清选机构

清选机构（精选七篇）

清选机构 篇1

清选筛是联合收割机的重要部件之一,其作用是实现物料与茎秆、颖壳、杂草等杂物之间的分离［1］。 大多数联合收割机采用曲柄摇杆式清选筛机构,对该机构振动的研究主要是进行惯性力平衡分析及运动仿真。近些年,我国的一些履带式谷物联合收割机借鉴国外的技术,开始应用曲柄滑块式清选筛机构,以解决清选筛运动机构安装空间有限的问题,并可以达到简化结构的目的。但是,由于缺乏针对曲柄滑块式清选筛机构振动的理论研究,我国的一些谷物联合收割机的曲柄滑块式清选筛机构惯性力平衡量基本是凭经验选取,造成了平衡量设计不合理、机器振动过大、工作可靠性降低等问题。为此,本文就曲柄滑块式清选筛的结构进行了惯性力平衡研究,提出了该机构惯性力平衡的优化方法。

1工作原理及惯性力分析

1. 1曲柄滑块式清选筛工作原理

将清选筛结构简化为一个具有两个滑块的曲柄滑块机构( 见图1) ,由曲柄( 偏心轮) 、连杆、筛面、滑块1、滑块2、机架及曲柄链轮组成。其中,曲柄与曲柄链轮为同轴固定连接,导轨固定于机架上。

1.偏心轮2.连杆3.清选筛4.滑块15.滑块2 6.机架7.曲柄链轮

1. 2滑块式清选筛运动学及惯性力分析

机构的运动分析有多种方法,常用的为图解法和解析法。图解法是利用理论力学中的运动合成原理, 对机构进行速度和加速度的矢量合成［2］; 解析法则是对机构进行运动学建模,借助计算机分析运动过程中的参数特性并绘制参数曲线图［3］,便于对机构进行优化。本文采用解析法,建立位移方程式,进行一次、二次求导,得到机构的运动速度及加速度。以曲柄回转中心O为原点建立坐标系XOY。一般履带式谷物联合收割机的曲柄滑块式清选筛机构中各杆长度及质量分别为: L1= LOA= 16 mm 、L2= LAB= 59 mm 、L3= LBC= 1 124mm、m1= 1kg、m2= 1kg、m3= 70kg。其中, LOO1表示曲柄OA的质心O1与O点的距离、LAO2表示AB的质心O2与A点的距离,LBO3表示筛面质心O3与B点的距离。同时有: LOO1= s1= L1/2、LAO2= s2= L2/ 2,质心O3的相对位置为 θ = 6. 53°、LBO3= s3= 534mm, θ 表示BO3连线与筛面BC的夹角,两滑块的运动方向线与水平面的夹角为 β = 30°; 右侧滑块1的运动方向线与X轴的交点距原点O的距离l1= 30mm,左侧滑块2的运动方向线与X轴的交点距原点O的距离l2= 1 300mm; 同轴固定连接的曲柄链轮与曲柄沿轴线方向的距离为h = 200mm,平衡块与偏心轮在同一平面内; 曲柄以w匀速转动。机构的运动学模型为

式中A、B— 铰链点A、B的位移矢量;

VA、VB—铰链点A、B的速度矢量;

aA、aB—铰链点A、B的加速度矢量;

xA、xB—铰链点A、B的水平位移;

yA、yB—铰链点A、B的竖直位移;

Vx A、Vx B—铰链点A、B的水平速度;

Vy A、Vy B—铰链点A、B的竖直速度;

ax A、ax B—铰链点A、B的水平加速度;

ay A、ay B—铰链点A、B的水平加速度;

α1—曲柄转角;

α2—连杆AB与水平面夹角。

由于本文中的筛面做平移运动,根据理论力学刚体平移定理［4］可知: 铰链点C的运动参数与铰链点B的运动参数是相同的。同理,清选筛质心的运动学参数也与铰链点B运动参数一样,所以不再对其进行建模分析。

α2的计算过程为

同理得

式中α3—筛面BC与水平面的夹角。

机构中各构件质心运动模型为

式中OO1、OO2、OO3—质心O1、O2、O3的位移矢量;

VO1、VO2、VO3—质心O1、O2、O3的位移矢量;

aO1、aO2、aO3—质心O1、O2、O3的加速度矢量;

S1、S2、S3—质心O1、O2、O3的质心半径。

惯性力的方向与加速度方向相反,计算时需要改变其数学符号,得到各构件的惯性力为

式中IO1、IO2、IO3—曲柄OA、连杆AB、筛面BC的惯性力矢量。

平衡前曲柄滑块式清选筛机构的总惯性力矢量为各构件惯性力矢量之和,则有

式中I —平衡前机构总惯性力矢量;

I —平衡前机构总惯性力标量;

Ix—平衡前机构总惯性力水平分量;

Iy—平衡前机构总惯性力竖直分量。

运用Mat Lab软件对上述机构的运动学和动力学模型进行运动仿真,得如图2所示的曲柄滑块式清选筛总惯性力标量及水平竖直分量曲线图。

2机构惯性力的部分平衡

2. 1惯性力平衡模型分析

目前,有两类方法可建立运动机构的惯性力平衡模型,即线性无关矢量法和质量代换法。其中,线性无关矢量法计算过程比较复杂,本文采用质量代换法建立惯性力平衡模型。为使构件在质量代换前后构件的惯性力和惯性力偶矩保持不变,应满足下列3个条件［2］: 1代换前后构件质量不变; 2代换前后构件的质心位置不变; 3代换前后构件对质心轴的转动惯量不变。

在本机构中,清选筛的运动为平动,所以可采用静代换的方法进行质量代换,只需满足前两个条件。 如图1所示的曲柄滑块清选筛,其运动形式为刚体的平动,故筛面上的质心位置不影响机构的惯性力大小,本文中按其在构件中心处考虑。构件1、2、3的质量分别为m1、m2、m3,并将各构件的质量通过静代换方法得各铰链点上的集中质量为

式中m1O、m1A—构件1在铰链点O、A处的集中质量;

m2A、m2B—构件2在铰链点A、B处的集中质量;

m3B、m3C—构件3在铰链点B、C处的集中质量。

所以,铰链A、B两点处的集中质量为

式中mA—铰链点A处的集中质量;

mB—铰链点B处的集中质量;

mC—铰链点C处的集中质量。

在铰链A处,集中质量mA产生的惯性力,可在曲柄OA的反向延长线上添加平衡质量m,使之满足

式中r —平衡质量矢径,r = L1。

在铰链B处,集中质量mB产生的为往复惯性力IB,其大小随曲柄转角的变化而变化,且与该点的加速度大小相关,则有

式中IB—平衡质量惯性力矢量。

式中mb—矢径为r时添加的平衡质量;

r1—平衡质量矢径;

mb1—矢径为r1时添加的平衡质量;

Imbx—平衡质量水平惯性力;

