农业机械学 第十三章 收获机械 1 尺寸 第 子 筛 十 四 2 平面筛运动分析 讲 3 谷物收获方法 13.14.1 筛子尺寸 筛子的尺寸主要根据进入清粮装置的细小脱出物的数量和成分。为 了避免筛上的脱出物层过厚，影响清选质量，随着单位时间内进入清 粮装置的脱出物的增多，应将筛子加宽。 筛子的宽度B，可按以下公式计算 q1 q(1 k) B s q0 q0 式中 q 1 ——每秒钟进入清粮装置的脱出物的质量 ( kg ／s )； q ——机器的喂入量 ( kg／s )； λ ——茎秆部分占谷物总重量的百分比 ( % )； k ——考虑到脱粒装置及逐稿器工作及排出茎秆状况的系数，对切流 式滚筒k = 0.6～0.9 ； q 0 ——每米宽筛子的允许负荷 ( kg／s ·m )。 13.14.1 筛子尺寸 筛子的尺寸主要根据进入清粮装置的细小脱出物的数量和成分。为 了避免筛上的脱出物层过厚，影响清选质量，随着单位时间内进入清 粮装置的脱出物的增多，应将筛子加宽。 也可按以下公式初步确定筛子的尺寸 q1 F q0 2 式中 F——筛于的面积 ( m )； q ——每秒钟进入清粮装置的脱出物的质量 ( kg／s )； 1 2 q ’——每平方米筛面所允许的负荷，对于联合收割机可取1.5-2.5kg / (s ·m )。 0 13.14.2 平面筛子的运动分析 我们以没有气流作用的平面筛为例研究其运动分析 清粮装置的筛子一般是吊挂 ( 或 支撑 ) 在两对吊 ( 撑 ) 杆上， 组成双摇杆机构，由曲柄连杆机 构传动。为了增长清选时间，筛 子安装时与水平成一不大的倾角 α ( 前低后高 )。 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 (如图)。这样，当筛子作往复 振动时，位于筛面上的脱出物的 惯性力 ( 沿x轴方向 )，有抖动 脱出物的作用，可提高清选效果。 13.14.2 平面筛子的运动分析 我们以没有气流作用的平面筛为例研究其运动分析 一般来说，由于筛子机构不完全是 一个平行四杆机构；筛面上各点的 运动轨迹、速度和加速度是不同的。 为了找出决定脱出物沿筛面运动性 质的各重要的因素，我们假设筛子近 似为一个平行四杆机构。由于吊杆 和连杆的长度相对于曲柄半径来说 比较长，可以认为筛子是作振幅为A = 2r(r为曲柄半径)的直线往复运动。 还假设曲柄中心与筛架连接点的连 线OO 垂直于吊杆摆动的中间位置。 1 如果以曲柄在最左面位置时作为筛 子的位移和时间的起始相位 13.14.2 平面筛子的运动分析 由于吊杆和连杆长度远大于曲柄半径，可近似认为筛子的 运动是振幅为A=2r （r为曲柄半径）的直线往复运动。 x O/ ε α 水平 A x 面 ω － ＋ x= －rcosωt ωt o o － 2 ＋ a=rω cosωt 13.14.2 平面筛子的运动分析 / / 设：曲柄的回转中心o与筛架连杆连接点o 的连线的延长线oo 方向为筛子 / 的振动方向，曲柄在左侧与oo 重合位置为曲柄运动的起始位置，筛子的 位移、速度、加速度与时间的关系为： x 前 O/ 后 ε α 水平面 A ω x = －rcosωt ωt o v = rωsinωt x 2 a = r ω cos ωt 13.14.2 平面筛子的运动分析 x 前 O/ 后 ε α 水平 A x 面 ω － ＋ ωt o o－ ＋ 假设筛面上有一质量为m的脱出物质点和筛子一起运动，在ωt=0~π/2和 3π/2~2π 区间（1、4区间）时，加速度a为正，惯性力u为负，方向沿x轴向左， 脱出物有沿筛面向前滑动的趋势。 13.14.2 平面筛子的运动分析 x 前 O/ 后 ε α 水平 A x 面 ω － ＋ ωt o o－ ＋ 在ωt=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。 