Maшини за следжътвена обработка на семена

Задачата на машинната следжътвена обработка е съхраняване на събраната реколта и довеждане на зърнения материал до необходимото качество. То се постига с отделяне на излишната влага, на семената на други култури, на дефектните зърна, на примесите от минерален и органичен произход. В резултат на това се получава зърно - семена за продоволствени, фуражни и посевни нужди, отговарящи на изискванията на съответните държавни стандарти.
В статията ще разкажем за принципите на почистване и сортиране на семената, за работните органи на машините за почистване и сортиране на семената, за транспортиращите органи на машините за сортиране, за органите за предаване на движението, за зърно- и семечистачните машини, за видовете зърносушилни.

В зърното, прибирано с комбайни, се намират примеси, които могат да бъдат зърна от други култури, плевелни семена, части от класове и стъбла, минерални частици - пръст, пясък, счупени и недоразвити зърна и други. Съдържанието на примеси в зърнения материал над допустимия процент влошава условията за съхраняването му - затруднява се проветряването на зърнената маса. Примесите отдават влагата си на зърното, което води до неговото запарване и повреждане.

За да се съхранява и използва за продоволствени и фуражни нужди, е необходимо зърното да бъде пречистено, а когато е предназначено за посев - пречистено и сортирано. При пречистването се отделят примесите, а при сортирането зърното се разделя по размери на няколко групи - фракции. За пречистване на зърното за продоволствени нужди се използват зърночистачни машини. Те отделят грубите, дребните и леките примеси от зърнения материал. Целта е цялата зърнената маса да се доведе до чистота 96-98%, изисквана от БДС.

По-високите изисквания на БДС по отношение на чистотата и биологичните качества на зърното налагат то да се пречиства и сортира на качества. Тази обработка е известна като „почистване и сортиране на семената” и се извършва от т.нар. семечистачни машини. Получава се зърнен материал за посев, отговарящ на агротехническите изисквания за семе. Пречистването и сортирането може да се извършва по различни начини - пресяване, издухване и други, всеки от които се определя от различията във физико-механичните свойства на зърното и примесите. По-важни различия са размерите, аеродинамичните свойства, плътността, формата и състоянието на повърхността, цветът и други.

Принципи на почистване и сортиране на семената
За отделяне на нездравите зърна и примесите от здравите зърна или за сортирането на пречистените семена на качества е необходимо те да се различават по някое изброено по-горе свойство. То се явява разделителен признак за тях.

Различните принципи на пречистване и сортиране на зърното, както и устройството на работните органи на зърночистачните и семечистачни машини, се основават на посочените свойства. Принципите се разделят на основни и допълнителни. Основните принципи са намерили най-широко приложение в конструирането на повечето зърночистачни и семечистачни машини. При тях примесите или сортирането се извършва по размери - ширина, дебелина, дължина, и по аеродинамични свойства. Допълнителните принципи намират по-ограничено приложение в конструирането на машините. Използват се само в някои специални машини. При тях разделянето се извършва по относително тегло, по характер на повърхността, по форма, по цвят, по еластичност, по якост.

Работни органи на машините за почистване и сортиране
Като работни органи на машините за почистване и сортиране на семената се използват различни видове сита. Според начина на изработването им те биват щанцовани, плетени и тъкани. Щанцованите се произвеждат от тънка ламарина, а плетените и тъканите - от тел. По конструктивно оформление ситата са плоски и цилиндрични.

Работните елементи на ситата са техните отвори, които са кръгли, продълговати, триъгълни, квадратни и ромбични. За разделяне и сортиране се използват сита с кръгли и продълговати отвори. Тези от тях, които имат кръгли отвори, разделят зърнената смес по ширина, като работният размер при тях е диаметърът на отворите. Ситата с продълговати отвори разделят зърнената смес по дебелина и работният размер при тях е ширината на отвора.

