Людмила Ільякова, інженер-механік, Володимир Сиволапов, ст. викладач, НУБіП,
Віктор Марченко, канд. техн. наук, Agroexpert (Україна)
На сьогоднішній день на ринку техніки для транспортування зерна використовують машини кількох типів. Зокрема, це мобільні та стаціонарні перевантажувачі зерна різних типів, видів і моделей. Розглянемо транспортні засоби, які найчастіше застосовують різноманітні підприємства для зберігання й переробки зерна.
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.
Пневматичні транспортери
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
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.
Шнекові навантажувачі
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. Залежно від властивостей зерна, частота обертання шнека перебуває в діапазоні 50 – 150 об./хв.
Прообразом сучасних шнекових транспортерів стала винайдена Архімедом в ІІІ ст. до н. е. водопідйомна машина, яка отримала назву «Архімедів гвинт». До позитивних властивостей шнеків належать простота конструкції пристрою, зручність технічного обслуговування, невеликі габаритні розміри, герметичність, зручність проміжного розвантаження. Недоліками шнекових транспортерів є значне стирання і подрібнення вантажу, висока питома енергоємність роботи, підвищене спрацювання жолоба й гвинта.
Головним робочим органом шнекового транспортера є шнек, який являє собою стрижень із суцільною гвинтовою поверхнею вздовж поздовжньої осі. 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%.
Зерномети
Зерномети (навантажувачі зерна) – спеціалізований тип сільськогосподарської техніки, завдяки якій здійснюється механізоване навантаження і розвантаження зерна на складах та елеваторах, формування буртів, «перелопачування» збіжжя, розкидання буртів зерна для просушування й завантаження його в транспортні засоби. Зерномети є найпоширенішим типом машин з-поміж мобільних перевантажувачів зерна в Україні. Вони дають змогу підбирати збіжжя з рівня підлоги і завантажувати його у кузови чи причепи автомобілів.
Перевагою зернометів є їхня висока продуктивність (60 – 160 т/год) та здатність самостійно забирати зерно з буртів. Ще однією додатковою перевагою цих машин є можливість з їх допомогою виконувати сепарацію і очищення зерна від легких домішок. Але відстань, на яку зерномети можуть подавати збіжжя, досить обмежена й становить 20 – 25 м. Недоліком зернометів є досить високий відсоток травмування зерна, а також недостатня мобільність, адже вони працюють від електромережі, і тому зазвичай їх використовують лише на стаціонарних пунктах обробки зерна.
Стрічкові транспортери
Стрічковий транспортер (стрічковий конвеєр) – пристрій безперервної дії з робочим органом у вигляді стрічки. Стрічковий конвеєр є досить поширеним типом транспортних машин серед обладнання зернового господарства аграрний підприємств.
Стрічкові транспортери слугують для транспортування зерна або продуктів його переробки горизонтальною або похилою (до 15°) робочою площиною. Стрічковий транспортер – закритий металевий короб із встановленими на його кінцях привідним та натяжним барабанами. Головним робочим органом транспортера є прогумована стрічка, яка і переміщує збіжжя верхньою робочою гілкою транспортера. Довжина транспортування такими машинами становить до 100 м, а їхня продуктивність може сягати 130 т/год.
Стрічкові транспортери бувають пересувними, переносними, поворотними і стаціонарними. Стаціонарні машини застосовують для переміщення великої кількості зернового матеріалу на велику відстань, а пересувні й переносні – для переміщення невеликої кількості матеріалу на відстань від 2 до 20 м.
Стрічковий транспортер складається з таких основних вузлів: рама конвеєра, приводний барабан, привод конвеєра (мотор-редуктор), натяжний барабан, вузол натягування, несуча стрічкова частина, опорні та підтримувальні ролики.
Довжина, ширина і швидкість переміщення стрічкового конвеєра може бути різною, тому він потребує завжди розрахунку своїх головних конструкційних параметрів, розмірів роликів та опор для них, типу мотор-редуктора, ширини стрічки тощо. Матеріал, з якого виготовлена стрічка конвеєра, залежить від типу продукції, яку транспортуватиме замовник. Для зернового матеріалу – це гладенька або шевронними зачепами прогумована тканина.