Imby—平衡质量水平惯性力。

在对机构铰链点A、B、C等3点处的集中质量进行惯性力的完全平衡时,曲柄处的平衡块质量会很大,而且安装位置有限。本文中只考虑A、B铰链点处部分的惯性力平衡。

2. 2平衡质量优化

对机构进行平衡时,以平衡后水平、竖直以及总惯性力的最大值最小并且平均值为最小作为优化目标进行优化。部分平衡后机构惯性力为

式中I2—部分平衡后的机构总惯性力。

基于Mat Lab软件对机构平衡前与平衡后惯性力进行对比仿真分析,编辑main函数,在矢径为r = L1= 16 mm时,平衡质量mb在[0,40]之间以步长0. 5kg取值计算,求得不同平衡质量mb2下惯性力水平、 竖直以及总惯性的最大值和平均值,分别表示为max Ix、max Iy、max I、aver Ix、aver Iy及aver I。绘制变化曲线如图3所示。

由图3可以看出: 矢径r = L1= 16 mm、曲柄上的平衡质量在15 ~ 25kg之间时,整个机构的惯性力较小; 而当平衡质量继续增加时,机构的惯性力又继续增大。由此可见,矢径为r时的较优平衡质量在15 ~ 25kg之间。显然,这么大的平衡质量不合适,所以可通过增加平衡质量矢径的方法来减轻质量。又因为受安装空间限制,在曲柄处增加平衡质量矢径不可能。所以,把平衡质量转移到与曲柄同轴固定连接的曲柄链轮上( 两者之间的距离200mm) ,这时平衡质量矢径的长度可达95mm,即取r1= 95mm。

在矢径r1= 95mm时,使mb1在[0,4]kg之间以步长为0. 5kg取值计算,求得不同平衡质量mb1下惯性力水平竖直方向及总惯性的最大值和平均值,表示为max I1x、max I1y、max I1、aver I1x、aver I1y及aver I1。绘制变化曲线如图4所示。

由图4可以看出: 矢径r1= 95 mm、曲柄上的平衡质量小于2kg时,随着平衡质量的增加,机构的惯性力逐渐减小; 而平衡质量大于2. 5kg后,随着平衡质量的增加,机构惯性力越来越大。考虑到清选筛机构质量已经很大,所以选取矢径为r1时的平衡质量进行机构惯性力平衡,此时机构的较优平衡质量在2 ~ 2 5kg之间。

平衡质量分别为2、2. 5kg及未添加平衡质量的惯性力曲线如图5所示。其中,Ix2、Iy2,I2分别表示在2kg平衡质量下的水平、竖直及总惯性力; Ix2. 5、Iy2. 5、I2. 5分别表示在2. 5kg平衡质量下的水平、竖直及总惯性力; Ix、Iy、I分别表示在无平衡质量下的水平、竖直及总惯性力。

由不同平衡质量下的惯性力曲线图可知: 在2kg和2. 5kg两种平衡质量下进行机构惯性力平衡时,两者的平衡效果几乎一样。所以,通过理论分析可以得知: 对曲柄滑块式清选筛机构进行惯性力部分平衡时,平衡质量在[2,2. 5]kg范围内均可,把其安装在与曲柄( 偏心轮) 同轴固定连接的曲柄链轮上( 两者之间的距离为200mm) 。

3曲柄滑块式清选筛机构的振动试验

为了验证上述理论的正确性,本文采用振动测试仪对该机构进行了振动试验。

3. 1试验设备

利用AVANT数据采集与信号分析仪来获取振幅大小的数据。该系统提供了振动和噪声分析领域的专业解决方案,能提供实时信号分析、冲击测量分析、 模态数据采集、声压分析及其他应用。分析仪负责采集数据和实时分析,所有的实时分析均由DSP处理器完成,包括信号采集、抽取、滤波、实时分析及信号源输出等; 然后,数据通过USB电缆连接,传输到计算机; 计算机基于Windows应用软件则主要完成用户测试设置、命令操作、信号及数据的显示和存储等工作。

3. 2试验测试

履带式谷物联合收割机的振源较为复杂,主要包括行走路面不平整、割台、滚筒、发动机及清选筛［5］。 所以,本次试验在谷物联合收割机处于停止状态、割台和滚筒均不工作,以及发动机以额定功率输出的工况下进行。试验的测试点1选在振动影响最大的曲柄链轮轴承座附近; 测试点2和3选在车架上,以观察对车架振动的影响; 测试点4选在驾驶座附近,以观察对驾驶员振动的影响,如图6 ( a) 所示。叠加的平衡块如图6( b) 所示,旨在方便测试不同平衡质量下的机构振动。平衡块的安装平面位于曲柄链轮平面上,通过螺栓进行固定,如图6( c) 所示。

1.测试点4 2.测试点3 3.平衡块安装位置4.测试点2 5.测试点16.传感器安装7.平衡块的叠加8.平衡块的安装9.曲柄链轮

试验时,以平衡质量在[0,3]kg之间,步长为0. 5kg进行配重的添加,试验测试时间为40s。

在试验过程中,计算机进行数据采集,并通过软件进行离线分析。针对获取的振动数据中混有噪声干扰,本文采用时域平均法对振动信号进行处理,消除无关信号,提高信噪比[6],从而得到如图7所示的振幅信号。

从图7( a) 、( b) 中可以看出: 测试点1、2在无配重情况下振幅达到最大; 当链轮上平衡质量由小到大逐渐增加时,这两个测试点的振幅也随之减小; 当平衡质量mb 1= 2kg时,振幅达到最小; 当平衡质量大于2kg时,它们的振幅又随之增大。

测试点3、4的振幅图分别如图7( c) 、( d) 所示。在平衡质量mb 1= 1. 5 ~ 2. 5kg之间时,振动比无配重时明显减少,且受到发动机的振动的影响,振源复杂。

综合分析4个不同测试点的振幅信号图,取曲柄链轮上平衡质量2kg为曲柄滑块式清选筛部分平衡时的最优平衡质量。添加2kg的平衡质量后振幅的减小量如表1所示( 取绝对值之后计算) 。

mm

4结论

1) 建立了曲柄滑块式清选筛机构的运动学及动力学模型,得到清选筛机构的总惯性力,并通过质量代换法对惯性力进行平衡建模。运用Mat Lab软件, 对机构添加平衡质量前、后的惯性力进行了运动仿真分析。

2) 在清选筛机构曲柄上添加矢径为r = L1= 16mm的平衡质量时,机构较优的平衡质量在15 ~ 5kg之间; 矢径r1= 95mm时,机构的较优平衡质量在2 ~ 2. 5kg之间。鉴于机构质量已经很大,且曲柄滑块式清选筛曲柄上没有安装位置,所以本文选择矢径为r1= 95mm时平衡质量对机构惯性力进行部分平衡,并将平衡块安装在与曲柄同轴固定连接距离为h = 200mm的曲柄链轮上。

浅析种子的清选分级 篇2

一、种子清选分级的原理

1. 根据种子大小进行分离

根据种子的大小, 可用不同形状和规格的筛孔, 把种子与夹杂物分离开, 也可以将长短和大小不同的本品种种子进行分级。

(1) 按种子的长度分离是用圆窝眼筒来进行的

窝眼筒为一内壁上带有圆型窝眼的圆筒, 筒内置有盛种槽。工作时, 将需要进行清选的种子置于筒内, 并使窝眼筒作旋转运动, 落于窝眼中的短种粒 (或短小夹物) 被旋转的窝眼滚筒带到较高位置, 接着靠种子本身的重力落于盛种槽内。长种粒 (或长夹物) 进不到窝眼内, 由窝眼筒壁的摩擦力向上带动, 其上升高度较低, 落不到盛种槽内, 于是长、短种子分开。一般圆窝筒转速为30～45转/分钟。

