農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)-谷物清選機(jī)械

1、第一節(jié) 概述第二節(jié) 清選原理第三節(jié) 清選裝置第四節(jié) 復(fù)式谷物清選機(jī) 第十章 谷物清選機(jī)械第一節(jié) 概述 一 谷物清選的意義 二 谷粒的物理特性一 谷物清選的意義 谷粒經(jīng)過清選以后，可以獲得質(zhì)量均勻、尺寸一致的種子。將種子清選以后再播種，可以清除小粒、破碎粒作為糧食和飼料，節(jié)約了糧食；清選后的種子均勻飽滿，播種后發(fā)芽率高，長(zhǎng)勢(shì)好，一般都能增產(chǎn)5-10%，還可以減少播種量20%左右。特別是玉米，清選以后可用半精量或精量播種，因而更可以大量節(jié)省種子。清選后的種子已清除其中大部分病蟲害的籽粒，減少了今后感染的可能性，使田間雜草含量減少，作物生長(zhǎng)整齊，成熟一致，有利于機(jī)械化作業(yè)。二 谷粒的物理特性 1 谷

2、粒的大小和形狀 2 谷粒比重和體積密度 3 谷粒表面特性 4 谷粒的空氣動(dòng)力特性第二節(jié) 清糧原理 經(jīng)脫粒裝置脫下的和經(jīng)分離裝置分離出的短脫出物中混有斷、碎莖稈、穎殼和灰塵等細(xì)小夾雜物。清糧裝置的功用就是將混合物中的籽粒分離出來，將其他混雜物排出機(jī)外，以得到清潔的籽粒。 一 按照谷粒的空氣動(dòng)力特性進(jìn)行分離 二 按谷粒的尺寸特性分離 (按厚度,寬度,長(zhǎng)度分離) 三 利用氣流和篩子配合進(jìn)行分離第三節(jié) 清選裝置 一 篩選 二 氣流清選 三 氣流篩子清選裝置 四 窩眼筒分選 五 比重清選 六 摩擦分離器分選 七 顏色分選 一、篩選一、篩選 （一）篩子的種類及選擇 目前應(yīng)用的篩子有四種形式：編織篩、魚眼篩

3、、沖孔篩、魚鱗篩。清糧裝置上較多的采用魚鱗篩與沖孔篩。 編織篩：用金屬絲編織而成，制造簡(jiǎn)單、氣流阻力小、有效面積大、生產(chǎn)率高，在多層篩子配置中宜作上篩。但平面強(qiáng)度小，易變形。 沖孔篩：在薄金屬板才上沖制具有特定形狀的篩孔。制造簡(jiǎn)單、不易變形、但有效面積小、生產(chǎn)率低，一般用作下篩。 魚眼篩：在薄金屬板才上沖制出凸起的魚眼狀篩孔?；旌衔镌诤Y面上只能單向選別，向后推送的能力比較好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率低，易作下篩。 魚鱗篩：是由沖壓而成的魚鱗篩片和魚鱗篩孔組合而成?？卓诖笮】烧{(diào)、不易堵塞、生產(chǎn)率高、適應(yīng)性強(qiáng)。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在聯(lián)合收獲機(jī)上應(yīng)用較多。(二) 谷物在篩面上的運(yùn)動(dòng)和篩子參數(shù)選擇 短脫出物進(jìn)入由清選

4、篩和風(fēng)機(jī)組成的清糧裝置后，利用風(fēng)機(jī)的配合在篩面上做前后的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，借以獲得更多的機(jī)會(huì)通過篩孔。一般來說篩子是由篩面、吊桿組成的四邊形機(jī)構(gòu)和曲柄連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)成，為了找出影響脫出物沿篩面運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的主要因素，我們假設(shè)篩子近似為一平行四邊形機(jī)構(gòu)。 由于吊桿和連桿長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于曲柄半徑，可近似認(rèn)為篩子的運(yùn)動(dòng)是振幅為A=2r（r為曲柄半徑）的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 O/水平面oAtx=rcosta=r2 costoxx設(shè)：曲柄的回轉(zhuǎn)中心o與篩架連桿連接點(diǎn)o/的連線的延長(zhǎng)線oo/方向?yàn)楹Y子的振動(dòng)方向，曲柄在左側(cè)與oo/重合位置為曲柄運(yùn)動(dòng)的起始位置，篩子的位移、速度、加速度與時(shí)間的關(guān)系為： x = rcostvx= rsi