13.14.2 平面筛子的运动分析 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 －a x x N ε N u ε F α α F u m m g g 13.14.2 平面筛子的运动分析 1、脱出物沿筛面向前滑动的极限条件 当加速度为正值时，脱出物在惯性力u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 N ε F α u mg u cos （ε－α）＋mg sin α= F 法向反力： N = u sin （ε －α ）+mg cosα ； 13.14.2 平面筛子的运动分析 u cos （ε－α）＋mg sin α= F N = u sin （ε －α ）+mg cosα ； 2 式中：u 惯性力，u = m rω cosωt； F 摩擦力，F = N tgφ ； N 法向反力， φ 脱出物与筛面的摩擦角，小麦： 0 0 25~36 ；水稻：23~32 ； 13.14.2 平面筛子的运动分析 将u和F代入并整理得： u cos （ε－α）＋mg sin α= [u sin （ε－α）+mg cos α]tg φ 移项整理得： u [cos （ε－α）－sin （ε－α）tg φ] = mg （cos αtg φ－sin α） 13.14.2 平面筛子的运动分析 等式两边同乘以cosφ得： u [cos （ε－α）cos φ－sin （ε－α）sin φ] = mg （cos αsin φ－sin αcos φ） 利用sin （α±φ）=sin αcos φ±cos αsin φ 和cos （α±φ）= cos αcos φsin αsin φ 2 整理得：m r ω cos ωt cos （ε－α＋φ） =mg sin （φ－α） 13.14.2 平面筛子的运动分析 2 r sin － cost g cos － ＋ 2 令K = rω /g为筛子运动的加速度比 因为cos ωt≤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： 2 r sin － ＞ g cos － ＋ 13.14.2 平面筛子的运动分析 2 － r sin ＞ － ＋ g cos sin － 令： K1 cos －＋ K 为脱出物沿筛面前滑的特征条件， 1 当K＞K 时，脱出物将沿筛面前滑。 1 13.14.2 平面筛子的运动分析 2、脱出物沿筛面向后滑动的极限条件 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 N u ε α F mg u cos （ε－α）=F + mg sin α 法向反力：N = mg cos α－u sin （ε－α） 13.14.2 平面筛子的运动分析 2 r sin ＋ 同理整理得： ＞ ＝K2 g cos － － K 为脱出物沿筛面后滑的特征条件， 2 当K ＞K 时，脱出物将沿筛面后滑。 2 13.14.2 平面筛子的运动分析 2 作为筛子运动的加速度 r 比，他决定了脱出物在筛面 K 上的运动特征。在前面讲过 的分离装置的运动特征值也 g 是这样描述的加速度比，二 者有啥不一样的区别吗？ 2 K=rω /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？ NO ！ 13.14.2 平面筛子的运动分析 3 、脱出物抛离筛面的极限条件 问题：什么样的条件下脱出物有可能抛离筛面？ + + ＋a －a x x N ε N u ε 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 2 时，随着r ω 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 。 13.14.2 平面筛子的运动分析 +x －a ε N u F α mg N = mg cos α－u sin （ε－α） 令：N = 0 2 即：mg cos α－m r ω cos ωt sin （ε－α）= 0 13.14.2 平面筛子的运动分析 整理得： 2 r cos ＞ K 3 g sin － K 为脱出物抛离筛面的特征条件 3 当K ＞K 时，脱出物将抛离筛面。 3 13.14.2 平面筛子的运动分析 讨论：通过以上分析，在不考虑别的影响因素的条件下，脱 出物在筛面上的运动结果主要根据筛子运动的加速度比 ： 2 r K g 我们大家都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。 故，清粮筛正常工作的条件 ： K ＞K ＞K ＞K 3 1 2 ☺ 本节小结 主要 内容 A 筛子尺寸 B 平面筛 C 筛面运动分析 Thanks 谢谢您的支持!
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