Спецможливості
Технології

Нові мож­ли­вості се­па­рації та ка­лібру­ван­ня зерна

09.11.2015
2517
Нові мож­ли­вості се­па­рації та ка­лібру­ван­ня зерна фото, ілюстрація
гречиха

Для підвищення експлуатаційних показників зерноочисних машин із пласкими решетами, які є найбільш поширеними, пропонується використання решіт з різноманітними геометричними параметрами. Як змінюються показники роботи зерноочисних машин за заміни решіт під час роботи з різними культурами?

 

Греч­ка

 

Ук­раїна вхо­дить у трійку світо­вих ви­роб­ників греч­ки. У 2013 р. цю куль­ту­ру ви­ро­щу­ва­ли на площі 191 тис. га. По­пит на греч­ку в Ук­раїні та світі ро­бить цю куль­ту­ру до­сить при­ваб­ли­вою для ви­роб­ництва. Післяз­би­раль­на об­роб­ка зер­на є важ­ли­вим еле­мен­том ви­роб­ництва греч­ки, яка знач­ною мірою впли­ває на якість її зберіган­ня та про­гра­мує май­бутні вро­жаї.

Для ви­роб­ництва греч­ки та її пе­ре­роб­ки ви­ко­ри­с­то­ву­ють се­па­ра­то­ри, які роз­поділя­ють ком­по­нен­ти зер­но­вої сумішки за різни­ми вла­с­ти­во­с­тя­ми. Най­по­ши­реніші схе­ми зер­но­вих се­па­ра­торів — повітря­но-ре­шетні, які роз­поділя­ють зер­но­ву сумішку за ае­ро­ди­намічни­ми оз­на­ка­ми та за розміра­ми. Та­ке відо­крем­лен­ня (се­па­рація) дає мож­ливість відібра­ти повітря­ним по­то­ком легкі домішки (луз­га, ча­с­точ­ки со­ло­ми, насіння бур’янів, плю­с­к­ле зер­но та ін.), а з до­по­мо­гою решіт — роз­поділи­ти зер­но­ву ма­су за різни­ми фракціями.

Особ­ли­ву ува­гу приділя­ють підго­товці насіннєво­го ма­теріалу. Своєчас­но очи­ще­не та відкалібро­ва­не насіння дає при­бав­ку май­бут­нь­о­го вро­жаю. Так, вче­ни­ми до­ве­де­но, що від якості насіння зер­но­во­го ма­теріалу за­ле­жить 40% ре­алізації біологічно­го по­тенціалу сор­ту (дек­ла­ро­ва­на вро­жайність).

Ефек­тивність ро­бо­ти се­па­ра­торів рег­ла­мен­тується взаємо­пов’яза­ни­ми по­каз­ни­ка­ми: якістю се­па­рації та про­дук­тивністю. Якість се­па­рації оцінюється по­вно­тою роз­поділен­ня — відсот­ко­ве відно­шен­ня кількості просіяно­го крізь ре­ше­то насіння (про­хо­до­ва фракція) до кількості насіння про­хо­до­вої фракції у вихідній суміші.

