筛子的尺寸和传动机构.ppt

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(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 )。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.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 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 kgs 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，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的垂直平分线，和铅垂线交于O1点，O1点即为摇杆的回转中心，O1C1=O2 C2为下筛摇杆长度。O1C1 和O2 C2的夹角为=2c。以O1点为顶点，以O1P为始边，作角 PO1H等于B；以O1H为始边，作H O1 B1 =H O1 B2=c B(摇杆只能有一个摆角）。43.在距O1H为 a/2（a2=)处,两侧各作一条O1H的平行线，分别交于B1和B2点，则B1和B2即为上摇臂端点的两个极限位置。确定曲柄回转中心 设O为曲柄回转中心，连接OB1和OB2，则由图可得 OB1=L+rOB2=L-r44.连杆长度曲柄半径 为了传动省力，曲柄在不同位置时，应尽可能使连杆和摇杆保持垂直。如总体配置不允许，当位于两极限位置时，其夹角不能小于50，否则会自锁或拉断连杆。45.筛子在中心位置时，后摇杆ED和FG基本上与前摇秆O1C1和O1B1平行。后摇杆的长度，可根据机器的总体配置来选。当装有逐稿器时，需要指出，以上作图法并不能全部概括筛子传动机构的设计，在实践中，往往需要参考现有的机器进行分析和对比，最后还要经过台架实验和田间实验。46.8.4 风扇的基本理论风扇的基本理论 引言：风扇也叫风机。可用来通风、鼓风、气流输送等。凡是利用气流作为工作介质或动力的行业都少不了风机。农机用风扇进行清选、输送、喷粉、播种、干燥等。47.图812清选风扇简图48.类型：类型：1.1.按工作压力分：按工作压力分：1 1 低压风扇低压风扇HH980980PaPa；（；（100mm100mm水柱）水柱）2 2 中压中压风扇风扇H=H=1960 196029402940PaPa；(200 300mm(200 300mm水柱）水柱）3 3 高压风扇高压风扇H=H=2.94 2.94 14.714.7KPaKPa；(300 1500mm(300 1500mm水水柱）柱）2.2.按工作原理分：按工作原理分：1 1 离心风机；离心风机；2 2 轴流风机。轴流风机。由于农业机械上广泛应用的是离心式风扇，本由于农业机械上广泛应用的是离心式风扇，本节仅讨论离心风扇的基本理论和设计。节仅讨论离心风扇的基本理论和设计。49.8.4.1 离心风扇的工作原理和基本方程式离心风扇的工作原理和基本方程式 8.4.1.1 工作原理工作原理叶轮内的空气和叶轮一起旋转，在离心力的作用下，被排出壳外。叶轮中心产生真空度，大气压又把空气压入叶轮。于是就建立了离心风扇的连续工作过程。8.4.1.2 风扇的基本方程式风扇的基本方程式（欧拉方程式）欧拉方程式）从能量角度来讲，风扇和液压泵一样也是一台能量转换装置。它把皮带输入50.的机械能转变成空气的动压能和静压能。风扇的基本方程式就是用来描绘这种能量转换过程的方程。图示为气流通过风扇叶轮时的情况，大圆为叶片外端的回转圆，半径为R2；小圆为叶片内缘的回转圆，半径为R1。曲线为一叶片，其它叶片省略。叶轮以方向旋转时，叶轮外缘A 的速度为切向（牵连速度），用u2来表示。空气沿叶片表面运动的速度（相对速度）用W2来表示。