谷物清选机械课件

谷物清选机械第一节概述一谷物清选的意义二谷粒的物理特性一谷物清选的意义谷粒经过清选以后，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。二谷粒的物理特性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第二节清粮原理

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。

一按照谷粒的空气动力特性进行分离二按谷粒的尺寸特性分离

(按厚度,宽度,长度分离)三利用气流和筛子配合进行分离第三节清选装置一筛选二气流清选三气流筛子清选装置四窝眼筒分选五比重清选六摩擦分离器分选七颜色分选一、筛选（一）筛子的种类及选择目前应用的筛子有四种形式：编织筛、鱼眼筛、冲孔筛、鱼鳞筛。清粮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。

⑵冲孔筛：在薄金属板才上冲制具有特定形状的筛孔。制造简单、不易变形、但有效面积小、生产率低，一般用作下筛。

⑶鱼眼筛：在薄金属板才上冲制出凸起的鱼眼状筛孔。混合物在筛面上只能单向选别，向后推送的能力比较好，结构简单，生产率低，易作下筛。

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。(二)谷物在筛面上的运动和筛子参数选择

短脱出物进入由清选筛和风机组成的清粮装置后，利用风机的配合在筛面上做前后的往复运动，借以获得更多的机会通过筛孔。一般来说筛子是由筛面、吊杆组成的四边形机构和曲柄连杆机构构成，为了找出影响脱出物沿筛面运动性质的主要因素，我们假设筛子近似为一平行四边形机构。

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。

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=－rcosωtvx=dx/dt=rωsinωta=rω2cosωt在ωt=0~π/2和3π/2~2π区间（Ⅰ、Ⅳ区间）时，加速度a为正，惯性力I为负，方向沿x轴向左，脱出物有沿筛面向前滑动的趋势。

在ωt=π/2~3π/2区间(Ⅱ、Ⅲ区间）时，加速度a为负，惯性力a为正，方向沿x轴向右，脱出物有沿筛面向后滑动的趋势。1、脱出物沿筛面向前滑动的极限条件

当曲柄P位于Ⅰ、Ⅳ象限时，加速度向右为正值时，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:

Icos（ε+α）=F＋mgsinα惯性力：I=mrω2cosωt摩擦力：F=Ntan正压力：N=mgcosα+Isin(ε+α)φ--摩擦角。小麦：25~36°；水稻：23~32°化简后可得：令K=rω2/g为筛子运动的加速度比k

因为cosωt≤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：令：令：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。此时，曲柄极限转速为：

2、脱出物沿筛面向后（下）滑动的极限条件

当曲柄P位于Ⅱ、Ⅲ象限时，加速度向左为负值时，脱出物在惯性力的作用下有后滑的趋势，由图所示：同理可得出Icos（ε+α）+mgsinα=F正压力：N=mgcosα-Isin(ε+α)化简后可得：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。此时，曲柄极限转速为：3、脱出物不能被抛起的极限条件

当曲柄P位于Ⅱ、Ⅲ象限时，加速度向左为负值时，脱出物在惯性力的作用下有后滑的趋势，正压力：N=mgcosα-Isin(ε+α)=0时，脱出物不被抛起。K3为脱出物沿筛面后滑的特征条件，当K<K3时，脱出物将不被抛起离开筛面。此时，曲柄极限转速为：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。筛子正常工作的条件：目前，清粮筛子的主要参数为：K=2.2~3，R=23~30mm,ε=12~25¡°,α=1~3°，（个别7~8°），n=200~350r/min。二气流清选1、利用垂直气流进行清选谷物清选机的垂直气流清选系统包括喂料装置（图10-8）、垂直气道、风机和沉降室。工作时谷粒混合物被喂料辊送至垂直吸气道下部的筛面上。由于受到气流的作用，悬浮速度低于气流速度的轻杂物被吸向上方。当吸至断面较大的部位时，由于气流速度降低，一部分籽粒和混杂物开始落人沉降室内，被搅龙输送到机外，最轻的杂质被风吹出。图10-8垂直吸气式清选装置.喂料装置2.喂入辊3.4.垂直气道5.沉降室6.风机7.搅龙利用倾斜气流进行清选

如图10-10图10-10倾斜气流清选装置图10-11带式扬场机1.粮斗2.调节插板3.压辊4.胶带5.扬场辊6.抛出线

3利用不同空气阻力进行分离如图10-11三气流筛子清选装置（一）清选装置的种类气流筛子清粮装置有上下两筛和阶梯式三筛的，如图10-13、图10-14所示图10-13风扇筛子式清选装置(两筛上下配置)1.支杆2.阶状抖动板3.筛架4.吊杆5.上筛6.尾筛7.下筛8.风扇图10-14风扇筛子式清选装置(三筛阶梯配置).阶状抖动板2.上筛3.中筛4.下筛5.杂余滑板6.杂余螺旋推运器7.谷粒滑板8.谷粒螺旋推运器9.风扇图10-13风扇筛子式清选装置(两筛上下配置)1.支杆2.阶状抖动板3.筛架4.吊杆5.上筛6.尾筛7.下筛8.风扇图10-14风扇筛子式清选装置(三筛阶梯配置).阶状抖动板2.上筛3.中筛4.下筛5.杂余滑板6.杂余螺旋推运器7.谷粒滑板8.谷粒螺旋推运器9.风扇(二)清选原理：利用被清选对象各组成部分之间的物理机械性质的差异将他们分离开来。

