筛子的尺寸和传动机构.ppt
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1、一、清粮装置的功用:1、是将滚筒脱出物和逐稿器分离物中的谷粒和杂质分开。2、将断、碎茎秆,颖糠,尘土排出机外。二、对清粮装置的要求是:1、清洁度在98以上(含杂率在2%下);2、清选损失率在0.5以下;3、其生产率应与收割、脱粒装置相适应。第第 8 章章 清粮装置清粮装置 1.密封板阶梯板摇杆4曲柄连杆6上筛架传动轴连接销枝条筛连接销枝条筛上筛10下筛11吊杆12尾筛13调节板14杂余螺旋推运器15撑杆16滑推运器18双臂摇杆19风扇2.8.1 清 选 原 理 在在脱脱粒粒机机和和联联合合收收割割机机上上,需需在在脱脱粒粒后后进进行行清清粮粮;而而在在谷谷物物清清选选机机械械上上,则则需需要要
2、对对谷谷粒粒进进行行精精选选和和分分级级(简简称称选选粮粮)。清清粮粮和和选选粮粮的的共共同同原原理理是是,利利用用清清选选对对象象各各组组成成部部分分之之间间物物理理机机械械性性质质的的差差异而将它们分离开来。异而将它们分离开来。8.1.1按照谷粒的空气动力特性进行分离按照谷粒的空气动力特性进行分离 应应用用气气流流清清选选时时,是是利利用用谷谷粒粒和和夹夹杂杂物物的的空空气气动动力力特特性性的的不不同同来来清清选选的的。物物体体的的空空气气动动力力特特性性可可以用飘浮速度以用飘浮速度v vp p或飘浮系数或飘浮系数k kp p来表示。来表示。3.1 1、飘浮速度、飘浮速度v vp p是指该
3、物体在垂直气流作用下,当气流对物体的是指该物体在垂直气流作用下,当气流对物体的作用力等于该物体本身的重量而使物体保持漂浮作用力等于该物体本身的重量而使物体保持漂浮状态时气流速度。状态时气流速度。2 2、物体与气流相对运动时受到的作用力、物体与气流相对运动时受到的作用力3 3、在垂直气流的作用下谷粒的运动方程式为、在垂直气流的作用下谷粒的运动方程式为 当谷粒处于悬浮当谷粒处于悬浮 状态时,状态时,a=0a=0 4.则则P P -G G=0 0,此此时时气气流流的的速速度度等等于于飘飘浮浮速速度度v vp p。式式(8-1)(8-1)可以写为可以写为令令称称做做飘飘浮浮系系数数,于于是是由由式式(
4、8-1)(8-1)得得到到在在悬悬浮浮状状态态时时气流对谷粒的作用力气流对谷粒的作用力5.上表给出了几种物料的漂浮速度,供设计时参考6.8.1.2 按照谷粒的尺寸特性进行分离按照谷粒的尺寸特性进行分离8.1.3 气流和筛子配合清气流和筛子配合清 选选 飘浮系数相同,尺寸不同,气流分不开;尺寸相同,飘浮系数不同,用筛子分不开。在脱粒机和谷物联合收割机上,广泛采用气流与筛子配合清选。7.1、气流参数,使细小脱出物流动,vw使物料产生涡流的速度;2、振动参数,振幅、频率,a 筛子振幅的垂直分量;3、kq 和 kz 之间的关系8.气流筛子式清粮装置的气流参数气流筛子式清粮装置的气流参数 k kq q和
5、振动参数和振动参数k kz z的的关系曲线关系曲线 9.结论:结论:1 1、该曲线是用两种不同物料混合后,进行清选、该曲线是用两种不同物料混合后,进行清选实验所得到的结果。它表示筛子分离时间为最短实验所得到的结果。它表示筛子分离时间为最短时,气流参数与振动参数的最佳组合。每一点都时,气流参数与振动参数的最佳组合。每一点都对应一组最佳参数。对应一组最佳参数。2 2、试验表明,只有当气流和机械的作用力抵消、试验表明,只有当气流和机械的作用力抵消了物料的重力而使物料处于疏松状态时,才能有了物料的重力而使物料处于疏松状态时,才能有最高的分离效率最高的分离效率 (即筛子分离时间最短即筛子分离时间最短 )
