收獲機械-籽粒作物收獲機械（現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)課件）

脫出物在篩面上的運動分析

短脫出物進入由清選篩和風機組成的清糧裝置后，利用風機的配合在篩面上做前后的往復運動，借以獲得更多的機會通過篩孔。一般來說篩子是由篩面、吊桿組成的四邊形機構(gòu)和曲柄連桿機構(gòu)構(gòu)成，為了找出影響脫出物沿篩面運動性質(zhì)的主要因素，我們假設(shè)篩子近似為一平行四邊形機構(gòu)。

由于吊桿和連桿長度遠大于曲柄半徑，可近似認為篩子的運動是振幅為A=2r（r為曲柄半徑）的直線往復運動。α水平面oAωO/xεωto＋－－＋x振動方向設(shè)：曲柄的回轉(zhuǎn)中心o與篩架連桿連接點o/的連線的延長線oo/方向為篩子的振動方向，曲柄在左側(cè)與oo/重合位置為曲柄運動的起始位置，篩子的位移、速度、加速度與時間的關(guān)系為：

α水平面oAωO/xεωt前后o＋－－＋xα水平面oAωO/xεωt前后

假設(shè)篩面上有一質(zhì)量為m的脫出物質(zhì)點和篩子一起運動，在ωt=0~π/2和3π/2~2π區(qū)間（1、4區(qū)間）時，加速度a為正，慣性力u為負，方向沿x軸向左，脫出物有沿篩面向前滑動的趨勢。o＋－－＋xα水平面oAωO/xεωt前后

在ωt=π/2~3π/2區(qū)間（2、3區(qū)間）時，加速度a為負，慣性力u為正，方向沿x軸向右，脫出物有沿篩面向后滑動的趨勢。uαεmgN+x＋aFαεmgN+x－aFu

假設(shè)篩面上有一質(zhì)量為m的脫出物質(zhì)點和篩子一起運動，當脫出物沿篩面滑動時，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。1.脫出物沿篩面向前滑動的極限條件

當加速度為正值時，脫出物在慣性力的作用下有前滑的趨勢，由圖所示，全部外力向篩面投影得：uαεmgN+x＋aFφ—脫出物與篩面的摩擦角，小麥：25~360；水稻：23~320。將u和F代入并整理得：移項整理得：等式兩邊同乘以cosφ得：利用：整理得：令為篩子運動的加速度比，因為cosωt≤1，欲使脫出物沿篩面前滑，必須使篩子運動的加速度比滿足如下條件：令：K1為脫出物沿篩面前滑的特征條件，當K＞K1時，脫出物將沿篩面前滑。αεmgN+x－aFu2.脫出物沿篩面向后滑動的極限條件

當加速度為負值時，脫出物在慣性力的作用下有后滑的趨勢，由圖所示，全部外力向篩面投影得：同理整理得：令：K2為脫出物沿篩面后滑的特征條件，當K＞K2時，脫出物將沿篩面后滑。3.脫出物拋離篩面的極限條件

當脫出物在篩面上運動滿足上拋的特征條件時，脫出物將拋離篩面。什么條件下脫出物有可能拋離篩面？uαεmgN+x＋aFαεmgN+x－aFu

前面已經(jīng)介紹過，脫出物是靠慣性力運動的，當慣性力u沿X軸正向時，隨著rω2的增大，法向反力N減小，脫出物有拋離篩面的趨勢。脫出物拋離篩面的標志是N=0。αεmgN+x－aFu令：N=0同理整理得：令：K3為脫出物拋離篩面的特征條件，當K＞K3時，脫出物將拋離篩面。討論：通過以上分析，當清選篩結(jié)構(gòu)參數(shù)和安裝參數(shù)確定后，在不考慮其他影響因素的條件下，脫出物在篩面上的運動結(jié)果主要取決于篩子運動的加速度比：結(jié)論：只要K值達到了K1、K2、K3值就能前滑、后滑和拋離篩面。

