谷物清选、干燥和种子加工机械

东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学
谷物清选原理和清选装置
一、筛选
谷 物 清 选 机 械
（一）筛子的种类和选择 四种形式：编织筛、鱼眼筛、冲孔筛、鱼鳞 筛。清选装置上较多的采用鱼鳞筛与冲孔筛。 ⑴编织筛：用金属丝编织而成，制造简单、 气流阻力小、有效面积大、生产率高，在多层筛 子配置中宜作上筛。但平面强度小，易变形。
ω o
＋ － o－ ＋
x
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谷物清选原理和清选装置
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假设筛面上有一质量为m的脱出物质点和筛子 一起运动，当脱出物沿筛面滑动时，作用在脱出 物上的力，除了惯性力u外，还有重力mg、筛面的 法向反力N和摩擦力F。
＋a +x －a +x
N
F
ε
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⑷鱼鳞筛：是由冲压而成的鱼鳞筛片和鱼鳞 筛孔组合而成。孔口大小可调、不易堵塞、生产 率高、适应性强。但结构复杂，在联合收获机上 应用较多。
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2
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r sin － ＞ g cos－＋
2
令：
sin － K1 cos－＋
K1为脱出物沿筛面前滑的特征条件，
当K＞K1时，脱出物将沿筛面前滑。
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－a +x
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N F mg
u
α
ε
N = mg cosα －u sin（ε －α ）
令：N = 0 mg cosα －m rω 2cosω t sin（ε －α ）= 0
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r sin － cost g cos－＋
2
令K = rω 2/g为筛子运动的加速度比
因为 cosω t≤1 ，欲使脱出物沿筛面前滑， 必须使筛子运动的加速度比满足如下条件：
r sin － ＞ g cos－＋
ωt
ω o
＋ － ＋ －
x
水平面
o
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在 ω t=π /2~3π /2 区间（ 2 、 3 区间）时，加 速度a为负，惯性力u为正，方向沿 x轴向右，脱出 物有沿筛面向后滑动的趋势。 x
前
O/
α A
ωt
ε
后 水平面
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法向反力：N = mg cosα －u sin（ε －α ）
r sin ＋ 同理整理得： ＞ ＝K2 g cos－－
2
K2为脱出物沿筛面后滑的特征条件，
当K＞K2时，脱出物将沿筛面后滑。
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谷物清选原理和清选装置
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2、脱出物沿筛面向后滑动的极限条件
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当加速度为负值时，脱出物在惯性力的作用 下有后滑的趋势，由图所示：全部外力向筛面投 影得： +x －a ε N u α F mg
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u cos（ε －α ）=F + mg sinα
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3、脱出物抛离筛面的极限条件 问题：什么条件下脱出物有可能抛离筛面？ + + ＋a －a x x ε ε N N u F α α F u mg mg 前面已经介绍过，脱出物是靠惯性力运动的， 当惯性力u沿X轴正向时，随着rω 2的增大，法向反 力N减小，脱出物有抛离筛面的趋势。脱出物抛离 筛面的标志是N = 0。
谷粒经过清选以后，可以获得质量均匀、尺 寸一致的种子。将种子清选以后再播种，可以清 除小粒、破碎粒作为粮食和饲料，节约了粮食； 清选后的种子均匀饱满，播种后发芽率高，长势 好，一般都能增产5-10%，还可以减少播种量20% 左右。特别是玉米，清选以后可用半精量或精量 播种，因而更可以大量节省种子。清选后的种子 已清除其中大部分病虫害的籽粒，减少了今后感 染的可能性，使田间杂草含量减少，作物生长整 齐，成熟一致，有利于机械化作业。
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谷物清选、干燥和 种子加工机械
王金武
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清 选 、 干 燥 、 加 工 机 械
内容结构
第一节 谷物清选机械 第二节 谷物干燥机械
第三节 种子加工机械
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概述
谷 物 清 选 机 械
谷物清选原理和清选装置
整理得：
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r cos ＞ K3 g sin －
2
K3为脱出物抛离筛面的特征条件 当K＞K3时，脱出物将抛离筛面。
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讨论：通过以上分析，在不考虑其他影响因 素的条件下，脱出物在筛面上的运动结果主要取 决于筛子运动的加速度比 ：
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概述
谷物清选最常利用的几种物理特性：
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1、谷粒的大小和形状
2、谷粒比重和体积密度 3、谷粒表面特性 4、谷粒的空气动力特性
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经脱粒装置脱下的和经分离装置分离出的短脱 出物中混有断、碎茎秆、颖壳和灰尘等细小夹杂物。 清粮装置的功用就是将混合物中的籽粒分离出来， 将其他混杂物排出机外，以得到清洁的籽粒。 常用的清选原理有： 按照谷粒的空气动力特性进行分离； 按谷粒的尺寸特性分离(厚度、宽度、长度)； 利用气流和筛子配合进行分离。
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+x
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＋a
N F α
ε
u
mg
N = u sin（ε－α）+mgcosα
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将u和F代入并整理得：
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u cos（ε －α ）＋mg sinα = [ u sin（ε －α ）+mg cosα ] tgφ 移项整理得： u[cos（ε －α ）－sin（ε －α ）tgφ ] = mg（cosα tgφ －sinα ）
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三、气流筛子清选装置
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（一）清选装置的种类 气流筛子清选装置有上下两筛和阶梯式三筛。
风扇筛子式清选装置(三筛阶梯配置) 风扇筛子式清选装置 ( 两筛上下配置 ) 风扇筛子式清选装置 (两筛上下配置) 1.阶状抖动板 2.上筛 3.中筛 4.下筛 5.杂余滑板 1.支杆 2.阶状抖动板 3.筛架 4.吊杆 1.支杆 2.阶状抖动板 3.筛架 4.吊杆 6.杂余螺旋推运器 7.谷粒滑板 8.谷粒螺旋推运器 9.风扇 5.上筛 6.尾筛 7.下筛 8.风扇 5.上筛 6.尾筛 7.下筛 8.风扇
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谷物清选原理和清选装置
等式两边同乘以cosφ得：
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u[cos（ε －α ）cosφ －sin（ε －α ）sinφ ] = mg（cosα sinφ －sinα cosφ ） 利用sin（α ±φ ）=sinα cosφ ±cosα sinφ 和cos（α ±φ ）= cosα cosφ sinα sinφ 整理得：m rω 2cosω t cos（ε －α ＋φ ） =mg sin （φ －α ）
r K g
2
我们希望的筛子运动结果是：脱出物沿筛面 既有前滑又有后滑，且后滑量大于前滑量，不允 许有抛起现象发生。
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清选筛正常工作的条件 ：
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K3＞K＞K1＞K2 清选装置的主要参数为： K=2.2~3， R=23~30mm， ε=12~25o
α F
N
u
α
ε
u
mg
mg
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1、脱出物沿筛面向前滑动的极限条件
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当加速度为正值时，脱出物在惯性力的作用 下有前滑的趋势，由图所示：全部外力向筛面投 影得： +x
＋a F u N α
ε
mg
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谷 物 清 选 机 械
r K g
2
作为筛子运动的加速度 比，他决定了脱出物在筛面 上的运动特征。在前面讲过 的分离装置的运动特征值也 是这样描述的加速度比，二 者有什么区别吗？
K=rω 2/g在分离装置运动分析时为脱出物抛离 键面的特征值，只能做抛物体运动，决不允许脱 出物在键面上前后滑动。问题：能否允许脱出物 在筛面上也抛起来？
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