Технология первичной очистки зерна с разработкой решётной части зерноочистительной машины

Вятская государственная  сельскохозяйственная

академия 
 

Инженерный  факультет 
 

Кафедра « Сельскохозяйственные машины» 
 
 
 
 

Курсовая работа 

Технология первичной очистки зерна

с разработкой решётной части 

зерноочистительной машины

ВГСХА 061.00.00.000 ПЗ  
 
 

Выполнил:         Синцов Е.А. 

Группа:         ИМ-411 

Проверил:         Жолобов Н.В. 
 
 
 
 
 
 

Киров 2006 

Содержание 

      Введение  

1 Агротехнические требования к послеуборочной

обработке семенного материала        5

2 Обоснование технологической схемы       6

3 Выбор решёт           6

4 Определение чистоты семян        10

4.1 Определение чистоты на решете Б2      10

4.2 Определение чистоты на решете Г       11

5 Кинематический расчёт решётного стана      13

6 Прочностные расчёты         17

6.1 Расчёт вала привода  щёток        17

6.2 Расчет сварного соединения        20

6.3 Расчёт шатуна          21

7 Техническая характеристика                                                 22

8 Технологические  регулировки                                                 23

Заключение                                                                          23

Литература           24

Приложение А.  Таблица составных частей    

к графической части и спецификация       25 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                  Введение 

     По  заданию преподавателя необходимо было выполнить курсовую работу по разработке машины для первичной очистки зерна. Первичную очистку проводят после предварительной очистки и она является более качественной.

     В пояснительной записке  приведены расчёты  по определению чистоты зерна, кинематический расчёт решётного стана , подобраны решёта, выбран электродвигатель на привод стана, проведены прочностные расчёты привода щёток. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     
  1. Агротехнические требования к послеуборочной обработке семенного материала

     При очистке из общей смеси выделяются примеси, щуплые и мелкие (недоразвитые и поврежденные) зерна. В процессе сортирования зерно разделяют на сорта. Его очищают и сортируют в зависимости от назначения (на семена, продовольственное, фуражное и др.).

     Требования к качеству очистки и сортирования наряду с другими показателями указывают в нормативно-технических документах-стандартах. Основой оценки зерна и учета его массы служат нормы качества (кондиции). Различают посевные и заготовительные виды кондиций.

     Семена считаются кондиционными, если они отвечают нормативам трех классов: I класс содержит не менее 99% семян основной культуры (чистоты) при всхожести не ниже 95%, II-соответственно - 98 и 90 и III класс-97 и 85%.

     Продовольственное и фуражное зерно  оценивают базисными и ограничительными кондициями. Базисная кондиция соответствует зерну, используемому по целевому назначению без существенной дополнительной доработки. Зерно ограничительной кондиции может быть доведено до уровня базисной при соответствующей доработке.

     Основными показателями базисных и ограничительных  кондиций служат влажность, содержание сорной и зерновой примеси, зараженность и запах зерна.  

     У продовольственного и фуражного зерна  пшеницы должны быть следующие параметры (числитель - базисная, знаменатель - ограничительная кондиции): влажность-14...17/17... 19%, сорная примесь-1/5%, зерновая примесь-2/15%, плотность зерна - 730...760 кг/м3, запах нормальный, зараженность не допускается (может быть заражено клещом). Наряду с указанными применяют экспортные, промышленные и другие кондиции.

     Соответствие  семян требуемым  классности и кондициям  во многом    зависит    от    выбора     последовательности    процессов послеуборочной  обработки  зерна,   применяемых  машин,  их  регулировочных параметров и режимов работы.

     Процессы  послеуборочной обработки  зерна. Предварительную  очистку проводят для свежеубранного влажного (влажность w >1= 18...40%) и засоренного (наличие примесей 4...20%) зернового вороха. При этом снижается исходная влажность wv а следовательно, облегчаются (увеличивается сыпучесть) последующие процессы, особенно сушки, сокращаются затраты энергии и повышается устойчивость зерна к самосогреванию и порче. В процессе очистки зерновой ворох разделяют на две фракции: очищенное зерно и отходы. При невысокой влажности зерновой массы предварительную очистку не проводят.

