Зерноотчищающие машины (новый подход)

Разрабатывая зерноочищающие и калибрующие машины разного принципа взаимодействия с зерном, анализируя разработки ведущих отечественных и зарубежных фирм, создающих такие машины, мы пришли к убеждению, что, машин, которые бы отвечали различным требованиям эксплуатации – не существует, и само направление по созданию универсальной мономашины – тупиковое. По той причине, что задачи по качеству очистки, производительности, количеству необходимых фракций при очистке зерна и его калибровке с учетом разных по физическим и геометрическим показателям различных с/х культур, так отличаются, что решить их в рамках какой-то одной эффективной универсальной машины невозможно.

На наш взгляд выход в другом. Необходимо отработать один модуль, который бы имел автономный привод, эффективную очистку сит (решет), многовариантную регулировку режимов его работы и высокую проницаемость легкозаменяемых сит (решет).

Рис.1. Ситовой корпус машины ОМФ на поворотных вибраторах.

Т.е. создать модуль, из которых можно было бы «складывать» машины по очистке зерна и его калибровке согласно поставленной задаче по производительности, качеству, количеству фракций, компоновке и т.п. Таким образом, машины будут отличаться только количеством таких модулей (рассевов). Именно эту задачу мы решили и разработали ситовой корпус (модуль), который является основой линейки зерноочистительных машин, как для зерноочистки, так и для калибровки семян (рис. 1).

Эффективность рассевов обусловлена увеличением пропускной способности сит (решет) в среднем на 47% (о ситах (решетах) речь пойдет в следующем разделе) и, наличием на решетах ворошителей, обеспечивающих массообмен в слое движущегося зерна. Кроме того, траектория движения на таком рассеве (в отличие от круговых или плоскопараллельных колебаний, реализуемых практически на всех зерноочищающих машинах отечественного и зарубежного производства) возвратно-подбрасывающая с регулируемым вектором импульса.Преимущества нового подхода.
В приводе кузова для колебательного движения отсутствуют тяги, эксцентрики, шкивы, ремни и т.д., ибо привод обеспечивается поворотными вибраторами с высоким эксплуатационным ресурсом.
Возможность регулирования режимов работы каждого рассева (четыре регулируемых параметра – вектор импульса колебания, частота, амплитуда колебания, и угол наклона рассева).

Патент Украины

Патент России

Рис. 2. Патенты на вибратор Фадеева.

Для рассева нами разработаны специальные вибраторы, устройство которыхзапатентовано в Украине (№37352) и в России (№80776) (рис. 2). 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 (6 степени свободы) и вся подводимая энергия расходуется только на его колебания, то мощность, потребляемая двумя вибраторами, не превышает 0,74 кВт. Отработавший свой ресурс электродвигатель легко меняется.

Рис. 3. Схема определения наиболее подходящей геометрии поверхности вызывающей движение шарика при очистке сит рассева.

Рис. 4. Схема движения зерна на сите при наличии ворошителей.

Очистка сит в процессе работы во многом определяет эффективность работы машины в целом. Особенно это важно при работе с семенами сложной формы. Замена щеток и скребков используемых для очистки сит при их скольжении по нижней поверхности сит и, безусловно наносящих травмирование, застрявшим в отверстиях зернам, 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 проницаемой поверхностью, толкающей шарик, 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 ударе шариком и нужны большие амплитуды колебания для его активного отскока. Максимальная скорость отскока шарика в момент выравнивания его деформации и хорошо, когда упругая энергия деформации при восстановлении формы шарика в большей мере тратится на его ускорение.

Рис. 5. Патенты Украины и России на очищающе-калибрующую машину Фадеева (ОКМФ).

Таким образом: автономный ситовой кузов (рассев, модуль) содержат те технические решения, которые были отобраны в результате многочисленных, сравнительных испытаний и новизна которых защищена патентами Украины (№58428) и России (№103498) (рис. 5).Одно из требований к зерноочищающим машинам – удобная и быстрая замена сит (решет). На наших машинах сито (решето) меняется за 2 – 3 минуты без какой-либо его доработки. То есть просто требуемое сито (решето) кладется на место предыдущего и прижимается специальным устройством. Решето устанавливается основой вверх. При этом основа выполняет роль ворошителя, который позволяет воздействовать на зерно в процессе его движения так, что вся поверхность решета покрыта зерном, что повышает качество калибровки (рис. 4).С целью повышения эффективности очистки сит в рассевах, которые мы производим, в качестве элемента, толкающего шарик к сетке, используются стальные трубки, которые явно показали свои преимущества перед сеткой и другими вариантами (рис. 3).

Кроме всего, компоновка машины из отдельных модулей позволяет оптимизировать загрузку сит (решет) за счет увеличения площади сит (решет) того размера,

На рисунке 6 показан вариант горизонтального (надбункерного) размещения рассевов, а на рисунке 7 показан вариант вертикальной компоновки.который требуется для калибровки партии семян.

Поскольку мы подошли к рассмотрению эффективности работы очищающе-калибрующей машины, то есть смысл вначале рассмотреть особенность устанавливаемых на них сит (решет) новой геометрии.Дело в том, что распределения семянок по размеру подчиняется закону Гауса (рис. 8) и в каждой партии есть доминирующая по размеру доля семян, которая для оптимизации работы машины требует большей площади сит (решет) требуемого размера.Именно такой подход позволяет компоновать очищающе-калибрующие машины для разных задач по производительности, количеству фракций при калибровке, требуемой конфигурации машин в горизонтальном или вертикальном варианте.


Рис.6. Очищающе-калибрующая машина большой производительности	Рис. 7. Схема движения зерна и отделения сора и зерновой примеси на зерноочищающей машине ОМФ в режиме очистка (вертикальная компоновка).	Рис. 8. Возможное распределение семянок пшеницы по размеру толщины зерновки в партии посевного материала.