第三章 種子清選原理

第三章種子清選原理

種子和其夾雜物有各種不同的特性。種子清選就是根據(jù)它們彼此的不同特性來(lái)區(qū)分的，如碎莖葉、穎殼、泥沙等和種子的差異很大，很容易將它們從種子中清除掉。但夾雜的其它作物種子或草籽有時(shí)在外形上或某些特征上與種子相似，這就難于分離，可是種子與其它夾雜物之間所有的特性決不會(huì)完全相同，找出它們的不同點(diǎn)，就可以分離。目前常用的特性有：（一）種子的尺寸特性（二）種子的空氣動(dòng)力學(xué)特性（三）種子的比重特性（四）種子的表面特性、彈性特性等上述特性中，（一）、（二）、（三）應(yīng)用最廣，其它僅用于個(gè)別場(chǎng)合。第一節(jié)種子的尺寸特性和分離方法一、種子的尺寸特性種子的形狀和大小通常以長(zhǎng)度、寬度和厚度三個(gè)尺寸來(lái)表示。最大者為長(zhǎng)，其次為寬，最小者為厚。由于種子的種類(lèi)和品種不同，各尺寸也有所不同。小麥種子形狀

按照這個(gè)特性，兩種或兩種以上種子混雜物是否能分離，可根據(jù)種子的最大和最小尺寸，尺寸分布曲線和復(fù)合圖來(lái)判定。表3-1列出了幾種作物種子最大與最小尺寸，混雜的種子能否分離，一目了然，但表中沒(méi)有各尺寸上所占有的種子數(shù)，減少了它的實(shí)用價(jià)值。小麥厚度分布曲線

二、篩子的選擇根據(jù)種子的尺寸特性，即種子的長(zhǎng)、寬、厚三個(gè)尺寸的任何一個(gè)或兩個(gè)，確定了分離的可能性后，就可選用相應(yīng)的篩子進(jìn)行篩選。（一）篩子的種類(lèi)與特點(diǎn)篩子可做成平面形和圓筒形，其中以平面篩應(yīng)用最廣。篩子的分離性能與篩孔形狀和尺寸大小有關(guān)，也與被篩物的狀態(tài)、種類(lèi)有關(guān)。常用的篩子從構(gòu)造上來(lái)分有以下幾種：1、沖孔篩沖孔篩用0.5~1毫米的鍍鋅鐵板沖壓制成?？椎男螤钣袌A孔、長(zhǎng)孔、三角孔和魚(yú)鱗孔。三角形孔篩用來(lái)篩三角形種子。沖孔篩的特點(diǎn)是尺寸精確（由制造方法、孔型和互相間的位置決定的），適用于清選和分級(jí)。但這種篩子的有效面積小，生產(chǎn)率低，所以不適用于作負(fù)荷較大的分離篩，尤其是長(zhǎng)方形篩孔，不宜與氣流配合工作。在使用這些篩子時(shí)，應(yīng)使篩面緊度適宜，保持篩面平整，否則易引起被篩物堆積而造成分離不清。2、編織篩2、編織篩用鉛絲編或織成，多為方孔或近方形的菱形孔。編織篩的特點(diǎn)是篩孔尺寸不精確。因種子有可能沿篩子對(duì)角線通過(guò)，而對(duì)角線又較孔的邊長(zhǎng)大40%左右，因此分離不精確。另一方面，鉛絲易變形和移動(dòng)，難于保持方孔的形狀。但編織篩的有效面積大，生產(chǎn)率高，所以這種篩子多用于負(fù)荷較大的分離篩（如預(yù)清機(jī)的篩子），并可與氣流配合使用，使氣流支持被篩物的重量。編織篩3、可調(diào)魚(yú)鱗篩可調(diào)魚(yú)鱗篩用薄鍍鋅鐵板制成。這種篩子在清選機(jī)上用得較少，多用于聯(lián)合收割機(jī)的清糧室上篩。魚(yú)鱗篩篩孔可調(diào)，使用方便，但精確度不高。