Михайло Гузь, Володимир Сиволапов, ст. викладачі, НУБіП,
Віктор Марченко,канд. техн. наук,Agroexpert (Україна)
Транспортування зерна під час зберігання, на перший погляд здається другорядним завданням, але на практиці це далеко не так. Аби зменшити збитки на втратах зернової продукції та зберегти її якість, необхідно застосовувати ефективне обладнання з транспортування зерна. Багатьох аграріїв, які хочуть досягти успішних результатів у своїй діяльності, взяли це за правило.
Первинна обробка і транспортування зерна є дуже важливим і відповідальним етапом зернозаготівлі. Але багато хто забуває про важливість ефективного транспортування зерна, яке забезпечить безпеку цілісності продукції, а сам процес буде проводиться без втрати властивостей зерна. Адже зберігання може бути тривалим, а зерно дуже вимогливе до себе. Та й покупці зерна постійно завищують свої стандарти та встановлюють нові правила і вимоги.
У зв’язку з цим до транспортування зерна необхідно підходити виключно важливо і відповідально. У цьому допоможе обладнання для транспортування зерна. Головним його завданням є проведення етапу транспортування на якісному і продуктивному рівні, а також полегшення завдання з переміщенням зерна.
Багатоопераційний процес транспортування зерна часто досить тривалий і напружений, адже якщо обсяги великі, а обладнання для транспортування зерна застаріле і зношене, то часу на весь процес йде дуже багато. Така ситуація для будь-якого підприємства просто катастрофічна. Підвищення продуктивності і полегшення процесу транспортування зерна має відбуватися постійно. Лише тоді можна досягти високої ефективності обладнання. Застосувавши сучасне якісне зернотранспортне обладнання, аграрії скорочують витрати на зберігання, а зерно не втрачає своєї якості.
Однією з причин низької якості зерна є високий рівень його пошкодження під час навантажувально-розвантажувальних операцій, зокрема під час завантаження у зерносховища. Нині проблема післязбиральної обробки зерна суттєво загострилася. Встановлено, що кожні 10% травмованого насіння озимої пшениці знижують урожайність на 1 – 2,5 ц/га. До того ж відомо, що чим вищим є рівень травмування насіння, то більше знижується врожайність.
На сьогоднішній день на ринку техніки для транспортування зерна використовують мобільні та стаціонарні перевантажувачі різних типів, видів та моделей. Розглянемо транспортні засоби, які найчастіше застосовують різноманітні підприємства для зберігання й переробки зерна.
Шнекові транспортери
Шнек (від нім. Schnecke, буквально – равлик) – стрижень з суцільною гвинтовою поверхнею уздовж поздовжньої осі. Прообразом сучасних шнекових транспортерів стала винайдена Архімедом в ІІІ ст. до н. е. водопідйомна машина, яка отримала назву «Архімедів гвинт». Шнек (шнековий конвеєр або гвинтовий конвеєр) – робоча деталь механізму, призначеного для транспортування вантажу переміщенням уздовж обертається гвинтової поверхні всередині труби. Шнек – це транспортний пристрій для сипучих, дрібношматкових, пилоподібних, порошкоподібних матеріалів.
Шнеки використовують на зерноскладах, елеваторах, а також на підприємствах комбікормової, борошномельної та хімічної промисловості для переміщення в горизонтальному, вертикальному і похилому напрямках сипких, пилоподібних та порошкоподібних матеріалів.
Шнекові транспортери дуже зручні у користуванні. Незважаючи на досить просту конструкцію, шнекові транспортери досить ефективні у роботі. Перевагами шнеків є простота конструкції, невеликі габаритні розміри, герметичність, зручність проміжного розвантаження та нескладність технічного обслуговування. Також до переваг слід віднести відсутність «пробок» під час транспортування, тому що шнек, який обертається, просто виключає ймовірність їх утворення. Позитивним також є здатність шнекового транспортера легко переміщуватися на простому візку без застосування додаткових засобів. Це особливо зручно при роботі на складах, млинах, або у зерновому сховищі.
Порівняно з іншими традиційними засобами транспортування, такими як стрічкові транспортери та ланцюгові конвеєри, шнекові транспортери відрізняються своєю мобільністю. При монтажі на спеціальне шасі, їх часто використовують зерноскладах у якості мобільного навантажувача автомобілів, залізничних вагонів та розвантаження складів.
Недоліками шнекових транспортерів є значне стирання і подрібнення вантажу, висока питома енергоємність роботи, підвищене спрацювання жолоба й гвинта.
Шнекові навантажувачі призначені для переміщення зерна на невелику відстань (як правило, до 40 м по горизонталі і до 30 м по вертикалі). Спіральний металевий шнек розташований у циліндричному металевому корпусі – трубі. Шнекові навантажувачі застосовують у технологічних лініях зернових елеваторів. Кут положення шнеків – від 0 до 50°. Продуктивність таких транспортерів становить до 50 т/год (до 600 т/год.). Залежно від властивостей зерна, частота обертання шнека перебуває в діапазоні 50 – 150 об./хв. (500 об./хв.).
