Размещено на http://www.allbest.ru/

Технологическое оборудование для послеуборочной доработки картофеля

1. Технологические предпосылки к разработке мобильного оборудования для послеуборочной доработки картофеля

Послеуборочная обработка вороха картофеля является обязательным элементом технологии производства этой культуры. Связано это с тем, что поступающий после уборки ворох картофеля в конкретных условиях производства может содержать до 60% почвенных и растительных примесей с влажностью до 30% и обязательно состав клубней разной массы.

Технологическое оборудование пунктов, линий должно выделять из поступающего вороха примеси, нестандартную продукцию и калибровать картофель на фракции. Основное требование к данному оборудованию - это обеспечение необходимого качества, выполнения технологических процессов, выделения примесей и калибрования картофеля на фракции при минимальном повреждении клубней. Содержание примесей в обработанном продукте по требованиям ОСТ. 10. 3. 5 - 87 допускается не более 1%, точность разделения на фракции не ниже 90%, общее количество повреждённого картофеля не должно превышать 3% исходного объёма.

Как показывают результаты исследований, качество обработки вороха картофеля на отечественном оборудовании КСП-25 и КСП-15В в конкретных условиях хозяйств не соответствует предъявляемым требованиям, так количество общих повреждений картофеля составляет от 15 до 45%, точность калибрования не превышает 60%.

Происходит это вследствие недостатков в конструкции сепаратора и сортировки, низкой адаптированности оборудования к почвенно-климатическим и производственным условиям.

При влажности вороха более 20% и засорённости примесями до 40% происходит налипание почвы и забивание рабочей поверхности дискового сепаратора, уменьшение размеров калибрующих отверстий и защемление клубней роликами.

Результаты испытаний стационарных комплексных линий показывали, что увеличение количества технологических операций, сопровождающееся соответственно переходами продукции посредством загрузочных транспортёров, практически не обеспечивает существенного повышения послеуборочной обработки картофеля. Тем более, отдельные эксплуатационные показатели, наоборот, ухудшаются, увеличивается общая повреждаемость клубней до 40%, повышается себестоимость обработки картофеля.

При возделывании небольших объёмов картофеля, предъявляются повышенные требования к качеству и себестоимости послеуборочной обработки продукции для достижения экономической эффективности производства. Для этого необходимо применение прогрессивных технологий обработки картофеля и технических средств, предназначенных для использования в условиях первичного семеноводства и фермерства с учётом почвенно-климатических условий России. Для хозяйств с различными объёмами производства наиболее перспективной является малооперационная технология обработки картофеля, подлежащего длительному хранению, которая предполагает выполнение минимума операций при первичной обработке вороха (с выделением почвенных и растительных примесей, мелких клубней весом до 20 г.). Чтобы перед хранением меньше травмировать продукцию калибрование основной массы картофеля на фракции переносится на период хранения.

Применение малооперационной и первичной технологий в условиях первичного семеноводства и фермерства необходимо обеспечить мобильным,

малогабаритным оборудованием с необходимой технологической гибкостью, высокой эффективностью функционирования и низким повреждением картофеля.

Одним из перспективных направлений совершенствования оборудования для послеуборочной обработки картофеля является создание комбинированных рабочих поверхностей для выделения примесей и калибрования картофеля.

Отличительной особенностью комбинированных поверхностей является непосредственный переход обрабатываемого картофеля с участка выделения примесей на участок калибрования без дополнительных устройств. Поэтому комбинирование поверхностей обеспечивает снижение повреждений клубней, повышение эффективности и качества процесса калибрования при уменьшении материало - энергоёмкости устройства. Устройства с комбинированной рабочей поверхностью могут успешно использоваться в различных производственных условиях и выполнять несколько технологических вариантов обработки картофеля, в том числе малооперационную или с одновременным калиброванием на несколько фракций.

Для хозяйств с площадью посадок 10 - 50 га выделены приоритетные типоразмеры устройств производительностью 5…10т/ч. Общую схему компоновки этого оборудования целесообразно выполнять путём размещения на базовом модуле комбинированной рабочей поверхности. При этом необходимо, чтобы участки для сепарации примесей и калибрования клубней были согласованы по месту перехода обрабатываемого продукта с одной поверхности на другую и режиму работы.