     При сушке зерна наряду с предотвращением  его порчи облегчается выделение примесей, выравниваются свойства, по которым разделяют зерно, улучшается транспортирование. Зерно сушат как в процессе послеуборочной обработки, так и при его хранении.

     Первичную очистку зерна  выполняют после  предварительной  очистки и сушки зернового вороха или активного вентилирования, если исходная влажность w1 =18%, а засоренность не больше 8%. При этом из массы выделяют крупные и легкие примеси, мелкие отходы, а зерно сортируют на основную (продовольственное или семенное) и фуражную фракции.

     Вторичную очистку проводят в основном для  подготовки семян I и II классов посевного стандарта. Массу разделяют на семена, зерна II сорта, легкие, крупные и мелкие примеси.

     Сортирование  семян включает разделение на фракции по крупности (калибрование), удаление трудноотделимых примесей и выделение семян с наиболее ценными посевными свойствами.     

     Активному вентилированию подвергают свежеубранное зерно с целью его консервирования перед очисткой, высушенное - при закладке  на   хранение,   сохраняемое - для   ликвидации   его   самосогревания и порчи вредителями, семена при воздушно-тепловом обогреве для повышения их физиологической активности. 

     
  1. Обоснование технологической  схемы
 

     Применяем двухъярусную схему расположения решёт, т.к. она находит широкое применение в машинах предварительной, первичной и вторичной очистки, имеющих малую и среднюю производительность. Повышение производительности и снижение габаритов достигается использованием двух параллельно работающих решетных станов, устанавливаемых один над другим. Снижение нагрузки на подсевные решета нижнего яруса в машинах предварительной и первичной очистки достигается установкой скатной доски под решетом Б2. В результате на решетах В и Г обрабатывают только проходную фракцию решета Б1.. Сход со скатной доски и решета Г объединяются. 

     
  1. Выбор решёт
 

    Форму и размеры отверстий  решет подбирают, пользуясь вариационными кривыми распределения семян зерновой смеси по ширине и толщине. Для определения возможностей разделения зерновой смеси на решётах, строят вариационные кривые распределения семян по ширине, толщине и длине.

    Основные физико-механические свойства семян культурных и сорных растений представлены в таблице 1. [ 1 ]

Таблица 1 - Физико-механические свойства семян

Культура Параметр Математическое ожидание m, мм Отклонение σ, мм
Рожь Толщина 2,41 0,25
Ширина 2,66 0,27
Длина 7,47 0,71
Осот Толщина 0,64 0,1
Ширина 1,9 0,13
Длина 2,77 0,28
Ежа сборная Толщина 0,9 0,11
Ширина 1,4 0,1
Длина 6,25 0,67
Плевел Толщина 1,5 0,21
Ширина 1,4 0,1
Длина 5,6 0,52
 

     Размерные характеристики семян подчиняются закону нормального распределения: 

                  ,[ 1 ]       (3.1) 

где  σ -    среднеквадратическое отклонение размера l;

     U=(l-m)/σ - уклонение размера l от математического ожидания. 

       Для расчета вариационных кривых распределения семян по делительному признаку l пользуются безразмерной функцией φ(U), которая определяется по выражению

          .[ 1 ]      (3.2)

Значения  безразмерной функции φ(U), представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Значения безразмерной функции φ(U)

U 0 0,75 1,5 2,25 3,00
φ(U) 0,3989 0,3011 0,1295 0,0317 0,0044

     Для построения вариационных кривых определяют значения минимального   lmin и   максимального   lтах  значений  размерной величины l семян:

             lmin = m - 3σ;   [ 1 ]                                 (3.3)

             lmax = m + 3σ.                                      [ 1 ]     (3.4)

     На  оси абсцисс графика  кривой распределения  семян отмечают значения величин lmin , lmax и т. Отрезки от т до  lmin и т до lmax делят каждый на 4 равные части. Получаем точки уклонения от математического ожидания: 0; 0,75σ ; 1,5σ; 2,25σ; 3,00σ.