Стрічкові транспортери мають найпростішу конструкцію з-поміж усіх транспортерів зерна. Основні деталі транспортера розташовані у доступному для проведення сервісу місці, тому технічне обслуговування або ремонт окремих елементів виконують без розбирання.
Скребкові конвеєри
Скребкові конвеєри (транспортери) призначені для горизонтального або похилого (з кутом нахилу не більше 45°) переміщення зерна, продуктів його переробки та інших сипких матеріалів. Конвеєри застосовують на млинах, комбікормових заводах, елеваторах, зерносушильних та зерноочисних комплексах, лініях гранулювання, хлібоприймальних пунктах і для подавання зерна в склади й зерносховища. Конвеєри виготовляють продуктивністю 25, 50, 100 та 200 т/год та мають довжину від 5 до 50 м. Тяговим органом конвеєра є ланцюг з встановленими на ньому скребками.
Конструктивно конвеєри бувають стандартними, реверсивними, відкритими для завальних ям і бункерів, а також похилими з вигином.
Конвеєр складається з приводної й натяжної станцій, прохідних секцій, завантажувальних та секцій із проміжним відвантаженням. Товщина металу днища конвеєра становить 3 мм, а товщина металу стінок і кришок – 2 мм. Болтові з’єднання всіх елементів конвеєра з’єднані між собою оцинкованими метизами, що забезпечує високу надійність і подальшу ремонтопридатність обладнання та дає змогу збільшувати або скорочувати його довжину.
Приводна станція конвеєра складається з мотор-редуктора, який встановлений на корпусі конвеєра та з’єднаний безпосередньо з валом, на якому розміщена приводна зірочка ланцюга. До натяжної станції входить рухомий натяжний вал із зірочкою й натяжними болтами, за допомогою яких регулюється натягування ланцюга. Прохідні секції дають змогу встановити засувки з механічним або електричним приводом та забезпечити проміжне відвантаження зерна або іншого продукту. Приводна, натяжна станції і прохідні секції обладнані кришками для легкого доступу до рухомих механізмів конвеєра.
Береза Сергій Миколайович, Начальник конструкторського бюро ПП «ЛУБНИМАШ»
Опираючись на багатолітній досвід роботи у виробництві елеваторного обладнання, можемо надати наступні коментарі та рекомендації.
Пневматичні транспортери не є найкращим видом обладнання по транспортуванню зерна, і не набули розповсюдження в Україні не тому, що з’явився нещодавно, а тому, що ККД цього транспорту низький, на велику використовувану потужність приводу, припадає низька продуктивність. Цей мінус і зупиняє розвиток, популярність цього виду обладнання.
І не зважаючи на всі плюси (описані в статті)розповсюдження даний вид обладнання не набув.
Для зменшення травмування зерна на основному виді транспортного обладнання – цепних транспортерах потрібно:
1 – зменшитишвидкість руху зерна в транспортерах
2 – зменшитишвидкість руху цепу від 0,7-1 м/секдо 0,55 м/сек(не більше)
3 – використання інноваційних матеріалів у футеруванні обладнання:
– поліетилен високого тиску ПЕ 1000;
– поліуретан ПУ-1.
Врахувавши всі перелічені моменти можна значно зменшити травмування зерна.
Для зменшення травмування зерна при транспортуванні на норіях потрібно:
1 – зменшити швидкість руху зерна в норії
2 – зменшитишвидкість руху стрічки від 3 м/сек до 2,4-2,5 м/сек (не більше)
3 – використання інноваційних матеріалів у футеруванні обладнання
Приймальний і розвантажувальний вузли на всіх норіях схильні до протирання. Їх футерування поліуретановими пластинами продовжить експлуатаційний період та зменшить травмування зерна.
