第十章脱粒机械.doc

第八章 脱粒机械

§1 概述

脱粒是收获过程中最重要的作业项目之一，是一项最繁重的体力劳动，脱粒过迟会降低收获量，还会影响谷物的品质，甚至增产不增收，食用霉变的谷物影响健康，霉变的种用谷物根本不能用作种子。
一、对脱粒机的需求
脱净率（〉98%）；破碎少（全喂<1.5%、半喂<0.3%）；不脱壳（水稻）；暗伤少（不能种用）；生产率高；能耗低；通用性强；总损失率低（损失小全喂<2.5%，半喂<1.5%）；清洁度高（〉98%）。
二、谷物的脱粒特性
谷物脱粒的难易程度由谷粒与穗柄的连接强度来决定。其决定因素是谷粒种类、品种、成熟度、湿度。
小麦容易籼稻次之粳稻最难
脱粒难易程度常用脱下1粒谷粒所需要的力或功的大小表示；
①测量方法：弹簧秤法；离心力法 （测力）
②测量方法：冲击法；打击法 （测功）
③测量方法：传感器整测法 （测力测功）
三、脱粒原理
1、碾压：给谷穗施加压力，其力作用在谷粒表面的法向，粒与穗柄间发生剪切破坏；沿其表面亦存在切向力，也发生脱粒效果。（例如拖粒机与石滚，畜力与石滚）
2、揉搓：脱粒元件与谷物间产生的摩擦力而脱粒。元件对谷层挤压，使谷物表面产生滑动，产生展移，谷粒受切向力。
3、冲击：脱粒元件与谷物穗头间和互冲击使谷粒产生振动和惯性力而脱粒，冲击速度↑，脱粒愈易。冲击↓，多次奏效。
4、梳刷：使谷穗通过排列较密的脱粒元件缝隙，对谷粒施加拉力，则其与柄发生分离（拉断）。当然，谷粒与脱粒元件间有一定相对运动速度，则谷粒亦受冲击作用。通常茎秆自动或少量纵向运动（半喂入）。
由于脱料的物理过程较复杂，并不是单一原理能完成脱粒的。常以一种原理为主，其它原理为辅。常用的有以下几种组合：
用高的打击速度和紧搓，经较短的脱粒过程，如单滚筒脱粒装置。
用由低到高的打击速度，揉搓强度由小到大，用较长的脱粒过程，如双滚筒脱粒装置。
用较低的打击速度和松搓，延长脱粒过程，如轴流滚筒脱粒装置。

§2 脱粒装置

根据作物是否通过脱粒装置可分为全喂入式和半喂入式脱粒装置两类。
一、全喂入式

全喂入脱粒装置中谷物整株都进入并通过脱粒装置，脱粒时谷粒一脱落下来就与茎秆搀混在一起，由分离装置分离。脱的茎秆乱碎，功耗大。
按作物沿脱粒滚筒运动的方向又可分为切流式与轴流式两种。
1．普通滚筒式（切流式）
按结构分：①纹杆滚筒；②钉齿滚筒；③组合滚筒（纹杆、钉齿）；④弓齿滚筒
按机器性能的完善程度分为简式、半复式和复式三种。
简式一般只有脱粒装置，动力为3－5KW，生产率约为400－1000kg/h，脱粒后大部分谷粒与碎稿混杂，小部分与长稿混在一起，需人工清理；半复式具有脱粒、分离、清粮等部件，脱下的谷粒与稿草、颖壳等分开。一般生产率为500－1200kg/h，配7－11KW的动力机。复式除脱粒、分离、清粮装置外，还设有复脱、复清装置，并配备喂入、颖壳收集、稿草运集等装置；一般还可分级，直接得到商品粮，单独收集的饱满谷粒可作种子用。生产率为2000kg/h以上，配15－22KW动力机。
复式脱粒机工艺流程：喂入→脱粒→分离（茎秆与夹筛籽粒分离后被排出机外）→输送器（谷粒、颖壳、断穗、碎杆等）→清选（风扇和筛子）→再次风选分级（谷粒由升运器→第二清粮室）→装袋（净谷）。 ↓
（断穗）升运器（螺旋式）
↓
复脱器
↓ ———————————————— 输送器

