Принцип очистки и сортировки зерна

Очистка и сортировка зернового материала на современных зерноочистительных машинах проводится на основе разницы в физико-механических признаках составных частей зернового вороха. При этом используют следующие основные признаки:

• — аэродинамические особенности;
• — размеры составных частей смеси;
• — состояние поверхности семени (гладкая или шнроховатая);
• — плотность (удельный вес);
• — форма;
• — цвет;
• — электрические особенности и др.

Разделение зерна по аэродинамическим особенностям.

Если зерновая масса попадает в воздушный поток, то её составные изменяют характер движения в зависимости от массы, размеров, формы и особенности поверхности семени. Для создания воздушного потока в зерноочистительных машинах используют вентиляторы. Полноценные семена в таких потоках двигаются вниз или падают ближе, а легкие и щуплые отлетают вверх или дальше от воздушного канала. В расчетах силы давления воздушного потока используется коэффициент парусности. Выделение примесей и разделение зерна можно проводить горизонтальным или вертикальным воздушным потоком. Обычно воздушную смесь вводят в воздушный поток, создаваемый вентилятором, или подбрасывают, заставляя её двигаться в воздухе.

В поточных линиях агрегатов и комплексов по очистке семян используется стационарная машина МПО-50 производительностью до 50 тонн в час.

Эта машина предназначена для предварительной очистки от крупных и мелких примесей зернового вороха, поступающего от комбайнов. (рис.10).

Режим работы пневмосепарационной системы регулируют, изменяя частоту вращения вентилятора 5 и положение дроссельной заслонки 6. Для обработки зерновых масс колосовых культур устанавливают транспортер с ячейками 12×12мм, а крупносемянных — 15×15мм.

1, 9, 10 — воздушные каналы; 2 — вибратор; 3 — сетчатый транспортер; 4, 8 — шнеки; 5 — вентилятор; 6 — заслонка; 7 — отстойная камера.

Разделение зерна по размерам: Любое зерно неправильной формы имеет длину (А), ширину (Б) и толщину (В). По своим размерам семена каждой культуры отличаются между собой. И на этих параметрах основан принцип сортировки зерна на фракции его очистке от примесей.

Разделяют зерна по размерам (ширине Б и толщине В) проводится на решетах, и на них же отделяют от зерна крупные и мелкие примеси (рис.11).

Разделение семян по толщине. Сквозь продолговатое отверстие (рис. 11б) может пройти только такое зерно, толщина которого меньше ширины щели отверстия. Длина зерна не имеет значения, — она всегда меньше длины продолговатого отверстия. Ширина зерновки хлебов первой группы всегда больше толщины, поэтому то зерно, которое не проходит сквозь продолговатое отверстие по толщине, тем более не пройдет по ширине. Следовательно, разделение семян по толщине возможно только на решете с продолговатыми отверстиями. Продолговатые отверстия делают в 2−3 раза длиннее зерен. Отверстия на решете размещают так, чтобы их длина совпадала с направлением движения зерна. Решета с продолговатыми отверстиями используют чаще, чем с круглыми, так как площадь отверстий у них больше, и они работают более эффективнее.

Рис. 11 — Разделение зерна на решетах (по размерам):

а — основные размеры семян; б, в — разделение семян по толщине и ширине; 1, 2, 3 — семя проходит сквозь отверстие; 4 — семя не проходить сквозь отверстие решета; б, в, г, д, е — форма решет:

Решета изготовляют из оцинкованных металлических листов с отверстиями одинакового размера (продолговатые, круглые, треугольные). Используют также решета плетеные из тонкой проволоки и ткани (рис. 11, б, в, г, д, е).

Разделение семян по ширине. Через решето с круглыми отверстиями семена могут проходить лишь в том случае, если их ширина меньше диаметра отверстия. Длина зерновки не препятствует её проходу через круглое отверстие. Поэтому разделение семян по ширине возможно только на решетах с круглыми отверстиями. На торце всех решет выбит номер. Он соответствует рабочему размеру его отверстия, умноженному на 10. Некоторые семена сорняков имеют треугольную форму, и их можно отделить от семян другой формы на решетах с треугольными отверстиями (рис.11г). Так отделяют от пшеницы семена татарской гречихи, щавель конский от семян тимофеевки.

Разделение семян по длине проводят с помощью цилиндрических триеров — стальных цилиндров (рис.12), которые вращаются.

На внутренней поверхности цилиндра имеются ячейки определенного диаметра. Цилиндр можно устанавливать под небольшим углом. Внутри него размещается желоб 2. При вращении цилиндра ячейки захватывают только те зерна, длина которых меньше диаметра ячеек. На определенной высоте зёрна при вращении барабана под действием собственного веса выпадают из ячеек и опадают в жёлоб 2 и выносятся из него шнеком 3. Длинные семена, которые не вмещаются в ячейках или не удерживаются в них до тех пор, пока они не поднимутся выше приёмной кромки жёлоба, выходят из цилиндра в приёмник фракции.