Серійні ре­ше­та  для се­па­рації греч­ки ма­ють от­во­ри у ви­гляді рівно­с­то­ронніх три­кут­ників. Се­па­рація насіння греч­ки на та­ких ре­ше­тах має низь­ку ефек­тивність: пи­то­ма про­дук­тивність ста­но­вить 9–22 кг/дм2/год. Про­дук­тивність се­па­ра­то­ра під час ро­бо­ти з греч­кою зни­жується на ко­ефіцієнт еквіва­лент­ної про­дук­тив­ності і ста­но­вить 0,55 (для пше­ниці він дорівнює 1).
Ос­нов­ною при­чи­ною цьо­го є склад­на фор­ма насіння греч­ки та важ­ковідо­крем­лю­вані домішки. На­­­сіння греч­ки розміщується на верхніх, бічних і нижніх суцвіттях, за­леж­но від чо­го має шість різних форм.
Окрім цьо­го, у зер­нин мо­жуть бу­ти зігнуті вер­ши­ни, а насіннєва по­верх­ня — ма­ти нерівності у ви­гляді ви­пук­ло­с­тей та впа­дин, що спри­чи­не­но при­ро­д­но-кліма­тич­ни­ми або тех­но­ло­гіч­ни­ми умо­ва­ми (вне­сен­ня до­б­рив та хі­­міч­­них роз­чинів).
Та­ким чи­ном ство­рю­ють­ся склад­ні умо­ви для про­хо­д­жен­ня зер­на греч­ки че­рез от­во­ри решіт, що знач­­­но зни­жує про­дук­тивність се­па­ра­торів. Ба­га­то­ра­зо­ве про­хо­д­жен­ня греч­ки че­рез се­па­ра­тор для от­ри­ма­н­ня на­леж­ної якості насіння при­зво­дить до йо­го трав­му­ван­ня та зни­­же­н­ня посівних яко­с­тей. До то­го ж це зу­мов­лює збільшен­ня ек­сплу­а­та­цій­них ви­т­рат, що зни­жує рен­та­бель­ність ви­роб­ництва цієї куль­ту­ри.

Ко­лек­тив на­уковців ХНТУСГ спільно з ВАТ «За­вод ім. Фрун­зе» роз­ро­бив нові ре­ше­та з от­во­ра­ми епіцик­лоїдної фор­ми (рис. 1, фо­то 2).
   

Пе­ре­ва­ги роз­роб­ле­них решіт:
  

  • зни­жен­ня рівня за­би­ван­ня решіт за­вдя­ки змен­шен­ню площі кон­так­ту зер­на із кром­кою от­во­ру;
  •  по­пе­реднє орієнту­ван­ня насіння за­вдя­ки за­округ­леній формі вер­шин от­ворів;
  •  універ­сальність ви­ко­ри­с­тан­ня за­леж­но від варіацій форм насіння;
  • орієнту­ван­ня насіння що­до йо­го розміщен­ня під час про­хо­д­жен­ня че­рез от­во­ри; 
  • не по­тре­бу­ють заміни серійних се­па­ра­торів.

 

Ви­роб­ничі ви­про­бу­ван­ня

 

Ви­роб­ничі досліджен­ня роз­роб­ле­них решіт про­во­ди­ли на двох ти­пах се­па­ра­торів: пла­с­ко­решітних (ОС-4,5) та циліндрич­них(Р8-БЦСМ-50). 

В умо­вах ек­сплу­а­тації бу­ло про­ве­де­но ви­роб­ни­чу пе­ревірку решіт:

  •   пла­с­ких — на базі на­вчаль­но-ви­роб­ни­чо­го цен­т­ру ХНТУСГ (с. Пер­шо­т­рав­не­ве Харківсько­го р-ну Харківської обл.);
  •   циліндрич­них — на базі гос­по­дар­ст­ва СВК «НВТ “Росія”», с. Колівка Ма­­ка­­рівсько­го р-ну Київської обл.

Для по­вно­го порівняль­но­го аналізу се­па­рації зер­но­вих сумішек не­обхідно бра­ти до ува­ги не тільки кількісні по­каз­ни­ки (про­дук­тивність), а й якісні. Для цьо­го дослідже­но розмірні ха­рак­те­ри­с­ти­ки насіння про­хо­до­вої фракції, одер­жані під час се­па­рації як серійни­ми, так і но­во­роз­роб­ле­ни­ми ре­ше­та­ми.
На­явні ме­то­ди виз­на­чен­ня роз­мір­них ха­рак­те­ри­с­тик насіння та інших об’єктів ма­ють склад­ну си­с­те­му або да­ють порівня­но ве­ли­ку по­хиб­ку (візу­альні — мікро­ско­пом, спеціальні — рент­­­­генівські і т. п.).

Для про­ве­ден­ня досліджень ко­лек­ти­вом на­уковців ХНТУСГ роз­роб­ле­но ме­тод та ство­ре­но ла­бо­ра­тор­ну ус­та­нов­ку.

