НЕТРАДИЦИОННЫЕ РАБОЧИЕ ОРГАНЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН

Уборка и послеуборочная обработка

Обмолот. Молотильно-сепарирующие устройства для раз1 рушения колоса электроискровыми разрядами известны. Они состоят из транспортера и установленного на нем вращающегося барабана. Однако в таких устройствах за­труднена равномерная обработка хлебной массы по ширине барабана, что обусловливает невысокую производитель­ность.

Для равномерной обработки слоя в зоне разрядов пред-, ложено молотильное устройство, которое содержит (рис.46) транспортер 1 и последовательно расположенные заземлен­
ный барабан 2, прижимной валик 3 с находящимся под ним вращающимся электродом 4 и вращающийся барабан 5, снаб­женный винтовой лопастью. ЭЛектрод 4 подключен к зазем­ленному барабану через резистор 6. Электроискровые раз­ряды формируются в накопителе энергии 7 и разряднике 8. При работе молотильного устройства хлебная масса на транспортере 1 движется под барабанами 2 и 5. В зо-' не между барабанами 2 и 5 она, подвергаясь воздействию искровых разрядов, обмолачивается. Разряд с точки вин­товой лопасти барабана 5 через колос и вращающийся электрод 4 замыкается на заземленном барабане 2. При­жимной валик 3 предохраняет обмолачиваемую массу от разбрасывания. Зерно и продукты обмолота транспортером 1 выносятся за пределы молотильного устройства [137] .

Диэлектрические сепараторы семян. К одному из эф­фективных методов интенсификации процесса сепарирования относят диэлектрический способ сепарирования. При ис­пользовании данного способа на семена, помещенные в не­однородное электрическое поле, которое создается систе­мой разноименно заряженных электродов, действуют неоди­наковые пондеромоторные силы [138] . Созданные на этом принципе сепарирующие устройства (см. рис. 47) [139] разделяют семейную смесь по линейным размерам, морфоло­гическим признакам и свойствам поверхности. Это позволя­ет не только отделить семена культурных растений от се­мян сорных, но и поддерживать высокие сортовые свойства основной культуры отделением аномальных семян, не харак­терных для данного сорта.

Рис.46. Молотильное устройство

S

І я

0 f

Сепарация семян на таких устройствах характеризуется высокой знергозкономичностью. Энергия электрического по-

Рис.47, Сепараторы семян: а - с эле­ктродами, расположенными под рабочей по­верхностью; 6-е электродами располо­женными над рабочей поверхностью: 1. - . загрузочное устройство, 2 - наклонная направляющая поверхность, 3 - .электроды, 4 - приемники семян

Ля расходуется лишь на поляризацию семени, в результате чего и создается пондеромоторная сила. Семена поляризу­ются в ограниченном пространстве непосредственно на по­верхности электродов, создающих неоднородное электричес кое поле. Данный принцип сепарации семян позволяет ис­пользовать электроды различной формы с изменяющимися межзлектродными расстояниями, изоляционные материалы с неодинаковой диэлектрической проницаемостью, дополиител ные заземляющие электроды. Это дает возможность перерас пределять поток вектора электрической индукции таким об разрм, чтобы основная его часть проходила через сепари­руемые семена. Перераспределение потока, во-первых, по­вышает чувствительность электрического поля, как бы уве личивая его КПД, и, во-вторых, обусловливает знергозіГон мичность системы электродов. Кроме того, энергоэкономич ность устройств определяется еще и возможностью подачи напряжения только на ту часть электродов рабочего орга­на, где непосредственно идет сепарация. На зтой же част рабочего органа в зависимости от траектории сепарируемь частиц можно .создать локальные зоны электрических полей разной напряженностью. Эти зоны можно создавать по спе * альным программам подачей на определенные группы злектр дов неодинакового напряжения.

Теорию диэлектрической сепарации при исследованиях. взаимодействия семян с разноименно заряженными электро-
дами» т. е. систему "семя - электроды"» рассматривают как единую информационную систему, информационный ресурс ко­торой определяется свойствами семени и параметрами разно­именно заряженных электродов [lAOj. При математическом моделировании этой системы установлены обобщенные коли­чественные показатели» оценивающие систему "семя - элект­роды". К ним относятся емкость С, образованная семенем и электродами, и(или) сила Fa, с которой семя притягива­ется к электродам. При известных параметрах электродов по емкости С или силе Fj предложено судить о качестве семян, а при известных свойствах семени по С или F3 об эффективности выбираемой для ДСУ системы электродов. Для выбора наиболее эффективной системы электродов ем­кость, образованная семенем и электродами, должна иметь наибольшее значение, а поляризационная сила - наибольшую величину при минимальном напряжении, подаваемом на элект­роды.

