Обезкрилювання насіння

Насіння багатьох деревних і чагарникових порід як хвойних (сосни тощо), так і листяних (ясеня, клена тощо) перед сорту­

ванням необхідно попередньо механічно обробляти — обез­крилювати. Робоча частина обезкрилювача — циліндр, усере­дині якого вмонтовано обертовий барабан, на зовнішній його поверхні закріплені волосяні щітки, дерев'яні бруски або гу­мові накладки. Циліндр може бути виконано з оцинкованої сталі або з дротяної сітки. У першому випадку внутрішню по­верхню циліндру роблять рифленою, що забезпечує краще обезкрилення насіння. Засипане у циліндр насіння при обер­танні барабана в результаті тертя звільняється від крилаток.

За такою схемою працюють і обезкрилювачі порційної дії: після обезкрилення насіння видаляють, а потім в циліндр за­сипають наступну порцію незнекриленого насіння. Обезкрилю вачі безперервної дії обезкрилюють насіння безперервним по­током, що значно збільшує їх продуктивність.

Обчищення і сортування насіння за розмірами за допомогою решіт і трієрів

Насіння дерев ділять на сорти і відокремлюють від сто­ронніх домішок за деякими ознаками: розміром, питомою ма­сою, формою, особливостями поверхні та ін.

Розмір насіння (рис. 5.7, а~д) визначають за довжиною (найбільший розмір), шириною (середній розмір) та товщи­ною (найменший розмір). Для поділу насіння на сорти за тов­щиною і шириною використовують плоскі та циліндричні ре­шета. Для розподілу за товщиною застосовують решета із

а Ширина

Ппажиня

Рис. 5.7. Типи решіт: а — основні розміри насін­ня; б • — реиіето з пробив­ними довгастими отворами для сортування насіння за шириною; в — решето з круглими отворами для сортування насіння за ши­риною; г - плетене решето

з квадратними отворами;

д — ткане решето з квад­ратними отворами для сортування насіння за шириною

довгастими отворами, за шириною — з округлими. Через дов­гасті отвори решіт може пройти тонке насіння, неоднакове за довжиною та шириною (рис. 5.7, 6).

Розподіляти насіння за шириною можна тільки на решетах з круглими отворами (рис. 5.7, в). Щоб пройти через круглий отвір, насіння повинне розміщуватись перпендикулярно до по­верхні решета. Якщо ширина насіння більша за діаметр отво­ру, воно не пройде. Можна сортувати насіння за шириною і на решетах з квадратними отворами (рис. 5.7, г, д). Проте цей спосіб менш точний, оскільки робочий розмір отворів решета одночасно визначається і діагоналлю, і стороною квадрата. Сортування насіння за довжиною можливе тільки на трієрах.

Для визначення способу ділення суміші насіння за одною з вказаних трьох ознак необхідно знати розміри насіння, що вхо­дить у сортувальну суміш. Середні розміри компонентів суміші ще не дають відповіді на питання про можливість розділення і ступінь чистоти розділення насіння. У зв'язку з цим при визна­ченні способу сортування за одною з трьох розмірних ознак тре­ба знати відсотковий вміст насіння в кожному компоненті суміші за Ступеня* (класом) розміру. В залежності від розміру насіння класним проміжком можуть бути 1; 0,5; 0,4; 0,2 мм. Встановив- ' ши класні проміжки за довжиною, шириною та товщиною для кожного компоненту суміші вимірюванням певної кількості насіння (4ЙИНЮ0 нгг.), складають графік сортування насіння за розмірами у кожному компоненті суміші. На таких графіках по вертикалі відкладають відсоткову кількість насіння певного розміру (кількість насіння зі 100 шт. виміряних), по горизонталі

• розміри насіння за вибраним класним проміжком. Наприк­лад, необхідно відокремити насіння основної культури від сто­роннього насіння інших культур. Вимірювання у натурі насіння суміші, що взяте з пересічних проб, припустимо, дає нам мож­ливість побудувати графіки (рис. 5.8). Як видно з графіків, за довжиною насіння основної культури мало чим відрізняється від насіння інших культур. Тому, якщо відокремити із суміші сто­роннє насіння на ділянці (за графіком) /, велика кількість насіння основної культури відійде. Отже, відсортувати насіння за довжиною неможливо. При виділенні стороннього насіння із суміші за шириною положення покращується, проте повної чис­тоти розділення суміші все одно не здобудемо. У цьому випадку лише частина насіння основної культури на ділянці / з розміра­ми за шириною від 5,5 до б мм виявляється видаленою разом із

• насінням інших культур. Повне відділення суміші відповідно графіка можли­ве тільки за товщиною насіння.