2．轴流滚筒式
作物由滚筒一端输入，在脱粒间隙内作螺旋运动，脱下谷粒同时从凹板栅格中分离出来，而茎秆从滚筒另一端输出。较完善的还设有清粮装置。
二、半喂入式
半喂入脱粒装置只有谷物的上半部分喂入脱粒装置，茎秆并不全部经过脱粒装置，从而可免去分离装置，茎秆保持完整和整齐。有简式与复式之分。
复式：脱粒→清选（风扇或配挤动筛）→排杂轮→谷粒输送
↓
复脱→排杂
夹持链将作物茎部夹持，沿滚筒轴间移动，穗头不断进入滚筒，其弓齿梳刷，打击穗头，脱下谷粒。茎秆继续由另一端排出机外。脱下谷粒、颖壳、碎草等混杂物经凹板筛孔进入清粮室，由风扇气流将杂质排出机外。谷粒由输送搅龙送至出粮口。副滚筒将断穗复脱，碎草排出。

三、常用的脱粒装置
1、纹杆滚筒式脱粒装置

（1）基本构件
①滚筒：开式 — 抓取高度大、抓取能力强，
闭式 — 空气涡流小，功耗低，不缠草

纹杆：左纹、右纹（保证作物不沿轴向 — 侧移）

图9-8 纹杆类型和尺寸
②凹板：栅格式，包角α=100-1500
格板孔长b =30-40mm
栅条间距a =8-15mm （过大断穗多）
格板顶高h =5-15mm（保脱离与分离，过大茎秆易碎）
筛孔率=筛孔总面积/凹板总面积（40—70%）

图9-9 栅格状凹板
a.侧视剖面图 b分离筛孔
③喂入轮：喂入方向适当。径向喂入，滚筒不易抓取，茎秆易铡断，断穗多。切向喂入时，也失去了布匀的作用。
④逐稿轮：尽量靠近滚筒（滚筒上方与其相切什叶轮），以防缠草。
⑤除草档草板：防止反吐和缠草
⑥滚筒（无级）调速机构：更换不用直径皮带轮，采用无级变速速传动。
⑦脱粒间隙调节机构：改变凹板入、出口相对滚筒的位置。
⑧导向过渡栅条：水平布置比倾斜布置提高籽粒分离率27%，充分利用了逐稿器健面。
（2）工作原理
由纹杆滚筒和凹板组成。
作物进入脱粒间隙之初受到纹杆的多次打击，脱下大部分谷粒。
随后，靠近凹板的谷物运动较慢，靠近纹杆的谷物运动较快，相互产生揉搓。
纹杆速度比谷物运动速度高，且在谷物上刮过，使谷物产生径向高频振动和波浪式行动。
谷物在脱粒过程中平均速度5~8m/s，平均加速度3000m/s2，由此形成的惯性力有助脱粒。
所以，入口段，谷物受打击、搓擦作用，加上振动，使小麦粒脱粒基本完成；中段，穗头几乎已全部脱净；出口后，以搓擦为主，完全脱净。
谷物抛离速度（出滚筒）可达12-15m/s，凹板分离率达60—90%。分离在入口最高，随之呈指数函数下降。
纹杆滚筒式的特点：较好脱离（脱粒与分离）性能，茎秆断碎较少，适用多种作物，麦类最佳，结构筒单，运用广。喂不匀、湿度大，脱粒质量差。
（3）工作特性讨论
①脱粒速度与间隙
二者是决定脱离性能主要因素。