空气的绝对速度是u2和W2的合成，用v2来51.表示。v2到叶轮中心O的垂直距离为l2，v2和u2的夹角为2，叶片的安装角为2，空气进入叶轮时的绝对速度为v1，v1到叶轮中心O的垂直距离图8-22风扇工作的示意图52.为l1，v1和u1的夹角为1。设：m 每秒钟通过风扇的空气质量；Q 每秒钟通过风扇的空气体积，称为风扇的流量；空气的容重；求动量矩入口出口53.动量矩的变化动量矩的变化，等于外界施加的力矩。风扇消耗的功率 54.由于每立方米空气所获得的能量(压力)为 由于空气是近于径向进入风扇的，速度v1和u1间的夹角1 90，于是 55.此式称为风扇的基本方程式，它仅表示风扇产生此式称为风扇的基本方程式，它仅表示风扇产生的理论压力，实际压力为的理论压力，实际压力为 风风扇扇的的效效率率，随随风风扇扇流流量量Q Q的的不不同同而而改改变变，而而且且与与制制造造质质量量有有关关。在在农农业业机机械械上上，风风扇扇的的效效率率 为为0.450.450.600.60。8.4.1.3 8.4.1.3 压力系数压力系数压力系数压力系数如果令如果令 则则 56.压力系数，是一个无因次参数。可以认为是气流全压与速度为u2的假想气流的动压之比。引入后，p和u2成正比很直观。8.4.1.4 风压的影响因素风压的影响因素风压和流量具有一定的关系。为了说明流量，转速和叶片形状对风压的影响，我们分析一下速度三角形。57.2叶片外端切线与圆周速度负方向的夹角，称为叶片的安装角。58.所以，理论压力方程式 可改写为 可以看出：1)理论风压pl随叶轮外圆切线速度u2的增加而增加，即随叶轮直径D及转速n的增加而增加。2)由于上式有角度 2，所以叶片的几何形状对理论风压pl也有影响。如图所示，相对于叶轮的旋转方向，59.后弯叶片后弯叶片径向叶片径向叶片图18-23风扇叶片的形状a)后弯叶片b)径向叶片c)前弯叶片60.前弯叶片 可见，2增大，理论风压pl增加。前弯的叶片所产生的pl最大，多应用于中压及高压风扇。后弯风压较低，但叶片对气流的引导比较好，涡流损失少，效率较高。因此，在低压风扇和水泵中，多采用向后弯的叶片。收获机械清选风扇，为便于生产，采用后倾直叶片，效率低于后弯叶片，但高于b、c 两种。61.3）空气的理论流量Ql对理论风压pl的影响理论流量Ql：叶轮外圆处气流绝对速度v2其径向分量v2r，Ql 可假想为整个叶轮圆周都以v2r 的速度向外排风的排量。式中 b为叶轮的宽度令 62.则 流量系数，是一个无因次系数，可以认为是实际空气的流量与以假想速度u2通过孔径为D2的气流流量之比。将上式代入式 得 63.风扇的理论特性曲线：在不同的Ql时，理论风压pl将不同。将二者的关系绘制出来，即得风扇 的理论 特性曲 线。风扇的理论特性曲线64.8.4.2 8.4.2 风扇的特性曲线风扇的特性曲线风扇的特性曲线风扇的特性曲线 风扇实际工作时风扇实际工作时 p p p pl l ，QQQ Ql l。主要原因是，涡。主要原因是，涡流损失、冲击损失、摩擦损失。另外，理论推导流损失、冲击损失、摩擦损失。另外，理论推导是建立在叶片数无限的基础上，实际的风扇叶片是建立在叶片数无限的基础上，实际的风扇叶片数是有限的。各项损失是非线性的，计算复杂而数是有限的。各项损失是非线性的，计算复杂而不准确，各参数一般用试验的方法来测定。不准确，各参数一般用试验的方法来测定。8.4.2.1 8.4.2.1 风扇的有因次特性曲线风扇的有因次特性曲线风扇的有因次特性曲线风扇的有因次特性曲线让让风风扇扇的的转转速速n n保保持持不不变变，改改变变风风扇扇流流量量Q Q，测测定定风风压压p p (动动压压p pd d和和静静压压p ps s)，功功率率NN和和效效率率等等随随Q Q变变化化的的曲曲线线，称称为为风风扇扇的的有有因因次次特特性性曲曲线线 (各各参参数数是是有单位的有单位的 )。65.风扇的特性曲线是风扇的固有特性，对于同一风扇来讲，特性曲线是不变的，由厂商提供。