6、。3 3、曲曲线线还还表表明明振振动动参参数数k kz z与与气气流流参参数数k kq q是是可可以以互互相相补补偿偿的的。即即可可以以用用较较大大的的机机械械振振动动配配合合较较小小的的气气流流参参数数进进行行工工作作,或或者者用用稍稍大大的的气气流流参参数数配配合合较小的机械振动参数工作。但选择要适当,较小的机械振动参数工作。但选择要适当,k kz z 振动加剧,噪声增大;振动加剧,噪声增大;k kq q 功耗功耗 。10.8.2 清清 粮粮 装装 置置 图810联合收割机的清粮装置密封板阶梯板摇杆4曲柄连杆6上筛架传动轴连接销枝条筛上筛10下筛11吊杆12尾筛13调节板14杂余螺旋推运器
7、15撑杆16滑板17谷粒螺旋推运器18双臂摇杆19风扇11.8.2.2 清粮装置的工作状况清粮装置的工作状况全全喂喂入入联联合合收收割割机机清清粮粮装装置置加加工工的的细细小小脱脱出物来源于三个方面:出物来源于三个方面:1、凹凹板板及及其其延延长长部部分分分分离离出出的的混混杂杂物物;2、从逐稿器分离下来的混杂物;从逐稿器分离下来的混杂物;3、回收的杂余。、回收的杂余。三三项项指指标标:清清粮粮装装置置的的性性能能可可以以用用谷谷粒粒的的清清洁洁度度、谷谷粒粒损损失失和和清清粮粮装装置置的的回回收收三三项项指标来衡量。指标来衡量。谷粒损失谷粒损失;吹出,跳出;吹出,跳出,夹带出;,夹带出;12
8、.清粮装置的物料来源13.8.2.2.1 8.2.2.1 清粮装置加工物料的成分清粮装置加工物料的成分清粮装置加工物料的成分清粮装置加工物料的成分 1 1、凹板及其延长部分分离的谷粒为、凹板及其延长部分分离的谷粒为70709090,其,其中混有中混有15153535的短茎秆、颖壳等混杂物;的短茎秆、颖壳等混杂物;2 2、逐、逐稿器分离的谷粒有稿器分离的谷粒有10103030返回到清粮装置,混返回到清粮装置,混有有10102525短茎秆、颖壳等混杂物。短茎秆、颖壳等混杂物。3 3、回收的杂余约为、回收的杂余约为2 2,多数为谷粒,而未脱穗,多数为谷粒,而未脱穗只占回收杂余量的只占回收杂余量的2
9、2左右。左右。清粮装置实际上要处理全部谷粒和清粮装置实际上要处理全部谷粒和25256060的的短茎秆、颖壳等混杂物。短茎秆、颖壳等混杂物。进入清粮装置的物料重量的比例是:谷粒进入清粮装置的物料重量的比例是:谷粒8585,茎秆、颖壳各占茎秆、颖壳各占7 75 5。进入清粮装置物料约占。进入清粮装置物料约占机器总喂入量的一半左右。机器总喂入量的一半左右。14.由图可见,清由图可见,清粮装置内茎秆、粮装置内茎秆、颖壳与谷粒的颖壳与谷粒的重量比,即重量比,即 (茎秆茎秆+颖壳颖壳 )谷粒,在干燥谷粒,在干燥条件下为条件下为0.60.6,到含水量在到含水量在2525条件下为条件下为0.10.1,在设计清
10、粮装置时应充分考虑到这一变化特,在设计清粮装置时应充分考虑到这一变化特点。点。15.8.2.2.2 清粮装置的谷粒损失清粮装置的谷粒损失包括:吹出、跳出、夹带。谷粒损失随着茎秆、颖壳总喂入量的增加而呈指数曲线地增加。16.8.2.2.3 清粮装置的清选规律清粮装置的清选规律室内实验的结果如图。把筛子分为5段,每段200mm,杂余收集在第6段17.筛下物的分布曲线表明,头几个筛段内,筛下了绝大部分物料,和逐稿器分离规律相似。负荷大,损失多,杂余很少。8.2.2.4 气流与筛子的配合气流与筛子的配合 风筛配合的清粮装置靠气流将细小夹杂物吹走,而其余夹杂物靠筛子清除。根据试验研究,气流在筛面入口处要