     Из  формулы (3.2) следует  что  

                  .[ 1 ]

Таблица 3 - Расчётные данные по распределению семян

Культура Парам.   L-3σ L-2,25 σ L-1,5 σ L-0,75 σ L L+0,75 σ L+1,5 σ L+2,25 σ L+3 σ
рожь Т размер,мм 1,66 1,8475 2,035 2,2225 2,41 2,5975 2,785 2,9725 3,16
f(l) 0,0176 0,168 0,518 1,2044 1,5956 1,2044 0,518 0,1268 0,0176
Ш размер,мм 1,85 2,053 2,255 2,458 2,66 2,863 3,065 3,268 3,47
f(l) 0,016 0,117 0,480 1,115 1,477 1,115 0,480 0,117 0,016
Д размер,мм 5,34 5,8725 6,405 6,9375 7,47 8,0025 8,535 9,0675 9,6
f(l) 0,0062 0,0446 0,1824 0,4241 0,5618 0,4241 0,1824 0,0446 0,0062
плевел Т размер,мм 0,87 1,03 1,19 1,34 1,5 1,66 1,82 1,97 2,13
f(l) 0,02 0,15 0,62 1,43 1,9 1,43 0,62 0,15 0,02
Ш размер,мм 1,2 1,35 1,5 1,65 1,8 1,95 2,1 2,25 2,4
f(l) 0,02 0,16 0,65 1,51 1,99 1,51 0,65 0,16 0,02
Д размер,мм 4,04 4,43 4,82 5,21 5,6 5,99 6,38 6,77 7,16
f(l) 0,01 0,06 0,25 0,58 0,77 0,58 0,25 0,06 0,01
ежа сборная Т размер,мм 0,57 0,65 0,74 0,82 0,9 0,98 1,07 1,15 1,23
f(l) 0,04 0,29 1,18 2,74 3,63 2,74 1,18 0,29 0,04
Ш размер,мм 1,1 1,175 1,25 1,325 1,4 1,475 1,55 1,625 1,7
f(l) 0,044 0,317 1,295 3,011 3,989 3,011 1,295 0,317 0,044
Д размер,мм 4,24 4,743 5,245 5,748 6,25 6,753 7,255 7,758 8,26
f(l) 0,007 0,047 0,193 0,449 0,595 0,449 0,193 0,047 0,007
осот Т размер,мм 0,34 0,42 0,49 0,57 0,64 0,72 0,79 0,87 0,94
f(l) 0,04 0,32 1,3 3,01 3,99 3,01 1,3 0,32 0,04
Ш размер,мм 1,51 1,608 1,705 1,803 1,9 1,998 2,095 2,193 2,29
f(l) 0,034 0,244 0,996 2,316 3,068 2,361 0,996 0,244 0,034
Д размер,мм 1,93 2,14 2,35 2,56 2,77 2,98 3,19 3,4 3,61
f(l) 0,01571 0,11321 0,4625 1,07536 1,42464 1,07536 0,4625 0,11321 0,0157
 

По  данным таблицы 3 строим графики распределения семян  
 
 
 
 
 
 

     

Рисунок 1 - График распределения  семян по толщине 

        

Рисунок 2 - График распределения  семян по ширине 

      

Рисунок 3 - График распределения  семян по длине 

     Анализируя  полученные графики, определяем, по какому делительному признаку вариационные кривые основной культуры в наименьшей степени перекрываются с вариационными кривыми примесей. Для отделения крупных примесей, применяем решето Б2 с прямоугольными отверстиями, т.к. отделение производится по толщине. Для отделения мелких примесей используем решёта В и Г с прямоугольными отверстиями.

     Количество  и типоразмер решёт  выбираем из условия 

                  , [ 1 ]        (3.4) 

где Fр  - площадь одного решета выбранного типоразмера;

      Zp - суммарное число решёт;

      F - расчётная площадь решёт. 

                   , [ 1 ]        (3.5) 

где G - производительность машины, кг/ч;

      qF - удельная нагрузка на единицу площади решета, кг/(ч ·дм2).