2. Обзор технологического оборудования и выбор технологической схемы

2.1 Анализ технологических схем обработки

При наличии в конструкции типового хранилища, подсобного помещения площадью не менее 100 кв. м, возможно размещение в нем модульного транспортирующее - операционного комплекса машин. Прямоточным способом по схеме №1 поле-хранилище осуществляется прием и обработка вороха картофеля, транспортирование и загрузка его в насыпь или отгрузка на реализацию с производительностью оборудования по данной схеме 20…40 т/час.

Состав производственных участков и размещение оборудования.

Проектируются две основные технологические схемы (№1 и №2), каждая из которых содержит несколько операционных вариантов работы технологического оборудования.

Технологические схемы выполняются мобильным операционно-транспортирующим комплексом передвижных машин, который состоит из двух технологических участков - операционного (для приема вороха картофеля и его обработки) и транспортирующего (для загрузки, выгрузки и затаривания картофеля).

В составе операционного участка применяется следующее оборудование: приёмный бункер КСП-15, переборочный стол-сортировка, горизонтальный транспортёр.

В составе транспортирующего участка применяется оборудование: приемный транспортер, продольные ленточные конвейеры, транспортер загрузчик картофеля ТЗК-30, подборщик картофеля, затаривающее устройство, погрузочные транспортеры.

Технология производства.

Технологическая схема №1 состоит из двух вариантов:

Вариант 1 - прием вороха, подработка и загрузка картофеля в хранилище.

Вариант 2 - прием вороха, подработка и погрузка картофеля насыпью или после затаривания на реализацию.

Операционная схема варианта 1 - картофель с поля доставляется в транспортных средствах и выгружается в приемные бункера. Из приемных бункеров ворох картофеля подается на одном из двух режимов 20 или 40 т/час непосредственно на переборочный стол-сортировку для просеивания примесей, которые выгружаются транспортером за пределы хранилища или в контейнеры. Транспортерами также выгружаются примеси, поступающие со стола после ручной переборки. После сепарирования ворох картофеля поступает на калибрующий участок комбинированной сепарирующее - калибрующей поверхности, на котором выделяются клубни весом до 25 г. Откалиброванный картофель поступает на приёмный транспортёр, далее на продольные ленточные конвейеры и в транспортёр загрузчик картофеля ТЗК-30, который загружает картофель в насыпь высотой до 3 м.

Операционная схема варианта 2 на этапе приема и обработки аналогична варианту 1. Далее производится транспортировка картофеля в автотранспорт и к затаривающему устройству для реализации.

Технологическая схема №2 состоит из двух операционных вариантов.

Вариант 1 - выемка картофеля из насыпи, обработка и загрузка в закром.

Вариант 2 - выемка картофеля из насыпи, транспортировка в тамбур хранилища для обработки и загрузки в транспорт или затаривания для реализации.

Операционная схема при использовании варианта 1 - картофель выгружается подборщиком из насыпи и подается в приёмный бункер или в транспортер для подачи на стол-сортировку. На столе - сортировке производится ручная переборка клубней, сепарация примесей и калибрование на две фракции: среднюю (посадочную) и крупную (продовольственную) в пределах от 30 до 100 г. Примеси и мелкая фракция загружаются в контейнеры или прицепы, а посадочный картофель транспортером загружается в закром, а продовольственный затаривается на реализацию.

Операционная схема при использовании варианта 2 - картофель выгружается подборщиком из насыпи в приемный бункер или в транспортер для его подачи на ленточные конвейеры и транспортирования в тамбур хранилища, на переборочный стол-сортировку для сепарации примесей и калибрования на две фракции: среднюю и крупную. Откалиброванный картофель затаривается на специальном устройстве или загружается транспортером в транспорт на реализацию.

Прямоточным способом поле-хранилище осуществляется прием и обработка вороха картофеля, транспортирование и загрузка его в насыпь или отгрузка на реализацию.

В период хранения или после него осуществляется выемка картофеля из насыпи в хранилище, его обработка с последующей перегрузкой в закром или выгрузкой на реализацию или посадку.