Производителността на дадено сито зависи от общата площ на всички негови отвори. Плетените сита имат най-голямо живо сечение и по-голяма производителност. Работата им не е точна и те не могат да се използват за разделяне и сортиране. Щанцованите сита имат по-малко живо сечение и по-малка производителност. Работата им е точна и могат да се използват за разделяне и сортиране. За осъществяване на работния режим ситото извършва колебателно - за плоски сита, или въртеливо движение - за цилиндрични сита.

Плоските сита се поставят на люлки, които се окачват на рамата на машината. Колебателното движение се предава с помощта на ексцентрик и мотовилка. На цилиндричните сита се предава въртеливо движение. Когато при дадена машина се използват повече от едно сито, те могат да се подредят „последователно едно след друго” или „вертикално едно под друго”. При „вертикалното подреждане”, отгоре се поставя ситото с по-големите отвори, а отдолу - с по-малките отвори. Първото сито отделя едрите, а последното - дребните примеси.

При „последователното подреждане на ситата едно след друго”, първо се поставя ситото с по-малките отвори, а след него - ситото с по-големите отвори. Така първото сито отделя дребните, а второто - едрите примеси или семена. Почистването на отворите на ситата по време на работа се извършва с четки, чукачки и други.

Триорите са машинни работни органи, на повърхността на които са изработени гнезда-глухи отвори, алвеоли. В зависимост от формата на работната повърхност, триорите се разделят на цилиндрични, дискови, лопаткови и лентови.

Най-широко разпространение са получили цилиндричните триори. Работната им повърхност представлява метален цилиндър разположен под малък наклон - 2-3° спрямо хоризонта. От вътрешната страна на цилиндъра са изработени алвеолите. Триорните цилиндри се изработват с различни диаметри на гнездата. Зърненият материал се подава в единия край на цилиндъра и при въртенето му се придвижва осово към другия. При това материалът запълва гнездата на цилиндъра.

Производителността на дадена конструкция триор зависи от броя на преминалите за единица време алвеоли. Това е възможно само ако се увеличи честотата на въртене на триорния цилиндър. За да се получи по-голяма производителност, е необходима по-голяма честота на въртене.

Работните органи на машините за разделяне по аеродинамични свойства са въздушни системи. Разделянето по аеродинамични свойства се извършва само тогава, когато зърното и примесите имат различни критични скорости. По направление въздушният поток се разделя на вертикален, наклонен и хоризонтален. Той може да бъде създаван чрез нагнетяване или засмукване. Конструктивно се предпочита потокът да се създава чрез засмукване. Работните органи на въздушните системи се състоят от вентилатори, въздушни канали - при вертикален поток, въздушни камери - при наклонен и хоризонтален поток, утаители, циклони.

Вентилаторите при машините за почистване на семената са центробежни с ниско налягане до 1kN/m² и със средно до 3kN/m². Те се състоят от кожух и перков механизъм, който представлява вал с радиално разположени по него от 4 до 6 перки.

Въздушните канали извършват разделяне на компонентите на изходната смес. Те се съединяват с изходния отвор или с входния отвор на вентилатора. В първия случай във въздушния канал става нагнетяване, а във втория - засмукване.

Изходният материал може да се подава в канала по различен начин. Най-често материалът се подава по наклонено сито, което пресича въздушния канал. Материалът преминава през сечението на канала. Почистеното зърно излиза от другата страна на канала. Леките примеси се увличат нагоре, а в утаителната камера се отделят зърната, тъй като скоростта на потока намалява. Утаителите отделят леките примеси от въздушния поток. Скоростта на въздуха се регулира така, че да бъде по-малка от критичната скорост на зърното.

Утаителните камери работят на принципа, че дебитът на въздушния поток, преминавайки през различни сечения, е постоянна величина. Te имат много по-голямо сечение от въздушния канал. Надолу се стесняват и завършват с отвор, през който излизат леките примеси. При нагнетяващите камери леките примеси се стичат по наклонен улей, при засмукващите - отдолу има клапа, която е притворена от вакуума. Тя се отваря от тежестта на насъбраните леки примеси.