Суть ме­то­ду по­ля­гає у ска­ну­ванні насіння та по­дальшій йо­го комп’ютерній об­робці. Ска­ну­ван­ня насіння відбу­вається у двох пло­щи­нах (го­ри­зон­тальній та вер­ти­кальній), що дає змо­гу одер­жа­ти три­вимірну мо­дель насіння.

Ус­та­нов­ка пра­цює та­ким чи­ном:

Досліджу­ва­не насіння розміщується в ус­та­новці в од­но­му на­прям­ку на по­лиці. На кор­пусі  у спеціальні місця розміщу­ва­ли два ци­ф­ро­вих фо­то­апа­ра­ти Sony,  які на­пря­му з’єдна­но із комп’юте­ром-нет­бу­ком (msi U100).
На фо­то­апа­раті вста­нов­ле­но ре­жим ма­к­розніман­ня, який дає змо­гу фо­то­гра­фу­ва­ти дрібні об’єкти на не­ве­ликій відстані до об’єкти­ва. Після зніман­ня насіння (ви­гляд збо­ку та зго­ри) інфор­мація пе­ре­дається на комп’ютер. Про­гра­ма розпізнає об’єкт — насіння та ана­лізує із за­да­ним кро­ком йо­го розміри з точністю до 0,01 мм. Далі програма автоматично визначає основні розміри насіння: довжину, ширину, товщину.
Для про­ве­ден­ня досліджень взя­то про­би про­хо­до­вої фракції (фо­то 4), відібрані на серійних і роз­роб­ле­них ре­ше­тах, із яких про­аналізо­ва­но розміри 30 насінин.
Про­ве­де­ний аналіз по­ка­зує, що роз­хо­д­жен­ня розмірних ха­рак­те­ри­с­тик та ма­си 1000 насінин не­суттєве — до 2%.

 

Горох та нут

 

Країна­ми — ліде­ра­ми із ви­роб­ництва го­ро­ху є Ки­тай, США, Іта­­лія, Ар­ген­ти­на, Індія, Іспанія та ін. Ук­раїна вхо­дить у де­сят­ку світо­вих ви­роб­ників го­ро­ху, у 2013 р. засіяно 191 тис. га. Посівні площі у світі за 2012–2013 рр. ста­но­ви­ли близь­ко 6 млн га.
По­над по­ло­ви­на посівів го­ро­ху про­тя­гом ос­танніх років розміщені в та­ких об­ла­с­тях, тис. га: Одеській
(у 2013 р.) — 36, Харківській — 25, За­порізькій — 27, Ми­ко­лаївській — 12,8, Кіро­во­градській — 10,7 та АР Крим — 15,9. Се­ред­ня вро­жайність го­ро­ху в Ук­раїні ос­танніми ро­ка­ми пе­ре­бу­ває в ме­жах 10–23 ц/га. На ос­нові аналізу ба­лан­су про­по­зиції і по­пи­ту на цю куль­ту­ру за­леж­но від цільо­во­го ви­ко­ри­с­тан­ня слід відміти­ти, що го­рох є при­ваб­ли­вою ек­с­порт­ною куль­ту­рою.

До ос­нов­но­го насіння го­ро­ху відно­сять ціле та не­по­шко­д­же­не насіння, а та­кож цілі сім’ядолі і би­те насіння, як­що за­ли­ши­лось більше по­ло­ви­ни насіни­ни (у кількості до 10% включ­но). До ос­нов­но­го та­кож відно­сить­ся дрібне насіння, яке прой­ш­ло крізь си­то із вічка­ми діаме­т­ром 5 мм і за­ли­ши­лось на ситі із вічка­ми діаме­т­ром 4 мм. Зер­но­ва домішка го­ро­ху виз­на­чається за­лиш­ком насіннєвих ча­с­ток на ситі із вічка­ми діаме­т­ром 2,5 мм. 
 