我們希望的篩子運動結(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，但不允許有拋離篩面的現(xiàn)象發(fā)生。清糧篩正常工作的條件：目前，清糧裝置的主要參數(shù)為：K=2.2~3；

r=23~30mm；ε=12~25o；α=1~3o，（個別7~8o）；

n=200~350r/min。

思考題1.清糧裝置的功用及清糧原理是什么？2.常見的三種清糧裝置各有何特點？3.飄浮速度的概念？4.試導出脫出物沿篩面后滑及拋起的極限條件？一.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外，以得到清潔的籽粒。清糧原理：利用被清選對象各組成部分之間的物理機械性質(zhì)的差異將他們分離開來。清糧裝置的類型主要有：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力特性的不同進行選別。一般用物料的飄浮速度Vp來表示。mgP物料的飄浮速度Vp——將物體置于垂直向上的氣流場內(nèi)，當氣流對物體的作用力P等于該物體的重力mg而使該物體處于相對靜止的懸浮狀態(tài)時氣流所具有的速度（有時也稱為臨界速度）。式中：k—阻力系數(shù)，與物體的形狀和表面特性有關(guān)，小麥：0.184~0.265；

ρ—空氣密度，g/m3；

F—物體的迎風面積，m2；

V—氣流速度，m/s，小麥的Vp=8.09~11.5m/s。

利用這一原理進行清糧的機械有氣流型脫粒機，利用風機產(chǎn)生的氣流對谷物進行分離和選別。揚場機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，而飄浮速度較小的輕雜物將落在距揚場機較近的地方。氣流型脫粒機工作原理滾筒凹板風扇谷物攪龍滑板雜余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行分離和選別。具體方法是：根據(jù)谷粒的大小、形狀，設(shè)計適當?shù)暮Y孔，以達到篩選的目的。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力特性將篩子和風機配合進行分離選別。清糧效果好，在多數(shù)脫粒機和聯(lián)合收獲機上采用這種配合形式。篩子與風機配合的清糧裝置1.階梯板2.傳動機構(gòu)3.上篩4.下篩5.尾篩6.雜余推運器7.籽粒推運器8.風機清糧裝置的機構(gòu)簡圖4.篩子的類型：⑴編織篩：用金屬絲編織而成，制造簡單、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。但平面強度小，易變形。⑵沖孔篩：在薄金屬板材上沖制具有特定形狀的篩孔。制造簡單、不易變形、但有效面積小、生產(chǎn)率低，一般用作下篩。⑶魚眼篩：在薄金屬板材上沖制出凸起的魚眼狀篩孔。混合物在篩面上只能單向選別，向后推送的能力比較好，結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)率低，宜作下篩。⑷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。但結(jié)構(gòu)復雜，在聯(lián)合收獲機上應(yīng)用較多。5.風機的類型：離心風機：結(jié)構(gòu)簡單，便于配置，控制面域大，但氣流分布不均勻。一般通過配置多個風機來均勻氣流。農(nóng)用離心風扇與清選篩的配合關(guān)系BPBP軸流風機：氣流分布均勻、結(jié)構(gòu)尺寸小，但控制面域小。橫流風機：又稱徑流風機，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)復雜，制造成本高。二.清糧裝置的功率消耗式中：Qs

—單位時間進入清糧裝置的脫出物質(zhì)量（kg/s）；

Np—單位脫出物質(zhì)量清選篩所需的功率（kW/kg/s）

上篩：0.4~0.5，下篩：0.25～0.3；

η—選別能力系數(shù)，0.8~0.9。

脫粒機械是收獲過程中最重要的機具之一，在分別收獲法中占主導地位，利用脫粒機械可使收獲周期比人工收獲縮短5~7天，在聯(lián)合收獲機上他作為核心部件，對整機的工作質(zhì)量起到了決定性的作用。脫粒機械的類型一.按脫粒程度分類：簡易式脫粒機半復式脫粒機復式脫粒機二.按谷物喂入的方式分類：全喂入脫粒機半喂入脫粒機簡易式脫粒機——只有脫粒裝置，不能分離和清糧，處理結(jié)果為混合物，尚需后續(xù)加工處理。脫粒滾筒脫粒凹版機殼谷物長莖稈籽粒混合物半復式脫粒機——有脫粒、分離和清糧功能，能獲得比較干凈的籽粒，但脫粒不太徹底，仍有少量的混合物。復式脫粒機——除了有脫粒、分離、清糧功能外，還設(shè)有復脫、復清和分級裝置，能獲得不同級別的干凈籽粒。一.脫粒機的一般組成谷物糧食短脫出物長莖稈籽粒雜余籽粒

