定量分析重力谷糙分离机工作面上

1、定量分析重力谷糙分离机工作面上物料运动的部分结果丁应生瞿登峰摘要重力谷糙分离机的工作面是往复振动的双向倾斜面。根据文献1中提出的定量计算该工作面上物料运动的方法，计算并列出了上层物料运动状况的数据和曲线，并归纳了物料运动的特征。通过分析，说明各种运动参数的数据是互相对应、吻合和合乎运动学、动力学的规律的，从而也证明了笔者所提出的定量分析方法的正确性。关键词定量分析重力谷糙分离机物料运动中图分类号TS 212.4+3Partial Results of Quantitative Analysing the Movement of Materials on the Working Surface

2、of Gravity Paddy SeparatorsABSTRACTThe working surface of gravity paddy separators is a double tilt surface of reciprocating vibration. According to the method of quantitative calculating the material movemnet on the working surface, the movement parameters and curves of upper layer materials were l

3、isted and the material movement characteristics were summed up. The Analysis result showed that the different parameters were corresponding, identical with each other and conformed with the rules of kinematics and dynamics, and also proved that the quantitative analysis method presented by the autho

4、r was right.KEYWORDSquantitative analysisgravity paddy separatormovement of materials1导言重力谷糙分离机是往复振动机械，之所以具备分离稻谷和糙米的功能，其工作面在结构上有两个特点：一是其基础平面在两个方向都有倾斜角，二是工作面上有凸点或袋孔。因为工作面在两个方向有倾斜角，就不同于一般振动筛、振动输送机等往复振动机械的工作面，使得用解析方法求解物料的运动十分困难。在文献1中，笔者就工作面之上层物料，提出和说明了用解析和数值计算相结合求解物料运动的方法。本文将介绍根据文献1所述方法对具体机器编程运算得到的结果，以

5、及对上述结果的分析和讨论。限于篇幅，仅限于介绍对上层物料计算的结果。2对MGCZ型机计算的结果2.1循环与稳态MGCZ型重力谷糙分离机的主要参数：n=258 r。min-1，r=0.022 m，1=16，2=6，=51。计算得到的结论之一设颗粒原来是静止的，从下滑开始运动，计算中，经过23个循环，就进入了运动状况的稳态。稳态时，ta=59，tb=tc=177，td=301。设颗粒由静止而从上滑开始运动，也是经过23个循环就进入稳态，稳态时上滑、下滑的起止相位同前。以至，设颗粒原本静止，在t为任意值(如t=40)时开始运动，计算结果也是相同的。故总的规律是颗粒能很快进入稳态，而稳态的起止相位(亦

6、运动状况)与颗粒从什么相位开始运动无关。因此，稳态下的运动就代表了颗粒的运动。2.2稳态下的计算结果对于在稳态下运动的颗粒，从某相位(例如t=59)开始的一个运动循环中，每隔t=1，将其沿x、y方向的加速度、速度、位移及运动的位移方向角都求出来，分别绘图和缩小，就得到了一个运动周期中上述各运动参数的曲线(如图1所示)。根据算得的各瞬时颗粒在x、y方向的位移，在xOy坐标系中画出各瞬时颗粒位置，便得到了颗粒运动轨迹(图2)。这就是一个运动周期中颗粒运动的全貌。3对计算结果的分析和颗粒运动的特征3.1沿分离方向(x方向)运动的速度vx(即xx、xs)由图1b可见，vx的图像与只在一个方向有倾斜角的

7、工作面(如振动筛)上物料运动的速度图像基本相像，后者是正弦曲线与其切线、切线的平行线构成的图像，参见文献23。图1b还显示，t=76时，vx有最大值，vx max=0.540 m.s-1；t=243时，vx(负)绝对值最大，其vx=0.311 m.s-1。图1颗粒的运动(a)加速度曲线(b)速度曲线(c)运动方向角曲线(d)位移曲线图2颗粒运动轨迹3.2沿输送方向(y方向)运动的速度vy(即yx、ys)3.2.1vy恒大于或等于零。由图1b可见，没有vy0的情况。其原因是：不仅只MGCZ型机，而是所有实际使用的重力谷糙分离机，其主要参数间的关系使得物料只有滑移，不会跳离工作面故N恒大于零，由此

