6.3. Зерно и овощи

6.3.1. Комплексная механизация и автоматизация погрузочно-разгрузочных работ и складских операций с зерновыми грузами

Все зерновые грузы можно разделить на три основные группы: злаковые — пшеница, рожь, просо, ячмень, овес и т. п.; бобовые — фа

₃₃₁

соль, горох, соя, чечевица и т. п.; масличные — подсолнечник, лен, конопля, клещевина и т. п. По ряду зерновых грузов виды разделяются на подвиды, классы и сорта в зависимости от их свойств и качественных показателей.

Основные свойства зерна характеризуются следующими показателями: натура, скважистость, влажность, сыпучесть (степень подвижности), степень чистоты (засоренность).

Натурой зерна называется масса известного объема зерна, т, определяемая его насыпной плотностью. Плотность колеблется от 0,3—0,45 т/м³ для подсолнечного семени до 0,85—0,9 т/м³ для риса.

Скважистость — показатель наличия и величины пустот в массе зерна, характеризуемая коэффициентом скважистости, %

(6.8)

где V_шт— геометрический объем штабеля груза, м³;

V_гр — объем груза без учета суммарного объема пустот между отдельными его

частицами, м³.

Скважистость определяет воздухопроницаемость зерна и величину оседания его в процессе перевозки и хранения и составляет для различных зерновых культур 0,3—0,8%.

Влажность W₃ ,%, — отношение массы, содержащейся в зерне влаги, удаляемой высушиванием пробы при температуре 105° С до постоянной массы, к массе высушенного груза:

(6 . 9)

где ш_в и т_е — массы пробы влажного и высушенного груза соответственно (до и после просушивания).

По степени влажности зерновые культуры делят на сухие (W₃ до 14%), средней сухости (W₃ = 14—16%), влажные (W₃ = 16—18%), и сырые (W₃ свыше 18%).

Влажность зерна в значительной степени зависит от влажности окружающей среды, так как зерновые грузы обладают повышеной гигроскопичностью. По железным дорогам перевозят только сухое зерно в крытых вагонах. При большей влажности его перевозят в исключительных случаях на небольшие расстояния.

₃₃₂

Сыпучесть (степень подвижности) зерновых грузов зависит от формы, размеров и массы отдельных частиц, влажности, скважистости и т. д. Сыпучесть характеризуется углом естественного откоса, который составляет для пшеницы 16—38°, для ржи — 17—38°, для ячменя — 16—45°, для овса — 18—54°, для гороха 20—35°, для льняного семени — 14—34°.

С тепень чистоты (засоренность) 3, %, зерна является одним из важных показателей его качества и определяется отношением массы различных примесей т , т, к общей массе зернового груза т :

(6.10)

Различают следующие виды примесей: минеральные — земля, камни, пыль и т. д.; органические — полова, солома и т. д.; зерно вые — битые и порченые зерна; семена сорных растений; вредные семена — головня, спорынья, куколь и т. д.; зерновые вредители — клещи, долгоносики и т. д.

В зависимости от вида и назначения зерна его предельная засоренность механическими и растительными примесями составляет 1—8%.

Качество зерна определяют по запаху, вкусу и цвету. Порча продукта происходит под воздействием излишней влаги, света, а также поглощения посторонних запахов.

Зерновые грузы относятся к ценным и для их перевозки отправитель должен обеспечить качественную подготовку вагонов и дверных заграждений с соблюдением технических, коммерческих и санитарно-гигиенических требований. Получатели обеспечивают своевременный прием и выгрузку прибывших в их адрес зерновых грузов.

При перевозке зерна возможны как количественные, так и качественные потери.

Количественные потери могут быть в пунктах погрузки, при транспортировании и при выгрузке. Загрузочные устройства должны обеспечивать сохранность груза при погрузке и полное заполнение вагона.

Загрузка вагонов производится через верхние люки при помощи тканевых или металлических рукавов. Такой способ загрузки не позволяет загружать межлюковые пространства и углы между крышей и стенка

₃₃₃

ми вагона. Для более полной загрузки вагонов применяют разбрасывающие устройства в виде специальных затворов-рассекателей. Применение загрузочных устройств с затворами-рассекателями позволяет исключить потери зерна, повысить грузоподъемность вагона на 1,5—2,0 т и обеспечить равномерное распределение груза в вагоне.

При транспортировании потери зерновых грузов можно сократить установкой надежных заграждений в дверных проемах. Наиболее совершенной является самоуплотняющаяся дверь, которой оборудуют крытые вагоны для перевозки зерна. Если вагон не оборудован такой дверью, то применяют специальные дверные заграждения — съемные щиты.