Циклоните се състоят от входящ отвор, изходящ отвор, цилиндрично тяло, завършващо с конусна част. Въздухът с леките примеси се подава в циклона през отвор, разположен тангенциално на тялото. В цилиндричното тяло се извършва едновременно разширяване на сечението и промяна на посоката на движещия поток. Последният получава въртеливо движение. Леките примеси се стичат надолу, а въздухът излиза през изходящия отвор.

Транспортирaщи органи на машините за сортиране
За подаване на зърнения материал в семечистаната машина, за пренасянето му от един работен орган на машината до друг или от една машина-агрегат, до друга, а също и за събиране и насипване на обработеното зърно, се използват различни видове транспортиращи органи. По-голямо приложение са получили кофичните елеватори, лопатковите елеватори, шнековете и други.

Кофичните елеватори се използват при вертикално или наклонено преместване на зърнения материал. Те се състоят от кош, шибър, безкрайна лента и прикрепени към нея кофички. Лентата се опъва на две шайби, от които едната е водеща, а другата е снабдена с подвижни лагери за обтягане на лентата. Лентата с кофичките е поставена в кожух. При работа кофичките загребват зърнения материал от долната част на кожуха, изкачват го и го прехвърлят в ръкава на кожуха.

Лопатковите елеватори се използват при наклонено и хоризонтално преместване на зърнения материал. Те се състоят от улей (или кожух) и безкрайна верига с прикрепени към нея лопатки. Веригата е опъната на две верижни зъбни колела, от които едната е водеща, а другата - обтягаща. При работа лопатките се плъзгат по дъното на улея и придвижват нагоре или напред загребания от тях зърнен материал.

Лопатковите елеватори се използват при семечистачните машини за подаване в тях на зърнения материал или за прехвърляне на пречистеното зърно от едно място на друго. Те се правят под наклон до 50° спрямо хоризонта. Веригата на лопатковия елеватор при транспортиране на зърнения материал трябва да се движи със скорост до 1,75m/s.

Шнековете се състоят от вал с винтова лента и кожух. Те се използват за хоризонтално, но също за наклонено и вертикално преместване на зърнения материал. Намират приложение при триорните цилиндри. Зърненият материал се насипва в единия край на кожуха и се премества в другия от винтовата лента на шнека, която се върти заедно с вала.

Органи за предаване на движението
При семечистачните машини въртеливо движение извършват вентилаторите, цилиндричните сита, триорните цилиндри, някои транспортни органи и други. Те се задвижват чрез ремъчни, клиноремъчни, зъбни и зъбно-верижни предавателни механизми. Колебателни движения извършват плоските сита, чукачките и други. Те се задвижват чрез коляно-мотовилков механизъм.

Зърночистачни машини
Зърното, предназначено за промишлени и потребителски нужди се пречиства в зърночистачни машини до чистота, отговаряща на изискванията на БДС. Зърночистачните машини са снабдени с въздушно-ситови органи и имат висока производителност. За краткия агротехнически срок едновременно с работата на комбайните те трябва да пречистят всичкото зърно постъпващо в тях.

Зърночистачните машини се подразделят на машини за предварително, грубо пречистване на зърното и основно пречистване. Машините за предварително пречистване са предназначени да отделят главно грубите и частично дребните примеси от зърното. Те имат нисък ефект на почистване, но по-проста конструкция, по-малки габарити и тегло. Машините за основно пречистване са с напълно развити въздушно-ситови системи и отделят едрите, леките и дребните примеси от зърното след машините за предварително пречистване или направо от комбайните.

Най-голямо приложение в практиката са намерили машините за основно пречистване. Те се разделят на неподвижни и подвижни. Неподвижните зърночистачни машини се състоят от две ситови люлки и два аспирационни канала. Ситовите люлки са окачени за рамата и се задвижват от коляно-мотовилков механизъм. Въздушните потоци в аспирационните канали се създават чрез засмукване от центробежен вентилатор, монтиран към машината или отделно.