8、，y恒大于零1即没有驱使颗粒向y的负方向运动的主动力。在沿y的正向运动的过程中，摩擦力大于驱动力时，ay为负；由于摩擦力的作用，ay有负值，但摩擦力不能主动驱使被摩擦物产生在摩擦力方向上的相对运动，故vy不可能有负值。即在y方向，颗粒只有下滑或静止，而没有上滑。对于MGCZ型机，实际计算的结果，没有vy=0的情况。3.2.2ay由正变负的过程中，t=130时，ay=0，vy出现最大值，vy max=0.067 m.s-1。vy的最小值为0.006 m.s-1，出现在t=-50。时。3.3运动位移由图1d可见，在分离方向，有下滑，也有上滑，但下滑位移大于上滑位移，一个周期中总的结果是下滑。在输送

9、方向，一直在下滑，但位移较小。一个周期中，Sx=SxxSxs=33.0 mm，Sy=10.5 mm。3.4关于运动方向角(图1c)3.4.1大部分时段，角稳定在510范围内。一个运动循环的周期为360，下滑时，10的占200；上滑时，10的占80。一个周期中，10的时间，占四分之三个周期，即大部分时段内，颗粒按角的一般值 (510)或-(510h)运动。3.4.2值变大和变号(正负号)都出现在运动方向转变的时段。在沿分离方向由下滑转为上滑或由上滑转为下滑的过程中，角为负值时指绝对值先是逐渐变大，在vx换向时，接近90，然后正、负号变化，然后变小，至一般值。角的变化是平滑、连续的。图1c中+90

10、与-90须画在横坐标的上下两边，表现为不连续；但根据计算方法中对角的定义，角的+90与-90都是指的颗粒只沿y方向运动、沿x方向不动的情况，是指的同一运动方向。只是属于下滑时为正，故为+90，属于上滑时为负，故为-90。故图1c中=90与=-90的不连续，表达的实际的角是连续的。的变化与vx和运动方向变化的过程完全对应。3.4.3图2中运动轨迹在各点的切线与x轴的夹角即角，上述的一般值及下滑上滑换向时连续变化的过程全面反映在颗粒运动轨迹图(图2)上。3.5关于运动加速度3.5.1沿分离方向运动的加速度ax(图1a)ax曲线的特征在于：ax(负)的峰值的相位：t=167时，ax(负)出现峰值，a

11、x=13.27 m。s-2；ax曲线正向有两个峰值。从动力学的逻辑分析，驱使颗粒运动的力的变化部分为Pg，Pg=m2rcost，阻碍运动的力为摩擦力Nfcos，上滑时：axmg sin1Pg.sin(1)Nf.cos(1)当t在(90，180)之中，至t=180时，Pg渐增为最大；而下滑转为上滑的相位t=177，此时，90，Nfcos渐减为最小。则axmax应该出现在t=177时，或出现在t=180时；何以不是这样，而是提前，出现在t=167时?如果不能说明ax的变化是合乎逻辑的，则会给整个分析计算方法留下疑点。经过反复分析，终于找到了原因，而结论是ax的这些数据正是合乎逻辑的：(1) 图3中

12、，图3a是颗粒尚在下滑，但临近下滑终止时的受力图，图3b是颗粒已开始上滑时的受力图。图3b时，ax的表达式为式(1)，图3a时，vx的方向不同，摩擦力的方向不同，axmg sin1Pg.sin(1)Nf.cos(2)此两况下，均为t177时，Pg的变化极小。比较上述两式的右部，第一项是常数，相等，第二项十分接近，第三项的数值也接近，但式(2)是加，式(1)是减，当然式(2)总的值就大。故图3a时的ax较图3b时的大。所以，ax负值峰值不应该在t=177以后。图3颗粒运动与受力(a) 下滑临近终止时(b) 上滑开始后(2) 何以不是在t=177时?由图3a和式(2)可见，随着t177，Pg在增加

13、；同时，90，Nfcos在减小求和的变化的两项中，一项增大，一项减小，但增大得慢，减小得快，故峰值不是在t=177°时，而提前到t=167时。(3) 何以正向有两个峰值?t167以后，ax(正)在t=296，出现一个峰值，对应于上滑终止过程；上滑终止相位为301，峰值相位较之提前了，原因同前。接着转为下滑以后，由于Pg尚小，同时渐小，x方向摩擦力相对渐大，故ax(正)有一个减小过程；到t=50时，随着Pg的增大，ax(正)重又大起来，到t=0，Pg最大，ax(正)又出现一个峰值。所以，一个周期中，ax(正)出现两个峰值：一个与上滑至下滑的转变相对应，ax=15.10 m。s-2；一个与Pg的最大值相对应，ax=8.51 m。s-2。3.5.2沿输送方向的加速度ay总的来说，ay的值较小，其变化、峰值与y方向的受力、vx、vy以及的变化也是对应吻合的。4结束语由上述计算结果的曲线及分析，不仅看到了上层物料运动的全貌，也说明了各种运动参数对应的关系是合乎运动学和动力