Якщо суміш насіння за такими розмірними ознака­ми не можна розсортувати, слід вибирати для цього іншу ознаку, наприклад, за масою, властивістю поверхні насіння або застосовувати для цього одночасно комп­лект решіт, трієр та повітря­ний потік, що фактично і застосовують на сучасних насіннєочисних машинах.

по 'довжині'

і

\ \

J

\

f

3 4 5 6 7 8

97.

\ і пошис

і . UHI

д

)

1

1

и

і

2 3 4 5

-2- і

6 7 8 9 10

“і—г по товщині

п

Й

1 2 ЗІ 4 5 6 7 8 9 10

—— розміри насіння, ми

Рис. 5.8. Графік здатності суміші поділу на фракції за розмірами

За будовою решета поді­ляють на пробивні (див. рис. 5.7, 6, в), плетені та ткані (див. рис. 5.7, г, д).

Плетені та ткані решета виготовляють із дроту, переплітаю­чи його різними способами.

Пробивні решета являють собою аркуш оцинкованої сталі з видавленими отворами певної форми і розміру. Пробивні реше­та можуть бути плоскими й циліндричними. Для просіювання насіння плоске решето підвішують під певним кутом до гори­зонту і приводять у коливальний рух за допомогою кривошип­но-шатунного механізму (рис. 5.9). Під час такого руху решето переміщується у горизонтальній та вертикальній площинах. Горизонтальне переміщення спричиняє ковзання насіння до нижнього кінця похилого решета. При вертикальному перемі­щенні насіння струшується стрибкоподібно та переміщується по решету. Нахил решета має бути таким, щоб насіння не переміщу­валося по ньому без відсутності руху, тому кут нахилу решета а повинен бути меншим за кут тертя <р. Якщо горизонтально вста­новлене решето здійснює горизонтальні коливання, то на насіння, яке міститься на решеті, діють такі сили (див. рис. 5.10, 6):

1. власної маси ф, що зрівноважується реакцією решета;

2. сили тертя що визначається зв'язком насіння з реше­том під час руху; найбільша величина цієї сили визначається за формулою:

Рис. 5.9. Схеми кривошипно- шатунного механізму плоского решета (а) та сил, що діють на насіння, розміщене на горизонтально встановленому решеті при зворотно­поступальному русі решета в горизонтальному напрямі (б) і при такому самому русі у вертикальному напрямі (в)

^=СУ=0ід<р,

де ( —коефіцієнт тертя ковзання насіння на поверхні решета;<р —кут тертя, тангенс якого дорівнює коефіцієнту тертя;

3. сила інерції насіння:

У = то)²х, (5.1)

де т— маса насіння, мг;ш— кутова швидкість кривошипа в даному положенні решета;х- відхилення решета від серед­нього його положення.

Найбільша сила інерції буде у крайніх положеннях решета, коли х-г(де г - радіус кривошипа механізму), тобто

ПЛУГИ 5

а 1 31

Огляд конструкцій лемішних плугів 33

Дискові плуги 48

6 = 2 + ІІ2^ 55

/ , 76

Машини для збирання та обробки насіння 102

57 с 257

І \ш г V — 257

Кгл~'я£%а-' <Ш0 306

Оскільки 0 -mg_tде g — прискорення вільного падіння, то формула після відповідного перетворення матиме вигляд:

ЗВІДКИ

(5.6)

або

■ ⁽⁵⁷⁾

Для решета, нахиленого до горизонту під кутом аг, при заміні у формулі (5.7) тангенса кута тертя <ртангенсом різниці кутів<ріаця формула виражатиме умови роботи похило вста­новленого решета, яке перебуває у коливальному русі.

Переміщення насіння вниз по похилому решету можливе при

(5.8)

При досить великих прискореннях насіння, що перемістило­ся вниз, у момент, коли напрям прискорення зміниться, част­ково підніметься знову вгору по решету. Це можливо за умо­ви, що

_а>^-ІХ(а+<р) ₍₅₉₎

Під час просіювання через решето з округлими отворами насіннєвого матеріалу, у якому довжина насіння у кілька разів більша за його ширину, решето повинно бути приведено в коли­вальний рух у вертикальному напрямі з таким розрахунком, щоб насіння відокремилося від поверхні решета (рис. 5.9, в). Очевидно, у цьому випадку треба дотримуватись нерівності:

(o²r>g(5.10)

звідки

<а>^ . (5.11)

Приклад/.. Визначити кутову швидкість кривошипа, при якій можливе переміщення сосни по горизонтальній поверхні решета, виготовленого із оцинкованої листової сталі, та яке

перебуває у горизонтальному коливальному русі. Для розра­хунку беремо /"=0,4; г~20 мм.