(2) 按种子的宽度分离是用圆孔筛进行的

凡种粒宽度大于孔径者不能通过。当种粒长度大于筛孔直径2倍时, 如果筛子只作水平运动, 种粒不易竖直通过筛孔, 需要带有垂直振动。

(3) 按种子的厚度分离是用长孔筛进行的

筛孔的宽度应大于种子的厚度而小于种子的宽度, 筛孔的长度应大于种子的长度, 分离时只有厚度适宜的种粒通过筛孔。

根据种子大小, 在固定作业的种子精选机上, 就可以利用各种规格的分级筛圆孔筛, 长孔筛和窝眼滚筒, 精确地按种子宽度、厚度和长度分成不同等级。

2. 根据种子的比重进行分离

种子的比重因作物种类、饱满度、含水量以及受病虫害程度的不同而有差异, 比重差异越大, 其分离效果越显著。

(1) 应用液体进行分离

利用种子在液体中的浮力不同进行分离, 当种子的比重大于液体的比重时, 种子就下沉;反之则浮起。这样, 即可将轻、重不同的种子分开。一般用的液体可以是水、盐水、黄泥水等。这是静止液体的分离法。此外还可利用流动液体分离。种子在流动液体中, 是根据种子的下降速度与液体流速的关系来决定种子流动得近还是远。种子比重大的流动得近, 小的则远;当液体流速快时种子也被流送得远, 流速过快会影响分离效果。

用此法分离出来的种子, 若不立即用来播种, 则应洗净、干燥, 否则容易引起发热霉变。

(2) 重力筛远

其工作原理是重力筛在风的吸力 (或吹力) 作用下, 使轻种子或轻杂质瞬时处于悬浮状态, 作不规则运动, 而重种子则随筛子的摆动作有规则运动, 借此规律将轻重不同的种子分离。

二、种子清选分级的程序

1. 预先准备

为种子基本清洗作准备。包括脱粒 (主要指玉米及许多蔬菜) 、预清、脱芒 (水稻、大麦和燕麦) 、脱绒 (棉花) , 种子的预清, 主要是利用粗选机进行。是否需要预清, 应根据不同批量种子质量情况而定, 如种子中的夹杂物对种子流动有显著影响, 就需预清, 反之则不用预清。

2. 基本清洗

为一切种子加工中必要的工序。其目的是清除比清选种子的宽度或厚度过大过小的杂质和重量更轻的物质。粗加工是采用风筛清选机进行, 主要根据种子大小和密度进行分离, 有的也根据种子形状进行分离。

3. 精选分级

新型风筛式清选装置设计研究 篇3

清选是稻麦收获过程中的一个环节,清选装置的功能是将脱粒滚筒中分离出来的谷粒混杂物中的碎茎叶、颖壳等杂质清理干净,并要求其籽粒含杂率、损失率不超过标准规定的要求。在稻麦脱粒机和联合收割机上,广泛地应用由离心式风扇+振动筛结构的清选装置,简称风筛式清选装置。其工作原理是利用气流吹浮作用并辅以筛子的振动作用,将混杂在谷粒中的各种杂质清除出机外。对于横置轴流式脱粒装置,作物从轴流滚筒左端切向进入到右端切向排出,落在振动筛面上的脱出物的数量沿轴流滚筒轴线方向的分布是不相等的,进入端最多,排出端最少,基本上呈线性下降,绝大部分谷粒在滚筒前半段已得到分离[1,2]。因此,振动筛上清选负荷是不均匀的。风扇宽度与振动筛等宽,出风口对着整个筛面。传统的风扇叶轮为圆柱形,出风口沿风扇轴线方向的风压、风速和风量基本相同。因所面对清选物不同,因此脱出物多的位置风量、风压、风速偏小清选不尽,而清选物少的位置又太大,不但增大清选损失,也浪费了风能。对此,有人在清选风扇出口处设置不同形式的导风板,试验效果不十分明显。

1 基本结构及其关联部件

清选装置是整个稻麦加工系统的组成部分,上部是由轴流式滚筒和栅格式凹板组成的脱粒装置,并接收从栅格式凹板中分离出来的籽粒混合物进行清选;下面是二组稻麦籽粒和杂余的收集装置(水平螺旋输送器),收集经清选后从振动筛落下的籽粒并分别将它们送往粮箱和杂余复脱器。两侧为这些装置的传动系统。新型清选装置由圆锥形清选风扇、振动清选筛和传动机构组成,其机构配置和关联部件如图1所示。

2 圆锥形清选风扇设计

2.1 结构参数计算

风扇采用并联结构,两个单体风扇的外壳距离取90mm,设圆锥形叶轮大端外径为D21,小端叶轮的外径为D22,叶轮内径(叶片内侧至轴心的距离)为D,大小端相同。根据需清除杂质的数量和清选项要求,计算了所需风量Q=0.83m3/s,出口平均速度V=9.0m/s,风扇全压P=246.8Pa。按有关公式[3]

计算如下:

1)叶轮外径D21

式中n—风扇转速(r/min),据经验数据取n=1300r/min;

P—风扇全压(Pa);

g—重力加速度(m/s2);

ψ—压力系数,ψ=0.3~0.4;

γ—空气密度(kg/m3),r=1.2kg/m3。

取D21=0.32m,有

式中φ—圆锥角,取φ=2.3°;

B—风扇组宽(m),取B=1m。

2)进风口直径D01

3)叶轮内径D1

式中ξ—系数,ξ=0.5~0.55,取0.5。

4)单体风机壳宽度BK

5)出风口高度h

取h=0.15m。

6)叶片后倾角为α2

7)外壳形状,采用阿基米德细线,中心方边长为

8)叶轮圆锥角为Φ,取Φ=2.3°[4]。

2.2 圆锥形风扇功率N消耗

圆锥形风扇功率消耗N

式中η—传动效率,η=0.95~0.98;

Q—空气流量(m3/s),取Q=0.83m3/s;

P—风扇全压(Pa),取P=248.6Pa。

3 清选筛设计计算

清选筛做往复运动,两层筛面相距110mm,上筛(鱼鳞筛,开度12mm,孔20×20)主要把籽粒混合物中的碎茎秆、残穗等分离出来,籽粒从筛孔中下落,起到粗筛作用;下筛(圆孔筛筛孔φ10mm)主要筛选出干净谷粒,而把细碎杂余在气流作用下排走,起到精筛作用。

3.1 筛面面积计算

清选筛宽度B为轴流滚筒长度的0.9~0.95m(本机为0.98m),故求筛面面积实为求上层筛长度L,则

式中q—喂入量(kg/s),取q=2kg/s;

q0—单位时间进入清选筛的谷粒混合物(kg/s);

qs—清选筛单位面积可承担的谷粒混合物喂入量(kg/s·m2),鱼鳞筛1.5~2.5kg/s·m2,取1.8kg/s·m2;

ξ—茎秆占喂入量的比例,测定平均值,取ξ=0.46;