5、nt a = r2cost O/水平面oAtx前后O/水平面oAtx前后ox 假設(shè)篩面上有一質(zhì)量為m的脫出物質(zhì)點(diǎn)和篩子一起運(yùn)動(dòng)，在t=0/2和3/22區(qū)間（1、4區(qū)間）時(shí)，加速度a為正，慣性力u為負(fù)，方向沿x軸向左，脫出物有沿篩面向前滑動(dòng)的趨勢(shì)。O/水平面oAtx前后ox 在t=/23/2區(qū)間（2、3區(qū)間）時(shí)，加速度a為負(fù)，慣性力u為正，方向沿x軸向右，脫出物有沿篩面向后滑動(dòng)的趨勢(shì)。 假設(shè)篩面上有一質(zhì)量為m的脫出物質(zhì)點(diǎn)和篩子一起運(yùn)動(dòng)，當(dāng)脫出物沿篩面滑動(dòng)時(shí)，作用在脫出物上的力，除了慣性力u外，還有重力mg、篩面的法向反力N和摩擦力F。 umgN+xaFmgN+xaFu1、脫出物沿篩面向前滑動(dòng)的極

6、限條件 當(dāng)加速度為正值時(shí)，脫出物在慣性力的作用下有前滑的趨勢(shì)，由圖所示：全部外力向篩面投影得： umgN+xaF u cos（）mg sin= F u cos（）mg sin= F式中：u慣性力，u = m r2cost； F摩擦力，F(xiàn) = N tg； N法向反力， 脫出物與篩面的摩擦角，小麥：25360；水稻：23320； umgN+xaFN = u sin（）+mg cos；將u和F代入并整理得： u cos（）mg sin= u sin（）+mg cos tg 移項(xiàng)整理得：ucos（）sin（）tg = mg（costgsin） 等式兩邊同乘以cos得： ucos（）cossin（）si

7、n = mg（cossinsincos） 利用sin（）=sincoscossin 和cos（）= coscossinsin 整理得：m r2cost cos（） =mg sin （） tgrcossincos2令K = r2/g為篩子運(yùn)動(dòng)的加速度比 因?yàn)閏ost1，欲使脫出物沿篩面前滑，必須使篩子運(yùn)動(dòng)的加速度比滿足如下條件： grcossin2grcossin2令：1cossinKK1為脫出物沿篩面前滑的特征條件， 當(dāng)KK1時(shí)，脫出物將沿篩面前滑。 mgN+xaFu2、脫出物沿篩面向后滑動(dòng)的極限條件 當(dāng)加速度為負(fù)值時(shí)，脫出物在慣性力的作用下有后滑的趨勢(shì)，由圖所示：全部外力向篩面投影得： u

8、cos（）=F + mg sin mgN+xaFuu cos（）=F + mg sin 法向反力：N = mg cosu sin（） 同理整理得： 22cossinKgrK2為脫出物沿篩面后滑的特征條件，當(dāng)KK2時(shí)，脫出物將沿篩面后滑。 grK2 作為篩子運(yùn)動(dòng)的加速度比，他決定了脫出物在篩面上的運(yùn)動(dòng)特征。在前面講過的分離裝置的運(yùn)動(dòng)特征值也是這樣描述的加速度比，二者有什么區(qū)別嗎？K=r2/g在分離裝置運(yùn)動(dòng)分析時(shí)為脫出物拋離鍵面的特征值，只能做拋物體運(yùn)動(dòng)，決不允許脫出物在鍵面上前后滑動(dòng)。問題：能否允許脫出物在篩面上也拋起來？NO！3、脫出物拋離篩面的極限條件 問題：什么條件下脫出物有可能拋離篩面？

9、umgN+xaFmgN+xaFu 前面已經(jīng)介紹過，脫出物是靠慣性力運(yùn)動(dòng)的，當(dāng)慣性力u沿X軸正向時(shí)，隨著r2的增大，法向反力N減小，脫出物有拋離篩面的趨勢(shì)。脫出物拋離篩面的標(biāo)志是N = 0。 mgN+xaFuN = mg cosu sin（） mg cosm r2cost sin（）= 0 令：N = 0整理得：32sincosKgrK3為脫出物拋離篩面的特征條件 當(dāng)KK3時(shí)，脫出物將拋離篩面。 討論：通過以上分析，在不考慮其他影響因素的條件下，脫出物在篩面上的運(yùn)動(dòng)結(jié)果主要取決于篩子運(yùn)動(dòng)的加速度比 ：grK2 我們希望的篩子運(yùn)動(dòng)結(jié)果是：脫出物沿篩面既有前滑又有后滑，且后滑量大于前滑量，不允許有拋

