定量重力谷糙分離機(jī)工作面上

1、定量分析重力谷糙分離機(jī)工作面上物料運(yùn)動的部分結(jié)果丁應(yīng)生瞿登峰摘要重力谷糙分離機(jī)的工作面是往復(fù)振動的雙向傾斜面。根據(jù)文獻(xiàn)1中提出的定量計算該工作面上物料運(yùn)動的方法，計算并列出了上層物料運(yùn)動狀況的數(shù)據(jù)和曲線，并歸納了物料運(yùn)動的特征。通過分析，說明各種運(yùn)動參數(shù)的數(shù)據(jù)是互相對應(yīng)、吻合和合乎運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)的規(guī)律的，從而也證明了筆者所提出的定量分析方法的正確性。關(guān)鍵詞定量分析重力谷糙分離機(jī)物料運(yùn)動中圖分類號TS 212.4+3Partial Results of Quantitative Analysing the Movement of Materials on the Working Surface

2、of Gravity Paddy SeparatorsABSTRACTThe working surface of gravity paddy separators is a double tilt surface of reciprocating vibration. According to the method of quantitative calculating the material movemnet on the working surface, the movement parameters and curves of upper layer materials were l

3、isted and the material movement characteristics were summed up. The Analysis result showed that the different parameters were corresponding, identical with each other and conformed with the rules of kinematics and dynamics, and also proved that the quantitative analysis method presented by the autho

4、r was right.KEYWORDSquantitative analysisgravity paddy separatormovement of materials1導(dǎo)言重力谷糙分離機(jī)是往復(fù)振動機(jī)械，之所以具備分離稻谷和糙米的功能，其工作面在結(jié)構(gòu)上有兩個特點(diǎn)：一是其基礎(chǔ)平面在兩個方向都有傾斜角，二是工作面上有凸點(diǎn)或袋孔。因?yàn)楣ぷ髅嬖趦蓚€方向有傾斜角，就不同于一般振動篩、振動輸送機(jī)等往復(fù)振動機(jī)械的工作面，使得用解析方法求解物料的運(yùn)動十分困難。在文獻(xiàn)1中，筆者就工作面之上層物料，提出和說明了用解析和數(shù)值計算相結(jié)合求解物料運(yùn)動的方法。本文將介紹根據(jù)文獻(xiàn)1所述方法對具體機(jī)器編程運(yùn)算得到的結(jié)果，以

5、及對上述結(jié)果的分析和討論。限于篇幅，僅限于介紹對上層物料計算的結(jié)果。2對MGCZ型機(jī)計算的結(jié)果2.1循環(huán)與穩(wěn)態(tài)MGCZ型重力谷糙分離機(jī)的主要參數(shù)：n=258 r。min-1，r=0.022 m，1=16，2=6，=51。計算得到的結(jié)論之一設(shè)顆粒原來是靜止的，從下滑開始運(yùn)動，計算中，經(jīng)過23個循環(huán)，就進(jìn)入了運(yùn)動狀況的穩(wěn)態(tài)。穩(wěn)態(tài)時，ta=59，tb=tc=177，td=301。設(shè)顆粒由靜止而從上滑開始運(yùn)動，也是經(jīng)過23個循環(huán)就進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，穩(wěn)態(tài)時上滑、下滑的起止相位同前。以至，設(shè)顆粒原本靜止，在t為任意值(如t=40)時開始運(yùn)動，計算結(jié)果也是相同的。故總的規(guī)律是顆粒能很快進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，而穩(wěn)態(tài)的起止相位(亦