Рис. 12 — Схема рабочего процесса триерных цилиндров:

А и Бвыделение коротких и длинных примесей; 1 — цилиндр с ячейками; 2 — желоб; 3 — шнек.

Высококачественное разделение коротких и длинных семян возможно лишь при условии, что приёмная кромка размещается между зонами скольжения и выпадения, а частота вращения цилиндра составляет 35−45 оборотов в минуту. При увеличении скорости вращения барабана все семена или перекидываются в жёлоб, или прижимаются к внутренней поверхности цилиндра и вращаются вместе с ним. Разделения по длине в этом случае не происходит.

Разделение зерна по шероховатости и форме поверхности.

В зерновой смеси отдельные компоненты отличаются по состоянию поверхности зерен, которая может быть гладкой, волосатой, морщинистой, пленчатой или опушенной. По форме зерна — округлые, плоские, неправильной формы. По этим особенностям семена разделяют на полотняных горках, змейках, электромагнитных семя очистительных машинах в тех случаях, когда на решетах и триерах, а также при использовании воздушного потока невозможно достичь требуемого результата (рис.13).

Рис. 13 — Разделение зерна по форме и шероховатости поверхности:

А — наклонный продольный конвейер (горка); Б — ярусные конвейеры; В — наклонный поперечный конвейер; Г — электромагнитный барабан; Д — винтовой сепаратор (змейка); Е — пневматический сортировальный стол; 1 — приёмник гладких семян; 2 — приёмник шероховатых семян и примесей; 3 — электромагнит; 4 — барабан; 5 — сетчатая поверхность стола; 6 — продольные планки; 7, 8, 9 — приемники фракций зернового материала; 10 — вентилятор; I — гладкие семена; II — шероховатые семена; III — овес; IV — вика.

Разделение семян по шероховатости и форме (рис. 13 А, Б, В) заключается в том, что гладкие семена лучше перемещаются по наклонной плоскости по сравнению с шероховатыми. Округлая форма зерна также способствует перемещению, а плоская — наоборот. По такому принципу работает полотняная горка — нескончаемое полотно, натянутое на два параллельных валика. Подобрав нужный угол наклона горки и скорость движения, гладкие семена сходят вниз по полотну и попадают в лоток 1, а шероховатые выносятся наверх в приёмник фракции 2. Так можно отделить овес от овсюга. Из вороха семян клевера и льна на бархатных горках можно удалить семена сорняков с шероховатой поверхностью. Эффективнее удалять шероховатые семена сорняков в электромагнитном поле. Для этого семена люцерны, клевера, льна смешивают с тонкоизмельченным железным порошком с мелом. Шероховатые семена сорняков опудриваются этим порошком, а к гладкой поверхности семян порошок не прилипает. Смесь семян с порошком направляется на латунный барабан (рис.13Г), в середине которого установлен электромагнит. Гладкие семена быстро сходят с барабана во время его движения (рис. 13 Г, выход I), а шероховатые, покрытые порошком, притягиваются к поверхности барабана на участке действия электромагнитного поля, а потом попадают под барабан (выход II).

Различия семян по форме позволяют разделить их на винтовой горке-змейке (рис.13Д). Она хорошо отделяет вику от овса. Смесь круглых семян вики и длинных овса самотёком перемещаются по виткам змейки. При этом зерна овса остаются всё время на винтовой поверхности и сходят с ней ближе к центру змейки. Зёрна вики развивают большую скорость и под действием центробежной силы отдаляются от центра змейки и скатываются за границы винтовой поверхности. Они поступают в витой кожух и отводятся извне.

Разделение семян по плотности. Семена разных культурных растений и сорняков имеют неодинаковую плотность (массу 1 см³). Поэтому их можно разделять в растворах, плотность которых подбирают так, чтобы легкие семена всплывали, а тяжёлые опускались на дно ёмкости.

По плотности семена можно разделить также на пневматических сортировальных столах (рис. 13е). Под действием колебаний поверхности стола и воздушного потока слой зерна на поверхности стола как бы закипает: более тяжелые семена опускаются вниз, легкие поднимаются вверх и двигаются по секторам к приёмникам фракций.

Разделение семян по окраске (цвету) проводят с помощью фотоэлементов: светлые зерна возбуждают у фотоэлементов электрический ток, который открывает клапаны на их пути. Так подразделяют семена фасоли на белые и темные цвета.

Разделение семян по электрическим особенностям основывается на разной электропроводности семян. Применяют электростатический, коронный и диэлектрический методы разделения. Этими методами выделяют примеси, проросшие и дефективные семена, куколь, овсюг, карантинные и другие сорняки.