Analiza rozkładu masy czyszczonej pod sitem sekcyjnym w warunkach zmiennegonachylenia

Wstęp

W wielu procesach produkcyjnych istnieje konieczność rozdzielania ciał sypkich, w tym również mieszanin ziarnistych. W konstrukcji maszyn czyszczących obserwuje się dwie tendencje: dążenie do budowy rozdzielaczy dostosowanych do czyszczenia możliwie szerokiego asortymentu gatunków nasion i budowy maszyn specjalnych, przeznaczonych do czyszczenia tylko jednego lub kilku gatunków o podobnych cechach rozdzielczych [2].
Urządzenia czyszczące stanowią integralną część kombajnów i nowoczesnych maszyn omłotowych –  podstawowych konstrukcji wykorzystywanych w technologii zbioru zbóż i innych roślin.

Praca zespołu czyszczącego w płaszczyźnie poziomej nie budzi zastrzeżeń, jednak układ ten zmienia się radykalnie zarówno przy pochyleniach poprzecznych jak i wzdłużnych. Mając na uwadze fakt, iż zespoły czyszczące stosowane w kombajnach muszą pracować nie tylko na terenach płaskich ale również na pochyłościach, szuka się rozwiązań konstrukcyjnych, które miałyby zredukować niekorzystny wpływ nachylenia terenu na prawidłowy proces czyszczenia i sortowania ziarna.

Aktualnie istnieje kilka systemów redukujących wpływ nachylenia terenu na proces czyszczenia, między innymi: podwyższane przegrody, poziomowanie sit, poziomowanie całej bryły kombajnu, zmiana amplitudy i kierunku drgań sit, aerodynamiczne wspomaganie pracy sit [3]. Rozwiązania te są jednak bardzo drogie. Doświadczenia potwierdzają słuszność i celowość szukania z jednej strony rozwiązań skutecznych a z drugiej strony rozwiązań tanich.

Metodyka badań

Do badań wykorzystano stanowisko badawcze wykonane w Instytucie Inżynierii Rolniczej AR we Wrocławiu [1].
Stanowisko badawcze, którego schemat kinematyczny przedstawiono na rysunku 1, zbudowane jest z kosza sitowego 1, podwójnej ramy oraz układu napędowego. Część górną ramy można regulować wraz ze stanowiskiem pod kątem 5⁰, 10⁰ i 15⁰ w płaszczyźnie poprzecznej i wzdłużnej.

Rys. 1. Schemat kinematyczny stanowiska badawczego 1- układ zawieszenia, 2- sito, 3- przeciwwaga, 4- wał napędowy, 5- silnik elektryczny, 6- słupek ustalający kąt ramy.

W badaniach przyjęto następujące symbole określające ustawienie kąta ramy w stosunku do podłoża i symulujące jazdę:

• 0 – w terenie płaskim,
• 5G i 10G – pod górę o nachyleniu 5⁰ i 10⁰,
• 5D, 10D i 15D – z góry o nachyleniu 5⁰ , 10⁰ i 15⁰,
• 5B, 10B i 15B – wzdłuż zbocza o nachyleniu 5⁰ , 10⁰ i 15⁰.

Dodatkowo regulowano sekcje sita podnosząc każdą sekcję w zakresie od 5⁰ do 15⁰. Ponadto badania przeprowadzano dla szczelin 3 i 4 mm. Omawiane wyniki badań odnoszą się do jednego z charakterystycznych ustawień ramy stanowiska 10 B oraz ustawienia sekcji I, II i III pod kątem 0⁰ do poziomu stanowiska, a sekcji IV i V pod kątem 15⁰. Przedstawia to rysunek 2.

                                   I                 II                III                IV              V

Rys. 2. Ustawienie poszczególnych sekcji sita względem siebie.

Poniżej przedstawiono ustawienia szczelin dla poszczególnych sekcji sita.

Tabela 1. Wielkość szczeliny w sekcjach I – V sita żaluzjowego.

Jako czynnika badawczego użyto pszenicy jarej odmiany ETA. Materiał do badań pobrany był z podsiewacza kombajnu zbożowego wraz z zanieczyszczeniami.

Omówienie wyników badań

Na rys. 3, 4 i 5 przedstawiono w formie krzywych najbardziej charakterystyczne wyniki badań. Jest to zależność rozkładu przesianej masy ziarna dla poszczególnych sekcji sita I – V na ich długości w punktach pomiarowych 1 – 10.
Jak widać na rysunku 3, przy ustawieniu A, sekcja I nie bierze udziału w procesie przesiewania. Sekcję II charakteryzuje wzrost masy ziarna do 4 punktu pomiarowego, osiągając w nim wartość 500 g. Od punktu 5 do 10 następuje spadek masy. Sekcja III to gwałtowniejszy wzrost przesianej masy ziarna. Już dla punktu 3 i 4 jest to wartość 1500g. Punkt 5 to znaczący spadek do wartości 1000g, a kolejne punkty od 6 do 10 to dalszy spadek masy. Sekcja IV jest najbardziej obciążoną sekcją przy omawianym ustawieniu. Gwałtowny wzrost masy następuje od 1 do 3 punktu pomiarowego i osiąga wartość 2500g. Punkt pomiarowy 4 to niewielki spadek do 2300g. W kolejnych punktach 5 i 6 wartość

ta maleje do 1400g, w punktach od 7 do 10 następuje dalszy spadek masy. Sekcję V w sposób widoczny wyróżnia punkt 1, w którym obserwuje się dość dużą ilość ziarna (550g). Wartość ta wzrasta dalej aż do 5 punktu i osiąga w nim wartość maksymalną 1900g. Od punktu 5 następuje spadek masy. Dla punktu 8 jest to wartość 550g , 9 – 300g i dla 10 – 150g.

