Очистка зерна от примесей по величине

22.01.2016

Кривые изменчивости признаков зерновой массы. Зерновая масса состоит из частиц зерна и примесей различной величины, определяемой размерами (рис. 50): наибольшим — длиной (а), средним — шириной (b), и наименьшим — толщиной (с).
Совершенно ясно, что каждый из этих размеров не является величиной постоянной, а варьирует в некоторых пределах от средней величины.
Для правильного применения процесса просеивания необходимо знать наибольший и наименьший пределы колебания размеров зерен и примесей и иметь характеристику изменчивости их размеров.
Эти данные можно получить при помощи массовых измерений вариаций размеров частиц и представления их в виде вариационного ряда, или кривой.

Для составления вариационного ряда какого-либо размера зерна, например длины, берут среднюю пробу зерна (300—500 зерен) и производят измерения длины, устанавливая наибольший (a max) и наименьший (a min) пределы Разность между наибольшим и наименьшим размерами длины зерна делят на так называемый классовый промежуток λ для получения общего количества классов, нa которые разбивают все измерения длины зерна:

Величина классового промежутка устанавливается в зависимости от размеров разницы между наибольшей и наименьшей длинами зерна. Для хлебных зерен λ принимается обычно 0,2; 0.25; 0,3 и 0,4 мм. Для более мелких семян классовый промежуток выбирается меньшим.
К частицам первого класса будут относиться зерна, с размерами, лежащими в пределе от (a min) до (a min + λ), к частицам второго класса — от (a min + λ) до (a min + 2λ) и т.д.
Разделив все зерна пробы по классам и подсчитав количество зерен в каждом классе получаем ряд:

Величины (S)1, (s)2, (s)3 и т. д. называются частотой повторения данного признака. Сумма частоты повторений:

где (S) — число всех измерений, т. е. число всех исследованных частиц.
Частоты повторений выражают также в процентах:

Результаты измерений признака изображаются в виде кривой, где по оси абсцисс откладываются в каком-нибудь масштабе расположение классов исследуемого размера частиц, а по оси ординат — частота повторений (s) или (р). В табл. 5 показан способ записывания вариационного ряда, характеризующего длину зерен (а) ржи Вятка при λ =0,4 мм.

Очевидно, у ржи Вятка наиболее часто повторяется длина классу от 7,4 до 7,8 мм. На рис. 51 эти же результаты представлены графически в виде ступенчатой кривой (гистограммы), где классовый промежуток λ принят за единицу и за основание прямоугольника, а за высоту прямоугольника — частота повторении (s) или (р), таким образом, площадь прямоугольника будет равна (S) или (P). Очевидно, что площадь всей фигуры выражает общее число измерений:

Средняя арифметическая величина какого-либо признака, например длины (а), может быть определена по формуле:

Данный ряд можно характеризовать разницей между данной вариантой и средней арифметической величиной длины зерна:

Важной характеристикой ряда является среднее квадратическое уклонение:

Для приведенной кривой изменении длины зерна:

Основными характеристиками ряда можно принять величины (S), (M) и (σ).