Один із дієвих методів зменшення бою зерна – це використання не металевих ковшів, а пластикових. Підприємство «ЛУБНИМАШ» використовує ковші виготовлені повністю із полімерних матеріалівHDPE (або нейлона, або поліуретана) – це зменшує бій зерна, вагу обладнання та навантаження на привід (зменшує потужність привода).
Ми ніколи не зупиняємось на досягнутому, продовжуємо розвиватися, вчитися, удосконалювати обладнання, яке виготовляємо. Багаторічний конструкторський досвід дозволив нам знайти правильні рішення між простотою та технологічністю. Модельний ряд норій розширився, тепер можемо виготовляти норії з продуктивністю до 1000 т/год (це є нормою для портових елеваторів), самонесучі норії – не потребують додаткового тримаючого каркасу. Посилена конструкція дозволяє приймати значні вертикальні навантаження та підтримувати свою цілісність. Також в роботі конструкторського бюро знаходиться норія нового покоління Z-образна – для переміщення насіннєвого матеріалу, з незначною швидкістю транспортування.
Приводний барабан ми використовуємо не решітчастий, а суцільний (чавунний, або сталевий). Для кращого щеплення з стрічкою барабан футеруємо. Швидко знімне футерування SLIDE-LAG надає рішення з низькими експлуатаційними витратами для всіх не футерованих конвеєрних барабанів. Призначені для швидкої та простої установки футерувальні пластини можна замінювати в польових умовах, не знімаючи барабан з конвеєра, мінімізуючи час простою обладнання та підвищуючи надійність конвеєра.Особливість продукту це висока ефективність – збільшується коефіцієнт зчеплення стрічки, водовідштовхувальний ефект; само очищувальний ефект – надлишок матеріалу переміщується в проміжки між накладками і в ромбічні канавки;гума вулканізується заводським способом на сталеву підошву – виключаються втрати адгезії і відставання футерування від поверхні барабана;фіксатори міцно утримують футерувальні пластини на місці запобігаючи зміщення або відрив.
Шнекові навантажувачі не самий популярний вид транспортного обладнання. Для зерна його краще не використовувати, в зв’язку з великою травмацією (2-5% бій зерна). Даний вид транспортера доцільніше використовувати в переробній промисловості (для транспортування комбікорму, будівельних сумішей, сміття), де травмування не важливе. Основною перевагою цих конвеєрів є закритий транспортний тракт, компактність, безпека в роботі і обслуговуванні, придатність для транспортування гарячих, токсичних матеріалів.
Коли йдеться про економічність транспортерів, переміщення великих мас зерна та ще й без травмування ми радимо використовувати роликові стрічкові транспортери.
По довжині максимум який можемо запропонувати це 200-300 м (єдине, стрічка не має бути серповидна). Продуктивність максимальна 1000 т/год, ширина стрічки 1400 мм.
Даний вид обладнання недооцінений. Енергоємність найменша серед всіх видів транспортерів, травмування зерна – саме мінімальне. Не користувалось популярністю дане обладнання із-за габаритних розмірів, та вартості. Але в останні два роки ситуація змінюється і попит на стрічкові конвеєри збільшується, конструктори постійно працюють над даними недоліками, вдосконалюючи його.
Транспортери скребкові найрозповсюдженіші з усіх видів обладнання, тому що компактні, середньою енергоефективністю та доступною вартістю.
«ЛУБНИМАШ» може запропонувати скребкові конвеєри з продуктивністю 500 т/год.Розповсюджені транспортери з кутом нахилу до 60°, але при такому нахилі дещо втрачається продуктивність.
Базове футерування (захист від стирання робочих поверхонь) вивантажувальних патрубків та опційне футерування полімером чи надміцним металом Hardoxвсього дна транспортера для збільшення ресурсу транспортера. Міцність короба транспортера зумовлена використанням високоякісних конструкційних сталей товщиною до 6 мм на вибір (сталь з цинковим покриттям до 350 г/м², фарбована сталь, нержавіюча сталь для харчової промисловості)
Мінусом даного обладнання є травмування зерна до 5%, але навіть не зважаючи на це, являється самим популярним видом обладнання.