（二）篩子的選擇根據(jù)兩種或兩種以上的種子混雜物分布曲線，按其長(zhǎng)、寬、厚三個(gè)尺寸的任何一個(gè)或兩個(gè)，確定分離后，需選擇相應(yīng)的篩子?，F(xiàn)以麥類(lèi)種子為例加以說(shuō)明。1、按種子的寬度分離時(shí)，選擇圓孔篩圓孔篩的篩孔只有一個(gè)量度，就是直徑，它應(yīng)小于種子的長(zhǎng)度，大于種子的厚度。因?yàn)楹Y面上的種子層有一定的厚度，當(dāng)篩子運(yùn)動(dòng)時(shí)有垂直方向的分向量，種子可以豎起來(lái)通過(guò)篩孔，這說(shuō)明篩孔對(duì)種子的長(zhǎng)度不起限制作用。對(duì)于麥類(lèi)作物種子，它的厚度小于寬度，篩孔對(duì)種子厚度也不起作用，所以對(duì)圓孔篩來(lái)說(shuō)，它只能限制種子的寬度。種子寬度大于篩孔直徑的，全部留在篩面上，小于篩孔直徑時(shí)，豎立的情況下通過(guò)篩孔落下。2、按種子的厚度分離，選用長(zhǎng)孔篩長(zhǎng)孔篩的篩孔有長(zhǎng)和寬兩個(gè)量度，由于篩孔的長(zhǎng)度大于種子的長(zhǎng)度（大兩倍左右），所以只有篩孔寬度起限制作用。麥類(lèi)作物種子的寬度大于厚度。種子可以側(cè)立起來(lái)以厚度方向從篩孔落下，所以種子的長(zhǎng)度和寬度不起作用，只能按厚度分離，種子厚度大于篩孔寬度的全部留在篩面上，小于篩孔寬度的當(dāng)最大的面垂直于篩面且與種子運(yùn)動(dòng)方向平行時(shí)落于篩下。這種篩子工作時(shí)，只需使種子側(cè)立，不需堅(jiān)起，篩子作平移運(yùn)動(dòng)即可。3、按種子的長(zhǎng)度分離，可用窩眼筒、窩眼盤(pán)和角篩。以上是按種子的長(zhǎng)、寬、厚進(jìn)行分離時(shí)選擇篩子的方法。值得提出的是，種子尺寸越接近篩孔尺寸，其通過(guò)的機(jī)會(huì)越少，兩者尺寸相等時(shí)，實(shí)際上不能通過(guò)。因此確定篩孔尺寸時(shí)，應(yīng)比被篩物分界尺寸稍大些才可以。篩子的任務(wù)主要是使種子與夾雜物在篩面上均勻地移動(dòng)，其中小于篩孔的部分通過(guò)篩孔，而大于篩孔的部分則阻留在篩面上，使其沿篩面流面，或借風(fēng)力將其中輕者吹起，以完成分離。分離的方式可以使所要的種子由篩孔漏下，而將大夾雜物留在篩面上，也可以使小于種子的細(xì)小夾雜物，如草子、泥沙等由篩孔漏下，將所要的種子留在篩面上，這兩種分離方式的選擇，依工作要求而定，清選機(jī)上這兩種方式均采用。不管采用任何方式篩選，必須保證被篩物在篩面上移動(dòng)，使被篩物有更多的機(jī)會(huì)從篩孔通過(guò)，被阻留在篩面上夾雜物（或種子）沿篩面流出。三、圓筒篩圓筒篩是一個(gè)封閉的圓筒，圓筒上有篩孔。工作時(shí)，需要清選的種子從旋轉(zhuǎn)的圓筒篩的進(jìn)口端喂入，使其一方面在圓筒篩面上滑動(dòng)，一方面沿其軸向緩慢地向出口端移動(dòng)，進(jìn)行篩選，其中大于篩孔尺寸的種子，通不過(guò)篩孔，留在圓筒篩內(nèi)，沿軸向逐漸從出口端排出，而小于篩孔尺寸的種子由篩孔漏出。用作分級(jí)的圓筒篩，可以根據(jù)種子分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)沿軸向做成兩段或三段，每段篩孔尺寸不同，當(dāng)種子通過(guò)圓筒篩時(shí)，即可將種子分成兩級(jí)或三級(jí)。