脱粒速度增加，打击、擦搓作用加强，脱净率高。
谷物“间隙”内运动速度增加，物层变薄、离心力加大，凹板分离率提高。但破碎增加。考虑脱净率和破碎率关系，二者参数适当兼顾。
极限速度Vmax（滚筒圆周速度）— 使谷粒产生严重损伤率不高的脱离速度。
使用中应选低于Vmax速度。
经验公式：
式中：Rmax —脱下与穗轴联接最强，谷粒所需的功（g.cm）
m —谷粒质量（NS2/cm）
α—纹杆打击方向与谷粒轴线方向夹角（0—900）
ε—谷粒与纹杆打击时的恢复字数。
间隙：谷层在间隙中通过速度愈来愈快，谷层渐薄、为便于纹杆的抓取间隙渐小。
入口：出口=4：1
收获干熟谷物时，可增大间隙，提高喂入量、既提高脱净率，又提高生产率。增大流筒速度和增加喂入速度，均可提高谷物在间隙中的移动速度，谷物离心力增大，谷层变薄，促分离。
减小间隙亦使谷层速度增加，谷层变薄，有利分离，但破碎增加。
注意： 脱粒速度（滚筒圆周速度）→间隙（凹板与滚筒）→包角（凹板与滚筒）
以上三方面力求协调、相互补充。
②生产率
除作物特性外，生产率受装置诸多因素影响，若L（筒长）↑，D（筒径）↑，则q↑。
但F（凹板面积）具有极为重要作用。
所以：
式中：q — 喂入量（kg/s）
q0 — 单位凹板面积能承担喂入量（kg/s·m2）
S — 凹板孤长（m）
L — 滚筒长度（m）
注意：①q0并非定值，图10-18说明它与单位喂入量所能分摊动的脱离功率有关。
②机器前进速度决定影响生产率，但速度与分摊动装置各部分功率有关。

（4）参数选择
①滚筒直径：450—600mm（标准化：400，450，500，550，600）
②滚筒长度：1200—1500mm（标准化：500，700，900，1200，1350，1500）
③纹杆数：6，8，10
④凹板长度：350—700mm（包角100°—120°）
⑤脱粒间隙：入口16—22mm，出口4—6mm （小麦）
⑥脱粒速度：28—32m/s（小麦）
⑦脱粒功率：3—3.8KW/kg/s
2、钉齿滚筒式脱粒装置
（1）工作原理
主要由钉齿滚筒和钉齿凹板组成。

钉齿滚筒脱粒装置图 钉齿的脱粒作用
a.入口间隙 b.重合度 c.出口间隙 h.齿高 a.包角
作物→滚筒钉齿抓取→脱粒间隙→脱粒（齿打击、齿间搓擦、齿顶与凹板工作面搓擦）→栅格状钉齿凹板分离（30—75%）
特点：抓取能力，不均匀喂入适应能力、脱粒能力都很强，对潮湿作物、水稻、大量等适应性好。
装配要求高、成本高、断碎多、分离能力纸、功耗大。
2．基本构件及参数
①滚筒：钉齿按螺旋线分布成排固定在齿板上。常用齿有板刀齿、楔齿、刀齿、杆齿。
板力齿：薄而长，抓取及梳刷能力强，不均匀喂入时，适应性好，打击脱粒能力也强，齿侧隙大，脱壳率低，功率消耗低。后倾角有利，适度可减少损失和功耗。
楔齿：纵断面呈楔形，齿面后弯，齿侧斜，湿杆作物不易缠绕。

钉齿
a.楔齿 b.板刀齿
②钉齿排列
按螺旋线均匀配置在滚筒上，这样可使每齿起动脱粒作用，并保证脱净，破碎减少，负荷均匀，能耗低。即设计时，让若干钉齿在同齿迹内回转，且这些齿在同齿迹内应是均匀分布的。