Підставивши значення /" і гу формулу (5.6), матимемо:

\0,4'9,81

(О > І

V 0,02

отже,

в) >14рад/с.

Приклад 2.Розв'язати приклад 1 за умов, що решето нахи­лене під кутом10^едо горизонту і насіння має однобічне ков­зання вниз, коли взяти <р=ап^0,4 = 22°. Підставивши це. зна­чення у формулу (5.8), матимемо

(О=.

• 0,02

або

О) >10рад/с.

Приклад 3.Визначити кутову швидкість кривошипа, при якій одночасно з переміщенням насіння вниз можливе частко­ве виповзання насіння сосни по решету [див. формулу (5.9)], взятому для розрахунку у прикладі2.

Звідси

_ю> \9,81-і%(2Г+10~)

• 0,02

або

(о >17рад/с.

Приклад 4. Решету, що розглянуто у прикладі 2, надано ко­ливальний рух. Визначити кутову швидкість кривошипа, при якій можливе підкидання насіння на решеті.

З формули (5.11) маємо

або

о>>22рад/с.

Розглянуті вище умови дають змогу запобігти порушенням у роботі решета, які виникають через неправильно визначену кількість коливань. Наприклад, при кількості коливань реше­та, яка перевищує розрахункову, насіння може дуже швидко переміщуватися по поверхні решета. При цьому ймовірність потрапляння насіння у отвори зменшується, що ускладнює сортування суміші насіння.

На якість роботи решіт, крім наведених вище факторів, впливає невідповідність розмірів отворів, нерівна поверхня ре­шета, коли порушений порядок розміщення у ньому отворів та їх частота. Невідповідність розмірів отворів найчастіше трап­ляється у плетених та тканих решетах, тому доцільніше за- стосовати пробивні. Ймовірність просівання насіння через от­вори підвищується із збільшенням загальної кількості отворів, які мають більшу відносну живу площу¹і більш продуктивні.

Як уже зазначалося, на насіннєочисних машинах часто вста­новлюють декілька решіт, розміщених одне під одним. Отже, для відокремлення із насіннєвого матеріалу сторонніх домішок може бути встановлено два решета: верхнє з великими отвора­ми — для виведення крупних домішок, нижнє з дрібними от­ворами — для просівання дрібних домішок. Якщо одночасно з відокремленням сторонніх домішок треба поділити насіння на дві фракції, то між двома решетами встановлюють третє. Розмір отворів третього решета підбирають з таким розрахун­ком, щоб на ньому залишалося більш крупне насіння (І сорт) і просіювалось дрібніше (II сорт).

На насіннєочисних машинах застосовують також циліндрич­ні решета з пробивними довгастими отворами. Для просівання насіння через циліндричне решето його приводять у обертовий рух з певним числом обертів за хвилину. Вміщене в середину циліндричного обертового решета насіння, зерно або якась інша частина проходить через певні фази руху (рис. 5.10).

У першій фазі на ділянці 4-1 спос­терігається відносний спокій, коли всі сили, що діють на насіння, взаємно врівноважуються і насіння має повністю такий самий рух, як і поверхня, на якій воно перебуває. Ділянка 1-2 відповідає фазі відносного руху (ковзання) при аб­солютному підніманні насіння. У певний момент (у точці 2) воно відривається від поверхні решета і проходить фазу віль­ного руху(2-3).Потім насіння вдруге проходить фазу відносного руху (ков­зання) при абсолютному його зниженні. Ділянка 3-4 є робочою частиною реше­та, на якій суміш, що сортується, поділя­ється на фракції.циліндричного решетаЧотири фази переміщення насіння, яке сортується, відбуваються при опти­мальній кутовій швидкості решеташ,яку визначають за фор­мулою:

а =(5.12)

Рис. 5*10. Схема режиму роботи

де /£*=0,75—0,80 — показник робочого кінематичного режиму решета, g — прискорення вільного падіння, м/с²;г— радіус циліндричного решета, м.