Зърното за почистване се подава в бункер и през улей се разпределя по равно върху горните сита на двете ситови люлки. Преди да постъпи върху ситовите люлки въздушният поток от първия аспирационен канал отделя леките примеси и ги изхвърля навън. Горните сита задържат едрите примеси и ги транспортират назад. Долните сита пресяват дребните примеси, които чрез дъната на ситовите люлки също се изнасят назад. Почистеното зърно от двете ситови люлки се събира и заедно постъпва във втория аспирационен канал. Тук скоростта на въздушния поток е по-голяма, вследствие на което се отделят и недоразвитите, кухите зърна. Отделените леки примеси чрез въздуха на двата аспирационни канала се утаяват в камера и чрез шнек се изнасят навън. С помощта на четки ситата се почистват от заклинени зърна.

Подвижните зърночистачни машини се състоят от приемна камера, шнек, два задвижващи валяка, въздушни канали, вентилатор, утаителна камера, пневматичен транспортьор, прахоотделител и две еднакви ситови люлки.

Товарещ транспортьор подава зърното в приемна камера снабдена с шнек. Шнекът разпределя зърното равномерно. В долната част на приемната камера са монтирани два задвижващи валяка, които подават зърното във въздушните канали. В тях зърненият поток се разделя количествено на две равни части - едната половина в левия, а другата в десния канал. В каналите зърното се почиства от леките примеси. Затова каналите са свързани с вентилатор. Въздушният поток отнася леките примеси в утаителна камера, където част от тях се утаявават, а най-леките примеси постъпват в пневматичен транспортьор. Прахоотделителят изхвърля праха навън.

Двете еднакви ситови люлки - горна и долна, работят паралелно. Зърното, очистено от леките примеси, постъпва от въздушните канали на ситата на всяка една от люлките. Горното сито разделя потока от зърно качествено на две части. Дребните примеси и част от зърното падат на долното сито, а едрите примеси и друга част от зърното постъпват на друго горно сито предназначено точно за тях. Долните сита имат еднакви отвори. Те работят последователно и отделят дребните примеси. Последните се изсипват в гърловината на пневмотранспортьор. Едрите примеси се отделят над горното сито на горна наклонена плоскост. От нея те излизат навън в подходящ приемник.

Семечистачни машини
Машините за пречистване и сортиране на семената до чистота, отговаряща на агротехническите изисквания за посевен материал, са известни като семечистачни. Те са снабдени с въздушно-ситови триорни работни органи. Обработват зърнения материал, пречистен от зърночистачните машини, т.е. извършват вторично пречистване. Допълнително сортиране или пречистване се извършва на специални сепаратори - фрикционни, електромагнитни и други.

Семечистачните машини се състоят от бункер за изходния материал, подаващ валяк, аспирационна система, горно и долно сито, наклонена плоскост, триорни цилиндри и изходни отвори.

Аспирационната система се състои от вентилатор, кожух с прахоотводна тръба, две утаителни камери, два аспирационни канала - първи и втори, две подаспирационни решетки и две клапи. Леките примеси се увличат от потока, преминават през аспирационните канали и попадат в утаителните камери, откъдето част от тях излизат навън през клапите, а прахът излиза през прахоотводна тръба. Вътре в триорния цилиндър е закрепен шарнирно събирателен улей. Част от дължината на който може да се изключва с шибър. Това е необходимо когато триорният цилиндър обработва материал с по-малка дължина, например пшеница.

Насипаният в бункера изходящ материал преминава през подаващия валяк и подаспирационната решетка. Тук под действието на въздушния поток от първия аспирационен канал се отделят леките примеси - прах, обвивни листа, кухи семена и други. След това останалата маса попада на горното сито. То отделя едрите примеси - камъчета, бучки, метални парчета и други. Те се стичат по него и излизат навън през улей. Останалата маса попада на долното сито, което пропуска през своите отвори дребните примеси - счупени семена, пясък и т.н. Те също излизат навън през друг улей. Останалата маса - къси примеси и основна култура се стича по долното сито и попада на подаспирационната решетка на втория аспирационен канал. Оттук масата попада в триорните цилиндри. Късите примеси се изнасят в коритообразен улей и от там излизат през отвор. Основната култура се стича по долната част на триорните цилиндри и излиза навън през изход.

