Влияние воздушного потока в аспирационных каналах зерноочистительных машин на качество очистки

Большинство выпускаемых отечественных зерноочистительных машин имеют воздушные системы, эффективность сепарирования которых в производственных условиях не превышает 30%, а удаляемый из них воздух требует дополнительной очистки. Одной из причин низкой эффективности воздушных систем является некачественный воздушный поток в зоне сепарации вследствие применения центробежных вентиляторов, которые не обеспечивают равномерного потока воздуха по ширине воздушных систем, а также независимого функционирования двух параллельно присоединенных к ним пневматических сепарирующих каналов. Другой причиной низкой эффективности воздушных систем является неравномерное распределение зернового вороха по глубине и ширине пневматического сепарирующего канала и особенно при повышенных удельных нагрузках.

Результаты исследований показывают, что аспирационные каналы достаточно успешно очищают материал от легких примесей, скорости витания которых значительно меньше скорости витания зерновых частиц (полова, сбоина, мякина, легкие семена сорняков). Примеси же, скорости витания которых близки к скорости витания зерновых частиц, выделяются неудовлетворительно.

Наблюдениями установлены основные причины низкого качества работы некоторых зерноочистительных машин:

• Скорость воздуха по сечению канала неравномерна, в средней части канала она максимальна, а у стенок снижается до нуля, в результате легкие частицы выделяются только в средней части канала. Когда же зерновая струя достигает наружной (противоположной загрузке) стенки канала, зерновые частицы соскальзывают по стенке вниз, не подвергаясь сепарации.
• Время прохождения сепарируемых частиц от внутренней до наружной стенки канала очень мало и многие легкие частицы не получают достаточного силового воздействия со стороны восходящего воздушного потока, происходит экранирование и соударение частиц, изменяющее их траектории.
• Также на результатах работы отрицательно сказывается струйное перемещение материала вниз и потоков воздуха вверх по каналу. Материал, поступающий в канал, разделяется на отдельные струи, потоки воздуха свободно проходят вверх между струями.

Перечисленные недостатки вертикальных воздушных каналов проявляются тем значительнее, чем выше зерновая нагрузка.

Повышение эффективности очистки зерна и подготовки семян стало возможным за счет усовершенствования пневматического канала с установкой поворотных барьеров.

Проведенный нами анализ известных исследований показал, что применение традиционных пневмосепарирующих каналов глубиной более 300 мм приводит к снижению эффективности разделения материала по причине увеличения неравномерности скорости воздушного потока. Применение глубоких (более 300 мм) каналов становится эффективным при использовании конструктивных решений, обеспечивающих равномерное распределение скорости воздушного потока.

Нами было установлено что, увеличение удельной зерновой нагрузки сопровождается повышением интенсивности выделения примеси, что объясняется возрастанием скорости воздушного потока в межзерновом пространстве. На обработке ячменя при удельной зерновой нагрузке от 0,5 до 2 кг/см²ч интенсивность выделения примеси (овса) возрастает в зависимости от нагрузки линейно. Увеличение зерновой нагрузки в пределах 0,5-2 кг/см²ч в модернизированном канале приводит к уменьшению неравномерности распределения скорости воздушного потока по поперечному сечению канала на 5,5%.

Разработанный АО «Кузембетьевский РМЗ» канал с поворотными барьерами и регулируемым углом поворота дает возможность увеличить производительность пневмосепаратора на 15-50% и использовать его на очистке семян от легковесных, щуплых, мелких семян основной культуры и от трудноотделимых сорняков с доведением обрабатываемого материала до категорий оригинальных и элитных семян (по ГОСТ Р 52325-2005).

Результаты проведенных исследований положены в основу разработки зерноочистительных машин серий МЗК-7С, МЗК-7СО, МЗК-7СК, МЗК-7СТ, МЗК-12С и МЗК-50 (МЗК – машина зерноочистительная комбинированная). Научная новизна подтверждена новыми техническими разработками, защищенными патентами России №2392066, №2448783, №2447953 №2448784, №2633776. Машины серий МЗК прошли государственные испытания в ФГБУ «Центрально-Черноземной МИС» и рекомендованы в производство. Они обеспечивают доведение семенного материала по чистоте не ниже категории репродукционных семян стандарта. Отделяет крупные, мелкие, щуплые, невсхожие, низкопродуктивные, трудноотделимые, а также семена сорных и других растений. Производительность МЗК на очистке семян составляет от 7 до 25 т/ч, товарного зерна – от 14 до 40 т/ч.

Разработанные и внедренные в серийное производство зерноочистительные машины серии МЗК является вполне успешными инновационными проектами в области сельскохозяйственного машиностроения. Конструкция машин проста и понятна, ее настройка во время эксплуатации не вызывает ни каких проблем. В машинах отсутствуют прецизионные детали и динамически нагруженные узлы. Перечисленные достоинства позволяют считать машины серии МЗК надежным зерноочистительным оборудованием, отвечающим по своим технико-экономическим показателям высшему мировому уровню.