清选装置的类型主要有：气流式、筛子式气流筛子组合式。

1、气流式清粮装置：按照谷物混合物各组成部分的空气动力特性的不同进行选别。一般用物料的飘浮速度Vp来表示。

mgPP=kρFv2

式中：k——阻力系数，与物体的形状和表面特性有关，小麦：0.184~0.265ρ——空气密度，g/m3F——物体的迎风面积，m2V——气流速度，m/s，小麦的Vp=809~11.5m/s。

物料的飘浮速度Vp——将物体置于垂直向上的气流场内，当气流对物体的作用力P等于该物体的重力mg而使该物体处于相对静止的悬浮状态时气流所具有的速度（有时也称为临界速度）。

利用这一原理进行清粮的机械有气流型脱粒机，利用风机产生的气流对谷物进行分离和选别。扬场机利用高速抛掷皮带将混合物掷向空中，飘浮速度较大的籽粒掷的较远，而飘浮速度较小的轻杂物将落在距扬场机较近的地方。

气流式清粮机械2、筛子式清粮装置；利用混合物各组成部分的尺寸特性的差异进行分离和选别。具体方法是：根据谷粒的大小、形状，设计适当的筛孔，以达到筛选的目的。

3、气流筛子组合式清粮装置：利用混合物各组成部分的尺寸特性和空气动力特性将筛子和风机配合进行分离选别。清粮效果好，在多数脱粒机和联合收获机上采用这种配合形式。

气流与筛子组成的清粮装置机构简图(三)风机的类型：离心风机:结构简单、便于配置，控制面域大，但气流分布不均匀。一般通过配置多个风机来均匀气流。BPBP轴流风机：气流分布均匀、结构尺寸小，但控制面域小。

横流风机：又称径流风机，气流为轴向吸入径向排出，气流在横向上分布均匀，功率消耗小，结构复杂，制造成本高。

(四)影响清选质量的因素及调整原则1、收获和清选不同作物时的调整2、收获与清选不同湿度作物时的调整3、收获与清选杂草较多作物时的调整4、当滚筒脱出物破碎程度较大时的调整5、依自然条件变化进行调整四窝眼筒分选窝眼筒是按籽粒长度进行分选的工作部件。在金属板上压成多数口径一致的圆窝，将混合物平铺其上，稍加振动则较小谷粒即落入窝眼内，大者留在窝外。如将金属板倾斜至一定角度时，则长谷粒可由板上滑下，再将板移至他处反转，则短谷粒亦被倾出。利用这种方法，如将板弯成圆筒形，使窝在内侧，中间置承种槽和推运器。即为农业上广泛应用的窝眼式选粮筒（图10-25）图10-25窝眼筒按长度分选五比重清选重力清选机的主要工作部件是一个双向倾斜的三角形振动筛面（图10-29），α角称为纵向倾角，β角为横向倾角。此筛面由曲柄连杆机构（或振动电机）驱动，产生纵向振动，振动方向角ε大于筛面的纵向倾角α。三角形筛面具有孔眼，气流从筛面下方沿一定方向吹出。气流速度应使轻的籽粒处于半悬浮状态，而重的籽粒处于下层并沿筛面向上移动。图10-305XZ-1.0重力式清选机1.吸风管2.振动筛体3.横向倾角调节装置4.纵向倾角调节杆5.风机6.进料斗7.出料口8.弹簧六摩擦分离器分选(一)回转带式摩擦分离器(二)螺旋面式摩擦分离器(三)圆盘式摩擦分离器图10-32回转带式摩擦分离器图10-33螺旋分离器1.喂料斗2.机架3.螺旋面4.大豆出口5.立轴6.夹杂物出口图10-34圆盘式摩擦分离器.喂入口1.粗糙种子2、3.中等种子4.光滑球形种子七颜色分选机颜色分选机由喂料部分、扫描室和控制部分组成。颜色不同而需要进行分选的物料装入喂料斗（图10-35），然后由一个振动输送器均匀地将物料送到倾斜的输送槽中。物料沿倾斜输送槽一个一个地以很高的速度通过扫描室。在扫描室内，颜色不同的物料被安装在几处的光源照射。光线通过透镜照射到物料表面，然后从表面反射到三个光电倍增管，光电管将反射的光信号转换成电压，然后与一个预先调好的标准电压相比较。图10-35颜色分选机工作原理1.传感器2.衬底3.控制系统4.喂料斗5.振动输送器6.输料管(槽)7.气动喷头8、12.比较器9.气动喷头驱动器10、11.接料筐第四节复式谷物清选机所谓复式精选机就是将筛选、气流清选和窝眼清选按一定的工艺流程组合在一台机器上，因而可以根据谷粒的几种主要特性（如长、宽、厚、空气动力学特性）同时进行清选。图10-365XF-2.5复式精选机1.料斗2.控制闸门3.预选风道4.前沉降斗5.前排杂活门6.前后