K—脱粒装置工作特性系数,一般为0.6~0.9,轴流式取K=0.8。

为了减少损失,下筛延长120mm。

3.2 清选筛功率消耗N计算

清选筛功率消耗N

式中QS—进入清选筛的谷粒混合物质量(kg/s),取QS=1kg/s;

Nb—每单位负荷清选筛所需功率(k W/kg·s),上筛0.4~0.55(取0.5),下筛0.25~0.3,取0.3;

η—系数,取0.9。

4 清选系统传动计算及风筛配置

清选系统的传动设计主要是振动筛的驱动机构设计计算。清选筛驱动机构的设计要求是,筛子有较高的生产率和良好的分离(清选)性能。因此,应根据清选负荷的不同,要求筛子具有一定的振动频率和振幅(水平振幅和垂直振幅)。振幅越大清选功能越强,但机构振动加剧。振幅可根据需要通过摇臂调节孔调节。

4.1 清选筛振动频率计算

曲柄轮转速即为清选筛往复运动的频率。为了使籽粒混合物在筛面上获得充分清选并缩短筛子长度,应使物料在筛面上作上下交替运动,因此曲柄转速n应处于物料向下、向上和抛起运动的最低转速n1,n2和3n之间。即

一般取n=200~350r/min,经计算n3=454.55r/min,n2=173.80r/min,n1=114.42r/min,本机为310r/min,符合式(9)要求。

4.2 清选筛振幅计算

横置轴流式脱粒装置集脱粒分离于一体,其驱动机构较紧凑,清选筛曲柄轮的驱动力从脱粒滚筒径籽粒水平搅龙→杂余水平搅龙传来,驱动机构如图2所示。

根据经验数据筛子振幅要求在35~65mm之间,本机驱动机构工作参数:曲柄长25mm,连杆长220mm,摇臂长120~150mm(3挡可调),吊臂长110mm,可求得筛架振幅为37.63~46.62mm,上下筛振幅相同。

4.3 清选风扇与振动筛配置

要求风扇出风口的纵向(沿机器前进方向)风速1V平均达8~10m/s,清选筛前部风速达7~8m/s,中部达5~6m/s,尾部达1~2m/s。风扇出风口与筛面有一定夹角(本机10°)既可获得较大的受风面积,且扩散的气流能够较好地满足沿筛面纵向不同风速的要求,而横向风速要求则通过圆锥形风扇来满足。为使均匀混合物从脱粒装置凹板下落到振动筛的过程中,脱出物多的部位向脱出物少的部位下落,要求振动前部和中部有一定的横向风速V2(试验测得V2≥2m/s)。

5 横向风速测定

对圆锥形清选风扇和圆柱形清选风扇在振动筛沿宽度方向的横向风速进行了测定,筛前端和筛中部的分布情况,如图3所示。

比较两种风扇所产生的横向气流可以看出:

1)圆锥形风扇在振动前端的横向平均风速从叶轮大端的2.6m/s沿筛宽度(叶轮的小端)方向逐渐下降,说明横向风在脱出物分离下落最多的地方横向风速最大,有助于脱出物筛面上均匀分布;

2)圆锥形风扇在筛面中部的横向风速达2.2m/s,说明横向风速在筛面中部继续将脱出物由多向少的部位均布。

6 结论

新型风筛式清选装置离心式风扇,在筛面上所产生的横向风速可促进脱出物在筛面上的横向均布。风扇圆锥角为2.3°时,横向风速可达2~2.5m/s,脱出物在筛面上的均布情况明显改善,清选质量提高。经法定检测部门对收获8301杂交稻的测定,籽粒含杂率仅0.64%,大大低于国家规定的≤2%的要求。

参考文献

[1]王成芝,葛永久.轴流滚筒的实验研究[J].农业机械学报,1982,13(1):56-72.

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[5]北京农业机械化学院.农业机械的原理设计与计算(下册)[M].北京:中国农业出版社,1959.

清选含杂率试验研究 篇4

清选主要是对水稻收获机脱粒后的脱出物进行筛选和风选, 是联合收获中至关重要的一个环节,它直接影响着联合收获机的清选性能[1,2]。风筛式清选因其清选后水稻的清洁度高、清选损失小和适应性强等优点, 得到了广泛应用。清选原理是利用气流和振动筛的联合作用,由于脱出物料中各成分的空气动力学特性的不同, 对籽粒与杂余等进行分离清选, 同时配合筛子振动来较好地完成对大杂余和少量落在筛面上的轻杂余的清选[3,4,5,6]。

1 试验设备

试验在黑龙江八一农垦大学研制的清选试验台上进行。该清选装置由机架、综合操作柜、离心风机、喂料模拟装置、贯流风机、筛片、筛架、数据采集系统、接料箱和电机等组成,如图1所示[7]。其具有结构简单、操作及调整方便、工作参数可调、测试精度高和数据采集系统工作可靠等特点。

1.电控柜 2.线盒 3.离心风机机架 4.离心风机电机 5.离心风机 6.调速电机 7.阶状抖动板 8.曲柄连杆驱动机构9.给料模拟装置 10.上振动筛 11.下振动筛 12.排粮辊 13.主体机架 14.接料箱 15.贯流风机 16.贯流风机电机 17.贯流风机机架

2 试验材料

试验采用经轴流脱粒与分离装置脱粒后得到脱出物料,其主要成分为水稻籽粒、颖壳、断穗和茎秆等轻质杂余。

3 结果与分析

3.1 建立回归方程

按照正交旋转组合设计安排试验,得到含杂率的实验结果。利用DPS软件对试验数据进行处理[8],得到风机转速、风机倾角、曲柄转速与含杂率间的回归方程,即

y=1.47-0.12x1-0.59x2+0.39x3+0.44x${}_1^2$+

0.08x${}_2^2$+0.35x${}_3^2$+0.16x1x2-0.23x1x3+

0.09x2x3 (1)

回归方程的方差分析结果如表1所示。

查F表,得到F0.05(5,8)=3.69,F1<F0.05(5,8),表明拟合曲线方程显著。同时用统计量F2检验拟合方程的显著性,F2>F0.01(9,13)=4.17。经过F检验可知,模型与实际状况拟合较好。

经t检验,在显著水平α=0.5时,因拟合方程各个回归的系数都显著,所以回归模型为

y=1.47-0.12x1-0.59x2+0.39x3+0.44x${}_1^2$+

0.08x${}_2^2$+0.35x${}_3^2$+0.16x1x2-0.23x1x3+

0.09x2x3 (2)

3.2 单效应分析

由回归方程可知,含杂率的数学模型(2)的变量有3个。为了直观地找出风机转速、风机倾角和曲柄转速(变量xj)对指标y含杂率的影响,在风机转速、风机倾角和曲柄转速3个变量中,将其中2个变量设置在不同水平上,研究余下的1个变量对评价指标含杂率的影响规律。