Нут — ак­ту­аль­на куль­ту­ра аг­раріїв світу, яка на­бу­ває по­ши­рен­ня і в Ук­раїні. Най­ранніші знахідки насіння ну­ту в Ту­реч­чині да­ту­ють­ся 5450 р. до н. е., а в Індії йо­го куль­ти­ву­ва­ли 2000 років до н. е. Ліде­ра­ми із ви­роб­ництва ну­ту є Ту­реч­чи­на, країни Північної Аф­ри­ки, Індія (10 млн га що­ро­ку), Па­ки­с­тан та Мек­си­ка. Ви­роб­ництво ну­ту у світі із ро­ку в рік збільшується на 200 тис. т (у 2012–2013 рр. — близь­ко 1,4 млн т). Пло­ща посівів ну­ту в Ук­раїні ста­но­вить на сьо­годні 70–80 тис. га.

Нові про­дук­тивні сор­ти ну­ту (Тріумф, Ан­тей, Бу­д­жак, Ро­зан­на, До­б­ро­бут, Пам’ять та ін.) без за­сто­су­ван­ня зро­шен­ня да­ють до­стат­ньо ви­сокі та стабільні вро­жаї в умо­вах, де інші зер­но­бо­бові куль­ту­ри їх прак­тич­но не фор­му­ють. Се­ред­ня вро­жайність ну­ту в Ук­раїні ста­но­вить 14–15 ц/га, про­те в де­я­ких гос­по­дар­ст­вах до­ся­гає 27 ц/га. На сор­тодільни­цях Ук­раїни от­ри­му­ва­ли вро­жайність 30–33 ц/га. Ліде­ром із ви­роб­ництва ну­ту є Ту­реч­чи­на, аг­рарії якої із за­сто­су­ван­ням су­час­них тех­но­логій одер­жу­ють до 50 ц зер­на цієї куль­ту­ри з гек­та­ра.

Та­ким чи­ном, підви­щен­ня ефек­тив­ності ви­роб­ництва го­ро­ху та ну­ту є ак­ту­аль­ним за­вдан­ням аг­раріїв Ук­раїни.

Для се­па­рації насіння ну­ту, та­кож як і для греч­ки, най­частіше за­сто­со­ву­ють повітря­но-решітні се­па­ра­то­ри, які роз­поділя­ють ком­по­нен­ти зер­но­вої сумішки за різни­ми вла­с­ти­во­с­тя­ми, зо­к­ре­ма за ае­ро­ди­намічни­ми оз­­на­ка­ми та розміра­ми. Та­ке розді­лен­ня (се­па­рація) дає мож­ливість з до­по­мо­гою повітря­но­го по­то­ку відо­кре­ми­ти легкі домішки, а на ре­ше­тах — різні фракції зер­на.

Ефек­тивність ро­бо­ти се­па­ра­торів рег­ла­мен­тується взаємо­пов’яза­ни­ми по­каз­ни­ка­ми якості се­па­рації та про­дук­тив­ності. Якість се­па­рації оцінюється по­вно­тою роз­поділен­ня (E, %) — від­­сот­ко­ве відно­шен­ня кількості про­сіяно­го крізь ре­ше­то насіння (про­хо­до­ва фракція) до кількості насіння про­хо­до­вої фракції у вихідній сумішці.
 

Для очи­щен­ня від засмічен­ня і роз­поділен­ня зер­но­вих сумішек на фракції за­зви­чай за­сто­со­ву­ють кла­сичні ре­ше­та з круг­ли­ми от­во­ра­ми. Се­па­рація го­ро­ху на та­ких ре­ше­тах має низь­ку ефек­тив­ність: пи­то­ма про­дук­тивність (q) ста­но­вить 18–22 кг/дм2/год. Про­дук­тивність се­па­ра­то­ра під час ро­бо­ти з го­ро­хом зни­жується на ко­ефіцієнт екві­ва­лент­ної про­дук­тив­ності і ста­но­вить 0,8 (для пше­ниці — 1).

