Вопрос 2. Процесс просеивания зерновой массы через сито и факторы влияющие на него.

Для просеивания частиц через сито необходимо обеспечивать движение смеси по поверхности сита. Обеспечить движение возможно за счёт угла установки сит (больше угла трения по ситу). При таком способе производительность машин очень низкая и они занимают большую площадь из-за больших размеров сит, поэтому их используют на небольших предприятиях.

Второй способ – в процессе работы сита совершают колебательное движение или вращаются. Это наиболее распространенный способ, используемый в ситовых сепараторах.

В процессе сепарирования смеси на ситах можно выбелить две фазы (рис. 4).

1. Фаза самосортирования (сегрегации). В процессе перемещения зерновой массы по ситу определенным слоем, происходит её разрыхление и образование пустот между частицами. В результате, частицы обладающие большей плотностью и меньшим размером начинают перемещаться в нижние слои в направлении к поверхности сита. Одновременно с этим, возникают силы расклинивающего характера, под действием которых более крупные и менее плотные частицы смеси поднимаются в верхние слои.

Это явление позволяет использовать более короткие сита, так как не требуется, чтобы каждая частица зерновой массы входила в контакт с поверхностью сита.

2. Вторая фаза – непосредственное просеивание частиц через сито. Частицы достигшие поверхности в зависимости от их размера могут пройти через отверстие в сите – данная фракция называется проходовой, остаться на поверхности сита – сходовая фракция. Так же частицы имеющие размер близкий к размеру отверстия могут застрять в отверстие сита, что снижает просеивающую способность сита.

Р исунок 4 – Сортировка продукта на сите

В связи с выше сказанным для эффективной работы ситовых сепараторов необходимо обеспечивать следующие условия:

1. Осуществлять правильный подбор сит, в зависимости от состава зерновой массы.

2. На сите необходимо поддерживать определенный слой материала для обеспечения процесса самосортирования. Это достигается за счет обеспечения определённой непрерывной подачи зерновой массы и отвода продуктов сортировки. При слишком большом слое зерновой массы, частицы относящиеся к проходовой фракции могут не успеть дойти до поверхности сита и попадут в сходовую фракцию. При малой подаче эффективность сортировки возрастет но снизится производительность.

3. Обеспечивать движение зерновой массы по ситу и их очистку в процессе работы.

Вопрос 3. Классификация, устройство и принцип работы ситовых сепараторов

В зависимости от формы сита и способа сообщения движения зерновой массы по ситу, ситовые сепараторы классифицируются следующим образом (рис. 5).

Рисунок 5 – Классификация ситовых сепараторов

Ситовые сепараторы с возвратно-поступательным движением сит.

Данная группа сепараторов в основном используется для очистки зерна от примесей.

Сепараторы состоят из ситового кузова (решётного стана) 1, который крепится к корпусу при помощи четырёх пружинных стоек 2. В ситовом кузове установлен набор решёт. Количество решёт, в зависимости от технологического назначения и конструкции машины, как правило, составляет 2, 4 или 6 шт. Наиболее распространены машины с набором решет из 4 шт. Решёта устанавливают под углом 3 – 17⁰. Это облегчает и обеспечивает направленное движение зерна от места подачи к месту схода. В процессе работы, ситовый кузов совершает возвратно-поступательные колебания с помощью кривошипно-шатунного 3 или эксцентрикового механизмов. Амплитуда колебаний составляет 5 мм.

На практике распространены две технологические схемы установки решёт.

Для первичной и вторичной очистки зерна в хозяйствах занимающихся производством зерна используется схема представленная на рис. 5,а. В верхней части ситового кузова установлены решёта Б₁ – приёмное и Б₂ – колосовое, а в нижней части решёта В – подсевное и Г – сортировочное. Приёмное решет Б₁ служит для разделения общего поток зерновой массы примерно на две равные части. На решето Б₂ поступает фракция содержащая крупную примесь выделяемую сходом и крупную фракцию зерна выделяемую проходом. На решето В поступает фракция содержащая мелкие примеси выделяемые проходом и фракции мелкого и щуплого зерна, которая идет сходом. На решете Г происходит окончательная очистка зерна. Проходом выделяют щуплое зерно (фураж), а сходом очищенное зерно.

а б

а – для первичной и вторичной очистки зерна; б) – для перерабатывающих предприятий

Рисунок 6 – Технологические схемы установки решёт

На элеваторах и перерабатывающих предприятиях в основном используется схема, когда четыре решета установлены последовательно друг под другом. Зерновая масса сначала поступает на приёмное решето I, где сходом отделяют грубые примеси. Проход прёмного сита поступает на сортировочное сито II, которое служит для выделения крупных примесей. Грубые и крупные примеси из машины удаляются по наклонным поперечным лоткам 4. Для улучшения условий отделения мелких примесей на разгрузочном сите III сходом отделяют крупную фракцию зерна. На подсевном сите IV проходом выделяют мелкие примеси, а сходом мелкую фракцию зерна. Очищенное зерно, движущееся сходом с разгрузочного и подсевного сит, объединяют в один поток или перерабатывают параллельно друг другу.

Эффективность очистки зерновой массы в данных сепараторах зависит от правильности подбора решёт, подачи зерновой массы, кинематического режима работы (частоты и амплитуды колебаний).

При очистке влажного зерна увеличивают угол наклона решёт, если это предусмотрено конструкцией.

Частота колебаний зависит от частоты вращения кривошипа. Для сит установленных под наклоном и совершающих колебательное движение в горизонтальной плоскости частота вращения необходимая для перемещения зерна в низ по ситу определяется по формуле:

, (об/мин) (2)

где, φ – угол трения материала по поверхности сита, град;

β – угол наклона сита, град;

r – радиус кривошипа, м.

Для перемещения зерна вверх по ситу:

, (об/мин) (3)

Отрыв зерна от поверхности сита будет происходить при частоте вращения равной:

, (об/мин) (4)

Для нормальной работы необходимо, чтобы зерновая масса скользила по ситу вверх и вниз, не отрываясь от него. Тоесть действительная частота вращения кривошипа должна находиться в пределах:

(5)

В условиях производства, кинематический режим не регулируется.

В наиболее трудных условиях работают подсевные сита, т.к. мелкие примеси обладают наибольшей влажностью в зерновой массе, что затрудняет движение материала. Поэтому производительность машин определяют по производительности подсевного сита по формуле:

(кг/с) (6)

где, В – ширина сита, см;

q – удельная нагрузка на 1 см ширины сита, кг/см·с.

Для увеличения производительности могут проводиться следующие мероприятий:

1. Сушка зерна перед сепарацией.

2. Увеличение стадии самосортирования, для этого в конце сита устанавливают буртик высотой 1 см.

3. Применение многокорпусных машин.

При проектировании зерноперерабатывающих предприятий расчёт потребного количества сепараторов осуществляется по формуле:

(шт) (7)

где, Q – количество зерновой массы подвергаемой очистке, т/сут;

П – производительность сепаратора на данном виде культуры, т/сут.