Для первичной очистки  ржи qF = 28 кг/(ч ·дм2) [ 1 ].

                   .

Назначаем четыре решета типоразмер №1 990 ģ 990; Fp = 0,98м2 [ 1 ].

             

     
  1. Определение чистоты семян
 
     
    1. Определение чистоты на решете Б2
 

     Определяем  рабочий размер отверстия  решёт. Для первичной  очистки рабочий  размер определяется по выражению 

                  , [ 1 ]       (4.1) 

где  m  - математическое ожидание основной культуры;

     σ  - среднеквадратическое отклонение размера основной культуры.

                             

Принимаем размер решёт lр = 3,2мм. [ 1 ] 

Таблица 4 - Расчёт результатов  очистки решета Б2 

Смесь Уклонение

Ф(U) Количество  семян в % от каждой составляющей смеси
L<lр l>lр
Рожь

А = 90%

 3,16 4992 а = 99,92 а1 = 0,08
Осот

В = 3%

 25,6 5000 b = 100 b1 = 0
Ежа сборная

С = 2%

 20,9 5000 c =100 c1 = 0
Плевел

D = 2%

 8,1 5000 d = 100 d1 = 0
Индифферентный  сор Е = 3% _____ _____ e = 60 e1 = 40

     Уклонение размеров культуры от рабочего размера отверстия определяется по формуле 

                        .[ 1 ]      (4.2)

             

     Значение  нормального интеграла  Ф(U), соответствующее данной величине уклонения выбирается из таблицы.

     Анализируя  рисунок 2 определяем число семян имеющих  размеры меньше рабочего размера отверстий 

                  ,

                  ,

            ,

            .

     Определяем  чистоту пшеницы  после очистки  на решете Б2 по выражению 

                        ,[ 1 ]   (4.3) 

где  A, B, C, D, E - содержание семян в исходном продукте, %.

                   
 

     
    1. Определение чистоты семян на решете Г

      

     Для определения чистоты  семян основной культуры определим процентное содержание сорных семян после очистки на решете Б2 .  

      ,

      ,

      ,

      . 

     Определяем рабочий размер отверстий решета Г по выражению  

                        .[ 1 ]      (4.4)

              .

Принимаем lр = 1,8мм. [ 1 ]

Таблица 5 -  Расчёт результатов  очистки решета Г

 

Смесь Уклонение

Ф(U) Количество семян в % от каждой составляющей смеси
L<lр l>lр
Рожь

А = 92,6%

 2,44 4927 а1 = 0,73 а = 99,27
Осот

В = 2,57%

 -8,60 5000 b1 = 100 b = 0
Ежа сборная

С = 1,71%

 -8,18 5000 c1 = 100 c = 0
Плевел

  D = 1,71%

 -1,43 4273 d1 = 92,73 d = 7,63
Индифферентный сор Е = 1,54% _____ _____ e1 = 25 e = 75
 

     Анализируя  рисунок 1 определяем число семян имеющих  размеры больше рабочего размера отверстий 

,

,

,

. 
 

     Определяем чистоту пшеницы после очистки на решете Г

                   

     Выход конечного продукта от исходного в  процентах составляет 

                  .[ 1 ]     (4.5)

                   

    
  1. Кинематический  расчёт решётного  стана
 

     Для универсальных решетных сепараторов, на которых разделение выполняется на решетах с круглыми и с прямоугольными отверстиями обычно выбирается режим работы, характеризуемый соотношением коэффициентов  

                  ,[ 1 ] 

где  КН - граничное условие сдвигов материала вниз по плоскости решета;

    КВ - граничное условие сдвигов материала вверх по плоскости решета;

    К - показатель кинематического режима работы грохота;

    К0 - граничное  условие отрыва частицы от поверхности решета. 

                       ,[ 1 ]      (5.1)

                       , [ 1 ]       (5.2)

                       , [ 1 ]       (5.3) 

где  φ - угол трения материала по решету;

      α - угол наклона решёт;

      ε - угол, характеризующий направленность колебаний. 

     Принимаем φ = 30º; α = 7º; ε = 0º.