脫粒機一般包括以下主要部分：脫粒裝置、分離裝置、清糧裝置、傳動裝置和機架等。其中，脫粒裝置、分離裝置、清糧裝置是脫粒機械的三大組成部分，也是本章的主要講述內(nèi)容。二.脫粒機械的工作原理

被割谷物經(jīng)脫粒機械的喂入口進入由脫粒滾筒和凹版組成的脫粒間隙進行打擊和搓擦后，短脫出物通過柵格狀凹版進入由清選篩和風機組成的清糧裝置進行清選。

長脫出物則進入分離裝置進行莖稈與籽粒的分離，長莖稈被排出機外，而籽粒等短脫出物則通過分離裝置上的篩孔進入下方的清糧裝置進行清選；在風機和清選篩的聯(lián)合作用下，穎殼等細小輕雜物被吹出機外，干凈的籽粒經(jīng)由籽粒收集裝置進入集糧裝置。三.脫粒機的工藝流程谷物脫粒裝置短脫出物長脫出物分離機構(gòu)清糧裝置莖稈雜余機外籽粒機外短脫出物70%籽粒

思考題1.脫粒機械的分類方式？2.脫粒機械的一般構(gòu)成？3.脫粒機械的一般工作原理或工藝流程？一.脫粒裝置的功用與技術(shù)要求

脫粒裝置是脫粒機械和聯(lián)合收獲機上的核心工作部件，尤其是對于簡易式脫粒機而言更是核心的核心。脫粒裝置工作性能的優(yōu)劣對其他輔助工作部件的影響是很敏感的，在很大程度上決定了整個系統(tǒng)的工作質(zhì)量和生產(chǎn)率，脫粒機械和聯(lián)合收獲機的設(shè)計與選型均是依據(jù)脫粒裝置的參數(shù)來確定的。1.脫粒裝置的功用

將谷粒從穗軸上脫離下來，并有一定的分離能力。2.質(zhì)量要求脫粒干凈，脫凈率＞99%；破碎率小，破碎率＜0.5%；小麥不破皮水稻不脫殼功率消耗小，結(jié)構(gòu)緊湊，通用性好。二.谷物的脫粒特性與脫粒原理1.谷物的脫粒特性谷物的脫粒特性——主要是指谷物的脫粒難易程度，這種難易程度主要取決于谷粒與谷穗之間的連接強度，而他們之間的連接強度與作物的品種、成熟度和濕度有直接的關(guān)系，隨著這些因素的改變，破壞谷粒與谷穗之間的連接所需要的能量也是不相同的。

脫粒的難易程度通常用脫下一顆籽粒所需要的功來表示。常用的方法有：牽拉法、沖擊法等。試驗結(jié)果表明，小麥的脫粒功A=30g.cm，小麥的脫粒功小于水稻的脫粒功。P2.谷物的脫粒原理⑴沖擊脫粒：靠脫粒元件與谷物穗頭的相互沖擊作用而進行脫粒。沖擊速度越高，脫粒能力越強，但破碎率也越大。⑵搓擦脫粒：靠脫粒元件與谷物之間，以及谷物與谷物之間的相互摩擦而使谷物脫粒。脫粒裝置的脫粒間隙的大小至關(guān)重要。⑶梳刷脫粒：靠脫粒元件對谷物施加拉力而進行的脫粒。⑷碾壓脫粒：靠脫粒元件對谷物施加擠壓力而進行的脫粒。此時作用在谷物上的力主要是沿谷粒表面的法向力。⑸振動脫粒：靠脫粒元件對谷物施加高頻振動而進行的脫粒。

上述幾種脫粒方式是在長期的生產(chǎn)實踐過程中總結(jié)而來的，不同的作物種類和作物品種、不同的貯存方式和后加工方式，其脫粒方法也不同，也就是說，選擇何種脫粒方法完全取決于作物的特性。例如：小麥與水稻的脫粒特性就有較大的差異