圓筒篩有長(zhǎng)孔和圓孔兩種。其中圓孔篩篩選長(zhǎng)粒種子時(shí)，種子需直立或者有60°以上的傾角才能使其漏出。另一方面圓孔篩不宜篩選圓粒種子，所以圓孔篩就篩選質(zhì)量和生產(chǎn)率兩方面都不如長(zhǎng)孔篩。為克服上述缺點(diǎn)，采用如圖示的結(jié)構(gòu)形式，它能使種子很快地直立起來(lái)，較順利地通過(guò)圓孔篩，質(zhì)量好，效率高。

圓筒篩工作過(guò)程中，種子與篩孔接觸的機(jī)會(huì)越多，分離效果越好。這就要求種子在篩內(nèi)不能堆積，鋪成簿層，使其盡可能多地利用篩面，同時(shí)種子與篩面要有相對(duì)滑動(dòng)，絕不能靜止。種子與篩面產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，是借助于摩擦，和把它帶起到一定高度，再靠其自重而產(chǎn)主相對(duì)滑動(dòng)的。種子在圓筒篩內(nèi)的每一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期中，可能發(fā)生四種情況：1）相對(duì)靜止：這時(shí)種子靠摩擦力隨篩面上升。2）相對(duì)滑動(dòng)：種子靠自重克服摩擦力的作用沿篩面向下滑動(dòng)。3）自由運(yùn)動(dòng)：種子離開(kāi)篩面自由下落。4）分離：小于篩孔的種子通過(guò)篩孔落下。圓筒篩的轉(zhuǎn)速有一定的限制，如果轉(zhuǎn)速過(guò)高，種子在離心力的作用下，將緊緊地壓在圓筒篩的內(nèi)壁上，總不下落，形成長(zhǎng)久的相對(duì)靜止，這就失去了圓筒篩的分離作用。因此當(dāng)種子隨圓筒篩轉(zhuǎn)到極限位置時(shí)，其重力必須大于它的離心力。圓筒篩半徑r一般為200~400mm，轉(zhuǎn)速在30~50轉(zhuǎn)/分。由于圓筒篩的轉(zhuǎn)速受到限制，生產(chǎn)率不高，所以在使用中受到影響。但它與平面篩相比，有以下幾方面優(yōu)點(diǎn)，1）種子一次通過(guò)圓筒篩可以分成幾級(jí)；2）圓筒篩旋轉(zhuǎn)，種子除受到本身的重力作用外，還受到離心力的作用，有利于種子通過(guò)篩孔，分離效果較好，尤其對(duì)小粒種子更為顯著；3）圓簡(jiǎn)篩作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)簡(jiǎn)單，易于平衡，篩子便于清理；4）圓簡(jiǎn)篩占用面積小。四、篩子清潔器篩子在工作中，篩孔經(jīng)常會(huì)被種子或夾雜物堵死，使篩子工作面積減少，降低分離質(zhì)量，為此在篩子上裝有清潔器，防止篩孔堵塞。篩子清潔器按結(jié)構(gòu)型式可分以下五種。（一）架刷式清潔器（二）鏈刷式清潔器由鏈條和刷子構(gòu)成。刷子貼著篩底的運(yùn)動(dòng)方向與篩上種子的運(yùn)動(dòng)方向相同。（三）打桿式清潔器由篩架的擺動(dòng)帶動(dòng)打桿擺動(dòng)，以其桿端打擊篩子，借以清理篩面。以上三種清潔器多用于沖孔篩。（四）橡皮球清潔器橡皮球清潔器的橡皮球裝在篩子與輔助篩之間，以橡皮球與篩子的撞擊進(jìn)行篩子清理，這種形式多用于編織篩，也用于沖孔篩。