Комбинированная рабочая поверхность ротационного типа представляет собой набор параллельных валов, на которых в шахматном порядке с перекрытием установлены пальцевые роторы соседних рядов. Унифицированная роторно-пальцевая поверхность, установленная на общей раме, позволит из нескольких рядов роторов образовывать отдельные участки: 1-й сепарации просеивающихся примесей, II-ой выделения мелких нестандартных клубней весом до 25 г, III-й калибрования мелкой фракции 25-50 г., IV-й средней 50-80 г. и V-й крупной, более 80 г. Технологическая схема работы устройства с комбинированной рабочей поверхностью следующая: посредством загрузочного транспортера ворох картофеля подается на участок сепарации для выделения просеивающихся примесей, далее путем непосредственного перехода ворох поступает на участок выделения фуража (клубней массой до 25г) и аналогичным образом на участки калибрования мелкой и средней фракций. Отсепарированные примеси и выделенные в определенную фракцию клубни, посредством выгрузных транспортеров выносятся за пределы рабочей поверхности для затаривания в емкости. Дополнительная переборка откалиброванного картофеля перед затариванием может осуществляться на выгрузных транспортерах и переборочном столе. Требованиями к технологическому оборудованию данного назначения предусматривается необходимость обеспечения обработки вороха картофеля по нескольким операционным схемам, в т. ч. комплексной - с полным циклом операций послеуборочной обработки вороха картофеля или малооперационной - без калибрования на фракции. Для выполнения данного требования, между отдельными участками комбинированной поверхности могут образовываться технологические проходы для исключения следующих операций, путем увеличения расстояния между рядами роторов при их продольном перемещении.

2.2 Обзор технологического оборудования

В НПО ВИСХОМ разработан модуль с универсальной ремённой поверхностью для сепарации примесей и калибрования клубней. С целью изменения границ разделения картофеля и других корнеплодов одновременно на несколько фракций предусмотрено бесступенчатое изменение калибрующего зазора в широких пределах между расходящимися ремнями круглого сечения. Особенности ремённой поверхности в том, что она обладает высокой технологичностью и практически не повреждает обрабатываемый материал. Несколько вариантов комбинированных рабочих поверхностей создано в НИПТИМЭСХ НЗ России. Базовый вариант представляет собой модуль с комбинированной рабочей поверхностью, состоящей из роторно-пальцевого сепаратора и сетчатого калибрующего устройства.

Конструкция модуля обеспечивает выполнение нескольких технологий обработки картофеля, в том числе малооперационную путём изменения параметров рабочей поверхности без замены другой. Для этого в калибрующем устройстве использовано сетчатое полотно универсальной конструкции, изготовленное из эластичной капроновой нити, это позволяет изменять размеры ячеек в широких пределах. Оборудование отличается высокой производительностью 30…60 т/ч и предназначено в основном для обработки значительных объёмов продукции свыше 1000 тонн.

Широко применяют способ комбинирования рабочих поверхностей ведущие иностранные фирмы - английские Downs, Vare - Grabers, Herbert, и голландская Miedema BV. Фирмой Downs создан модуль «Rollagrabe» с комбинированной рабочей поверхностью в составе роликового полотна, которое изменяет параметры калибрующих отверстий по длине поверхности при движении. Конструкция поверхности обеспечивает высокую технологичность и эффективность использования устройства при низком уровне повреждения картофеля не выше 3%, но вместе с этим обладает сложностью конструкции.

В конструкциях фирмы Vare - Graber используются аналогичные комбинированные поверхности, предназначенные для различных по производительности машин. Для сепарации примесей широко используются спиральные, роликовые, пайлерные рабочие органы, для калибрования - роликовые с фигурным профилем поверхности. Использование унифицированных рабочих органов позволяет более тщательно согласовать конструктивные и кинематические параметры отдельных участков комбинированной поверхности, для равномерного перехода обрабатываемой продукции без травмирования.

Из приведенного обзора видно:

- что вопрос повышения эффективности и качества послеуборочной обработки вороха картофеля весьма актуальна.

- комбинированные рабочие поверхности, в основном предназначенные для сепарации примесей, обеспечения непосредственного межоперационного перехода

обрабатываемой продукции, калибрования картофеля на фракции. - комбинирование поверхностей позволяет сократить операционное время обработки картофеля, повысить эффективность процесса калибрования, исключить возможность использования дополнительного оборудования и снизить повреждаемость клубней.

Определенные преимущества устройств с комбинированными рабочими поверхностями показывают, что это направление в создании оборудования для послеуборочной обработки картофеля весьма перспективно.

В зависимости от степени механизации технологического процесса сортировки можно разделить на простые, механизированные и универсальные.