За конструкцією шнекові транспортери схожі між собою. Основними складовими шнекового транспортера є труба-корпус, власне сам шнек (гвинт, завдяки якому і відбувається переміщування зерна), кінцеві та проміжні опори, а також привод. Корпус транспортера може бути циліндричним (у вигляді труби), або у вигляді відкритого жолоба. У ньому за допомогою опорних пристроїв розташовано шнек.
Головним робочим органом шнекового транспортера є шнек, який являє собою стрижень із суцільною гвинтовою поверхнею вздовж поздовжньої осі. Як правило, шнек є цілісним елементом, який виготовлено з конструкційної сталі. Шнек сконструйовано таким чином, що він не може самостійно забирати зерно з буртів, і тому потребує залучення додаткових механізмів. Тож навіть попри невеликі габаритні розміри, шнекові навантажувачі є здебільшого стаціонарними, і їх застосовують автономно. Часто шнек із приймальною камерою поєднують з бункером-накопичувачем, у який завантажують зерно (наприклад із кузова автомобіля), а потім звідти воно подається на шнек. Контактуючи з металевими поверхнями шнекових конвеєрів, травмування зерна може становити до 2%.
Аби запобігти випадковому забрудненню підшипників опор матеріалом, який транспортується, застосовують спеціальне ущільнення. У разі потреби підвищеного захисту, підшипникові механізми встановлюються з використанням втулок, які забезпечують належний захист від дрібного матеріалу (борошно, комбікорм тощо).
Продуктивність шнекового транспортера напряму залежить від швидкості обертання шнека, яку можна легко підібрати, використавши оптимальний редуктор з потрібним передаточним числом. Що стосується потужності двигуна, то вона повинна відповідати габаритам шнека, виду продукції, яка буде транспортуватися та швидкості її переміщення. Незважаючи на те, що гвинт рухається навколо своєї вісі, матеріал, який транспортується, буде переміщуватися з заданою швидкістю точно по прямій.
Пневмотранспортери
Пневматичні транспортери досить поширені у зернових господарствах. Здебільшого їх застосовують для завантаження та вивантаження зерна на зернових складах, елеваторах, морських і річкових суднах, залізничному й автомобільному транспорті тощо. Вперше пневматичне конвеєрне обладнання використовували для вивантаження зерна із морських суден ще у XVIII ст. З часом цей метод безперервного транспортування сипких матеріалів набув поширення у різних галузях.
Найважливішим позитивними характеристиками пневмотранспортерів є можливість забирати зерно безпосередньо з куп, штабелів чи невеликих заглиблень; переміщення збіжжя на значні відстані; можливість одночасно транспортувати зерно у вертикальному і горизонтальному напрямках; часткове очищення зерна від дрібних домішок та зниження його вологості (до 1,5%); низька матеріаломісткість обладнання й простота в експлуатації.
У пневмотранспортерах розроблено і реалізовано принцип транспортування трубопроводами сипких матеріалів за допомогою стисненого повітря у щільному шарі. Пневматичні транспортери придатні для переміщення зерна на значні відстані. Висота подавання зерна такими машинами досягає 20 м і навіть вище, а їхня продуктивність може бути від декількох до тисячі тонн за годину. Одночасно з електроприводом транспортери приводяться в дію від вала відбору потужності трактора, тому вони досить мобільні й їх можна легко переміщувати з одного місця до другого. Цьому також сприяють невеликі габаритні розміри та вага обладнання.
Пневмотранспорт є найефективнішим способом транспортування зерна, але наразі не набув широкого застосування. Пояснюється це, з одного боку, тим, що на ринку України пневматичні транспортери зерна з’явилися відносно нещодавно, і до них досі ставляться досить скептично. А по-друге, серед аграріїв мало хто уявляє собі, що таку техніку взагалі можна ефективно використовувати у господарстві.
Пневматичні транспортери у своєму арсеналі мають нагнітальну систему, завантажувальні та розвантажувальні пристрої (живильники, шлюзові затвори тощо) і трубопроводи. Шлюзова заслінка дає змогу потоку зерна потрапити у повітряний потік у трубі. Оскільки швидкість повітряного потоку в пневматичному проводі досить висока, то вся система забезпечує швидке та безпечне з точки зору механічного травмування переміщення збіжжя. Залежно від конструкції машини, за принципом дії пневматичні транспортери бувають тягово-нагнітальними або просто нагнітальними.
Перший варіант – це коли пневмонавантажувач виконує дві функції: всмоктує зерно та виштовхує його на певну відстань. Перевага навантажувачів такого типу полягає в їхній компактності та в тому, що вони здатні виконувати відразу дві операції. Такі машини досить зручні й економічні. За другого варіанту навантажувач лише виштовхує, тобто нагнітає матеріал. Перевага таких машин полягає у високій продуктивності, тому що вся потужність двигуна спрямована виключно на нагнітання.