3.2.1 曲柄转速对评价指标含杂率的影响规律

在回归方程中,把风机倾角和风机转速分别固定在3个水平上(-1,0,1),进而得出评价指标含杂率和曲柄转速之间的回归方程。

模型1:(x1,-1,-1) f(x1)=2.19-0.05x1+ 0.44x${}_1^2$

模型2:(x1,0,0) f(x1)=1.47-0.12x1+0.44x${}_1^2$

模型3:(x1,1,1) f(x1)=1.79-0.19x1+0.44x${}_1^2$

曲柄转速与含杂率的关系如图2所示。由图2可以看出:在逐渐增大曲柄转速的情况下,含杂率先逐渐减小,而后又逐渐增大;含杂率达到最低点时,曲柄转速在0水平。这表明,太高和太低的曲柄转速都会减小透孔率,致使风选效果减弱。

3.2.2 风机转速对评价指标含杂率的影响规律

同法可得,评价指标含杂率和离心风机转速之间的回归方程,即

模型1:(-1,x2,-1) f(x2)=2.22-0.84x2+0.08x${}_2^2$

模型2:(0,x2,0) f(x2)=1.47-0.59x2+0.08x${}_2^2$

模型3:(1,x2,1) f(x2)=2.3-0.34x2+0.08x${}_2^2$

风机转速与含杂率的关系如图3所示。由图3可以看出:在逐渐增大风机转速的情况下,各水平含杂率逐渐降低。这表明,在风机转速逐渐增大的情况下,更容易被吹出机体之外的是轻杂,致使含杂率有逐渐降低的趋势。

3.2.3 风机倾角对评价指标含杂率的影响规律

同法可得,评价指标含杂率和离心风机出口倾角之间的回归方程,即

模型1:(-1,-1,x3) f(x3)=2.86+0.53x3+0.35x${}_3^2$

模型2:(0,0,x3) f(x3)=1.47+0.39x3+0.35x${}_3^2$

模型3:(1,1,x3) f(x3)=1.44+0.25x3+0.35x${}_3^2$

风机倾角与含杂率的关系如图4所示。

从图4可以看出:在风机倾角逐渐增大的情况下,含杂率逐渐降低,在-1水平和0水平之间变化不显著,0水平以后明显增大。这表明,当离心风机出口倾角处于比较大的角度时,离心风机出风口对准上面的筛子,上筛风量大,风力集中,致使上下筛两层瀑布风力较弱,风选效果下降,杂余增多,含杂率增大。

3.3 双因素分析与讨论

3.3.1 离心风机转速和曲柄转速对含杂率影响规律

考察3个因素中的曲柄转速(x1)和风机转速(x2)两因素交互作用对含杂率y的影响时,固定风机倾角x3在某个指定的值上,取x3=0,则回归模型(2)改写为

y=1.47-0.12x1-0.59x2+0.44x${}_1^2$+

0.08x${}_2^2$+0.16x1x2 (3)

离心风机转速和曲柄转速对含杂率的影响规律如图5所示。由图5可知:在曲柄转速逐渐增加的情况下,先是含杂率逐渐降低;在0水平附近时,降到最小值,随后又有变大的趋势;当曲柄转速取某一固定值时,增大离心风机的转速,会使含杂率逐渐下降。风机转速在1水平以上并且曲柄转速在0水平左右时,水稻的含杂率较小;在风机转速和曲柄转速的交互作用中,曲柄转速对含杂率影响较大。

3.3.2 风机倾角和曲柄转速对含杂率的影响规律

考察3个因素中的曲柄转速(x1)和风机倾角(x3)两因素交互作用对含杂率y的影响时,固定风机转速的值,令x2=0,则回归模型(2)可改写为

y=1.47-0.12x1+0.39x3+0.44x${}_1^2$+

0.35x${}_3^2$-0.23x1x3 (4)

离心风机出口倾角和曲柄转速交互作用时对含杂率的影响,如图6所示。

图6表明:当曲柄转速不变时,含杂率随着离心风机出口倾角的增加先逐渐降低,然后又逐渐升高;在离心风机出口倾角一定时,逐渐增大曲柄转速,含杂率先逐渐降低,然后逐渐升高。当离心风机出口倾角在-1水平左右并且曲柄转速在-0.5水平时,含杂率出现最小值,清洁率较高。在离心风机出口倾角和曲柄转速的交互作用时,离心风机出口倾角是影响含杂率的主要因素。

3.3.3 风机倾角和风机转速对含杂率的影响规律

考虑离心风机转速(x2)和离心风机出口倾角(x3)对含杂率y的影响时,固定曲柄转速值x1=0,则回归模型(2)可以改写为

y=1.47-0.59x2+0.39x3+0.08x${}_2^2$+

0.35x${}_3^2$+0.09x2x3 (5)

离心风机倾角和离心风机转速交互作用时对含杂率的影响如图7所示。图7表明:在离心风机出口倾角不变时,增加离心风机转速,水稻脱出物的含杂率逐渐变小;在离心风机转速水平较低时,增大离心风机出口倾角,含杂率的变化最初比较平缓,然后逐渐增大;在离心风机转速水平较高时,增大离心风机出口倾角,使含杂率逐渐上升。在离心风机出口倾角和离心风机转速的交互作用中,离心风机出口倾角是影响含杂率的主因素。

3.3.4 各因素对含杂率影响的重要性分析

用贡献率来确定因素对评价指标作用的大小顺序,得检验方差比和贡献率为

F(1)=1.924 1 δ1=0.485 1

F(2)=44.520 8 δ2=0.977 5

F(3)=19.599 5 δ3=0.94 9

F(11)=28.289 5 δ11=0.964 7

F(22)=0.824 3 δ22=0

F(33)=17.578 8 δ33=0.943 1

F(12)=1.804 2 δ12=0.445 7

F(13)=3.981 4 δ13=0.748 8

F(23)=0.649 5 δ23=0

求得贡献率分别为:Δ1=2.047 1,Δ2=1.200 4,Δ3=2.266 5。由各因素的贡献率可知,试验因素曲柄转速x1、风机转速x2和风机倾角x3对含杂率作用的大小顺序为:风机倾角>曲柄转速>风机转速。

4 结论

1)由含杂率和曲柄转速的关系曲线可以看出:在逐渐增大曲柄转速的情况下,含杂率先逐渐减小而后又逐渐增大;含杂率达到最低点时,曲柄转速在0水平。由含杂率和离心风机转速的关系曲线可以看出:在逐渐增大风机转速的情况下,各水平含杂率逐渐降低。由含杂率和离心风机出口倾角的关系曲线可以看出:在风机倾角逐渐增大的情况下,含杂率先是逐渐降低;在-1到0水平之间比较平缓;0水平以后逐渐增大,增幅明显。

2)在离心风机转速和曲柄转速的交互作用中,曲柄转速对含杂率影响较大;在离心风机出口倾角和曲柄转速的交互作用中,离心风机出口倾角是影响含杂率的主要因素;在离心风机出口倾角和离心风机转速的交互作用中,离心风机出口倾角是影响含杂率的主因素。

3)得到了试验因素风机倾角、曲柄转速和风机转速对含杂率作用的大小顺序为:风机倾角>曲柄转速>风机转速。

摘要：为了研究含杂率对清选环节的影响规律,以风机转速、风机倾角和曲柄转速为试验因素,以含杂率作为评价指标,在清选试验台上进行水稻清选试验,得到回归模型以及影响含杂率的主因素,为风筛式清选装置的设计及制造提供依据。

关键词：清选装置,风筛式,含杂率

参考文献

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[5]李耀明,王智华,徐立章,等.油菜脱出物振动筛分运动分析及试验研究[J].农业工程学报,2007,23(9):111-114.