Важным направлением повышения качества перевозок зерновых грузов и обеспечения их полной сохранности является применение специализированных зерновых вагонов-хопперов, которые позволяют ускорить загрузку и разгрузку вагонов, а также повысить статическую нагрузку на ось вагонов. Широкое внедрение специализированных вагонов позволяет создавать комплексы полностью механизированных и автоматизированных складов, обеспечивающих полную сохранность зерновых грузов.

Качественные потери происходят в результате биологических процессов, которые в условиях повышенной влажности, засоренности, отсутствия вентиляции могут вызвать перегревание и даже самовозгорание зерна, заражение его вредителями. Поэтому хранению и перевозке подлежат только сухие грузы.

Зерновые склады по назначению подразделяются на заготовительные, перевалочные, производственные и базисные. Нередко они бывают двойного назначения (например, перевалочный и базисный, перевалочный и производственный и т. д.)

Основным типом зерновых складов являются элеваторы, но на ходят применение и склады павильонного типа.

Заготовительные линейные элеваторы служат для приема зерна от сельскохозяйственных предприятий и отгрузки на мельничные (производственные) или перевалочные (портовые, базисные) элеваторы, для перевалки с одного вида транспорта на другой или для дли тельного хранения. Мельничные (производственные) элеваторы отличаются от заготовительных прежде всего большей вместимостью и высокой производительностью оборудования для приема зерна из ваго-

₃₃₄

нов. Портовые и перевалочные элеваторы обеспечивают перевалку зерна с железной дороги на водный транспорт или на оборот; имеют мощные приемные и отгрузочные устройства. Базисные элеваторы служат для длительного хранения зерна. Они имеют необходимое оборудование для систематического контроля за его состоянием и высокопроизводительное оборудование для приема и отгрузки зерна.

Зерновые склады павильонного типа обычно применяются в качестве прирельсовых железнодорожных складов. Они оснащаются стационарными и передвижными средствами механизации с оборудованием для приема, обработки и отгрузки зерна.

Заготовительные зерновые элеваторы (рис.6.23) сооружают четырех типов: Л-2 х 100 (линейный с двумя нориями, производительностью 100т/ч), Л-З х 100, Л-З х 175 и Л-4 х 175 (отличаются по вместимости и суточному объему переработки).

Зерно на элеватор доставляется автомобилями, которые после предварительного взвешивания разгружают в приемные бункера при помощи автомобилеразгрузчика. Вместимость каждого бункера 50 т зерна. Под ними установлены ленточные конвейеры, подающие зерно к элеваторной башне. Здесь его ковшовыми элеваторами (нориями) подают на надсилосные конвейеры и в сил осы на хранение либо предварительно очищают и подсушивают в зерносушилках. При складировании зерно автоматически взвешивается на специальных ковшовых весах. Из силосов зерно подается на подсйлосные конвейеры, которые подают

Рис. 6.23. Заготовительный элеватор для зерна:

а — план и разрез башни; б — технологическая схема движения зерна

через силосы и башню; 1 — приемные бункера; 2 — элеваторная башня;

3 — силосные корпуса; 4 — падсилосный конвейер; 5 — подсилосный конвейер;

б — вагон; 7— зерносушилка

335

груз к нориям. Зерно поднимается наверх, взвешивается и по отпускным трубам подается в вагоны.

Производственные (мельничные) элеваторы М-2 х 100, М-3 х 100, М-2 х 175, М-3 х 175 оборудованы двумя или тремя нориями производительностью по 100 или 175 т/ч каждая. Силосные корпуса элеваторов М-2 х 100 и М-2 х 175 вмещают соответственно 8 тыс. и 16 тыс. т зерна, элеваторов М-3 х 100 и М-3 х 175 —16 тыс. и 33,4 тыс. т. Суточная приемная способность составляет для указанных четырех типов элеваторов соответственно 1,5; 2,0; 2,5 и 3 тыс. т. На мельничные элеваторы зерно, как правило, доставляется железнодорожными маршрутами. Вагоны разгружаются в приемные бункера, которые расположены поперек или вдоль железнодорожных путей: при производительности нории 100 т/ч— два приемных бункера располагают поперек, а при 175 т/ч — четыре бункера вдоль железнодорожного пути. Под бункерами установлены ленточные конвейеры, подающие зерно к нориям. Вагоны следующей подачи на разгрузку могут поступать только после полного освобождения приемных бункеров от ранее выгруженного зерна. В этом случае в каждый приемный бункер может быть выгружен весь материал только одного вида, марки, сорта. Количество приемных бункеров над одним подбункерным конвейером зависит от последовательности опорожнения приемных бункеров. Выпускной затвор или питатель каждого следующего приемного бункера можно открыть (включить) лишь тогда, когда из предыдущего бункера вышел весь материал и получен сигнал, что весь материал поступил в силос.