Технологический комплекс диэлектрических сепараторов семян

На базе указанной теории и отдельных устройств разра­ботан комплекс ДСУ, имеющий три комплекта, каждый из ко­торых представляет собой типоразмерный ряд, состоящий из четырех сепараторов (табл. 2). Первый комплект пред­назначен для выделения из семенной смеси высококачест­венных семян, второй - для очистки семян сельскохозяйст­венных культур от трудноотделимых и карантинных семян сорных растений, третий - для калибровки семян по раз­мерам с учетом их биологических особенностей.

Таблица 2

Кроме этих устройств, разработаны универсальные сепа­раторы, предназначенные для одновременной очистки и сор-. тирования семян: цилиндрическая диэлектрическая горка ГЦЦ-1, диэлектрический дисковый лабораторный сепаратор СДДЛ-1.

Исследования [140J показали, что напряжение на ра­бочих органах разработанных ДСУ значительно ниже СО,7... 3 кВ), чем у известных электросепарирующих уст­ройств (25...60 кВ). Для реализации диэлектрического ме­тода не нужны специальные источники питания и выпрями­тельные установки.. Предложенные устройства надежно рабо­тают на переменном напряжении промышленной частоты. Эле­ктрические поля, создаваемые разноименно заряженными электродами в рабочих органах ДСУ, более устойчивы - к из­менениям относительной влажности воздуха, температуры и атмосферного давления, чем, например, поля коронного разряда, используемые в известных электрозерноочиститель­ных машинах. Диэлектрические сепараторы энергоэкономичны. Удельный расход энергии для сепараторов 1-го, 2-го и 3-е этапоз (табл. 2) не превышает 0,015 кВт «ч/кг, для 4-го этапа и промышленного семеноводства - 0,005 кВт-ч/кг.

Сепарация зерна. В настоящее время большая работа ведется по использованию в качестве рабочего органа зер­ноочистительных машин электрического поля. Электростати­ческое поле производит ориентацию зерен, поэтому с его помощью можно интенсифицировать прохождение зерен через отверстия сепарирующего рабочего органа.

Использование электрических полей представляет большой интерес, так как во многих случаях позволяет не только интенсифицировать процесс разделения смеси, но и совер­шенно по-новому выполнить сам технологический процесс и рабочие органы. Этому способу присущи два основных недос­татка: для создания действенного электростатического по­ля требуется напряжение в несколько десятков киловольт, время ориентации частицы под действием этого поля все же велико - примерно 0,05 с. Необходимость использовать такое высокое напряжение ведет к усложнению конструкции машины за счет введення в нее устройств для создания электричес­кого поля. Дополнительно к этому затрудняется, создание ___ условий для безопасной работы обслуживающего персонала.

3 патентных материалах имеется предложение по увели - ї" чению производительности решет, а также машин с магнит - 4 ными барабанами. С помощью электростатического поля пред |

Ла£ается также повысить производительность триера. Для этого необходимо рабочую поверхность триера образовать из отдельных ребер-полочек, расположенных на равных рас­стояниях друг от друга по образующей цилиндра, а в зонах приемников фракций установить электроды, накладывающие на полочки электростатическое поле высокого напряжения [141] . Триер (рис. 48) состоит из металлического цилинд­ра 1 и диэлектрического цилиндра 2, у которого на внут­ренней поверхности по всей длине имеются ребра-папочки

S4 г 1

Рис,48, Триер с электродами

3. Ширина полочек несколько больше половины длины зерен короткой фракции. Внутри цилиндра расположен цилиндри­ческий электрод 4, покрытый изолятором 5, электрод-сек - ;тор 6, а также приемники фракций зерен 7 и 8.

Диэлектрический цилиндр 2 с ребрами-полочками 3 жест­ко соединяется с заземленным цилиндром. Сильное электро­статическое поле образуется секторным электродом 6, к ко­торому подведен потенциал высокого напряжения, и разво­рачивает частицы, захваченные ребрами-полочками 3 из пос­тупающей в цилиндр зерновой смеси, длинной осью поперек ПОЛОЧКИ. При ЭТОМ центр тяжести ДЛИННЫХ частиц ВЫХОДИТ за пределы полочки, и они выпадают в приемник 7 под действи­ем силы тяжести. Короткие частицы (зерна) увлекаются по­лочками выше, где на них действует неоднородное электро­статическое поле, образуемое электродом 4. При этом воз­никает пондеромоторная сила, направленная противоположно центробежной (к центру цилиндра), которая снимает корот­кие частицы с полочек. Они собираются в приемник 8. Та­кое принудительное снятие коротких частиц позволяет зна­чительно увеличить скорость вращения цилиндра (до К>1), Выполнение рабочей поверхности в виде полочек позволяет увеличить плотность расположения частиц на них, что до­полнительно ведет к увеличению производительности.