6、運(yùn)動狀況)與顆粒從什么相位開始運(yùn)動無關(guān)。因此，穩(wěn)態(tài)下的運(yùn)動就代表了顆粒的運(yùn)動。2.2穩(wěn)態(tài)下的計算結(jié)果對于在穩(wěn)態(tài)下運(yùn)動的顆粒，從某相位(例如t=59)開始的一個運(yùn)動循環(huán)中，每隔t=1，將其沿x、y方向的加速度、速度、位移及運(yùn)動的位移方向角都求出來，分別繪圖和縮小，就得到了一個運(yùn)動周期中上述各運(yùn)動參數(shù)的曲線(如圖1所示)。根據(jù)算得的各瞬時顆粒在x、y方向的位移，在xOy坐標(biāo)系中畫出各瞬時顆粒位置，便得到了顆粒運(yùn)動軌跡(圖2)。這就是一個運(yùn)動周期中顆粒運(yùn)動的全貌。3對計算結(jié)果的分析和顆粒運(yùn)動的特征3.1沿分離方向(x方向)運(yùn)動的速度vx(即xx、xs)由圖1b可見，vx的圖像與只在一個方向有傾斜角的

7、工作面(如振動篩)上物料運(yùn)動的速度圖像基本相像，后者是正弦曲線與其切線、切線的平行線構(gòu)成的圖像，參見文獻(xiàn)23。圖1b還顯示，t=76時，vx有最大值，vx max=0.540 m.s-1；t=243時，vx(負(fù))絕對值最大，其vx=0.311 m.s-1。圖1顆粒的運(yùn)動(a)加速度曲線(b)速度曲線(c)運(yùn)動方向角曲線(d)位移曲線圖2顆粒運(yùn)動軌跡3.2沿輸送方向(y方向)運(yùn)動的速度vy(即yx、ys)3.2.1vy恒大于或等于零。由圖1b可見，沒有vy0的情況。其原因是：不僅只MGCZ型機(jī)，而是所有實(shí)際使用的重力谷糙分離機(jī)，其主要參數(shù)間的關(guān)系使得物料只有滑移，不會跳離工作面故N恒大于零，由此

8、，y恒大于零1即沒有驅(qū)使顆粒向y的負(fù)方向運(yùn)動的主動力。在沿y的正向運(yùn)動的過程中，摩擦力大于驅(qū)動力時，ay為負(fù)；由于摩擦力的作用，ay有負(fù)值，但摩擦力不能主動驅(qū)使被摩擦物產(chǎn)生在摩擦力方向上的相對運(yùn)動，故vy不可能有負(fù)值。即在y方向，顆粒只有下滑或靜止，而沒有上滑。對于MGCZ型機(jī)，實(shí)際計算的結(jié)果，沒有vy=0的情況。3.2.2ay由正變負(fù)的過程中，t=130時，ay=0，vy出現(xiàn)最大值，vy max=0.067 m.s-1。vy的最小值為0.006 m.s-1，出現(xiàn)在t=-50。時。3.3運(yùn)動位移由圖1d可見，在分離方向，有下滑，也有上滑，但下滑位移大于上滑位移，一個周期中總的結(jié)果是下滑。在輸送

9、方向，一直在下滑，但位移較小。一個周期中，Sx=SxxSxs=33.0 mm，Sy=10.5 mm。3.4關(guān)于運(yùn)動方向角(圖1c)3.4.1大部分時段，角穩(wěn)定在510范圍內(nèi)。一個運(yùn)動循環(huán)的周期為360，下滑時，10的占200；上滑時，10的占80。一個周期中，10的時間，占四分之三個周期，即大部分時段內(nèi)，顆粒按角的一般值 (510)或-(510h)運(yùn)動。3.4.2值變大和變號(正負(fù)號)都出現(xiàn)在運(yùn)動方向轉(zhuǎn)變的時段。在沿分離方向由下滑轉(zhuǎn)為上滑或由上滑轉(zhuǎn)為下滑的過程中，角為負(fù)值時指絕對值先是逐漸變大，在vx換向時，接近90，然后正、負(fù)號變化，然后變小，至一般值。角的變化是平滑、連續(xù)的。圖1c中+90

