2 мм ширина и толщина 1,5-2,0 мм		2,0

 

Сравнение по проницаемости обычных щелевых решет и решет Фадеева приведены в таблице №3.

Таблица №3.

 

Приведенные данные показывают, что в среднем площадь «живого сечения» решет Фадеева выше площади «живого сечения» сравниваемых обычных щелевых решет на 38,6%, что и обеспечивает соответствующее повышение производительности при улучшении качества рассева.

Замена сит устаревшего стандарта на сита и решета новой геометрии позволит повысить эффективность всей зерноочищающей техники. Это хорошо видно из приведенных графиков (рис. 12, 13), на которых приведены сравнения проницаемости сит (решет) традиционного исполнения и сит (решет) новой геометрии.

Рис. 12. Сравнение проницаемости сит.

Рис. 13. Сравнение проницаемости решет.