Диэлектрический цилиндр 2 может выполняться с ребра­ми-полочками 3 различной ширины и с различным расстояни-. ем между ними для обработки зерновой смеси различных культур.

Чтобы частицы смеси не оседали на электродах (процесс разделения при зтом нарушается), предлагается выполнять Я электроды вращающимися навстречу рабочей поверхности | триера. Тогда частицы, оседающие на электродах, будут сбрасываться с них в приемные желоба [J42] . Выполненный по такой схеме триер состоит (рис. 49) из заземленного вращающегося цилиндра 1 с внутренней ячеистой рабочей поверхностью, вращающихся навстречу цилиндру потенциаль-

-•х цилиндрических электродов 2 и 3, приемных желобов 4 и 5 для коротких и длинных зерен. Электроды имеют ди­электрическое покрытие 6.

При работе триера частицы смеси попадают в ячейки ра­бочей поверхности и перемещаются вместе с ними. При пода­че высокого напряжения на электроды между ними и цилинд­ром 1 в местах их наибольшего сближения образуется силь­ное неоднородное электростатическое поле. Частицы смеси в этом поле отрываются от ячеистой поверхности и движутся - на участки поля с более высокой напряженностью (на эле­ктроды) . Из-за вращения электродов частицы не оседают на них, а скатываются в приемные желоба.

Для управления разделением расстояние между электрода­ми и ячеистой поверхностью можно регулировать.

Известны устройства для разделения зерновых смесей, содержащие вращающийся заземленный диск, параллельно ко­торому установлен неподвижный дисковый электрод. Послед­ний соединен с источником высокого напряжения. Электри­
ческое поле при работе ориентирует продолговатые частицы длинной осью перпендикулярно плоскости вращающегося дис­ка. Это увеличивает разницу в свойствах частиц и их спо­собность разделяться на фракции. Выделенные фракции частично смешиваются» что снижает эффект разделения. С целью повышения четкости разделения - предлагается к дисковому электроду прикрепить регулируемые диэлектри­ческие пластины, исключающие смешивание фракций [143] .

1 г ■

Рис.49. Триер с вращающимися электродами

Нию физических методов улучшения сохранности продукции, и прежде ^всего - к обработке ее малыми дозами ионизирую шей радиации [144 - ~Ї4б].

Применение ионизирующей радиации для облучения про­дуктов питания официально разрешено н регламентировано объединенным комитетом экспертов таких организаций, как ФАО, ВОЗ и МАГАТЭ. Допустимые дозы колеблются от 3 до 1000 крад (1 к рад = 1,0s рад; 1 рад = 0,01 Дж/кг продук-1 ции). '

Обработку сельскохозяйственной продукции ионизирую­щим облучением перед закладкой на хранение применяют [1]Примерно 30 стран с ежегодным объемом обработок порядка 250 тыс. т. В Бельгии ежегодно обрабатывают около 4 тыс. т. продукции, в Нидерландах - 4-6 тыс. т., во Франции - 500 т. Во Франции создано четыре центра иони­зирующей обработки с использованием гамма-излучений и ускоренных электронов. В Японии создан завод для иони­зирующей обработки до 10 тыс. т картофеля в сутки. Пос­ле такой обработки картофель можно хранить до года при температуре 20°С.

Исследованиями советских ученых установлено, что для ^ подавления прорастания репчатого лука достаточна доза 5-6 крад, клубней картофеля - 10, чеснока - 10-12 крад. В СССР построено несколько стационарны* гамма-установок с использованием в качестве источника излучения изотопов цезия 137 и кобальта 60; производительность каждой - - т0 80 т в сутки при дозе облучения Ю крад.

Имеющийся опыт показывает, что потери при хранении облученных партий картофеля, лука, корнеплодов в нес­колько раз меньше, а сроки хранения в 2-3 раза дольше. Анализ обработанной таким способом продукции современ­ными приборами не установил в ней вредных для здоровья человека изменений.

В нашей стране объемы таких обработок незначительны. Их увеличение создает возможность существенно уменьшить потери продукции, увеличить сроки храненйя, исключить химическую обработку, снизить затраты энергии и себесто­имость хранения. Существенным преимуществом этого мето­да является то, что после облучения продукцию можно хра­нить без охлаждения, что значительно упрощает устройство хранилищ и дает возможность быстрого введения их в экс­плуатацию.

, Особенно эффективна радиационная обработка продуктов, не подлежащих длительному, хранению: обработка красных 96

/

Томатов (дозой 200 крад) удлиняет срок их хранения с 7 до 20 суток, земляники - с А до 12 суток. Способ кон­курентоспособен также в сравнении с заморажйванием и консервированием. В расчете на 1 т продукции энергозат­раты меньше соответственно в 4,5 и 6,5 раза.

Представляется перспективным опробовать зтот способ для уничтожения болезнетворных микробов в мясе птицы н в других продуктах.