Следовательно, работу по разгрузке вагонов надлежит организовать так, чтобы они не простаивали в ожидании опорожнения приемных бункеров, а приемные конвейеры и ковшовые элеваторы не работали вхолостую, ожидая заполнения бункеров. Поэтому время освобождения бункеров должно быть равно времени на разгрузку и перестановку вагонов.

Время освобождения бункера t_б, мин., зависит от часовой эксплуатационной производительности ковшового элеватора П_э и количества груза в бункере q_б:

(6.11)

₃₃₆

Время истечения остатков зерна до полного освобождения бункера t₂ = 1 мин. Период между концом выпуска зерна из одного бункера и началом выпуска зерна из следующего составляет 0,5—1 мин.

Зная продолжительность разгрузки вагона t_p и время уборки и

п одачи вагонов под разгрузку t_уб, определяем необходимое число

_{приемных бункеров:}

(6.12)

Число вагонов, разгружаемых одним приемным конвейером и ковшовым элеватором:

^{( 6.13)}

где Т_пр— время простоя вагонов под разгрузкой.

С ледовательно, число линий приемных устройств (бункеров, кон­вейеров, норий) для разгрузки вагонов всей подачи (маршрута) n_под:

(6.14)

Простой вагонов Т_пр,ч, под выгрузкой составит:

(6.15)

Продолжительность выгрузки зерна из 4-осного крытого вагона инерционной машиной ИРМ составляет 10 мин. Ее выгодно при менять при суточной выгрузке 5 вагонов и более.

Перевалочные (портовые) элеваторы принимают зерно, уже про шедшее первичную обработку. Однако при подготовке зерна к дли тельному хранению и перегрузке с одного вида транспорта на другой его дополнительно очищают и сушат. Силосные корпуса таких элеваторов состоят из силосов диаметром 6 и 7 м и высотой 30—40 м. Вместимость элеваторов 50—150 тыс. т, производительность механизмов 350—450 т/ч, т. е. они рассчитаны на погрузку нескольких маршрутов зерна в сутки или погрузку судна грузоподъемностью до 10 тыс. т. за 8—10 ч. Для разгрузки речных барж причалы оборудуют пневматическими стационарными или передвижными разгрузчика ми производительностью до 200 т/ч. В вагоны зерно грузят при по мощи норий через бункера и отпускные трубы с зерноразбрасывателями. Для загрузки барж используют ленточные конвейеры и

337

телескопические трубы больших размеров с моторным приводом и дистанционным управлением. Элеваторы оборудованы также устройствами для выгрузки зерна из автомобилей.

Наряду с совершенствованием силосных железобетонных зерновых складов разработаны и облегченные металлические силоса, возводимые из волнистых стальных или алюминиевых листов на болтах Такие силоса применяются при строительстве промышленных зернохранилищ вместимостью 3000м³.

Широко применяются металлические зернохранилища за рубежом Стены силосов изготовляются из оцинкованного волнистого листа толщиной 0,8...3,5 мм.

При диаметре силосов свыше 8 м и высоте более 10 м оболочка укрепляется ребрами из гнутого профиля.

Для хранения зерна применяются также напольные склады пролетного типа. Типовые проекты таких складов вместимостью 5,5 тыс т представлены рис. 6.24, а. Продольные стены складов сооружают из ребристых железобетонных панелей. Стены могут быть выложены из кирпича, крупных бетонных или шлакобетонных блоков и других стеновых материалов.

Для разгрузки стен от бокового давления их обваловывают грунтом или укрепляют анкерными (разгрузочными) плитами (рис. 6.24,6) Обваловывать стены рекомендуется в районах с благоприятными гидрогеологическими условиями. Асбоцементная кровля склада наклонена к горизонту под углом 25 , равным углу естественного откоса зерна. Это дает возможность лучше использовать объем склада и установить между верхним поясом и затяжкой фермы ленточный конвейер со сбрасывающей тележкой для равномерного распределения зерна в складе.У торца склада расположена башня, служащая для приема зерна из автомобилей и погрузки в вагоны (рис. 6.25). Зерно, поступающее из транспортных средств в приемные бун керы, поднимается ковшовым элеватором на приемно-очистительные устройства, после очистки вторым элеватором подается на ленточный загрузочный конвейер и направляется на склад для хранения

Для отгрузки зерна со склада служит нижний ленточный или скребковый (с погруженными скребками) конвейер, установленный в под земной траншее. Зерно поступает на траншейный конвейер через затворы, размещенные в полу склада через каждые 5 м, и подается в башню 338

Рис. 6.25. Технологическая схема перемещения груза в механизированном складе:

1 — приемный бункер; 2,4 — ковшовые элеваторы; 3 — бункер; 5 — загрузочный конвейер; 6 — зернохранилище; 7— затворы для выдачи зерна;

8 — выгрузочный конвейер

₃₃₉

или может подаваться в приемно-очистительные устройства (для проветривания, охлаждения, сушки и т. п.) или на транспортные средства.