[6]李杰,闫楚良,杨方飞.联合收割机振动筛的动态仿真与参数优化[J].吉林大学学报(工学版),2006,36(5):701-704.

[7]张义峰,衣淑娟.单纵轴流风筛式清选装置试验台的总体设计[J].农机化研究,2009,31(7):115-117.

小型复式谷物清选机的研制 篇5

目前, 占据国内较大市场份额且性能较好的谷物清选机有石家庄绿炬种子机械厂生产的5XJC-3A种子清选机、无锡市天地自动化设备厂生产的5X-3风筛式种子清选机、石家庄三立谷物清选机械有限公司生产的5XZC-3A种子清选机、石家庄市科星清选机械有限公司生产的5XZC-5种子清选机以及河北瑞雪谷物精选机械制造有限公司生产的5XZC-3C型移动式风筛清选机等。这些清选机均为大中型谷物清选设备, 配用的动力都是三相电动机, 总功率为4～11kW, 整机质量均在1 200kg以上, 价格数万元。实际上, 大中型谷物清选设备并不适应我国种子生产单位和种子经营部门规模小、分散的特点。市场调查表明, 国内市场急需大量价位低、配用单相电动机、移动方便、节能和加工成本低的小型谷物清选机。小型复式谷物清选机的研制就是在市场有大量需求的前提下进行的。

1 工作原理

小型复式谷物清选机由风选和筛选两大部分组成。谷物由料斗进入风道, 经过风选清除谷物中的轻浮物, 然后再通过筛选去除谷物中大杂和小杂 (包括个体小和破碎的子粒) , 最终选出子粒饱满、大小均匀用于播种的种子。

1.1 结构原理

清选机由机架、料斗、风机、筛体、传动机构和电动机等6部分组成。结构原理如图1所示。

1.2 工作流程

工作流程如图2所示。

2 结构设计

设计原则为结构简单、移动方便、制造成本低、配用两相电机、节能以及加工成本低。

2.1 机架

机架由矩形钢管 (60mm×40mm) 焊制而成, 用于安装和支承电动机、风机、料斗及筛体等。机架的宽度尺寸是根据地排车下盘的尺寸和筛体的宽度确定的。机架结构如图3所示。

2.2 料斗

料斗用0.7mm厚的白铁皮加工而成。料斗的容量是按一个普通塑料编织袋装小麦的质量 (40kg) 设计的。料斗的宽度略小于筛面的宽度;料斗的前后墙与水平面的夹角稍大于小麦静止角;仓门口的长度为490mm, 使落入风道的物料沿整个风道的宽度均匀分布, 仓门的最大开度 (宽度) 可使谷物流量达到1.2t/h。料斗侧墙下料尺寸如图4所示。

2.3 风道

风道用0.7mm厚的白铁皮加工而成。其作用:一是集风并引导气流经料斗仓门口到出风口 (轻浮物排出口) ;二是引导由料斗仓门落入风道的物料沿整个风道的宽度流入筛体上筛面。料斗的前墙插入风道一段距离, 目的是使风道在料斗仓门口处产生节流作用, 提高该处风速, 并防止气流进入料斗。风道侧墙下料尺寸如图5所示。

2.4 风机

风机为离心式风机, 由风机壳、风机轴和叶片等组成。风机壳由0.7mm厚的白铁皮加工而成;风机轴用35钢加工而成;叶片为四叶后向直叶片, 用1.5mm厚的钢板加工而成, 每扇叶片用两段扁铁分别与风机轴焊在一起。风机两端双向进风, 出风口的宽度与风道的宽度相同, 并且与风道和料斗连成一体。风机叶片尺寸如图6所示。

2.5 筛体

筛体是筛选部分的主体部件。其两侧墙是1.5mm厚的钢板, 筛体由4段弹簧钢板支承在机架上。筛体通过连杆与偏心轴承相连, 并由主轴驱动。上下筛面为抽屉式, 以便筛理不同物料时更换筛面;上下筛面均为棱面筛。筛理小麦时, 上筛孔为10 mm, 下筛孔为3.5 mm ;上筛面倾角的调节范围是0°～6°, 下筛面倾角的调节范围是6°～10°;上筛面为500mm×800 mm, 下筛面为500mm×1 100 mm。 筛面结构如图7所示。

2.6 传动机构

传动机构由电动机皮带轮、风机皮带轮、主轴皮带轮、主轴、偏心轴承、连杆和A型三角皮带等组成。电动机皮带轮的外径为70mm, 风机皮带轮的外径为120mm, 主轴皮带轮的外径为218mm, 偏心轴承的型号为524806K, 主轴尺寸如图8所示。

2.7 配用动力

配用单相交流电动机, 功率为1.5kW, 转速为1 450 r/min。单相电源较为常见, 对于规模小的种子经营部门, 特别是对于分散的种子种植户以及良种繁育生产单位来说非常方便。

3 性能试验

依照GB/T5983-2001种子清选试验方法, 对清选机进行性能试验。

3.1 试验材料

试验材料为当地推广种植面积较大的小麦良种“鲁麦–18”, 用清选后的纯净小麦和清出来的大杂、小杂和轻浮物配制而成, 共4t。纯净小麦、大杂、小杂和轻浮物的配比是96:0.8:2:1.2。试验材料的净度为96%, 水分为12%。

3.2 试验条件

3.2.1 清选筛参数

上筛面倾角α/ (°) : 5

下筛面倾角α/ (°) : 8

振幅A/mm: 6

振频f/Hz: 450

3.2.2 风机参数

气流流量Q/m3·s-1: 0.29

转速n/r·min-1: 910

3.2.3 电机参数

功率P/kW: 1.5

转速n/r·min-1: 1 430

电源电压U/V: 380

3.3 取样

清选机正常运转10min后, 在清选机主排料口和各排杂口接取样品, 每隔15min取样1次, 重复3次, 每次取样的总质量为1.5kg。

3.4 试验结果

由抽取的样品测定净度、发芽率、发芽势和获选率。根据试验过程记录的时间、质量、耗电量、风压和风速等资料, 计算出生产率、单位筛片面积生产率、单位功率生产率和清选每吨种子消耗风量。

3.4.1 性能参数

生产率/t·h-1: 1

净度/%: 99.4

获选率/%: 98.6

单位筛片面积生产率/t· (m2·h) -1: 0.71

单位功率生产率/t· (kW·h) -1: 0.84

清选种子消耗风量/m3·t-1: 1 500

3.4.2 清选机的技术指标

筛面宽度/mm: 500

生产率/t·h-1: 1

振频/Hz: 450

振幅/mm: 6

风机转速/r·min-1:910

功率/kW: 1.5

机具质量/kg: 130

外形尺寸 (长×宽×高) /mm: 1 850×650×1 400

4 结论

4.1 推广优势

1) 配用动力为单相交流电动机, 较为常见。

2) 节约能源, 需要动力小, 配用1台1.5kW的电动机。

3) 销售价位低, 售价只有大中型清选机的十几分之一。

4) 先风选、后筛选, 不会出现轻浮物堵塞筛孔的问题, 筛选效果好。

5) 体积小, 宽度小, 不需要大的停放场地或专用的机库。

6) 结构简单、维护方便, 不需要专门的维修人员。

7) 机架为车架式 (上料台斜撑与机架一端连接起来就是车把) , 转移作业场地时可将整机框在地排车下盘上, 移动方便。

4.2 前景展望

1) 我国小规模的种子生产单位和经营种子部门众多, 小型清选机的市场非常大。

2) 单相、价低、高效、方便和实用是赢得用户和占据市场的最大优势。

3) 试制十几台, 两年试用, 性能好、故障少。

4) 经查新 (2007.07.08) , 此产品尚属国内空白。

4.3 改进与完善

1) 改仓门由手动调节为自动调节, 确保清选效果, 维持高效率。

2) 增加上粮装置, 降低劳动强度、改善劳动条件。

参考文献

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[5]巫尚荣, 扬坚.联合收割机清粮机构的仿真优化研究[J].农机化研究, 2004 (7) :45.47.