10、起現(xiàn)象發(fā)生。 清糧篩正常工作的條件 ：K3KK1K2 目前，清糧裝置的主要參數(shù)為： K=2.23， R=2330mm， =1225o=1 3o，（個(gè)別7 8o），n = 200 350 r / min。二 氣流清選 1、利用垂直氣流進(jìn)行清選 谷物清選機(jī)的垂直氣流清選系統(tǒng)包括喂料裝置（圖10-8）、垂直氣道、風(fēng)機(jī)和沉降室。 工作時(shí)谷粒混合物被喂料輥送至垂直吸氣道下部的篩面上。由于受到氣流的作用，懸浮速度低于氣流速度的輕雜物被吸向上方。當(dāng)吸至斷面較大的部位時(shí)，由于氣流速度降低，一部分籽粒和混雜物開始落人沉降室內(nèi)，被攪龍輸送到機(jī)外，最輕的雜質(zhì)被風(fēng)吹出。圖10-8 垂直吸氣式清選裝置.喂料裝置 2.喂

11、入輥 3.4.垂直氣道5.沉降室 6.風(fēng)機(jī) 7.攪龍2利用傾斜氣流進(jìn)行清選如圖10-10 3 利用不同空氣阻力進(jìn)行分離 如圖10-11圖10-10 傾斜氣流清選裝置圖10-11 帶式揚(yáng)場(chǎng)機(jī)1.糧斗 2.調(diào)節(jié)插板 3.壓輥 4.膠帶 5.揚(yáng)場(chǎng)輥 6.拋出線三 氣流篩子清選裝置 （一）清選裝置的種類 氣流篩子清糧裝置有上下兩篩和階梯式三篩的，如圖10-13、圖10-14所示 圖10-13 風(fēng)扇篩子式清選裝置(兩篩上下配置)1.支桿 2.階狀抖動(dòng)板 3.篩架 4.吊桿 5.上篩 6.尾篩 7.下篩 8.風(fēng)扇圖10-14 風(fēng)扇篩子式清選裝置(三篩階梯配置).階狀抖動(dòng)板 2.上篩 3.中篩 4.下篩 5

12、.雜余滑板 6.雜余螺旋推運(yùn)器 7.谷粒滑板 8.谷粒螺旋推運(yùn)器 9.風(fēng)扇圖10-13 風(fēng)扇篩子式清選裝置(兩篩上下配置)1.支桿 2.階狀抖動(dòng)板 3.篩架 4.吊桿 5.上篩 6.尾篩 7.下篩 8.風(fēng)扇圖10-14 風(fēng)扇篩子式清選裝置(三篩階梯配置).階狀抖動(dòng)板 2.上篩 3.中篩 4.下篩 5.雜余滑板 6.雜余螺旋推運(yùn)器 7.谷?；?8.谷粒螺旋推運(yùn)器 9.風(fēng)扇(二) 清選原理：利用被清選對(duì)象各組成部分之間的物理機(jī)械性質(zhì)的差異將他們分離開來。 清選裝置的類型主要有：氣流式、篩子式氣流篩子組合式。 1、氣流式清糧裝置：按照谷物混合物各組成部分的空氣動(dòng)力特性的不同進(jìn)行選別。一般用物料的飄

13、浮速度Vp來表示。 mgP P = kF v2 式中：k阻力系數(shù)，與物體的形狀和表面特性有關(guān)，小麥：0.1840.265 空氣密度，g/m3 F物體的迎風(fēng)面積，m2 V氣流速度，m/s，小麥的 Vp=80911.5m/s。 物料的飄浮速度Vp將物體置于垂直向上的氣流場(chǎng)內(nèi)，當(dāng)氣流對(duì)物體的作用力P等于該物體的重力mg而使該物體處于相對(duì)靜止的懸浮狀態(tài)時(shí)氣流所具有的速度（有時(shí)也稱為臨界速度）。 利用這一原理進(jìn)行清糧的機(jī)械有氣流型脫粒機(jī)，利用風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的氣流對(duì)谷物進(jìn)行分離和選別。揚(yáng)場(chǎng)機(jī)利用高速拋擲皮帶將混合物擲向空中，飄浮速度較大的籽粒擲的較遠(yuǎn)，而飄浮速度較小的輕雜物將落在距揚(yáng)場(chǎng)機(jī)較近的地方。 氣流式清糧

14、機(jī)械2、篩子式清糧裝置；利用混合物各組成部分的尺寸特性的差異進(jìn)行分離和選別。具體方法是：根據(jù)谷粒的大小、形狀，設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)暮Y孔，以達(dá)到篩選的目的。 3、氣流篩子組合式清糧裝置：利用混合物各組成部分的尺寸特性和空氣動(dòng)力特性將篩子和風(fēng)機(jī)配合進(jìn)行分離選別。清糧效果好，在多數(shù)脫粒機(jī)和聯(lián)合收獲機(jī)上采用這種配合形式。 氣流與篩子組成的清糧裝置機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖(三) 風(fēng)機(jī)的類型： 離心風(fēng)機(jī):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于配置，控制面域大，但氣流分布不均勻。一般通過配置多個(gè)風(fēng)機(jī)來均勻氣流。 BPBP軸流風(fēng)機(jī)：氣流分布均勻、結(jié)構(gòu)尺寸小，但控制面域小。 橫流風(fēng)機(jī)：又稱徑流風(fēng)機(jī)，氣流為軸向吸入徑向排出，氣流在橫向上分布均勻，功率消耗小，結(jié)構(gòu)