Простые сортировки, как правило, имеют ручную подачу сортируемой массы на рабочий орган и не оборудованы устройствами для отвода и затаривания обработанного продукта. За последние годы машины этого типа практически не выпускаются и вышли из употребления.

В механизированных сортировках значительная часть работ (подача продукта в машину, отвод фракций и др.) выполняется с помощью механизмов.

В универсальных машинах механизирован почти весь технологический процесс (вручную только отбирают примеси и некондиционные клубни и плоды), а также использованы различные приспособления, например поворотные транспортеры или сменные устройства для затаривания и т.п. Это делает сортирование более производительным, уменьшает число обслуживающего персонала и позволяет работать в различных условиях.

Механизированные и универсальные сортировки выполняют передвижными и стационарными и, как правило, конструктивно исполняют в виде единой машины, составляемой из агрегатов.

Сортировально-очистительные линии имеют несколько другую производительность (6…20 т/ч), но по назначению они подобны сортировальным пунктам и служат для завершения в уборке корнеплодов.

Сортировальные пункты и сортировально-очистительные линии могут быть двух видов: стационарные (механизированные) и полустационарные, что определяется набором необходимых функций и объемом выполняемых работ.

На стационарных линиях выполняются все операции послеуборочной, а так же посадочной (или товарной) обработки продукта. Стационарные и полустационарные пункты и линии различаются набором оборудования, производительностью и объемом выполнения работ.

В конструкциях новых рабочих органов машин для уборки и послеуборочной доработки вороха корнеклубнеплодов наблюдается переход от использования поступательного и возвратно-поступательного движения к использованию вращательного движения. Это дисковые лемехи уборочных машин, шнековые очистители, комбинированные рабочие органы, битерные, центробежные сепараторы и др.

Особенно эффективны подобные устройства при работе в тяжелых условиях, в частности, при уборке и доработки картофеля, выращенного на тяжелых почвах при повышенной влажности. Замена поступательного движения или возвратно-поступательного на вращательное движение способствует более активному разрушению пласта, улучшает интенсивность процессов сепарации почвы и калибрования клубней.

Перспективными являются сепарирующе - калибрующие рабочие органы, состоящие из вращающихся в одном направлении параллельных валов, на которых смонтированы без перекрытия диски, пластины или подобные элементы. Преимущества данных рабочих поверхностей относятся высокая эффективность отделения почвы, минимальные потери и повреждения обрабатываемого продукта, малогабаритность, простота конструкции, износостойкость, надежность в работе и возможность изменения калибрующих зазоров.

Классификация ротационных рабочих органов приведена на листе ДП 07.07.00.100. Она выполнена по следующим признакам: по назначению, по выполнению технических операций, по режиму перемещения клубней и интенсивности обработки, по управлению процессом, по обработанной. малогабаритность, простота конструкции, износостойкость, надежность в работе и возможность изменения калибрующих зазоров продуктивности и технологической гибкости, по производственному назначению.

Наиболее совершенными являются сепарирующе - калибрующие рабочие органы с пальцевыми роторами. Они имеют наибольшее количество вариантов конструкции, применяются как в России, так и за рубежом.

Эффективность сепарирующе - калибрующих рабочих органов с пальцевыми роторами обусловлена их большим живым сечением, более равномерным распределением обрабатываемой массы по рабочей поверхности, возможностью самоочистки роторов от залипания и наименьшей повреждаемостью клубней.

Однако данный тип сепарирующе - калибрующих рабочих органов имеет недостаток - при повышении производительности рабочей поверхности снижается точность калибрования обрабатываемого материала на фракции.

2.3 Выбор технологической схемы и комплекта оборудования для средней производительности

Обязательным условием модульного принципа компоновки машин является использование унифицированного индивидуального привода и согласование всех модулей по основным габаритным размерам, местам крепления, расположению мест входа или выхода обрабатываемого продукта, рабочей ширине, производительности и другим параметрам.

Электрическая, в том числе автоматизированная, схема пульта электрооборудование каждого агрегата должно обеспечить стыковку агрегатов и подключение их к пульту в требуемой последовательности. При обосновании схем сложного набора оборудования, каковым является, например, стационарный или передвижной пункт для послеуборочной и предпосадочной обработки картофеля или линия для обработки овощей, агрегаты, выполняющие отдельные операции и разработанные на основе модульного принципа, устанавливают один после другого в определенной последовательности.