Na rys. 4 przedstawiono rozkład masy ziarna dla ustawienia B. Sekcja I, analogicznie jak przy ustawieniu poprzednim, nie brała udziału w procesie przesiewania. Sekcja II to równomierny wzrost masy od 1 do 4 punktu pomiarowego do wartości 600g. Następnie następuje powolny spadek do 500g dla punktu 5, 450g dla 6, nieco większe obniżenie masy w punkcie 7 równe 300g. Niewielką ilość ziarna uzyskuje się w trzech kolejnych punktach pomiarowych – na poziomie ok. 50g. Dla sekcji III to znaczny wzrost masy w pierwszych 2 punktach do 1600g. Maksymalną wartość sekcja ta osiąga w punkcie 3 i wynosi ona 1700g. W punkcie 4 nastąpił znaczny spadek masy do 1000g, a następnie w punktach od 5 do 9 łagodnie spada masa do 420g. Ostatni punkt pomiarowy tej sekcji to spadek do 30g. W sekcji IV pierwsze dwa punkty znacznie obciążone zostały masą do 1650g i maksimum osiągnięte zostało w punkcie 3 z wartością 2000g.
Punkty 4 i 5 to spadek do 1200g. Kolejne punkty pomiarowe to zaskakujący niewielki wzrost masy do 9 punktu o wartości 1250g. W punkcie 10 następuje gwałtowny spadek do 350g.

Dla sekcji V w punkcie 1 uzyskano 450g ziarna. Następnie ilość ta wrasta do 4 punktu i osiąga wartość 1950g. Kolejne punkty to spadek masy z 1600g w punkcie 5 do 300g w punkcie 10.
Rysunek 5 przedstawia rozkład masy ziarna pod sitem dla ustawienia C. Sekcja I jest obciążona w punkcie 5 masą ziarna 20g. Sekcja II to wzrost masy do wartości 1000g w punkcie pomiarowym 3. Punkt 4 to spadek do 550g, 6 – 200g, a punkt 7 to wartość 35g. Punkty 8, 9 i 10 praktycznie nie brały udziału w procesie przesiewania. Dla sekcji III punkt 1 to 25g, punkt 2 osiągnął wartość 850g, a punkt 3 – 1700g. Maksymalną wartość dla tej sekcji odnotowano w punkcie 4 stanem 2000g. W punkcie 5 masa zmniejszyła się do 1100g, a w kolejnych punktach spadała niemalże liniowo do ok.10g w punkcie 10. Dla sekcji IV w punkcie 1 odnotowano wartość 200g. W punkcie 2 nastąpił gwałtowny wzrost do 2000g, a maksymalną wartość uzyskano w punkcie 3 – 2200g. Kolejne punkty 4, 5 i 6 to spadek do1450g. Punkty pomiarowe 7-8 to niewielki wzrost do 1480g, a w pozostałych ilość masy przesianej spada do ilości 400g w punkcie 10.

Ostatnia sekcja V to 400g ziarna w punkcie 1 i wzrost do 4 punktu z maksymalną wartością dla tej sekcji równą 1400g. Kolejne punkty pomiarowe to spadek do wartości 1000g w punkcie 6, 600g w 8 i 300g w 10 punkcie pomiarowym.

Podsumowanie

Przeprowadzone badania wykazały, że:

1. Przy zastosowaniu nowego typu sita sekcyjnego w kombajnie pracującym na zboczu stwierdza się lepsze wykorzystanie jego powierzchni czyszczącej.
2. Spośród badanych trzech możliwych kombinacji ustawień szczeliny sita A, B i C najlepszą efektywnością i skutecznością przesiewania masy czyszczonej charakteryzowało się ustawienie C.
3. W miarę możliwości należy podjąć badania nad poprawieniem udziału pierwszej sekcji w procesie przesiewania, aby w większym stopniu miała ona wpływ na ten proces.
4. Uzyskane wyniki potwierdzają zasadność podjęcia badań sita sekcyjnego żaluzjowego w celu uzyskania lepszych efektów czyszczenia ziarna w kombajnie pracującym na terenach nachylonych.

Literatura

1. Bieniek J.: Sito żaluzjowe nowego typu do kombajnu zbożowego pracującego na zboczu. Pierwszy Portal Rolny, (http://www.ppr.pl) Rolnictwo i nauka, Wrocław, 2001.
2. Grochowicz J.: Maszyny do czyszczenia i sortowania nasion. Wyd. II AR Lublin, 1994.
3. Roszkowski A.: Kombajny zbożowe do pracy na zboczach. Maszyny i ciągniki rolnicze, nr 11,1989.