11、有78ms的速度才能将混合物吹散,将细小夹杂物吹走,不太饱满的籽粒会被吹到筛子中部或尾部而不致吹出机外。18.气流吹送方向与筛面夹角=2530,也有的达3040。扩散角=1 216,19.风扇出风道吹到筛面的长度范围为筛子全长的0.40.6,但是,有的机器气流方向较陡,吹到筛面的长度仅为筛子全长的0.2。气流通道的形状应是逐渐扩大的,这样才能保证筛面从前到后有一个逐渐下降的风速分布。筛面尾部的风速要颖糠的漂浮速度,保证颖糠从筛子尾部顺利排出,以免颖糠混入粮中,降低粮食的清洁度。20.8.3 8.3 筛子的尺寸和传动机构筛子的尺寸和传动机构筛子的尺寸和传动机构筛子的尺寸和传动机构设计筛子时,需要
12、选择筛子的类型和尺寸,并且设计筛子时,需要选择筛子的类型和尺寸,并且确定其运动参数和传动机构。确定其运动参数和传动机构。8.3.1 8.3.1 筛子的尺寸筛子的尺寸筛子的尺寸筛子的尺寸 (长长长长 宽)宽)宽)宽)8.3.1.1 8.3.1.1 宽度宽度1 1 由生产率确定由生产率确定 茎秆部分占谷物总重量的百分比茎秆部分占谷物总重量的百分比 (%)(%);k k 排出茎秆状况系数,切流滚筒排出茎秆状况系数,切流滚筒k=0.6k=0.60.9 0.9;q q 0 0 每米宽筛子的允许负荷每米宽筛子的允许负荷 (kg(kgs s m)m)。q q 0 0=1.0 1.2 kg1.0 1.2 kg
13、s s m.m.21.2 取决于逐稿器的宽度B z,B s =(0.90.95)B z。8.3.1.2 长度长度保证对脱出物有足够的清选时间,以减少谷粒损失。上筛:7001200mm,多为8001000mm范围内。下筛:负荷较小,可适当地缩短尺寸。JD-7700上筛:1540mm,下筛:1170mm。8.3.1.3 面积决定法面积决定法22.q q 0 0每平方米筛面所允许的负荷,对于联合收每平方米筛面所允许的负荷,对于联合收割机可取割机可取1.51.52.5kg/(s2.5kg/(s mm2 2)。8.3.2 8.3.2 平面筛子的运动分析平面筛子的运动分析平面筛子的运动分析平面筛子的运动分
14、析 8.3.2.1 8.3.2.1 结构特点结构特点结构特点结构特点 筛子通过两对吊筛子通过两对吊 (撑撑 )杆吊挂杆吊挂 (或支撑或支撑 )在机在机架架 上,组成双摇杆机构,由曲柄连杆机构驱动。上,组成双摇杆机构,由曲柄连杆机构驱动。当曲柄旋转时,筛子前后摆动。当曲柄旋转时,筛子前后摆动。23.筛子运动分析简图a)脱出物沿筛面向前滑时的受力情况b)脱出物沿筛面向后滑时的受力情况24.1 为了增长清选时间,筛子安装时与水平成一不大的倾角(前低后高)。一般 =13,个别机器上有78的。2 筛子的振动方向(沿x轴)与水平面之间的夹角,称为振动方向角。其实际振动方向是随t 改变而改变的,为分析方便,
15、我们假定就是振动方向角,=1225。3 由于连杆是二力杆,连杆所处的方向就是筛子受力的方向。筛面上脱出物质25.点所受的力可分解为一个水平分力和一个垂直分力。垂直分力可产生垂直加速度,将脱出物抖松,而水平分力则使脱出物沿筛面移动。8.3.2.2 几点假设几点假设1、吊(撑)杆 等长,将筛子的摆动简化为平动;2、筛子不受气流作用;3、由于 r l,将筛子的运动简化为简谐振动;26.4、曲柄在前下方和OO1重合时作为筛子的位移和时间的起始相位。以O为原点,OO1为x 轴,筛子的运动简化为曲柄销的运动。则筛子的位移、速度和加速度与时间的关系为27.脱出物质点的运动情况分析8.3.2.3 前滑条件前滑
16、条件28.从中间向两端是减速运动,从两端回中间是加速从中间向两端是减速运动,从两端回中间是加速运动。运动。u u 和和 a a方向相反。方向相反。在在、象限,惯性力为负值(向左),质点有象限,惯性力为负值(向左),质点有前滑趋势。这时质点所受的力有重力前滑趋势。这时质点所受的力有重力mgmg、筛面反、筛面反力力NN、摩擦力摩擦力F F、惯性力、惯性力u u。根据动态静力学的分。根据动态静力学的分析方法,将惯性力加于脱出物上,和作用在谷粒析方法,将惯性力加于脱出物上,和作用在谷粒上的其他外力一起考虑上的其他外力一起考虑 。坐标系:以坐标系:以MM为原点,筛面为为原点,筛面为x x 轴,筛面发线方
