Апробация и исследование триера для селекции и семеноводства

Изложены результаты исследований опытного образца триера для удаления длинных и коротких примесей семян при проведении селекционной и семеноводческой работы. Приведены конструктивная схема и техническая характеристика машины.

Постановка проблемы. В учреждениях Украины, занимающихся селекционно-семеноводческой работой для очистки семян различных сельскохозяйственных культур, собранных с опытных делянок применяются в качестве базовых машин триера изготовленные еще Всесоюзным научно-исследовательским институтом механизации сельского хозяйства (ВИМ) более 20 лет назад. Физически машины изношены, а конструктивно требуют модернизации.

Анализ последних исследований и публикаций. Для очистки и сортирования зернового материала с различными физико-механическими свойствами зерен культурных и сорных растений, а именно по размерам, наиболее распространенный и эффективный прием при помощи триеров.

Рабочим органом триера является ячеистая поверхность, а рабочим элементом - ячейка, зерновая масса, поступающая на подвижную ячеистую поверхность, увлекается последней, причем зерна различной длины увлекаются по разному. Мелкие, короткие зерна целиком помещаются в ячейках, увлекаются в большей степени, чем длинные, неспособные целиком поместиться в ячейке. Признак различия, который используется для механического разделения зерен на ячеистых поверхностях - длина зерна, в соответствии с которой подбирается рабочий размер ячейки - ее диаметр. Метод подбора размера ячейки такой же, как и для подбора размеров крупных и продолговатых отверстий у решет, т. е. основанием служат вариационные кривые основной культуры и сорняков [1].

Наиболее распространенными являются цилиндрические триера [2]. Рабочим органом такого триера является вращающийся цилиндр, на внутренней поверхности которого высверлены или выштампованы той или иной формы углубления - ячейки, известно, что триеры изготавливают в виде отдельных единиц или в виде рабочих органов сельскохозяйственных машин. Триерные машины рассчитанные и используемые для очистки больших объемов семян, как например [3,4] имеют очень сложную конструкцию и для селекции и семеноводства не находят применения.

Цилиндрический триер, используемый в некоторых селекционных учреждениях Украины состоящий из рамы, бункера, вибролотка питателя, триерного желоба, встановленного в середине триерного цилиндра с толкателем, который взаимодействует с зигзагообразной канавкой кольца, которое закреплено на триерном цилиндре и вращается вместе с ним [5].

Недостатком данного триера является малая эффективность в связи с тем, что он требует специальной настройки для оптимального режима его работы для очистки семян различных сельскохозяйственных культур, изменяется так же частота колебаний триерного желоба, который выводит семена с триерного цилиндра, а при уменьшении частоты колебаний желоба уменьшается или совсем приостанавливается его транспортная способность. Поэтому этот триер невозможно использовать для трудноочищаемых зерновых смесей, требующих небольших оборотов триерного цилиндра.

Поэтому актуальной задачей является создание триера который обеспечил бы высокую степень очистки небольших партий селекционного и семеноводческого материала за счет того, что приспособление для выведения семян из триерного цилиндра не зависело бы от частоты оборотов триерного цилиндра и вместе с тем простого по конструкции и удобного в эксплуатационном обслуживании.

Цель исследований. Повышение эффективности очистки от коротких или длинных примесей партий семян зерновых, зернобобовых, крупяных культур трав, собранных с опытных делянок селекционных работ.

Результаты исследований. Для решения поставленной задачи триер, который имеет раму, бункер, питатель в виде вибролотка, триерный цилиндр с приводом, обеспечивающим возможность изменять частоту оборотов, триерный желоб для вывода семян из триерного цилиндра, установленный в середине триерного цилиндра вибролоток снабжен отверстием в дне и имеет поперечную перегородку в зоне загрузки зерна в триерный цилиндр, а триерный желоб закреплен на вибролотке в середине триерного цилиндра с возможностью поворота его вокруг геометрической оси цилиндра и не имеет дна.

Техническое решение исполнения вибролотка дает возможность использовать его для загрузки семян в триерный цилиндр и для выведения семян с него, а так же установить привод независимо от триерного цилиндра. Это значительно упрощает конструкцию триера и повышает эффективность его работы за счет независимости частоты колебаний вибролотка от частоты и оборотов триерного цилиндра.

Разработан и изготовлен триер с вышеприведенными техническими решениями представлен на чертежах. На рис.1 представлена конструктивная схема триера и сечения.

а) б)

Рис.1 - Конструктивная схема триера: а) общий вид триера; б) сечения А-А и Б-Б.

Триер состоит из рамы 1, бункера 2 с механизмом регулирования подачи семян 3, триерного цилиндра 4, установленного на роликовых опорах 5 и 6 (фиг.2), привод триерного цилиндра, что состоит с электродвигателя 7 и клинопасовой передачи 8, вибролотка 9, установленного на пластинчатых пружинах 10 и имеет привод, в виде эксцентрикошатунного механизма 11, что включает электродвигатель 12 и клинопасовую передачу 13.