При обосновании схем сложного набора оборудования, каковым является, например, стационарный или передвижной пункт для послеуборочной и предпосадочной обработки картофеля или линия для обработки овощей, агрегаты, выполняющие отдельные операции и разработанные на основе модульного принципа, устанавливают один после другого в определенной последовательности.

Как отмечалось, производительность различных типов машин, и оборудования рассматриваемого назначения составляет 2…60 т/ч и более.

Для обеспечения производительности пункта или линии, необходимой в условиях поточной уборки, следует обеспечить основные принципы, которые должны быть положены в основу компоновки схем сортировальных пунктов и линии для картофеля и овощей:

1) число приемных каналов, как отмечалось ранее, должно быть не менее двух, что позволит в 1,5…2 раза снизить простои транспортных средств;

для компенсации неравномерности потоков транспорта на подвозе массы от комбайнов и ее отвозе после обработки на пункте должны быть компенсационные емкости (бункера или больше грузные контейнеры);

агрегаты пункта или линии (например, отделители, сортировки и др.) следует устанавливать параллельно в две линии и более, что обеспечивает большую надежность работы пункта или линии в целом; на пункте или линии должны быть специальные устройства для выделения примесей и некондиционного продукта, имеющихся в обрабатываемой массе;

переборочные устройства должны обеспечивать производи тельную работу рабочих при изменяющейся подаче перебираемой массы;

отсортированные фракции клубней, корней, плодов и выделенные примеси, и некондиционные продукты, одинаковые по своему качеству и характеру, должны объединяться в потоки и при необходимости собираться в специальные бункера-накопители;

7) применяемое оборудование должно обеспечивать варианты технологического процесса в зависимости от условий работы.

В стационарных условиях создаются лучшие условия для использования в пункте средств механизации (сортировок, переборочных устройств и др.), а также для работы обслуживающего персонала и повышения культуры производства, т.е. условия для комплексной механизации всех работ.

Возможно расположение технологического оборудования пункта или линии на нескольких уровнях. При этом на нижнем уровне, как правило, располагают приемную часть и оборудование для отделения примесей. На втором ярусе устанавливают сортировки, переборочные столы и другое оборудование.

Пункты первого типа работают по упрощенной схеме обработки и имеют сравнительно неполный набор технологического оборудования. В них, например, могут отсутствовать бункера-накопители, сложные специальные автоматические устройства, в частности электронные, для отделения примесей, не механизируются операции отвода в специальную тару примесей и некондиционных клубней.

Пункты второго и третьего типа должны иметь больший набор технологического оборудования. Приемная часть, как правило, увеличенной вместимости. Почвенные примеси из картофеля выделяются на специальных устройствах и переборочных столах. Механизируется отвод в накопители не только примесей, но и выделенных некондиционных клубней. При этом возможен сбор выделенных отходов и некондиции в разные бункера-накопители.

Базовой моделью пунктов может быть набор технологического оборудования пункта производительностью 25…30 т/ч. Пункт производительностью 10…20 т/ч включает в себя отдельные агрегаты базовой модели.

При выборе общей схемы пункта или линии следует обратить самое серьезное внимание на оформление переходов продукта с одного агрегата на другой, на транспортеры и т.п. Следует стремиться к снижению числа переходов, изменяющих направление движения продукта под углом, так как это ведет к неравномерной нагрузке последующих агрегатов по ширине, то есть к снижению производительности и качества работы.

Одним из параметров, определяющих эффективность машин и оборудования рассматриваемого назначения, является их энергоемкость. Энергия расходуется на сортирование и отделение примесей, подачу и транспортирование сортируемой массы, отвод отсортированных фракций и примесей и на привод - рабочих органов и механизмов.

Сортировальные машины с указанным рабочим органом универсальны, надежны в работе и обеспечивают выполнение высоких агротехнических показателей. Удельная производительность данного рабочего органа весьма высокая при точности сортирования 85…90%. При этом следует применять параллельный способ выделения фракций, обеспечивающий более высокую производительность и меньшую повреждаемость продукта.

Общую компоновку сортировки характеризуют выбранный способ выделения фракций и их число, определяемое агротехническими требованиями.

оборудование картофель послеуборочный некондиционный

Размещено на Allbest.ru