17、轴,筛面发线方向为向为 y y 轴。根据力平衡原理可得轴。根据力平衡原理可得29.式中 u 惯性力,;F 摩擦力,;N 法向反力,脱出物和筛面的摩擦角。将u和F值代入后得 移项得30.两边同乘cos因为cost 1,欲使脱出物向前滑动,必须使筛子运动的加速度比保持下列条件K1称为筛子运动的加速度比。31.8.3.2.4 后滑条件后滑条件在、象限,惯性力为正值(向右),质点有后滑趋势。这时质点所受的力有重力mg、筛面反力N、摩擦力F、惯性力u。摩擦力F 向前。32.式中u 惯性力,;F 摩擦力,;N 法向反力,脱出物和筛面的摩擦角。将u和F值代入后得移项得33.因为cost 1,欲使脱出物向后滑
18、动,必须使筛子运动的加速度比保持下列条件8.3.2.5 抛起条件抛起条件在后滑的条件下,若u,N ,当u 增加34.到一定值时,N 就可能等于零,质点抛离筛面。即因cost 1,所以35.8.3.2.6 参数选择参数选择从以上分析可以看出,脱出物在筛面上的运动情况主要取决于K值。为提高生产率必须1 谷粒只有滑动才有可能落入筛孔;2 为使谷粒有更多的机会落入筛孔,应保证脱出物即能前滑,又能后滑;3 避免脱出物抛离筛面。所以36.在不抛起的条件下,为使谷粒减少、甚至消除静在不抛起的条件下,为使谷粒减少、甚至消除静止阶段,可将止阶段,可将K K值适当提高值适当提高,但也不可过大,否则但也不可过大,否
19、则v vj j ,会使谷粒飞越筛孔,反而降低生产率。,会使谷粒飞越筛孔,反而降低生产率。8.3.2.7 8.3.2.7 局限性局限性局限性局限性1 1 我们分析质点运动时,没有考虑群体之间的相我们分析质点运动时,没有考虑群体之间的相互作用;互作用;2 2 没有考虑气流的配合作用。没有考虑气流的配合作用。所以设计筛子时,多采用实验(台架、田间)方所以设计筛子时,多采用实验(台架、田间)方法或参照现有机器采用类比设计法。当然也可以法或参照现有机器采用类比设计法。当然也可以建立更复杂的数学模型,采用计算机仿真的方法建立更复杂的数学模型,采用计算机仿真的方法设计,但最后还要通过实验。设计,但最后还要通
20、过实验。37.目前r=2330mm,K=2.22.3,n=230300r/min.8.3.3 筛子传动机构的设计筛子传动机构的设计1 各杆的相互位置;2 各杆的具体尺寸。8.3.3.1 筛子传动机构的设计要求筛子传动机构的设计要求1 水平振幅和垂直振幅,上筛下筛;2 振动方向角,上筛下筛;38.3 当筛子的向后行程终了时,筛面处于其最高位置。这样,当筛面上脱出物的惯性力u向后时有垂直向上的分量,摩擦力F减小,混杂物易于向后移动;而当惯性力向前时,其垂直分量向下,谷粒易于通过筛孔。4 上、下筛振动方向相反,有利于惯性力平衡。39.8.3.3.2 筛子传动机构的设计筛子传动机构的设计已知:已知:上
21、筛 B 点水平振幅 xB 和垂直振幅 yB,下筛 C 点水平振幅 xC 和垂直振幅 yC,曲柄 安装位置O。求:各杆件的尺寸。1 求振动方向角B 和C40.如已知:如已知:x xB B=55mm55mm,y yB B=25mm,=25mm,x xC C =35mm35mm,y yC C=7mm,=7mm,2 2 作图作图 任取一点任取一点C C1 1(下筛摇杆端点的前极限位置),下筛摇杆端点的前极限位置),过过C C1 1点引铅垂线点引铅垂线C C1 1P P;41.图821筛子传动机构的设计42.根据xC 和yC 在C1点右上方定出摇杆端点的后极限位置C2。连C1、C2,作C1 C2的垂直平
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