15、復(fù)雜，制造成本高。 (四) 影響清選質(zhì)量的因素及調(diào)整原則 1、收獲和清選不同作物時(shí)的調(diào)整 2、收獲與清選不同濕度作物時(shí)的調(diào)整 3、收獲與清選雜草較多作物時(shí)的調(diào)整 4、當(dāng)滾筒脫出物破碎程度較大時(shí)的調(diào)整 5、依自然條件變化進(jìn)行調(diào)整四 窩眼筒分選 窩眼筒是按籽粒長(zhǎng)度進(jìn)行分選的工作部件。在金屬板上壓成多數(shù)口徑一致的圓窩，將混合物平鋪其上，稍加振動(dòng)則較小谷粒即落入窩眼內(nèi)，大者留在窩外。如將金屬板傾斜至一定角度時(shí)，則長(zhǎng)谷粒可由板上滑下，再將板移至他處反轉(zhuǎn)，則短谷粒亦被傾出。利用這種方法，如將板彎成圓筒形，使窩在內(nèi)側(cè)，中間置承種槽和推運(yùn)器。即為農(nóng)業(yè)上廣泛應(yīng)用的窩眼式選糧筒（圖10-25）圖10-25 窩眼筒

16、按長(zhǎng)度分選五 比重清選 重力清選機(jī)的主要工作部件是一個(gè)雙向傾斜的三角形振動(dòng)篩面（圖10-29），角稱為縱向傾角，角為橫向傾角。此篩面由曲柄連桿機(jī)構(gòu)（或振動(dòng)電機(jī)）驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)生縱向振動(dòng)，振動(dòng)方向角大于篩面的縱向傾角。三角形篩面具有孔眼，氣流從篩面下方沿一定方向吹出。氣流速度應(yīng)使輕的籽粒處于半懸浮狀態(tài)，而重的籽粒處于下層并沿篩面向上移動(dòng)。 圖10-30 5XZ-1.0重力式清選機(jī)1.吸風(fēng)管 2.振動(dòng)篩體 3.橫向傾角調(diào)節(jié)裝置 4.縱向傾角調(diào)節(jié)桿 5.風(fēng)機(jī) 6.進(jìn)料斗 7.出料口 8.彈簧六 摩擦分離器分選 (一) 回轉(zhuǎn)帶式摩擦分離器 (二) 螺旋面式摩擦分離器 (三) 圓盤式摩擦分離器圖10-32 回

17、轉(zhuǎn)帶式摩擦分離器圖10-33 螺旋分離器1.喂料斗 2.機(jī)架 3.螺旋面 4.大豆出口 5.立軸 6.夾雜物出口圖10-34 圓盤式摩擦分離器.喂入口 1.粗糙種子 2、3.中等種子 4.光滑球形種子七 顏色分選機(jī) 顏色分選機(jī)由喂料部分、掃描室和控制部分組成。顏色不同而需要進(jìn)行分選的物料裝入喂料斗（圖10-35），然后由一個(gè)振動(dòng)輸送器均勻地將物料送到傾斜的輸送槽中。物料沿傾斜輸送槽一個(gè)一個(gè)地以很高的速度通過掃描室。在掃描室內(nèi)，顏色不同的物料被安裝在幾處的光源照射。光線通過透鏡照射到物料表面，然后從表面反射到三個(gè)光電倍增管，光電管將反射的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓，然后與一個(gè)預(yù)先調(diào)好的標(biāo)準(zhǔn)電壓相比較。 圖10-35 顏色分選機(jī)工作原理1.傳感器 2.襯底 3.控制系統(tǒng) 4.喂料斗 5.振動(dòng)輸送器 6.輸料管(槽) 7.氣動(dòng)噴頭 8、12.比較器 9.氣動(dòng)噴頭驅(qū)動(dòng)器 10、11.接料筐第四節(jié) 復(fù)式谷物清選機(jī) 所謂復(fù)式精選機(jī)就是將篩選、氣流清選和窩眼清選按一定的工藝流程組合在一臺(tái)機(jī)器上，因而可以根據(jù)谷粒的幾種主要特性（如長(zhǎng)