图9-22 钉齿排列
1）钉齿数Z（计算）
钉齿总数影响生产率。
Z≥q/qd
式中：q — 设计喂入量（kg/s）
qd — 单个钉齿脱粒能力（kg/s）与齿类型和凹板齿数有关（qd=0.02-0.04）
2）齿迹距a
相邻两齿迹间的距离。与齿侧间隙和齿厚有关。
a=2（b+δ）
式中：a — 一般取25—30mm
B — 钉齿厚度（平均厚度=（b1+b2）/2）
δ — 齿侧隙（板刀齿10—20mm）
3）齿板数M和滚筒直径D
齿板数由滚筒直径和齿板间距确定。

式中：M — 取双数，6—12
D — 滚筒直径（按齿顶计算）
h — 钉齿高度
S — 相邻齿板间距
4）螺旋线头数k
k与同一齿迹线上通过的钉齿数相等，k↑，能力↑，但茎秆破碎严重，功耗大。K=2-5。
5）滚筒长度L
可根据整机总体设计考虑，亦可由生产率计算。

式中：——钉齿距齿板端距离。（安装需要）
=10—30mm
6）齿间距B
同一齿板上相邻两齿距离。
（M为k的整数倍）
脱离速度：间隙和功耗

图9-25 齿侧间隙
齿侧间隙：⊿σ=Hsinα
式中：H —凹版径向调节量
α —钉齿楔角，
可见，H一定时，齿楔角增大，⊿σ范围增大
刀板齿侧隙不可调节，⊿σ=10~20mm。
齿端间隙：δ=（）cosα+（）sinα
式中：α —齿侧面斜度
b1 —齿最大厚度
c —齿工作面最大高度。
滚筒钉齿与凹版钉齿最大重合度：30~50mm；齿端和齿侧最小间隙＞3mm；最大间隙时，两齿完全脱开，无重合度。
3、轴流滚筒式脱粒装置
（1）类型及工作原理
立式、卧式/纵向轴流式、横向轴流式
例1：如图所示（横流式）

图9-27 轴流式脱粒装置
1.顶盖 2.螺旋倒板 3.喂入口 4.纹杆和钉齿组合滚筒 5.排除口 6.栅格式凹板
凹板 顶盖组成圆筒将轴流滚筒封装其中，作物从入口处垂直于滚筒轴喂入，在螺旋导板作用下于体内作螺旋运动。在滚筒和凹板的打击揉搓下，谷粒被脱，通过筛状凹板的分离，径杆沿圆周运动方向从排草口排出。
因脱粒时间长，一般2~4s，（切流纹杆滚筒只0.1—0.15s），且多次反复作用，脱净率良好！
因脱粒间隙大，谷粒破损少，加上分离伴随进行时间充裕，分离质量较好！
特点：①脱粒能力强，谷粒损伤小，对难脱易碎的作物适应性强。
②可省去分离机构，简化结构和尺寸。
③茎秆破碎严重（30—40%），加大清选装置负荷。
④功率耗用大，特别是搓成“辫子”，还堵塞滚筒。
例2：如图所示（纵流式）

图9-28 轴向喂入.轴向排出式轴流滚筒
(用于联合收获机.直径762mm，喂入量约6kg/s小麦)
1.分离段叶片 2.脱粒段导板 3.螺旋线脱粒纹杆 4.附加脱粒纹杆
5.喂入导板 6.喂入螺旋叶片 7.分离段凹板(栅格)
多用于联收机上，滚筒轴线与机前进方向平行。为使作物从一端喂入，设置了螺旋片，对谷物产生强列拖带冲击，实现强制喂入。
同时产生一股强制气吸气流，减少割台灰尘飞扬。缺点是功耗大，损磨大。
还有，茎秆沿轴向分别以转速差旋转，脱潮湿作物时易绞辫，影响分离和绞辫引起的功率消耗大。
例3：如图所示（立式横流）