При интенсивной уборке урожая используются, кроме складов со стационарной механизацией, павильонные склады с передвижными средствами механизации.

Для экономии строительных материалов разработаны типовые зер новые склады сводчатой конструкции.

В рассмотренных складах пол горизонтальный, поэтому значительную часть зерна приходится подавать к траншейным конвейерам при помощи погрузчиков и самоподавателей. Для облегчения выгрузки полы целесообразно делать наклонными к центру, где размещается траншейный конвейер. Угол наклона должен быть не менее 35°, что позволяет подавать зерно на отгрузочный конвейер самотеком.

Загрузка зерна в вагоны на большинстве элеваторов производится при помощи самотечных (отпускных) труб. Среднюю отпускную трубу вставляют в междверное пространство над хлебным щитом, а боковые трубы — в люки.

Продолжительность загрузки вагона в этом случае:

(6.16)

где t_подг — время на подготовительные операции (открытие люков, установка хлеб ных щитов, заправка отпускных труб в люки, наполнение их зерном и др.), мин.; Q_в — количество зерна, загружаемого в вагоны, т.; П_Т— производительность от­пускных труб, т/ч; t_закл — продолжительность заключительных операций, мин. Производительность отпускной трубы, П_т т/ч:

П_т=3600Fvγφ (6.17)

где F— площадь поперечного сечения выходного отверстия бункера, м²; v — скорость потока зерна при проходе выходного отверстия отпускного бункера, м/с:

(6.18)

лямда— коэффициент истечения зерна, равный 0.55; R — гидравлический радиус, м;

R=D/4; (6 .19);

D — диаметр поперечного сечения выпускного отверстия бункера, м; γ— на сыпная плотность зерна, γ = 0,75 т/м³; φ — коэффициент заполнения поперечного сечения выходного отверстия отпускного бункера, φ= 0,7.

₃₄₀

Для погрузки зерна в вагоны применяется также инжекторная пневматическая установка. С ее помощью можно увеличить скорость движения зерна, подаваемого в вагон по самотечной трубе. Дополнительную скорость зерну сообщает в инжекторе воздух, нагнетаемый вентилятором в воздухопровод. Скорость можно регулировать шибером, установленном на всасывающем патрубке вентилятора. Струю зерна можно направлять в любое место вагона при помощи гибкого наконечника регулятора, которым управляют с помоста. Вагон заполняется без применения ручного труда на разравнивание зерна,

Одной из наиболее трудоемких работ на складе является выгрузка зерна из крытых вагонов.

Типовые схемы разгрузки крытых вагонов предусматривают применение механического разгрузчика ВНИИЖТа непрерывного типа и самоходного передвижного ленточного конвейера, а также механических лопат и передвижного ленточного конвейера.

Комплексно механизировать выгрузку зерна из крытых вагонов позволяет инерционно-разгрузочная машина ИРМ-7. Разработаны новые конструкции ИРМ меньшей металлоемкости с центральными и боковыми разгрузочными люками.

При выгрузке зерновых грузов из специализированных вагонов-хопперов их подают на эстакады или повышенные пути. Под эстакадами предусмотрены поперечные проезды для подачи автомобилей.

Груз самотеком из вагонов поступает в автомобили или в промежуточный перегрузочный бункер вместимостью 60—120 м³, откуда винтовым или ленточным конвейером — в автомобиль. Для ускорения раз грузки вагонов-хопперов применяются механические вибраторы.

На современных зерновых элеваторах предусматривается комплексная механизация основных технологических процессов, а так же автоматическое и дистанционное управление электропривода ми машин и оборудования. Погрузка и выгрузка зерна сопровождается значительным пылеобразованием, поэтому должны быть приняты меры по снижению запыленности воздуха, так как пыль не только вредна для здоровья, но и взрывоопасна.

На всех элеваторах и складах устраиваются аспирационные системы, предусматривающие отсос пыли из мест ее образования в помещениях. Не менее важно уделять внимание электробезопасности оборудо-

₃₄₁