За­леж­но від куль­ту­ри та ти­пу ре­ше­та ма­ють розміри от­ворів діаме­т­ром 4–5, 5–6, 6,5–8, 8–9 мм. За та­ких розмірів решітних вічок роз­поділен­ня насіння на ре­шеті про­во­дить­ся, зро­зуміло, за ши­ри­ною. Про­те це не зав­жди за­без­пе­чує потрібні по­каз­ни­ки якості от­ри­му­ва­ної зер­но­вої ма­си та еко­номіку ро­бо­ти.
Це по­яс­нюється склад­ною фор­мою насіння го­ро­ху, яка за­леж­но від сор­ту, тех­но­логії ви­ро­щу­ван­ня або при­род­но-кліма­тич­них умов мо­же бу­ти: ок­руг­лою, ку­та­с­то-ок­руг­лою, ку­та­с­тою, ви­дов­же­но­оваль­ною, ша­ро­подібною, пла­с­ко-стис­не­ною, ква­д­рат­но-стис­не­ною, не­пра­виль­но стисне­ною. Окрім цих форм насіння го­ро­ху, виз­на­ча­ють та­кож: ок­руглі з дрібною ча­рун­ку­ватістю, ок­руглі з дрібни­ми вдав­лен­ня­ми, пе­рехідні та моз­кові.
Ще складнішу фор­му, яка суттєво відрізняється від ша­ро­подібної, має насіння ну­ту (рис. 3, фо­то 5). Розрізня­ють ку­тасті, ок­­руглі та го­ро­хо­подібні фор­ми насіння.
Для по­лег­шен­ня се­па­рації насіння зер­но­бо­бо­вих куль­тур, підви­щен­ня йо­го якості, про­дук­тив­ності та еко­номічності бу­ло роз­роб­ле­но нові ре­ше­та з от­во­ра­ми епіцик­лоїдної фор­ми.

Пе­ре­ва­ги роз­роб­ле­них решіт

На но­вих ре­ше­тах знач­но поліпшується се­па­ру­ван­ня насіння бо­бо­вих куль­тур склад­ної фор­ми, оскільки епіцик­лоїдні ча­рун­ки змен­шу­ють пло­щу кон­так­ту зер­на із кром­кою от­во­ру, що за­побігає за­би­ван­ню решітно­го по­лот­на, а от­же, сприяє збільшен­ню ак­тив­ної площі жи­во­го пе­ре­ти­ну. Ок­руглі «пе­лю­ст­ки» решітних ча­ру­нок спри­я­ють по­пе­ред­нь­о­му орієнту­ван­ню насіни­н в от­во­рах: насіння ніби за­ва­люється в них.

Та­ка пе­лю­ст­ко­подібна фор­ма от­­ворів та­кож слу­гує для кра­що­го оріє­н­­ту­ван­ня насіння, що містить на своїй по­верхні ви­пук­лості та впа­ди­­ни, — во­­­но просіюється до про­хо­до­вої фракції. Ко­жен отвір по­вто­рює орієн­ту­ван­ня, що збільшує просі­юваль­ну здатність но­во­го ре­ше­та.

Ви­роб­ничі до­­сліджен­ня роз­роб­ле­них решіт про­во­ди­ли у ла­бо­ра­торії зер­но­очис­них ма­шин ХНТУСГ на се­па­ра­торі СМ-0,15. 

 

Л. Тіщен­ко, д-р техн. на­ук, про­фе­сор, 

С. Хар­чен­ко, канд. техн. на­ук, до­цент, 

Ф. Хар­чен­ко, канд. техн. на­ук, до­цент,  

Харківський НТУСГ ім. Пе­т­ра Ва­си­лен­ка,

О. Ва­си­лен­ко, ге­не­раль­ний ди­рек­тор, В. Пу­ха, го­ло­ва на­гля­до­вої ра­ди, ВАТ «За­вод ім. Фрун­зе»

 

Інтерв'ю
У квітні 2020 року в компанії CLAAS відбулися кадрові перестановки. Гельмут Клаас, її багаторічний керівник та ідейний натхненник, під керівництвом якого концерн CLAAS став саме тією компанією, яку сьогодні знають на всіх континентах,... Подробнее
Олег Вагін найбільш примітний своєю відкритістю і готовністю ділитися секретами вирощування багатьох рослин. В останні роки він повністю сконцентрувався на вирощуванні лохини, перейшовши від вирощування саджанців до закладки власної... Подробнее

1
0