10、與-90須畫在橫坐標(biāo)的上下兩邊，表現(xiàn)為不連續(xù)；但根據(jù)計算方法中對角的定義，角的+90與-90都是指的顆粒只沿y方向運(yùn)動、沿x方向不動的情況，是指的同一運(yùn)動方向。只是屬于下滑時為正，故為+90，屬于上滑時為負(fù)，故為-90。故圖1c中=90與=-90的不連續(xù)，表達(dá)的實(shí)際的角是連續(xù)的。的變化與vx和運(yùn)動方向變化的過程完全對應(yīng)。3.4.3圖2中運(yùn)動軌跡在各點(diǎn)的切線與x軸的夾角即角，上述的一般值及下滑上滑換向時連續(xù)變化的過程全面反映在顆粒運(yùn)動軌跡圖(圖2)上。3.5關(guān)于運(yùn)動加速度3.5.1沿分離方向運(yùn)動的加速度ax(圖1a)ax曲線的特征在于：ax(負(fù))的峰值的相位：t=167時，ax(負(fù))出現(xiàn)峰值，a

11、x=13.27 m。s-2；ax曲線正向有兩個峰值。從動力學(xué)的邏輯分析，驅(qū)使顆粒運(yùn)動的力的變化部分為Pg，Pg=m2rcost，阻礙運(yùn)動的力為摩擦力Nfcos，上滑時：axmg sin1Pg.sin(1)Nf.cos(1)當(dāng)t在(90，180)之中，至t=180時，Pg漸增為最大；而下滑轉(zhuǎn)為上滑的相位t=177，此時，90，Nfcos漸減為最小。則axmax應(yīng)該出現(xiàn)在t=177時，或出現(xiàn)在t=180時；何以不是這樣，而是提前，出現(xiàn)在t=167時?如果不能說明ax的變化是合乎邏輯的，則會給整個分析計算方法留下疑點(diǎn)。經(jīng)過反復(fù)分析，終于找到了原因，而結(jié)論是ax的這些數(shù)據(jù)正是合乎邏輯的：(1) 圖3中

12、，圖3a是顆粒尚在下滑，但臨近下滑終止時的受力圖，圖3b是顆粒已開始上滑時的受力圖。圖3b時，ax的表達(dá)式為式(1)，圖3a時，vx的方向不同，摩擦力的方向不同，axmg sin1Pg.sin(1)Nf.cos(2)此兩況下，均為t177時，Pg的變化極小。比較上述兩式的右部，第一項(xiàng)是常數(shù)，相等，第二項(xiàng)十分接近，第三項(xiàng)的數(shù)值也接近，但式(2)是加，式(1)是減，當(dāng)然式(2)總的值就大。故圖3a時的ax較圖3b時的大。所以，ax負(fù)值峰值不應(yīng)該在t=177以后。圖3顆粒運(yùn)動與受力(a) 下滑臨近終止時(b) 上滑開始后(2) 何以不是在t=177時?由圖3a和式(2)可見，隨著t177，Pg在增加

13、；同時，90，Nfcos在減小求和的變化的兩項(xiàng)中，一項(xiàng)增大，一項(xiàng)減小，但增大得慢，減小得快，故峰值不是在t=177°時，而提前到t=167時。(3) 何以正向有兩個峰值?t167以后，ax(正)在t=296，出現(xiàn)一個峰值，對應(yīng)于上滑終止過程；上滑終止相位為301，峰值相位較之提前了，原因同前。接著轉(zhuǎn)為下滑以后，由于Pg尚小，同時漸小，x方向摩擦力相對漸大，故ax(正)有一個減小過程；到t=50時，隨著Pg的增大，ax(正)重又大起來，到t=0，Pg最大，ax(正)又出現(xiàn)一個峰值。所以，一個周期中，ax(正)出現(xiàn)兩個峰值：一個與上滑至下滑的轉(zhuǎn)變相對應(yīng)，ax=15.10 m。s-2；一個與Pg的最大值相對應(yīng)，ax=8.51 m。s-2。3.5.2沿輸送方向的加速度ay總的來說，ay的值較小，其變化、峰值與y方向的受力、vx、vy以及的變化也是對應(yīng)吻合的。4結(jié)束語由上述計算結(jié)果的曲線及分析，不僅看到了上層物料運(yùn)動的全貌，也說明了各種運(yùn)動參數(shù)對應(yīng)的關(guān)系是合乎運(yùn)動學(xué)和動力