作物自上而上作螺旋运动，圆周间隙相同，具有360°相等的离心力，360°布置的凹板均具有分离作用，分离性能↑。
同时，谷粒受离心力从筛孔分离出，依重力下落过程中若受向上气流作用即可将颖壳碎叶茎等轻杂物带去，使脱、分清三项功能在一个滚筒轴上实现。
从而机构高度简化，体积减小，重量减轻。
同样，对潮湿作物易缠辫子和堵塞功能大。
2．结构及参数
①滚筒：
脱粒齿— 纹杆式、杆齿式、板齿式、纹杆与杆齿组合式。有导向板和上盖，螺旋角20°~45°。
滚筒体 — 圆柱型；圆锥形（10°~15°）。作物由小端喂入，大端排出，轴向流动渐快，脱粒分离能力渐强。
②凹板：编织筛式；冲孔筛式；栅格式，脱粒分离能力最强28%↑，广泛应用，包角180°—240°（水平）。
③脱粒速度：麦类16—22m/s 水稻18—26m/s
④脱粒间隙：稻麦20—30mm，大豆玉米60—70mm
⑤生产率：0.6—07kg/s（与滚筒尺寸、凹板结构、作物、功率配备有关）
4、半喂入式脱粒装置（弓齿滚筒式）
（1）概述
仅穗头进入脱粒滚筒，茎秆后半部在机外。
优点：在脱粒机上省去了逐稿器，损失相应减少。采用弓齿的梳刷原理，谷粒损伤甚微，适于稻麦两用。茎秆保持完整，功耗比全喂入低。
缺点：只适于作物梢部结穗的情况，适应范围窄，不适应低矮作物，生产率受限（穗集中整齐，脱粒保证时间）。
（2）结构及参数
1）滚筒：喂入端为截锥休（50°，宽50mm，有利于轴向喂入）
2）弓齿：
①梳导齿（锥体部）— 低矮平缓，齿根跨距大，齿顶圆弧大，约粗6—8mm，强度高，用于整梳、推送、脱粒。
②细脱齿 — 齿形陡直、顶弧小、丝径细4—5mm，梳脱性能较强，根据要求，该齿有不同高度、跨度和齿顶角。
③内齿：为防弓齿内挂草、碎草，在上述齿内加设内齿（弓形、板形）。

图9-34 半喂入脱粒装置弓齿
a.细脱齿 b.加强齿 c.内齿
3）方式：
上脱式—上平脱：立割联收机侧脱输送机构太复杂，适立式割台（茎秆切割后）。
下脱式—下平脱：脱粒机常用，难以把已割下作物上脱或倒吊，适立割台（茎秆切割后）
根部被夹枝链输送时处于直立状态，在输送过程中引导茎秆逐步倾倒于承托板上（约转90°）。下平脱对作物遮盖凹板筛孔，影响籽粒分离，易造成夹带损失。
倒挂侧脱式：适卧式割台，因割下后茎秆处于水平状态，夹持链夹持根，输送过程逐渐转90°，呈倒吊状态，沿滚筒轴向从端部送入侧隙。穗自然下垂、梳刷条件好，断穗、抽草现象少，凹板分离面积大。稻、麦总损失↓，能源耗↓。

图9-35 脱粒方式
a.侧脱 b.上脱 c.下脱
4）弓齿排列：不等齿迹距螺旋排列，头数3—4。
①梳导齿设维体部3—4组，每组由3个不同形状和高度的齿组成，由低齿到高齿，并齿偏斜其运动平面10°—20°。绝大部分籽粒已脱，但断穗、夹带多。
②脱粒齿设在圆柱部分，齿跨度、高度均不同，齿迹距由大到小（40mm—15mm）。（以逐渐加强脱粒并将稿中夹带籽粒分离出来）主要起复脱作用，进一步清理，减少损失作用。
③弓齿增设滚筒末端，同时加装击禾板，加强分离。

图9-36 弓齿排列展开示例
齿迹距编号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
齿迹距(mm)
23 22 21 22 28 30 32 32 36 35 39