Электродвигатель 7 питается от электросистемы через преобразователь частоты переменного тока, который дает возможность изменяя частоты переменного тока регулировать частоту оборотов триерного цилиндра через электродвигатель.

Вибролоток 9 имеет в дне отверстие 14 и поперечную перегородку 15 и на нем в середине триерного цилиндра 4 закреплен триерный желоб 16, который имеет возможность поворота на оси 17, что совпадает с геометрической осью триерного цилиндра 4.

Для сбора длинного зерна предназначена емкость 18, а для сбора короткого зерна предназначена емкость 19.

Для установки триерного цилиндра 4 с наклоном на раме предусмотрены домкраты 20.

Триер работает следующим образом. Зерновая смесь из бункера 2 поступает в вибролоток 9 посредством механизма регулирования подачи 3 и транспортируется в направлении триерного цилиндра 4. При входе в триерный цилиндр через отверстие 14 в дне лотка семена высыпаются во вращающийся триерный цилиндр.

В цилиндре короткие семена захватываются ячейками и поднимаются, а в верхнем положении под действием силы тяжести выпадают из ячеек попадают в триерный желоб 16 и направляются им на вибролоток 9, который транспортирует короткие семена в емкость 19. Длинные семена (которые не помещаются в ячейках триерного цилиндра) транспортируются триерным цилиндром 4 к своему торцу за счет подпора семенами и за счет наклона цилиндра в емкость 18.

Оценка соответствия триера чертежам, техническим требованиям, паспортным данным проводилась при технической экспертизе. Полученные данные представлены в таблице 1.

Таблица 1- Техническая характеристика триера по результатам технической экспертизы.

Таблица 1

Результаты испытаний триера Т-0,15

Показатели	Значение показателей
по данным испытаний
Тип машины	Стационарная
Производительность по пшенице, кг/ч	140
Пределы регулирования: - частоты вращения триерного цилиндра, мин-1	от 10 до 60
- угла наклона, град: триерного цилиндра к горизонту лотка	от 0 до 7 от 0 до 75
Цилиндр триерный: число диаметр ячеек, мм	8 1,8; 2,8; 3,5; 5,0; 6,3; 8,5; 9,5;11,2
Устанавливаемая мощность электродвигателя, кВт, не более	0,55
Габаритные размеры, мм
длина ширина высота	1300 650 900
Масса, кг, не более	148
Обслуживающий персонал, чел	1

По результатам технической экспертизы установлено, что триер в основном соответствует комплекту чертежей, техническим условиям и паспортным данным. Конструкция триера обеспечивает узловую сборку, он технологичен в изготовлении и удобен для технического обслуживания.

Регулировка, очистка и контроль технического состояния триера легкодоступны. Конструкция машины не допускает сортосмешения семян.

Агротехническая оценка триера проведена в условиях Крымского института агропромышленного производства в с. Клепинино, АРКрым в сентябре 2009 г. по программе и методике разработанной в НПО «Селта».

Исходный материал представлен Крымским институтом АПП после воздушно-решетной очистки: пшеница, овес, сорго, гречиха. Влажность проб семян соответствовала требованиям технического задания и составляла для пшеницы от 13,4 до 13,5%, овса от 9,4 до 11,5%, гречихи 24,8%, сорго от 12,2 до 13%. Влажность воздуха в период проведения испытаний составляла 60-70% и также соответствовала ТЗ. Поскольку предоставленные семена не содержали примесей, в качестве сорной примеси использовался овес с 5 и 10%-ым его содержанием в исходном материале. Пшеница от овса очищалась на цилиндре с ячейками диаметром 9,5 мм. Семена гречихи и сорго от овса очищались на цилиндре с ячейками диаметром 5 мм.

Результаты разделения семян представлены в таблицах 2-5.

Таблица 2 Ведомость определения эффективности выделения основной культуры и пшеницы (5 и 10% примесь овса)

Производительность, кг/ч	Наименование фракций	Содержание	Эффективность выделения	Потери семян
основной культуры	примесей	основной культуры, %	с примесями, %
г	%	г	%
пшеница с 5% примесью овса
140 номинальная	Сход с триерного цилиндра Сход с лотка Исходный материал	4756 5000	95,12 100,0	244 6	4,88 0,13	99,87	0
112	Сход с триерного цилиндра Сход с лотка Исходный материал	4743 5000	94,86 100,0	257	5,14	100,0	2,72
168	Сход с триерного цилиндра Сход с лотка Исходный материал	4749 5000	94,98 100,0	251	5,02	100,0	0,4
пшеница с 10%-й примесью овса
140 номинальная	Сход с триерного цилиндра Сход с лотка Исходный материал	4507 5000	90,14 100,0	493 7	9,86 0,15	99,85	0
112	Сход с триерного цилиндра Сход с лотка Исходный материал	4539 5000	90,78 100,0	461 39	9,22 0,86	99,14	0
168	Сход с триерного цилиндра Сход с лотка Исходный материал	4517 5000	90,34 100,0	483 17	9,66 0,38	99,62	0

Таблица 3

Ведомость определения эффективности выделения основной культуры и гречихи (5% примесь овса)