Работа сит. Рабочими поверхностями, с помощью которых можно разделить или рассортировать продукт но величине, являются сита.
Основными моментами рабочего процесса сортировки продукта просеиванием на ситах являются:
1) перемещение зерновой массы по поверхности сита;
2) попадание сквозь сито (проход) частиц, обладающих размерами меньше размеров отверстий, и наоборот, сход с сита частиц, превосходящих по своим размерам эти отверстия.
Таким образом, зерновая масса разделяется на сите на две части — сход и проход.
Для очистки и сортировки зерна обычно применяются сита с отверстиями круглой, продолговатой и треугольной форм.
На ситах с круглыми отверстиями, размер которых определяется диаметром (d), сходом отделяется частицы, у которых наибольший размер поверочного сечения — ширина (b) — больше, чем диаметр отверстий. Очевидно, что прохождение частицы продолговатой формы через отверстие сита происходит при положении длинной оси частицы перпендикулярно к ситовой поверхности. Толщина частицы в этом случае не имеет значения. При просеивании продукта на сите с круглыми отверстиями вероятность прохождения длинных частиц уменьшается по сравнению с частицами шарообразными или укороченными.
Объясняется это явление тем, что частица стремится во время движения по ситу сохранить свое устойчивое положение, при котором длинная ось частицы параллельна поверхности сита.
На практике меньшую вероятность попадания в круглые отверстия длинных частиц используют для предварительного выделения длинносеменных (например овсюга) примесей из общей зерновой смеси.
Сита с продолговатыми отверстиями, характеризуемыми длиной (А) и шириной (Б), разделяют продукт по толщине отдельных частиц (с). Если толщина частицы (с) > (В) — ширины отверстий, та частица не проходит через отверстие, в случае) же если (с) < (В), частица проваливается.
В этом случае длинная ось частицы должна расположиться либо вдоль отверстия, либо стать перпендикулярно к ситовой поверхности. Рабочим размером сит с продолговатыми отверстиями является ширина отверстая, длина же его для увеличения наибольшей вероятности западания частицы изготовляется обычно в несколько раз больше длины сортируемых продуктов. Эта сита применяются в зерноочистительных машинах главным образом для выделения из основной культуры мелких примесей — песка, мелких сорняков и др.
Совершенно очевидно, что сортировка частиц смеси, обладающих одинаковым поперечным сечением и отличающихся только длиной, на сите не может быть достигнута. Эта работа производится при помощи ячеистых поверхностей триеров (куколеотборники, овсюгоотборники), работу которых мы будем разбирать шике.
Подбор сит. Размеры и форму отверстий сит подбирают в зависимости от размеров основной культуры и примесей, которые требуется отделять.
Для того чтобы подбор отверстий сит более или менее удовлетворял требованиям, предъявляемым к конечным продуктам сортируемой смеси, необходимо произвести анализ вариационных кривых, характеризующих составные части смеси.
Можно различить три основных случая вариационных кривых размеров частиц основной культуры и примесей, входящих в состав смеси.
Вариационные кривые составных частей не перекрываются (рис. 52). В этом случае возможно полное отделение примесей, так как наибольший размер мелкой примеси меньше наименьшего размера основной культуры, а наименьший размер крупных примесей больше наибольшего размера основной культуры. Например, если зерновая смесь основной культуры — пшеницы — состоит из мелкой примеси (песка и мелких сорняков) и крупной примеси (гороха и вики), размеры которых характеризуются неперекрывающимися кривыми (см. рис. 52), то отделение продуктов возможно.

Для определения мелкой примеси по ширине нужно выбрать размеры диаметра отверстий сита из промежутка между (b' max) и (В min), т. е.

Отделение крупной примеси должно производиться отверстием сита, размер которого равен

Вариационные кривые частично перекрываются. В этом наиболее часто встречающемся случае (рис, 53) полное отделение продукта невозможно, так как наибольший размер мелкой примеси перекрывает наименьший размер основной культуры и, cледовательно, при отсортировке на сите с размерами, подобранными соответственно наименьшему размеру основной культуры (d1), в сход будет попадать некоторое количество частиц примесей. Если же подобрать сито с отверстиями размером (d2), то будут отделяться проходом частично а основные культуры. С крупными примесями, будет происходить то же самое.
Вариационные кривые перекрываются полностью (рис. 54). При наличии сплошного перекрытия вариационных кривых размеров составных частей смеси разделение этой смеси по данному признаку невозможно. В этом случае разделение должно происходить по какому-либо другому признаку, по которому имеется различие.

Ниже приводится пример подбора сит для зерновой смеси, состоящей из пшеницы — 98,5%, куколя — 1,0% и желтушника — 0,5%. В табл. 6 приведены средние арифметические размеры каждой составной части и средние квадратические уклонения σ, а также наибольшие и наименьшие размеры толщины, ширины и длины их зерен.

Вариационные кривые по толщине, ширине и длине представлены на рис. 55а, 55b и 55с. Кривые эти ясно показывают, что отделение куколя возможно только по длине, т. е. может быть достигнуто только на триере. Отделите желтушника можно вести по толщине и ширине при условии допущения некоторого процента зерна в отходы.
Наибольшая варианта толщины желтушника (C max)= 1,8 мм отклоняется от среднего размера пшеницы (M) = 2,53 мм на:

Различие в ширине желтушника при (с max) = 2,0 и (M) пшеницы = 2,72 мм несколько меньше:

Таким образом ясно, что более выгодно вести разделение смеси по толщине, для чего нужно подобрать соответствующий размер ширины продолговатого отверстия сита (b). В табл. 7 показало, что выбор отверстия шириной 1,8 мм приводит к полному удалению желтушника, но в отходы (проход сита 1,8 мм) попадает 1,2% пшеницы. Установка сита b=1.5 мм более приемлема, так как влечет за собой содержание зерна в отходах 0,1%. Общее количество желтушника с размером более 1,5 мм равно 7,75, а так как процент содержания его в общей смеси равен 0,5, то после пропуска через сито содержание его в зерне будет около 0,03, что является допустимый.