5）脱粒速度：过高时，籽粒损伤↑，碎稿量↑，断穗量↑。
齿顶线速 14—15m/s（水稻）
17—18m/s（小麦）（颖壳包着）
同时，小麦谷草比低于水稻，同样喂入量时，脱物层厚，夹带多。
②凹板：
编织筛式 — 断穗少，分离差，损失多，易堵塞。结构简单，用于脱粒机。

栅格式 — 与上相反，用于联收机，宽12-15mm，长20-30mm，下脱包角170 º—110º，上脱包角250 º，清洁度85-90%（水稻）、70-80%（麦尖）。
③排杂装置：排杂的后方（断穗、碎草、分离夹带）
排杂轮—D200-250mm，L100-150mm，齿高40mm后倾30º，齿距30-70mm，V=4-5m/s。
筛板—编织凹板
④夹持输送链
由夹持输送链、夹持台和传动装置等组成。输送链的齿形链片与夹持台上下配合，并在横向左右交错以便将茎秆夹成曲折使其具有抗抽出的能力夹持台本身有压紧弹簧，可在作物层厚薄不匀时仍保持足够的夹紧力。此装置与滚筒要尽量靠近以减少脱不着的“死区”。有的与滚筒轴向成50夹角斜偏安装，使谷层进入滚筒的深度逐渐加大。

图9-37 夹持输送器
1.弹簧 2.夹持台 3.夹持输送链
⑤功耗和生产率
水稻 — 2.9kw/kg/s，小麦 — 2.2kw/kg/s（茎秆光滑、干燥、牵连小）。
⑥脱粒滚筒的功率消耗与运转稳定性
脱粒滚筒所耗功率在脱粒机上约占70%，在联合收获机上约占40%，如此大的份额，研究滚筒功耗意义重大。
（kw）
式中：—空转功率（无用功率）。与脱粒过程无直接关系的阻力。如轴承内摩擦，空气对滚筒旋转阻力等。
（kw）
式中：—滚筒角速度（弧度/S）
A—与轴承种类，传动方式、滚筒重量有关的系数。
据试验
B—与滚筒转动时迎风面积有关的系数。
据试验
测定表明：占滚筒功耗约5-7%
—滚筒脱粒过程的功耗（有用功率）。用于滚筒在喂入口处对谷物的冲击力和在凹板间隙中对谷物的冲击、搓擦阻力。
设：谷物连续均匀喂入脱粒滚筒；不考虑茎秆弹性；谷物通过凹板时间较短，把滚筒对谷物冲击看成是非弹性碰撞，即谷物被滚筒冲击后立即以滚筒速度运动；谷物喂入速度与滚筒工作速度相比，忽略不计。
在喂入口滚筒对谷物的冲击时间为
在内喂入量为
根据动量定理：

式中：—单位时间内喂入谷物质量（kg/s）
—滚筒对谷物的冲击力（N）
—谷物受滚筒冲击后的运动速度（m/s）（据假设与滚筒速度相等。）
设：—将谷物拖过凹板间隙时的圆周力，将茎秆搓擦，变形、撕裂
—总的滚筒圆周阻力。
—谷物通过凹板的搓擦系数。与滚同周围速度、凹板间隙、喂入量、谷物湿度有关。
据试验
所以：（设与成正比）

则：
总功耗：
说明：
①至今，滚筒功耗的分析还不成熟；上式是建立在诸多假设基础之上的。
②实际中，谷物的运行速度并不等于圆周速度、经试验研究得到冲击功率为

式中：—速度系数（0.4-0.5）
③事实上，影响因素还很多，脱粒间隙↑，N↓；喂入量↑，转速↑，茎秆↑，湿度↑，则N↑；谷草比↑，N↑
④现代联合收获机的发展方向是提高生产率、提高作业质量、减少损失→脱不净、破损多、夹带多（分离）←滚筒和逐稿器运转速度波动有关，一般要求不大于5-7%。