核桃清选装置的试验设计与研究 篇6

目前, 由于核桃在种植或去青皮作业环节中出现了自然或人为的因素, 使得在晾晒后出现部分核桃空仁的现象; 另外在集中采收时由于采收工艺的原因, 导致多个品种的核桃混杂一起, 难以辨别。以上两点不同程度地影响了核桃的整体品质, 降低了核桃后续深加工的作业效率, 对核桃破壳取仁关键技术装备的研制开发有一定的影响[1]。常见的农产品清选机械一般采用风力分选法, 它是利用物料中各单体在空气介质中不同受力下的沉降规律差异将其分离的[2]。物料在下落过程中通过有风区获得向前运动的初速度, 然后在无风区做抛物线运动, 通过抛物线水平距离的差异实现不同密度的分离。这里将包含密度小的核桃 ( 即空仁和密度小的其它品种核桃) 和饱仁核桃的物料集中进行风力分选, 将密度小的核桃清选出来。为此, 研究了风选法进行密度差异核桃的清选原理, 通过实验分析找出清选装置的调节参数对密度存在重差异核桃清选正确率的影响, 为研制高清选精度的核桃清选机提供参考依据, 并将清选机械应用于核桃深加工生产线中。

1 空气动力学特性分析

核桃因其空气动力学特性的不同, 当气流作用于核桃混合物料时, 会因所受合力的差异而产生不同的运动轨迹[3 - 4]。核桃在分离腔内的气流场中是以自由单个的形式运动的, 且形状尺寸和所受力的不同, 可用悬浮速度代替漂浮系数, 即悬浮速度的确定已考虑核桃物料的外形尺寸。对其做动力学与运动学分析时, 将单个核桃视为质点m, 则气流对核桃的作用力为

气流方向与核桃受力方向共线垂直向上, 悬浮在空中时, 气流对物料的作用力和重力相等, 即

式中v—质点对气流的相对速率 ( m /s) ;

质点对气流的相对速度 (m/s) ;

kρ—悬浮系数;

K—漂浮系数;

vρ—悬浮速度 ( m /s) ;

F'—核桃加速力 ( N) 。

由于气流作用力的方向和相反, 所以确定的方向需要找出的方向。建立坐标系, 如图1 所示。以核桃物料进入气流场中倾斜气流点为坐标原点, 取竖直方向为x轴, 水平方向为y轴, 气流与y轴夹角为β , 气流的速度用表示, 物料的初始速度用表示;气流与x轴夹角为 α , 绝对速度用表示, 气流作用于物料上的牵连速度用表示。可得

在确定气流速度后, 通过式 ( 4) 就可以找出, 进而找出。物料的受力如图2 所示。质点受到两个作用力, 即重力和气流对质点作用力, 重力沿x轴垂直向下, 建立平面解析式方程为

根据图2 所示, 分解到x轴方向和y轴方向可得

根据式 ( 4) , 可得

将式 ( 7) 式带入式 ( 5) 中, 可得

由图2 可得

从式 ( 8) 和式 ( 9) 可以看出, 在气流中物料的运动情况不但与悬浮速度vρ、气流的方向角 β 有关[5 - 7], 还与气流速度 μ 、物料进入风选出口的初始速度V0和方向角 α 有关。

2 试验装置

核桃清选装置结构简图, 如图3 所示, 工作时将夹杂密度小的核桃混合物料倒入给料箱, 给料箱正下方安装有输送链, 整条输送链上依次连接有长方体连接板。连接板如图4 所示。在连接板长度方向等间距布置有50mm的通孔, 内通孔边缘有3 根均匀布置的呈半球形细铁丝连接, 在保证输送链连接板通孔较好通风量的前提下, 能将单个核桃兜住; 通过输送链将核桃等间距向风机的风管口外输送, 完成入料环节。

通过研究发现, 倾斜气流具有更好的分选效果, 故将风管轴线与水平方向呈倾斜放置。核桃到达风管口处时, 在风机产生的气流作用下, 呈抛物线状吹落在前方的一级料斗或二级料斗中, 由于落点的水平位置不同, 密度小的核桃将落入较远的一级料斗1中, 其受力图如图5 所示。经过多次初步试验, 将一级料斗与二级料斗之间的隔板进行优化并固定, 隔板距离风管出口水平距离为500mm, 隔板最高点位于风管出口垂直向下340mm处。风机风量根据自身档位可调, 风机相对输送链角度可做调整, 另外通过变频器对整体传动装置的速度进行调节来实现改变输送链线速度。

3 试验材料与方法

3. 1 试验材料

选用新疆核桃主要品种新丰核桃为试验材料。将部分核桃沿缝合线对半打开取仁, 取仁后将核桃壳用粘接剂粘合, 达到结合强度要求; 另外选取部分比重小的其它核桃作为密度差异的核桃。

风机选择为风压低、流量大、风速均匀的离心风机, 操作时方便调节风量大小, 调节精度误差较小, 其风量大小的调节范围为0 ~ 3 级, 分级精度为0. 5 级。

3. 2 试验方法

为了确定影响核桃清选清洁率的主要因素及其指标, 进行正交试验。通过初步试验, 选择风量级A、风管与线速度夹角B和物料线速度C作为3 个重要的试验因素, 各因素为三水平, 无交互作用, 试验指标为空仁核桃清选的正确率, 即清洁率。采用正交表L9 ( 43) 。试验因素水平如表1 所示。

4 结果与分析

试验方案与试验结果如表2 所示, 试验方差分析如表3 所示。试验结果表明:

1) 因素A。根据清洁率的指标, 当水平处于2 或2. 5 级时, 效果较好。前提条件为试验装置中, 隔板距核桃受力位置水平距离为600mm, 隔板最高点位于风管出口垂直向下340mm处时, 核桃落点位置比较均匀。综合分析, 该因素处于2 水平时, 清洁率最好。

2) 因素B。对于指标清洁率的影响最小, 说明在隔板位置固定在距核桃受力位置水平距离为500mm时, 风管与核桃线速度的夹角较优值范围小, 且对清洁率影响不明显。

3) 因素C。根据清洁率数值表明, 核桃物料的线速度在1. 1m /s时, 清洁效果最好; 分析得出, 风量一定, 物料的移动线速度将影响核桃落点, 从而影响清洁率。