联合收割机清粮装置风扇的有因次特性曲线(n=725rmin)66.风扇风扇的工作点，要看风扇的具体使用情况(外部管道阻力情况)。风扇的有因次特性曲线，主要用来选风扇，pQ曲线比较平坦的风扇，适用于流量变化范围较大而要求压力变化较小的场合，而pQ曲线较陡的，适用于压力变化较大而不允许流量变化太大的场合。选用风扇时，最好使其工作区域在效率的最大值附近。切记不要按pmax和 Qmax来选风扇,否则很难满足要求。67.8.4.2.2 8.4.2.2 风扇的无因次特性曲线风扇的无因次特性曲线风扇的无因次特性曲线风扇的无因次特性曲线在在农农业业机机械械上上，绘绘制制特特性性曲曲线线时时，常常以以风风扇扇的的工工作条件系数作条件系数K K为横坐标。为横坐标。K K的数值（无量纲）为的数值（无量纲）为纵纵坐坐标标为为相相当当于于风风扇扇转转速速n n =1000r/min1000r/min时时的的空空气气流量流量Q Q、全压力、全压力p p、静压力、静压力p ps s、功率、功率NN和效率和效率。阻力阻力 p ps s 反之，反之，p ps s ，p pd d=0,=0,K=K=0 0,p ps s=0,=0,K=1K=1。68.收获机械的风扇出口阻力，包括筛子和筛上脱出物对气流的阻力。东风联合收割机清粮装置风扇的无因次特性曲线69.风扇的转速n不变，各工作参数（p、N、Q）等随工作条件系数K变化曲线，称为风扇的无因次特性曲线。因为K没有因次，用相似原理计算风扇时很方便。8.4.3 风扇的相似率及其应用风扇的相似率及其应用风扇的特性曲线，表明了对于一个风扇，在某一转速下，其风压、功率和效率等随流量不同的变化情况。但是，对于不同的风扇，或同一个风扇在不同转速时，70.其性能如何呢?就是风扇相似律涉及的问题。8.4.3.1 风扇的相似率风扇的相似率1、相似条件：几何、运动、介质1 对于两个或一组风扇来说，如果它们的叶片形状相同，安装角相同，所有尺寸都成比例，则称这一组风扇相似。2 如果二者的无因次特性曲线工作条件系数K相同，则二者叶轮中气流的绝对速度v2和v2的方向是相同的。即 ，71.二者的速度三角形是相似的。根据相似三角形对应边成比例的关系可得两个风扇的流量分别为 图827速度三角形72.二者之比所以两个风扇的全压力分别为(8-15)73.二者之比两个风扇所消耗的功率分别为 (8-16)74.二者之比所以 公式(8-15)、(8-16)、(8-17)，称为风扇的相似律。它是风扇相似设计的理论基础8.4.3.2 风扇相似率的应用风扇相似率的应用(8-17)75.1.1.风扇转速和风扇转速和 Q Q、p p、v v 之间的关系之间的关系对对于于同同一一个个风风扇扇，它它是是相相似似风风扇扇的的一一个个特特例例，几几何尺寸比为何尺寸比为1 1，上式可简化为，上式可简化为可可以以看看出出，当当外外界界管管路路的的情情况况不不变变时时，风风扇扇的的流流量量Q Q与与转转速速n n成成正正比比，风风压压p p与与n n2 2成成正正比比，而而消消耗耗的功率的功率NN与与n n3 3成正比。成正比。(8-19)(8-20)(8-18)76.2.比转数在一组相似风扇中，当流量为1 m3s时，为了产生9.8Pa的全压力，风扇每分钟应具有的转数ns，称为该组风扇的比转数；根据风扇相似律和比转数定义有从上式消 去，得77.必须指出，不能将风扇的比转数ns和它实际运转时所需要的转速n混淆起来。比转数ns与风扇叶片的形状和尺寸有关。根据比转数风扇可分为：1 低比转数风扇(ns50)，2 中比转数风扇(50 ns100)。在设计离心风扇时，比转数是一个重要78.参数。如果已知某组相似风扇的比转数，就可按你需要的 Q 和 p 确定转数n。8.4.4 风扇的机械相似法设计风扇的机械相似法设计 把风扇相似律应用于风扇设计，就叫做风扇的机械相似法设计。1.选模型风扇首先选好风扇的类型（风压、叶片形状、外壳），然后再看特性曲线能否满足的要求（平、陡）。