Видове зърносушилни
Зърносушилните се използват за сушене на зърното от зърнокомбайните, запазвайки неговото качество. Влажността му след сушенето трябва да бъде не повече от 13-14%, а температурата му - не повече от 5-10°С от тази на околния въздух. Само по този начин то може да се съхрани за по-дълго време. Към зърното за сушене топлината се предава по конвективен, контактен, радиационен и смесен начин. При конвективния начин топлината се подава чрез сушилен агент - смес от въздух и изгорели газове. Контактният начин се състои в непосредствен допир на материала за сушене с нагрята повърхност. При радиационния начин топлината се подава с лъчите на нагрятата повърхност. Към този начин се отнася и естественото сушене на слънце. Смесеният начин е комбинация между посочените три начина.

Най-разпространени са зърносушилните, работещи по конвективния начин. В зависимост от състоянието на зърнения материал по време на сушенето те се разделят на такива с неподвижен и такива с подвижен слой. Зърносушилните с неподвижен слой се характеризират с това, че по време на сушенето слоят от насипано зърно е неподвижен. За целта се използват складове или бункери с активно вентилиране, улеи, платформи и други. Зърносушилните с активно вентилиране се състоят от вентилатор с предпазна решетка, главен канал и странични канали. Главният канал е дървен или метален. Дължината му се определя от дължината на помещението. От двете страни на стените на канала са оформени триъгълни отвори през 0,80m. Към тях се свързват страничните канали. Те са поставени на дървени възглавнички. Образува се отвор между пода и долния край на стените на канала, през който въздухът преминава през насипаното зърно.

Зърното се насипва над тази конструкция като дебелината на пласта му достига 3m. Повърхността му се заравнява. Така се осигурява преминаване на еднакви количества въздух за едновременното му изсушаване. При работа на сушилнята за един ден влажността на зърното спада с 1%. Ако се монтира калорифер, въздухът се затопля и сушенето се ускорява. Сушилня, работеща с един вентилатор, може да изсушава насипано зърно на площ до 120m2.

Движението на слоя насипано зърно по време на сушене може да се извърши по гравитационен, механичен и пневматичен начин. С гравитационно движение на зърното работят шахтовите зърносушилни - камерен тип, които са намерили най-широко приложение в практиката. Шахтовите зърносушилни се използват за изсушаване на зърно от пшеница, царевица, слънчоглед, сорго, ориз и други. Състоят се от шахта, елеватори за зареждане на зърно, горен бункер, две сушилни колони, изпускателно устройство, долен бункер, нафтова пещ, въздухопроводи, команден пулт. Зърното се изсипва в приемната шахта на зърносушилнята. Елеваторите за всяка колона изнасят зърното в горния бункер. От него се стига в сушилните колони. Всяка от тях е съставена от по пет сушилни и по две охладителни секции.

Изпускателното устройство представлява рамка, която се задвижва от двигател чрез коляно-мотовилков механизъм. Чрез монтираните върху рамката шибъри тя последователно отваря и затваря отворите, през които изтича от колоните изсушеното и охладено зърно. Нафтовата пещ се състои от горелка, цилиндрична горивна камера, кожух, екран с преден корпус и смесителна камера, в която изгорелите газове се смесват с атмосферен въздух. Така създадения топлинен агент се засмуква от вентилатор и по въздухопроводи се подава чрез канали в горната зона на сушилните колони. Той обдухва зърното, загрява го и отнема част от влагата му. По-надолу зърното се обдухва от студен въздух, нагнетяван от втори вентилатор, след което постъпва в долния бункер. В зависимост от началната влажност на зърното сушилните колони могат да се включват на последователна - при влажност над 22%, или паралелна - при влажност до 22%, работа. При последователната работа зърното от единия бункер се подава в елеватора на другата колона за повторно сушене, след което се изнася извън сушилнята. При паралелната работа изсушеното зърно от двата бункера се отвежда едновременно навън.