（五）圓簡(jiǎn)篩清潔器常見(jiàn)的清潔器為一固定毛刷、毛刷輥或木制壓輥。五、窩眼簡(jiǎn)種子經(jīng)過(guò)篩選分級(jí)后，再按長(zhǎng)度分級(jí)時(shí)，可用窩眼筒、窩眼圓盤(pán)或角篩進(jìn)行。窩眼筒是金屬板制成的內(nèi)壁上有圓形窩眼的圓筒，可水平或稍?xún)A斜放置。工作時(shí)，筒作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在圓筒中安有鐵板制成的V形分離槽，收集從窩眼落下的種子。分離槽內(nèi)一般裝有攪龍，用來(lái)排出槽內(nèi)種子。喂人到筒內(nèi)的種子，其長(zhǎng)度小于窩眼口徑的，就落人圓窩內(nèi)，并隨圓筒旋轉(zhuǎn)上升到一定高度后落人分離槽內(nèi)，隨即被攪龍運(yùn)走。長(zhǎng)度大于窩眼口徑的種子，不能進(jìn)入窩眼，沿窩眼筒的軸向從另一端流出。窩眼筒可以將小于種子（小麥）長(zhǎng)度的夾雜物（草子等）分離出去，也可以將大于種子長(zhǎng)度的夾雜物（大麥等）分離出去。前者窩眼口徑小于種子長(zhǎng)度，而后者大于種子長(zhǎng)度。窩眼筒窩眼有鉆的和沖壓的兩類(lèi)。鉆成的窩眼形狀有圓柱形和圓錐形兩種。沖壓的窩眼可制成不規(guī)則的形狀，我國(guó)目前多制造沖壓的窩眼筒。窩眼筒的窩眼形態(tài)對(duì)其分離質(zhì)量影響很大。為了使窩眼保持原設(shè)計(jì)形狀，種子在用窩眼筒分離前，需進(jìn)行預(yù)清和基本清選，防止窩眼堵塞。另一方面為了提高窩眼筒的使用壽命，在種于用窩眼筒分離前，應(yīng)清除石塊等堅(jiān)硬夾雜物，避免窩眼由于磨損而變形。窩眼筒分高槽的安裝位置有兩種：中心槽和偏心槽。如分離槽內(nèi)裝著螺旋推運(yùn)器，其轉(zhuǎn)速應(yīng)和窩眼筒的轉(zhuǎn)速相適應(yīng)。分離槽邊緣的位置可以調(diào)整，工作邊槽緣的位置越低，小于窩眼口徑的種于在窩眼筒中遺留的越少；反之，工作邊槽緣的位置越高，小于窩眼口徑的種子在窩眼簡(jiǎn)中遺留的越多。窩眼筒傾斜放置時(shí)，一般與水平成1~3°角，種子在窩眼簡(jiǎn)中，靠其重力在軸線方向上的分力，排出筒外。窩眼筒水平放置時(shí)，則需用輸送裝置將種子排出筒外。圖為一水平放置的窩眼簡(jiǎn)，分離槽中裝有螺旋推運(yùn)器，分離槽下裝有均布輸送器。均布輸送器由螺旋形葉片和軸等組成。工作時(shí)，均布輸送器一方面起均布作用，使小于窩眼口徑的種子有更多機(jī)會(huì)落人窩眼，提高分離效果；另一方面靠螺旋形葉片，將留于窩眼筒中大于窩眼口徑的種子送出筒外。清選機(jī)上應(yīng)用的窩眼筒，按作用可以分為單窩眼筒、雙窩眼筒、三窩眼筒三種形式。第二節(jié)種子的空氣動(dòng)力學(xué)特性和分離方法一、種子的空氣動(dòng)力學(xué)特性如將一粒種子放入速度為v的沿垂直管道向上吹的均勻氣流中，種子受氣流的作用力為P，其方向與速度v相同，種子的重力G=mg鉛垂向上。根據(jù)P和G的關(guān)系，種子在氣流中的運(yùn)動(dòng)有以下三種情況：l）G＞p時(shí)，種子向下運(yùn)動(dòng)；2）G＜P時(shí)，種子向上運(yùn)動(dòng)；3）G=p時(shí)，種子懸浮在氣流中不動(dòng)，即v=0。