§4 分离机构

谷物→脱粒装置→混合物（脱出物）→分离并将茎秆送出机外→分离机构（键式、平台式、转轮式）。
长茎秆排出时，夹带谷粒<0.5-1.0%以下。正是这一要求，分离机构往往达不到，限制了脱粒机生产能力，所以分离机构是收获机上的最薄弱环节，其技术发展迫在眉捷,合理设计成为主要任务。
分离机构种类较多，按其工作原理大致可分两类：
第一类为利用抛扬的原理进行分离，这是一种常用的分离方法。当分离机构对茎稿层抛扬时，由于谷粒比重较大，茎稿的飘浮性能较好，从而使谷粒通过松散的茎稿层分离出来。采用这种原理的有键式逐稿器和平台式逐稿器，它们通称为逐稿器。
第二类为利用离心力原理进行分离。脱出物通过线速度较高的分离筒时，依靠比谷粒重量大许多倍的离心力把谷粒从稿层中分离出来。
一、键式逐稿器
键式逐稿器由3－6个呈狭长形箱体的键并列组成，由曲轴传动。这些键依次铰接在驱动曲轴的曲柄上，各键面不在同一平面上，当曲轴转动时，相邻的键此上彼下地抖动。进到键面上的滚筒脱出物被抖动抛送，谷粒与断穗等细小脱出物由键面筛孔漏下，秸草则沿键面排往机后。键式逐稿器有双轴式和单轴式两种不同方式。

二、平台式逐稿器
它由一块具有筛孔分离面的平台、摆杆和曲柄连杆机构组成。平台的前后端支承或悬吊在摆杆上，由曲柄连杆机构来回摆动。平台上各点按摆动方向作近似直线的往复运动，稿层受到台面的抖动与抛扔，谷粒从稿层中穿过。它的结构简单，具有相当的分离能力，但较键式为低。适合在稿层较薄的条件下工作，大多用于直流型联合收获机和中小型脱粒机上。

图9-47 平台式逐稿器
三、转轮式分离装置
它由分离轮和分离凹板组成，其结构及分离工作原理类似普通滚筒式脱粒装置。脱出物由分离轮抓入并通过分离凹板，谷粒在离心力作用下穿过凹板筛孔分离出来，也有多组转轮式分离装置，多达5－6个转轮串联。

图9-48 转轮式分离装置
四、分离原理—工作条件
利用抛扬原理进行分离。

图9-49 键面脱出物抛离的条件
键面脱出物抛离条件：
设键倾向—向曲轴连心线与水平线夹角，键面阶的倾角—阶梯键面倾角
则：
键面上脱出物，即键面上的点，其运动轨迹是以O为圆心，为半径的圆弧。
若曲柄转角为，键面对脱出物支反力
则：
式中 —脱出物质量
—曲柄角速度
—曲柄转过时间
当时，脱出物欲被抛离键面
即
设为脱出物开始被抛离键面时的曲柄转角
因
所以应
则
脱出物在曲柄转角为，被抛起后，经过一段时间又回落到键面上。为了使脱出物能沿键面向后运动，即抛起后不再落回原处，脱出物抛离键面时，其速度V的方向与水平面的夹角应小于90º。
由于
所以脱出物能向后运动的极限条件
，
由上式
令 （逐稿箱的加速度比）
即 —运动特征值测定分离质量和效率
（为使脱出物向后运动，逐稿器运动参数必须小于）
则 ←设计中要给予足够重视
式中 —阶梯键面倾角
五、参数选择
设计逐稿器时，应考虑脱出物喂入量及其物理机械性质（湿度、籽粒含水量、长短茎秆百分比等）来选择逐稿器运动参数、结构参数。由于分离过程比较复杂，脱出物性质状态多变。要完全用计算方法来确定参数较困难一般用试验和类比法设计。
1、逐稿器动力参数（—曲柄转速，—曲柄半径）
、直接影响茎秆层变形情况，分离性能、输送速度。和不是孤立起作用，设计时需综合考虑。