Під час роботи пневмотранспортера гнучкий рукав поміщається у бурт із зерном, вентилятор нагнітає повітря, після чого зерно всмоктується у магістраль. На цьому етапі зерно провітрюється, що сприяє поліпшенню його якості. Після цього збіжжя спеціальними рукавами потрапляє за місцем призначення – на склади чи у кузови транспортних засобів.
Лінія пневматичного транспортування зерна із використанням проміжних камерних насосів не має практичних обмежень щодо дальності транспортування.
Пневмотранспортери можна розподілити на обладнання із низьким, середнім та високим робочим тиском. Використовують три варіанти систем: лише всмоктування, лише нагнітання та комбіновані. Нагнітальні системи рекомендується застосовувати, коли зерно приймають в одному місці, а транспортують до кількох пунктів призначення. Завдяки підвищеному тиску та масі повітря цей тип обладнання має вищу продуктивність, ніж всмоктувальні установки. На практиці ці два типи обладнання можуть поєднуватися в одній установці, завдяки чому отримують кращі результати.
Діаметр рукавів пневмотранспортерів може бути від 20 і до 800 мм. Відстань транспортування зерна становить до 200 м, хоча може бути й більшою, а швидкість повітряного потоку досягає 30 м/с. Але продуктивність для кожного пневмотранспортера визначається, виходячи з багатьох параметрів. Зокрема, продуктивність цих машин зменшується, коли відстань переміщення зерна збільшується. Короткий шлях – висока продуктивність, довгий шлях – низька продуктивність.
Норії
Завданням цього обладнання є переміщення зерна в певну точку, або його підняття на певну висоту. У більшості випадків, норії використовують для подавання зерна у ємність зберігання або обробки. Норії для зерна мають специфічну конструкцію, бо працюють з сипкими компонентами. Бувають різні види норій для зерна, зокрема стрічкові, ковшеві і т.д. Транспортер зерна норія використовується дуже широко не лише в аграрному секторі.
Норії (ковшові елеватори) – механічні системи для вертикального транспортування зерна та продуктів його переробки, які застосовують у складі технологічного обладнання із тривалим режимом роботи на елеваторах, зерносховищах, зерносушильних і зерноочисних комплексах, млинах, лініях гранулювання, комбікормових заводах та інших зернопереробних підприємствах. Норії – транспортне обладнання безперервної дії з гнучким тяговим органом у вигляді гумової стрічки з прошарками тканини, на яких розміщені сталеві або пластмасові ковші.
Порівняно з іншими системами транспортування зерна, перевагами норії є здатність транспортувати зерно та інші сипкі матеріали на велику висоту, відносно невеликі енерговитрати, компактність будови, бережне переміщення й незначне (близько 0,2%) травмування зерна, надійність і довговічність конструкції, простота роботи та обслуговування, а також невисока вартість.
Несучою і огороджувальною частинами норії є зварний сталевий кожух із завантажувальним і розвантажувальним патрубками. Корпус норії складається з нижньої частини – натяжної станції (башмак), верхньої частини – приводної станції (голова) та коробів, якими рухається гумова стрічка з ковшами. Приводна станція в своєму складі має приводний барабан і мотор-редуктор, який встановлений безпосередньо на корпусі голови. Вал приводного барабана вставлений у мотор-редуктор та приводиться в рух без муфти. Товщина стінок корпусу голови норії становить 2 мм, а опорні швелери – 4 мм.
Натягування стрічки з ковшами відбувається на натяжній станції, в якій натяжним барабаном стрічка натягується за допомогою двох регулювальних болтів, розміщених з обох сторін вала барабана. Така конструкція дає змогу точно регулювати кут нахилу стрічки відносно барабана та запобігає появі бокового зусилля й зсуванню стрічки з барабана. Для зручності очищення за переходу на роботу з іншою зерновою культурою в нижній частині корпусу башмака є люки.
Барабани приводної та натяжної станцій мають решітчасту конструкцію, що значною мірою запобігає травмуванню зерна й проковзуванню стрічки. Короби норії складаються із секторів, які мають оглядові секції з люками для обслуговування стрічки та ковшів. Болтове з’єднання всіх деталей приводної, натяжної станцій і коробів виконано оцинкованими метизами високого класу міцності, завдяки чому забезпечується висока надійність з’єднання частин корпусу норії та її подальша ремонтопридатність.
Принцип роботи норії досить простий. Після вмикання приводу починає обертатися приводний барабан, який починає рухати стрічку з ковшами. Вантаж у нижній частині захоплюється ковшами, піднімається вертикально догори і висипається через патрубок горизонтально у верхній частині норії. Ковші повертаються зворотною шахтою вже порожніми.
Залежно від висоти піднімання зерна, яка може сягати 60 м, продуктивність норій може становити від 20 до 200 т/год. Поступальна швидкість руху стрічки із ковшами невисока – до 2,2 м/с, завдяки чому травмування зерна є незначним. Тож норії доцільно застосовувати під час робіт, пов’язаних із транспортуванням посівного матеріалу.