На практике при очистке зерна, например, па сепараторе от примеси, не отделяемой установленными ранее ситами, подбирают сита эмпирически, путем использования набора лабораторных сит различных размеров, на которых вручную просеивается небольшое количество продукта.
При проектировании новых мельниц и оборудования для перемола зерна в каком-либо районе следует учитывать характерность для данного района сорных примесей и подбирать заранее соответственные сита для их отделения.
Пробивные сита. Сита, применяемые для очистки и сортировки зерна, изготовляются из металлических (железных, оцинкованных) листов при помощи штамповки.

Нa рис. 56 изображены образцы пробивных сит, а в табл. 8 представлены размеры их отверстий.

Для увеличения вероятности проваливания частиц в отверстие сита необходимо иметь большое живое сечение поверхности, т. е. увеличение площади отверстий на данной поверхности сита.
При рабочей площади сита (F м2) и площади отверстий (F0м.) относительная живая площадь будет:

Очевидно, что большей пропускной способностью будут обладать те сита, у которых (f) больше.
Для сита с круглыми отверстиями, расположенными в шахматном порядке, относительное живое сечение будет равно:

где (d) — диаметр сита;
(m) — кратчайшее расстояние между отверстиями соседних отверстий. Для сит с продолговатыми отверстиями:

где (а) — длина отверстия;
(b) — ширина отверстия.
Предел частоты расположения отверстий находится в зависимости от механических свойств материала, а также толщины листов, диаметра и ширины отверстия.
Фракционный метод очистки. Для лучшего использования оборудования зерноочистительного отделения и правильного ведения технологического режима при помоле зерна применяется сортировка основной культуры на несколько фракций по крупноте.
Изучение соотношений размеров зерен основной культуры и сорняков указывает на целесообразность этого подразделения смеси и последующей их очистки. По данным проф. Суворова, различные промежуточные фракции пшеницы, полученные просеиванием на ситах с продолговатыми отверстиями, могут быть объединены по крупноте и степени засоренности в три характерные фракции:
1. Сход сита 2,25 X 20 мм — крупная фракция, в которую входит основная масса зерна. Эта фракция почти не содержит примесей.
2. Сход сита 1,75 X 20 мм — фракция средней крупноты при значительной засоренности примесями.
3. Проход сита 1,75 X 20 мм — мелкая фракция, состоящая из битого и мелкого зерна с большим содержанием примесей.
Крупная фракция, обладающая в большинстве случаев лишь незначительным содержанием крупных примесей, не всегда требует дальнейшей очистки. В случае необходимости дальнейшей очистки от крупных примесей (гороха, овсюга, горчицы и др.) можно пользоваться куколеотборниками с крупными ячеями и овсюгоотборниками. Пшеница средней фракции должна быть очищена на ситах и триере от посторонней примеси. Мелкая фракция средней крупноты по своему характеру может быть направлена в отходы, которые в случае необходимости подрабатываются для выделения годного зерна.
Разделение продукта на несколько фракций но крупноте достигается следующими способами сортировки: 1) сортировкой проходами, 2) сортировкой сходами, 3) смешанным способом — сходом и проходом.
В первом случае размеры отверстий сит последовательно располагаются в возрастающем порядке, причем сита устанавливаются в одной плоскости. Установленные таким образом секции ситовых поверхностей постепенно отделяют проходом частицы с размерами, возрастающими соответственно величине отверстий сит (рис. 57).
На этом принципе просеивания основана машина для очистки или сортировки зерна — бурат.

Второй способ. Сита устанавливаются в разных плоскостях одно над другим, и размеры отверстии сит расположены в убывающем порядке (рис. 58). В этом случае сход каждого сита представляет собой конечный отсортированный продукт, проход же данного сита является смешанным продуктом, сортируемым на последующих ситах. Просеивание этим способом достигается в основном на сепараторах и рассевах.

Третий способ, изображенный на рис. 59, применяется в случае необходимости разделения продукта на большее число фракций, чем этого возможно достигнуть на данной машине (например сепараторе), ввиду ограниченного количества параллельных плоскостей сит.

Бурат для очистки и сортировки зерна. Рабочей частью цилиндрического бурата является сито (а), натянутое на цилиндрический или призматический каркас (в) (рис. 60), устанавливаемый под уклоном 3—12°.
Зерно передвигается от приема (с) к выходу под действием наклона или благодаря винтообразно расположенным внутри гонкам. Бураты применяются иногда для разделения зерна на фракции. Обтянутые металлическими ситами соответствующих размеров бураты могут рассортировывать зерно на две-три фракции. В табл. 9 приведены размеры и производительность бурата.