Розділ 9

Пневматично сортувальний стіл призначений для поділу насіння зернових культур за питомою вагою. Такий відбір дає змогу відокре- мити насіння з найбільш повною біологічною зрілістю, що сприяє підвищенню врожайності.

9.3. Фізико-механічні властивості зернових сумішей

9.3.1. Геометричні розміри насіння

Розмірними характеристиками вважають показники, що визна- чають змінність будь-якого розміру компонента, за яким проводить- ся поділ. Змінність розмірів визначають варіаційними рядами, або варіаційними кривими.

Варіаційний ряд складають у вигляді табл. 9.1, до якої заносять класи і частоту. Класи є проміжками, на які поділяють увесь діапа- зон зміни розміру.

Таблиця 9.1. Варіаційний ряд

Кожен клас визначається крайніми значеннями розміру (межа класу) і середнім значенням межі. Частота — кількість матеріалу в кожному класі. Її оцінюють абсолютним значенням за масою або числом, а також від-

сотками.

Варіаційні криві розподілу вибраного розміру (наприклад, довжини l) мають ви- гляд графіка (рис. 9.4), по осі абсцис якого відкладено лі- нійні розміри, що відповідають серед- ньому значенню межі класу, а по осі орди- нат — частоту (m або n, %) матеріалу в ме- жах кожного класу.

348

Основи теорії та розрахунку машин для післязбиральної обробки зерна

Щоб побудувати варіаційний ряд або криву, потрібно зробити 300 – 500 замірів вибраного розміру (l) і розподілити отримані замі- ри за класами.

Для зернових культур класовий проміжок λ беруть 0,2; 0,3 і 0,4 мм відповідно до довжини l насіння. Визначивши макси- мальний lmax розмір і поділивши різницю lmax −lmin на класовий

проміжок λ, знаходять загальну кількість класів. Як правило, кіль- кість класів становить не менше ніж 5.

Варіаційні ряди і криві можна порівняти за середньоарифмети- чною величиною Мср або за середньоквадратичним відхиленням σ.

Середньоарифметичну варіаційного ряду визначають за форму- лою

Зміна розмірів більшості компонентів підпорядкована закону нормального розподілу, який описується рівнянням

З теорії ймовірності відомо, що за нормального розподілу розмір- них характеристик у межах Мср ± 3σ входить 99,7 % усієї кількості

матеріалу, тобто можна вважати, що розміри матеріалу змінюються від мінімального Мср – 3σ до максимального Мср + 3σ.

За варіаційними рядами або кривими, які характеризують від- хилення розмірів, установлюють, за якою ознакою можна поділяти суміш, і визначають послідовність операцій, а також розраховують результати очищення.

Можливість поділу оцінюється за розміщенням варіаційних кри- вих основної культури і домішок. При цьому можливі такі випадки.

Повний поділ суміші відбувається тоді, коли криві 1 і 2 двох ком- понентів не перекривають одна одну (рис. 9.4, а), а частковий — ко- ли криві перехрещуються (рис. 9.4, б). Поділ неможливий, якщо криві (рис. 9.4, в) перекривають одна одну.

349

Розділ 9

9.3.2. Аеродинамічні властивості зернових сумішей

До аеродинамічних властивостей компонентів зернової суміші належать критична швидкість vкр, коефіцієнт опору повітря K і ко-

ефіцієнт парусності Kп.

Критична швидкість. Розглянемо можливий рух часточки у вертикальному повітряному потоці (рис. 9.5).

На часточку впливатиме сила тяжіння G і си-

ла R дії повітряного потоку. Силу R можна знай- ти за формулою Ньютона

де ρп — щільність повітря; F — площина проекції

тіла на площину, перпендикулярну до напрямку дії повітряного потоку (міделів переріз тіла); vп — швидкість повітряного потоку; и — швид-

кість руху тіла.

Під дією сили R і сили тяжіння G = mg часточка рухатиметься вниз (коли G > R) або вгору (коли G < R). Для окремого випадку, якщо часточка перебуватиме у зваженому стані, и = 0 і R = G. Вихо- дячи з цієї умови, визначаємо критичну швидкість

Коефіцієнт опору K залежить від форми тіла, його поверхні, стану повітряного середовища, в якому перебуває часточка, а також від швидкості руху повітря. Зі зростанням швидкості повітряного потоку коефіцієнт опору повітря K зменшується.

Коефіцієнт парусності Kп можна визначити за такою залежні- стю

Розв’язавши вирази (9.2) і (9.3), отримаємо

Коефіцієнти K і Kп перебувають у складній залежності як від па-

раметрів тіла, так і від параметрів повітряного середовища, які важко визначити. Тому користуються непрямим методом підрахун- ку коефіцієнтів K і Kп за критичною швидкістю, яку визначають

експериментально.

350

Основи теорії та розрахунку машин для післязбиральної обробки зерна

За критичними швидкостями відповідно до виразів (9.2) і (9.4) визначають коефіцієнти K і Kп.

Критична швидкість vкр насіння зернових культур становить

8…15 м/с; коефіцієнт опору K = 0,04…0,30; коефіцієнт парусності

Kп = 0,07…0,15.

Оскільки критичні швидкості змінюються в значних межах, під час виконання технічних і експлуатаційних розрахунків їх визна- чають у кожному конкретному випадку експериментально.

9.3.3. Інші властивості зернових сумішей

Щільність. Часточки зернової суміші мають різну щільність. Зокрема, щільність насіння буряків значно відрізняється від щіль- ності насіння культурних рослин. Якщо зерновій суміші надати стану невеликих, але частих коливань, то вона набуде властивості, подібної до властивості рідини. При коливаннях часточки з меншою щільністю розміщуються на поверхні шару, а з більшою — опуска- ються.

Щільність зернових сумішей визначають у розчинах або суспен- зіях. Для утворення розчинів застосовують такі мінеральні добрива, як азотнокислий натрій (ρм = 1,2•103 кг/м3), азотнокислий амоній і

азотнокислий натрій (ρм = 1,15•103 кг/м3), сірчаний амоній (ρм =

= 1,3•103 кг/м3).

Коефіцієнт тертя характеризує опір тертя, його значення змі- нюються залежно від морфологічних особливостей часточок, стану поверхні та вологості.

У табл. 9.2 наведено середні значення коефіцієнтів тертя зерна по металевій поверхні.

Таблиця 9.2. Коефіцієнти тертя зернових культур по металу

Шорсткість насіння та їхня здатність обкутуватися порошком оцінюється його проникністю. На практиці використовують порош- ки, які відрізняються складом компонентів і тонкістю помелу.

Проникність порошку визначається коефіцієнтом проникності Kпр:

Kпр = тп/тз,

де тп — маса порошку, яка прилипла до насіння; тз — маса зерна.

351