У разі зменшення або збільшення кутової швидкості продук­тивність решета зменшується. У першому випадку точка 3 пе­реміщуватиметься вниз, довжина робочої ділянки ковзання 3-4 зменшуватиметься. Із збільшенням кутової швидкостіа>до певної межі ділянка ковзання 3-4 зміщуватиметься вгору і бу­де змикатися з ділянкою 1-2. Подальше збільшення кутової швид­кості циліндричного решета такої конструкції призведе до фази відносного спокою насіння або вороху насіння на всьому шляху кругового руху і просіювання його через решето припиниться.

Приклад.Встановити кутову швидкість циліндричного ре­шета радіусом0,2м, яка забезпечить оптимальні умови сорту­вання насіння. ВзятиК=0,8.

З формули (5.12) маємо

_в. /°^МІ₌6,27^. у0,2Є '

Для сортування насіння за дов­жиною і відокремлення сторонніх домішок застосовують трієри. Трієр (рис. 5.11) являє собою го­ризонтальний циліндр, на внут­рішній поверхні якого є висверд­лені або виштамповані отвори. Глибину, довжину та діаметр комірки вибирають залежно від виду і розмірів насіння. При обер­танні циліндра насіння, розміром меншим за розмір комірки, вміщується в них і після підніман­ня на певну висоту викидається у жолоб. Це буде фракція короткого

насіння. Довге насіння, яке не вмішується в чарунки, пе­реміщується вздовж циліндра і Рис. 5.11.

тш?г

висипається назовні. Повертаючи Схема роботи трієра жолоб навколо осі, можна регу­лювати відокремлення короткого насіння: чим нижче буде опу­щений край жолоба, тим менше залишиться у циліндрі корот­кого насіння; при високо піднятому краї не все коротке насіння викидається в жолоб (рис. 5.12). Для нормальної роботи трієра необхідно, щоб відцентрова сила, що притискує насіння до чарунків циліндра, була меншою за масу сім'я. Це можли­во, коли кутова швидкість трієрного циліндра дорівнює:

(5.13)

На практиці кутову швидкість трієра беруть рівною

0,8й>тах»

що відповідає 4,9-5,0 рад/с.

Обчищення і сортування насіння повітряним потоком

Відокремлювати насіння від домішок та поділяти його на фракції за аеродинамічними властивостями можна в повітряному

Рис, 5.12, Схема сортування насіння за допомогою повітряного

потоку:

а — вертикальний потік: 1 — завантажувальний ківш; 2 — похила решітка; З — вентилятор; 4 — вікно для виділення другеі фракції насіння; 5 — вікно для виділення третьої фракції насіння; 6 — камера для збирання другої фракції насіння; 7 — камера для збирання третьої фракції насіння; 8 — камера для збирання першої фракції насіння; 9 — вікно виходу четвертої фракції суміші;

б — похилий потік: 1 — камера для збирання першої фракції насіння; 2 — камера для збирання другої фракції насіння;

З — камера для збирання третьої фракції насіння

потоці» що створюється вентилятором. При цьому суміш роз­поділяється на фракції повітряним потоком, спрямованим вер­тикально або під певним кутом (до 30“) до горизонту (рис. 5.12).

Вертикальним повітряним потоком (рис. 5.12, а) насіння із завантажувального ковша подається на похило поставлену решітку2.Ця решітка перетинає повітряний канал і вільно пропускає повітряний потік від вентилятора і, запобігаючи потраплянню насіння вниз. Розміщений вище решітки повітря­ний канал має два перепади швидкості повітряного потоку. Ці перепади забезпечуються змінами перерізу канала на рівнях вікон4і5, де різко знижується швидкість повітряного потоку і виникає завихрення його у бік камер б і 7.

Отже, суміш, яку належить розсортувати за заданою схе­мою, поділиться на чотири фракції. Найважча фракція (важкі сторонні домішки) збирається у камері 8.На рівні вікна4час­тина насіння внаслідок швидкості та завихрення повітряного потоку зміщується праворуч і потрапляє в камеру6.Таке са­ме явище спостерігатиметься й на рівні вікна 5, де більш лег­ке насіння потрапляє у камеру 7. Нарешті, легкі домішки (крилатки та ін.) викидаються через вікно9.

Відокремлення певної фракції насіння у вертикальному повітряному потоці здійснюється при критичній швидкості, ко­ли насіння цієї фракції перебуває у завислому стані. Ця кри­тична швидкість пов'язана з динамічним тиском повітряного потоку (швидкісним напором) такою залежністю:

(5.14)

де g — прискорення вільного падіння м/с²;у— густина по­вітря, кг/м³.