如果模型风扇得不好，相似设计就要失败。79.2.2.确定风扇的尺寸和转速确定风扇的尺寸和转速利用风扇相似律，计算出设计风扇的各个参数。利用风扇相似律，计算出设计风扇的各个参数。模型风扇参数为模型风扇参数为Q Q、P P、D D、D D2 2、b b、n n、NN设计风扇设计风扇参数为参数为Q Qx x、P Px x、D Dx x、D D2x2x、b bx x、n nx x、NNx x。结构参数解结构参数解出一个，其它参数就可确定。出一个，其它参数就可确定。根据风扇相似律得根据风扇相似律得 80.由由得得 代入代入得得 由由得得81.从模型风扇的无因次特性曲线上，查得所要求的工作条件系数K(决定于动压和全压的比值)时Q、p和N。这些参数就是已知数，上面3个方程里还有5个未知数Qx、Px、Dx、nx、Nx。其中Qx、Px是设计风扇所要求的参数，也是已知数，应用上面的公式，即可算出所设计风扇的Dx、nx和Nx。由于这种方法是建立在实验基础上的，所得结果比较可靠。82.8.5 风扇的计算风扇的计算 上一节已经提到，Qx、Px是设计风扇所要求的参数，那么你根据什么提出要求呢？8.4.5.1 主要设计参数主要设计参数 Q、p、v 1空气的流量 Q 空气的流量与进入清粮装置的轻夹杂物质量 q1成正比，即83.轻夹杂物质量与空气量之比的系数，=0.20.3。即 Q 量相当于q1的3 5倍。2气流的工作速度v 气流的工作速度应是轻夹杂物飘浮速度的倍，即对于长度为200mm左右的茎秆，=1.1 1.7，对于颖壳=1.93.9，对于糠 =2.55.0。实际上只能选一个，不吹出粮食是根本准则。84.3.风扇的全压 p风扇的静压ps 根据工作条件系数选定，一般双筛结构为 196247Pa左右。单筛结构为147 Pa左右。风扇动压。空气=1.2kg/m3 干空气=1.29kg/m385.8.5.3 风扇的壳体风扇的壳体 风风扇扇的的壳壳体体一一般般多多用用薄薄钢钢板板焊焊接接或或铆铆接接而而成成，低低压压风风扇扇壳壳体体厚厚1 11.5mm1.5mm，中中压压风风扇扇壳壳体体厚厚2.5mm2.5mm，高高压压风风扇扇壳壳体体厚厚3mm3mm以以上上。农农机机风风扇扇采采用用的的壳壳体有圆筒型及螺壳体有圆筒型及螺壳(螺线螺线)型。型。1.1.圆筒型壳体圆筒型壳体 ，构造简单，外壳尺寸小，容，构造简单，外壳尺寸小，容易制造。但出口处沿高度方向的风速不均匀，上，易制造。但出口处沿高度方向的风速不均匀，上，中、下各层的气流速度由上往下逐渐增大，一般中、下各层的气流速度由上往下逐渐增大，一般相差的比例约为，相差的比例约为，1 1：1.51.5：2 2，这种特性有时可利，这种特性有时可利用来满足农业机械上的一些特殊要求。风扇壳体用来满足农业机械上的一些特殊要求。风扇壳体与叶轮为同心圆，直径为与叶轮为同心圆，直径为 (1.05(1.051.02)1.02)D D2 2。86.螺线型与圆筒型壳体风扇的比较a)A=h/3螺线型风扇b)A=h2螺线型风扇c)A=2h3螺线型风扇d)圆筒型风扇87.2.螺线型壳体一般有对数螺线、阿基米德螺线以及阿基米德螺线和圆弧混合而成的几种壳体。螺线型壳体，能使一部分叶轮产生的气流速度(动压)转变为静压，风扇出口处沿高度方向的流速分布较均匀，效率亦较圆筒型壳体高得多，其缺点是制造较复杂，外壳尺寸较大。上图是螺线型壳体与圆筒型壳体风扇的比较，图中风扇的出风口高度h相同，风扇外径相等。三种螺线型风扇只是A值不等，分别为 ；。88.3.3.螺线外壳的简易构成方法如下图，首先以螺线外壳的简易构成方法如下图，首先以h h5 5为边，以风扇的转轴为中心画一正方形，为边，以风扇的转轴为中心画一正方形，而后依次而后依次 以该正方以该正方 形的顶点形的顶点 为圆心，为圆心，以以r r1 1、r r2 2、r r3 3和和r r4 4为为 半径画弧半径画弧 即构成螺即构成螺 旋型风扇旋型风扇 外壳。外壳。89.本章结束90.