第3種情況下的氣流速度v稱(chēng)之為臨界速度。臨界速度的大小與種子的形狀、重量、大小和氣流的狀態(tài)等有關(guān)，一般從實(shí)驗(yàn)中求得。隨著條件不同，所得到的數(shù)據(jù)也不相同，有時(shí)甚至相差很大。所以需要用臨界速度這個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，最好按當(dāng)?shù)氐臈l件進(jìn)行實(shí)測(cè)。幾種不同物料的臨界速度（供參考）。并肩石：10~15m/s輕質(zhì)雜草：4.5~5.6m/s小麥：8.4~10.3m/s麥殼：1.0~1.5m/s麥穗：5.0~7.0m/s小麥?zhǔn)蒿趿＃?.5~7.6m/s麥穎殼及碎莖桿：0.67~3.10m/s玉米：11~12.2m/s綠豆：11~12.2m/s赤豆：11.8~12.5m/s豌豆：12.5~13.8m/s燕麥種子：8.4m/s燕麥穎殼及碎莖桿:0.7~3.9m/s研究臨界速度的目的在于它給出了能實(shí)現(xiàn)氣流分級(jí)的氣流速度臨界值。氣流的作用力P與種子的重力G在一條直線上，所以管道中氣流速度只有大于種子的臨界速度時(shí)，才有可能使其與氣流一起向上運(yùn)動(dòng)。因此種子及夾雜物的臨界速度是正確選擇清選分級(jí)的氣流速度的依據(jù)。如：大麥種子的臨界速度為8.7（米/秒），而穎殼和碎莖的臨界速度為0.67~3.10（米/秒），這時(shí)如選擇的氣流速度在3.1~8.7米/秒之間，則氣流可將穎殼和碎莖全部吹走，剩下大麥種子，這就是氣流清選原理。二、分離方法（一）垂直氣流從圖中看出，兩者結(jié)構(gòu)均由料斗1、風(fēng)機(jī)2、斜篩3和沉降室4等組成。但前者的氣流用吸氣的方式達(dá)到，后者是用壓氣的方式達(dá)到，二者工作原理相同。工作時(shí)，種子從料斗落于斜篩上，在其移動(dòng)過(guò)程中，受由下向上吸或吹的氣流作用，瘦秕種子及夾雜物（臨界速度小于氣流速度）隨氣流通過(guò)管道進(jìn)入沉降室中。沉降室中的斷面擴(kuò)大，氣流速度降低到小于瘦秕種子及夾雜物的臨界速度，而使其降落。符合要求的種子，則由斜篩的尾端流出。各種類(lèi)型的氣流清選機(jī)以壓氣式的分離效果較好。從更好的滿足清選要求看，利用前后排列的兩個(gè)垂直管道比較合理。清選小麥時(shí)，第一管道中的氣流速度選用6~6.5米/秒，而第二管道中的氣流速度選用8.0米/秒。這樣在工作過(guò)程中，40%的夾雜物隨氣流通過(guò)第一管道落于沉降室D1中，而60%的夾雜物（包括瘦秕種子）隨氣流通過(guò)第二管道落于沉降室D2中。符合要求的種子由篩子尾端B流出，而灰塵、穎殼等則通過(guò)出口O1和O2吹出機(jī)外。（二）傾斜氣流圖為一傾斜氣流清選機(jī)工作簡(jiǎn)圖，從喂入斗落下的種子及夾雜物，在氣流的作用下，吹送的距離不同，依此來(lái)進(jìn)行清選分級(jí)。用傾斜氣流進(jìn)行清選時(shí)，氣流的適當(dāng)工作速度為v=（0.4~0.8）。種子向氣流中喂入的速度愈小愈好，這樣可以保證種子分配均勻，所以喂人斗滑板的傾斜角應(yīng)近似等于種子對(duì)滑板的摩擦角。