综上分析, 主次因素排列为FA > FC > F0. 10 ( 2, 2) = 9, 表明因素A和C对核桃的清洁率影响显著, 而因素B的影响不显著。影响清洁率的因素主次顺序是风量级—物料线速度。其最优组方案是A2B3C2。各因素与清选率关系曲线如图6 所示。

5 结论

1) 在一级料斗和二级料斗之间的隔板固定在同一位置时, 通过调整风量大小和物料线速度能得到较好的核桃清洁率。

2) 一级和二级核桃接料斗之间的隔板, 其空间位置是研究各因素与清洁率关系的先决条件, 在降低制造成本和缩小装置体积的前提下, 隔板距离核桃受力点越近越好。

3) 核桃物料在输送链上的姿态各不相同, 在迎风面积上略有差异, 核桃受到的风力大小也存在随机差异, 核桃的清洁率受到一定影响。在隔板处于较优位置时, 可以通过加大密度差异化核桃的落点范围, 消除迎风面积造成的误差影响, 从而提高清洁率。

4) 通过正交试验得出核桃清选装置的最优参数组合:风量级为2级, 风管与线速度夹角为85°, 物料线速度为1.1m/s, 核桃的清洁率达到94.2%, 可达到装置设计要求。

摘要：针对核桃在加工前夹杂部分空仁核桃和其它品种核桃的现象, 根据核桃品种间的密度差异, 设计了一种采用风选原理的清选装置。对核桃差异化清选试验和影响因素进行分析, 结果表明, 当核桃清选装置的工作参数设置在风量级为2级, 线速度为1.1m/s, 风管与线速度夹角为85°时, 其清洁率可达到94.2%, 符合清选装置的设计要求。

关键词：核桃,密度差异,风选,清选装置

参考文献

[1]史建新, 辛动军.国内外核桃破壳取仁机械的现状及问题探讨[J].新疆农机化, 2001 (6) :29-32.

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[3]李诗久, 周晓君.气力输送理论与研究[M].北京:机械工业出版社, 1992.

[4]吴守一, 郭永宏.农业物料空气动力学特性的研究[J].种子加工技术, 1986 (1) :16-18.

[5]徐文娟.工程流体力学[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社, 2002.

[6]李革, 赵匀, 俞高红.倾斜气流清选装置中物料的运动学特性轨迹和分离研究[J].农业工程学报, 2001 (11) :22-25.

清选机筛箱质心的计算方法 篇7

清选机筛箱的位置不仅影响着其轨迹, 而且影响着其动力学参数, 因而直接影响清选机的工作性能[1]。同时, 筛箱的质心位置还关系到偏心机构的安装和筛箱支撑的确定等问题。

在传统的清选机设计中, 需要计算筛箱质心时, 一般是先分别计算各零件的质心, 再计算整个筛箱的质心。通常需要反复计算和调整偏心轮机构的安装位置, 以达到设计要求。这种方法计算繁琐、费时, 而且准确性也较差。本文给出了筛箱质心的计算公式, 借助计算机可以迅速准确地完成质心的计算工作。

1 影响筛箱质心的参数分析

清选机主要由筛箱、偏心轮机构和支撑装置等部件组成。筛箱和偏心轮对合成后的总体质心起主导作用, 其它质量较小的零部件对筛箱整体质心影响不大。因此, 清选机的质心设计主要是确定振动器 (偏心轮机构) 和筛箱的相对位置。

生产上广泛使用的清选机大多是直线型振动筛, 由筛箱结构可知, 筛箱由两块侧板、横梁、筛面、压紧装置、后挡板和给料槽、排料槽等部分组成。偏心轮机构在筛箱上的位置, 仅影响侧板尺寸。因此, 可将清选机分为3个质量块:两侧板的质量之和, 筛箱上除去两侧板以外的其余零部件质量之和, 偏心轮机构的质量。由于筛箱结构的对称性, 筛箱的质心在其对称面内。侧板和偏心轮机构布置的各点位置均以坐标点表示, 如图1所示。

在清选机设计中, 要选择一个合理的整体质心坐标x, y满足振动方向角的要求 (β角为45°的情况比较多, 本文取β=45°) [2,3,4]。

式中:xs、ys—偏心轮两个回转中心连线中点的坐标, mm;

x3、y3—偏心轮回转中心的坐标, mm;

S—偏心轮两个回转中心的距离, mm;

x、y—清选机总体质心的坐标, mm;

m—清选机的参振总质量, kg;

x1、y1—侧板质心坐标, mm;

x2、y2—筛箱除侧板以外零部件的质心坐标, mm;

T—侧板厚度, mm;

L、H、A、B—侧板各边交点的坐标, mm;

D—侧板装偏心轮孔的直径, mm。

式 (4) 中用2m3是因为清选机装有2个偏心轮振动器。根据清选机的初步设计, 可知下列参数L、H、x2、y2、m2、S、D、m3、T。因此, 未知的设计变量为x3、y3、A、B、x、y、m。

2 筛箱质心计算公式

2.1 筛箱质心的计算

筛箱质心计算公式如下:

式中:mi—第i个零件或部件的质量, kg;

xi、yi—第i个零件或部件质心坐标, mm;

n—零件或部件数量。

2.2 设计变量

A、B两变量的表达式为:

式中:C1、C2—尺寸系数, C1、C2与轴承座及侧板折边的尺寸有关, 在设计中根据具体结构选取。

2.3 侧板的质量和质心计算

将侧板分为如图2所示的1个矩形、1个三角形和2个圆孔结构。

2.3.1 矩形部分质量及质心

矩形部分质量及质心的表达式为:

式中:W1—侧板矩形部分质量, kg;

xW1、yW1—侧板矩形部分质心坐标, mm。

2.3.2 三角形部分的质量及质心

三角形部分的质量及质心的表达式为:

式中:W2—侧板三角形部分质量, kg;

xW2、yW2—侧板三角形部分质心坐标, mm。

2.3.3 圆孔部分的质量及质心

圆孔部分的质量及质心的表达式为:

式中:W3—相当于侧板圆孔的钢板质量, kg;

x01、y01、x02、y02—回转中心的坐标, mm。

2.3.4 侧板的质量及质心

侧板的质量及质心的表达式为:

3 结语

工程设计实践表明, 采用上述方法计算清选机筛箱质心的结果, 在清选机设计中可满足要求。借助计算机可以迅速准确地完成质心的计算工作, 缩短新型清选机的开发周期。

摘要：清选机适用于种子加工厂进行清选作业, 可以满足种子精量播种的各项技术指标。在清选机设计中筛箱的计算是一项重要且复杂的工作, 文中给出了筛箱质心的计算公式, 提高了清选机的设计计算水平, 为缩短新型清选机的开发周期创造了条件。

关键词：清选机,筛箱,质心

参考文献

[1]赵国福, 胡晓平, 李彩花.清选机筛选机构主参数的试验研究[J].农业装备与车辆工程, 2006 (9) :15-17.

[2]顾尧臣.粮食加工设备工作原理、设计和应用[M].北京:清华大学出版社, 1998.

[3]王长春, 王怀宝.种子加工原理与技术[M].北京:科学出版社, 1997.