Значення можна визначити за такою емпіричною формулою:

(5.15)

де ту — щільність насіння, що сортується, кг/дм³;а —тов­щина насіння, мм;Ь —ширина насіння, мм;с— довжина на­сіння, мм.

На рис. 5.12, бпоказана схема дії похилого повітряного по­току на насіння, яке сортують. Якщо в такий потік потрапляє насіння разом із сторонніми домішками, то залежно від їх аеро­динамічних властивостей воно відлітає на різні відстані від вентилятора. Важке повноцінне насіння разом із важкими домішками розміщуватиметься ближче до вентилятора, а най­легші домішки (порох, крильця та ін.) будуть віддалені на значну відстань. В інтервалі між цими двома фракціями збе­реться легке і порожнє насіння.

На практиці при відвіюванні насіння похилим повітряним потоком застосовують такі швидкості руху повітря:

VIIа22, ЗО, 39, 50, 61, 74,88;

V, м/с6, 7,8, 9, 10, 11, 12.

Для задовільної роботи повітряного потоку необхідно, щоб він діяв на насіння рівномірно, без пульсації. Ступінь пуль­сації повітряного потоку залежить від кількості лопатей венти­лятора.

Машини для обезкрилення та обчищення насіння

Принцип дії існуючих конструкцій машин для обезкрилення та обчищення насіння найкраще засвоїти на машині безперерв­ної дії МОС-1А. Ця машина призначена для обезкрилення насіння хвойних порід, а також для очистки насіння від до­мішок, порожнього і недорозвиненого насіння. Оброблюваний насіннєвий матеріал (ворох) повинен мати вологість не вище як10% і не містити шишок, каміння та інших домішок.

Ворох насіння, призначений для обчищення та сортування, засипають у завантажувальний бункер 7 (рис. 5.13), звідки він надходить у барабан10обезкрилювача через отвір, який регу-

повітряний потік ОО і-знекрилене насіння

пусте насіння та легкі домішки I-крупні _±

V домішки І А 2 І

знекрилене насіння насіння дрібне та неочищене дрібні домішки

насіння великі велике домішки

Рис. 5.13. Схема насіннєочисної машини МОС-1А:

1 — електродвигун; 2 — вентилятор; 3 — заслінка; 4 — осадочна камера; 5 — вертикальний канал; 6 — заслінка вихідного вікна прийомного бункера; 7 — завантажувальний бункер; 8 — воруишлка;

9 — заслінка; 10 — барабан; 11 — шків ротора обезкрилювача;

12 — капронові щітки; 13 — дротяна сітка барабана; 14 — прийом­ний бункер барабана обезкрилювача; 15 — бункер; 16 — живильник; 17 — вікно; 18 — лоток; 19 — насіннєзбірник; 20, 21, 22 — решета барабана; 23 — відділення барабана для виходу великих домішок; 24 — вал приводу решітного барабана; 25 — вал приводу обезкрилювача; 26 — вивантажувальний люк

люється заслінкою 9.Рівномірність потоку насіння, що надхо­дить у барабан для сортування, регулюється ручною воруш и л- кою8періодичної дії. При обертанні ротора обезкрилювача, на якому є лопаті з чотирма капроновими лопатями-щітками /2,ворох інтенсивно переміщується. В результаті внутрішнього тертя суміші, а також тертя суміші об сітку13барабана обез­крилювача насіння відокремлюється від крилаток або витя­гується із плодів. Після цьоговорох проходить через отвори сітки і надходить у приймальний бункер /5, від якого живиль­ником16через вікно17спрямовується у вертикальний канал повітряного очищення5, після чого по лотку18потрапляє в барабан, що складається із трьох змінюваних циліндричних решіт з пробивними отворами. Решето20має довгасті отвори, а решета21і22— округлі. Змінні решета із довгастими отво­рами мають ширину 1,0; 1,3 та 1,5 мм, а решета21і22— от­вори діаметром 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10 мм.

Швидкість повітряного потоку, що створюється вентилято­ром продуктивністю 0,1м³/с, на різних ділянках насіннє­очисної машини становить0-12м/с.

У разі потреби обезкрилене насіння може бути направле­но, минаючи решітний барабан, у насіннєзбірник 19. Об'єм за­вантажувального та прийомного бункерів — 15 л.

Усі механізми і робочі органи приводяться в дію електро­двигуном 1потужністю 0,75кВт.

Продуктивність машини — не менше як 15 кг/год. Обслу­говує машину одна особа.

Трієри є універсальними машинами, на яких можливе одно­часне сортування.

Розділ 6