實(shí)驗(yàn)指出，空氣流量W（米3/秒）和生產(chǎn)率Q（公斤/秒）的比值γ=W/Q，當(dāng)氣流速度適當(dāng)時(shí)，隨種子的種類(lèi)而異，燕麥：γ=1.3，小麥γ=1.8。關(guān)于氣流方向與水平方向的夾角，根據(jù)實(shí)驗(yàn)一般等于30°時(shí)比較合適。（三）拋扔分離圖為一帶式揚(yáng)場(chǎng)機(jī)工作簡(jiǎn)圖。工作時(shí)，以一定速度將種子及夾雜物拋人空中，因空氣對(duì)各部分的阻力不同，故拋扔的距離也不一樣。迎風(fēng)面大、重量輕的種子及夾雜物，受到空氣的阻力大，靠慣性力沿水平方向拋扔得近。而迎風(fēng)面小、重量大的種子，由于慣性力大，受到空氣的阻力小，拋扔的距離較遠(yuǎn)，從而得到分離。由于種子及夾雜物迎風(fēng)面有變化，拋扔的距離不十分準(zhǔn)確，所以不能用它進(jìn)行嚴(yán)格的分離。通常用作粗清選，同時(shí)也起了干燥種子的作用。第三節(jié)種子的比重特性和分離原理種子由于種類(lèi)、濕度、成熟度和受病蟲(chóng)害程度等不同，其比重也不同。所以利用種子在水中或空氣中沉降的速度不等，進(jìn)行分離。如將種子放人一定重度的靜止液體中，比重小于液體的種子浮起，而大于液體的種子下沉。常用的液體有水、鹽水等。清選裸麥時(shí)用20%的鹽水，其中大部分夾雜物均能浮起。除了利用靜止的液體分離外，也可以用流動(dòng)的液體來(lái)分離。設(shè)流動(dòng)液體的平均速度為C，種子投入后，比重大的種子C1、比重小的種子G2的速度在液體中下降。V1和V2分別分二者的絕對(duì)速度，α1和α2和V1和V2與鉛垂線間的夾角。這時(shí)可以看出，比重大的種子α1小，下沉得快，向下游動(dòng)的距離小，比重小的種子α2大，向下游動(dòng)的距離大，借以分離。利用液體分離的種子必須用清水將種子洗凈并使之干噪，因之費(fèi)時(shí)間和人力較多，不適合大量生產(chǎn)。利用比重分級(jí)機(jī)有壓氣式或吸氣式兩種。其工作原理基本相同。比重清選機(jī)是個(gè)非常靈敏的機(jī)器，如果操作正確，可以獲得非常精確的分離。一、分層過(guò)程分層過(guò)程中，空氣被作為分離的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。強(qiáng)制氣流通過(guò)混合物料，物質(zhì)根據(jù)自身對(duì)空氣的相對(duì)重量升起或沉降，這樣就發(fā)生了分層。圖左表示了一個(gè)正好位于風(fēng)機(jī)上方的比重清選機(jī)的縱向截面，混合物料被置于臺(tái)面的隔離篩上，風(fēng)扇是關(guān)閉的。在圖中，風(fēng)扇打開(kāi)并進(jìn)行了調(diào)整，因此最重的物料停滯在臺(tái)面，最輕的物料則完全脫離了臺(tái)面，此時(shí)對(duì)氣流量的調(diào)整處于臨界狀態(tài)，否則結(jié)果就會(huì)是圖右所示的情況，所有的物料均被過(guò)多的氣流吹離了臺(tái)面。二、理論的應(yīng)用圖表示比重清選機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中的一個(gè)理想狀態(tài)的頂視圖?；旌衔锪希c