Производительность, кг/ч	Наименование фракций	Содержание	Эффективность выделения	Потери семян
основной культуры	примесей	основной культуры, %	с примесями, %
г	%	г	%
120 номинальная	Сход с триерного цилиндра Сход с лотка Исходный материал	4750 5000	95,0 100,0	250 0	5,0 0	100,0	0
100	Сход с триерного цилиндра Сход с лотка Исходный материал	4751 5000	95,02 100,0	249 1	4,98 0,4	99,6	0
140	Сход с триерного цилиндра Сход с лотка Исходный материал	4749 5000	94,98 100,0	251	5,02	100,0	0,02

Таблица 4

Ведомость определения эффективности выделения основной культуры и сорго (5% примесь овса)

Производительность, кг/ч	Наименование фракций	Содержание	Эффективность выделения	Потери семян
основной культуры	примесей	основной культуры, %	с примесями, %
г	%	г	%
120 номинальная	Сход с триерного цилиндра Сход с лотка Исходный материал	1904 2000	95,0 100,0	96 4	4,8 0,2	99,79	0
80	Сход с триерного цилиндра Сход с лотка Исходный материал	1898 2000	94,90 100,0	102	5,10	100,0	1,96
120	Сход с триерного цилиндра Сход с лотка Исходный материал	1895 2000	94,75 100,0	105	5,25	100,0	4,76

Номинальная производительность триера составляла для пшеницы 140 кг/ч, гречихи 120 кг/ч, сорго 100 кг/ч. Эффективность выделения основной культуры в номинальном режиме для пшеницы 99,87%, гречихи 100%, сорго 99,79%. Потерь семян с примесями в номинальном режиме для всех культур не наблюдалось.

Оценка электропривода триера проводилась одновременно с проведением агротехнической оценки, для оценки электропривода измеряли:

- напряжение на зажимах электродвигателя, В;

- силу тока в цепи электродвигателя, А;

- мощность потребляемую из сети, кВт;

- время разгона эл. двигателя до номинальной частоты вращения, с;

- производительность машины, кг/ч.

Относительная погрешность каждого измерения не более 4%. Измерение силы тока, напряжения и мощности производилась измерительным комплектом К-505. Продолжительность измерения не менее 60 с. Значение показателей определялись как среднеарифметическое значение результатов измерений.

Соответствие электродвигателя триера оцениваем соотношением

Iн ≥ Iср; 3,16 > 1,75.

Электродвигатель удовлетворяет рабочей машине по условиям пуска, если выполняется требование tразг ≤ tрзг. доп.

tразг = 2 с. tрзг. доп. = 12 с. 2 < 12

Для защиты двигателя от перегрузок и тока короткого замыкания должно выполнятся требование Iр. ном > Iн

Iр. ном = 1,1 А; Iн = 0,76 А; 1,1 > 0,76

Коэффициент загрузки двигателей определяем по формуле

Кзлоток = Pmax*nном/Рном = 163*0,56/180 = 0,51

Кзбарабан = 253*0,66/370 = 0,45

Коэффициент мощности двигателя cosφлоток=Рср/√3*Uл ср ср* Iср=0,64

cosφбарабан=242/220*1,4=0,78

Исследованиями по оценке электропривода триера установлено, что его потребляемая мощность под нагрузкой составляет от 0,385 до 0,416 кВт, коэффициент загрузки от 0,48 до 0,53% при изменении производительности от 110 до 160 кг/час.

Выводы. Изготовлен опытный образец селекционно-семеноводческого триера, который имеет новые конструктивные решения по выполнению вибролотка и изготовлению независимого привода от триерного цилиндра, что упрощает его конструкцию и увеличивает эффективность работы относительно базового.

Проведена техническая экспертиза машины, выполнены агротехническая и энергетическая оценки.

Проведены ведомственные приемочные испытания триера, по результатам которых он рекомендован к постановке на серийное производство.

Литература:

1.  Теория, конструкция и расчет сельскохозяйственных машин/[Босой Е. С., Верняев О. В., Смирнов И. И., Султан-Шах Е. Г.]-М.: Машиностроение, 1978.-с.420-427

2.  Комаристов В. Е. Сельскохозяйственные машины/ В. Комаристов, Н. Дунай.- М.: Колос, 1977.-с.323-325.

3.  А. с. 1470361 В07В 13/02 Триер/А. П. Тарасенко, В. В. Василенко, В. Н. Солнцев, С. В. Василенко (СССР)-№4235605/29-03; Заявл. 27.10.87; опубл. 07.04.89; бюл.№13

4.  А. с.- 1660774 В07В 13/02 Устройство для разделения материалов по крупности. М. С. Исламов (СССР)-№ 4641103/03 Заявл. 07.12.88; опубл 07.07.91 бюл №25

5.  Руководство по механизации селекционно-семеноводческих процессов/ Отв. за выпуск Г. А. Гоголев-М.: ВИМ.1988.-с.132-135.

В. П. Горобей, канд. техн. наук, В. Х. Пыжов, канд. биол. наук, П. М. Товстогуз, А. В. Белик, инженеры НПО «Селта» ННЦ «ИМЭСХ» УААН