图9-52 键式逐稿器曲轴转速与分离损失的关系
a.q=5kg/s b.q=3kg/s c.q=1.5kg/s
试验指出：振幅一定（一定），相应最佳频率一定，且此时损失最小，即↑或↓，损失↑。
↑，键面和茎秆开始向上时茎秆层的相对压实增加，上层茎秆形状向上膨松的时间晚一些，抛起的茎秆层最大厚度减小，减少谷粒通过茎秆层的时间，损失增加。
↓，对脱出物的抛扬不足，且使脱出物沿键面的平均速度过低，茎秆层变厚，分离损失提高。
试验得出：=2-2.3
2、逐稿器尺寸
①宽度：
逐稿器的分离取决于茎秆层厚度和动力参数。
茎秆层越薄、越松散、分离损失越小。其厚度主要取决于逐稿器的喂入量和宽度。
当喂入量一定时，宽度↑，茎秆层变薄，损失减小。
但宽度要与滚筒长度相配合，不然茎秆层分布不均。
近似计算公式：（引自最新研究结果。）

式中： —茎秆层自然状态下厚度（200mm）
—喂入量（kg/s
—脱出物谷粒含量（30%）
—茎秆自然状态下容重（小麦10-20kg/m3）
—茎秆层沿逐稿器的平均速度（0.4m/g）
说明：①上式指联收机较合适，用于脱粒机应加宽1倍左右（喂入不均所致）
②联收机统计，（滚筒） （纹杆）
（钉齿）
②长度：
由前分析知，逐稿器工作时，籽粒首先通过长茎秆间的空隙孔达键面，然后通过键面筛孔分离出来。因此，籽粒分离的可能性与通过茎秆机率和通过筛孔机率有关。
设 —茎秆每抛起1次，籽粒通过茎秆的机率
—茎秆每抛起1次，籽粒通过筛孔的机率
—相领两次抛起的时间分隔
—茎秆层沿逐稿器后移平均速度
—分离系数（逐稿器单位长度上谷率分离机率）
则试验说明

随着键面上茎秆层向后运动，谷粒不断分离，层中谷粒含量逐渐减少。所以沿键面各点处长度方向谷粒含量是变化的。
设 —键面上任一点处茎秆层中谷粒含量
—（为稿在键上移动距离）该点（在键面上移动距离）距键前端距离
则 分离过程表达式为：
式中：—谷粒减少的速度
又设：—茎秆进入逐稿器时谷物总量
—茎秆排出逐稿器时损失量
—逐稿器键长
则
亦
故
说明：综上所述，增加宽度比增加长度更有利。
③逐稿器倾角和阶面倾角
键式逐稿器：
末阶倾角最小（便于排草），中阶倾角最大（提高分离强度）
④键面筛孔率
筛孔率由小到大，有利于降低分离损失，达一限度后，损失降低率不显著，相反夹杂物增加。以适当选取 — 类比法 。

§5 清选装置

在脱出物中长茎稿已由分离装置分离，所得谷粒中还会有短稿、颖壳、碎杆、尘埃等夹杂物（混合物），要想处理干净，清洁谷粒。脱粒机和收获机上还务必设清粮装置。
一、种类及原理
1、气流式：按混合物中各种成分的空气动力特性的不同把谷粒分离出来，且将杂物排出机外。可分为气吹式和气吸式。

若将一谷粒放在垂直上升气流的风道中，当重力大于气流作用力时，谷粒下落，重力小于气流作用力，谷粒上升；重力等于气力，谷粒悬浮。此时气流速度称作飘浮速度或临界速度。
同理，飘浮速度小的物料吹的较远，飘浮速度大的物料落得较近。
简易脱粒机使用。
2、气流筛子式（组合式）：是风选和筛选的结合。由于混合物中各种成分的尺寸和形状不同，把通过筛孔和不通过筛孔的两部分离开，达到清洁目的。与气流清选结合，使之清洁度高。
依靠气流把飘浮性能较强的轻杂物吹走；其它靠筛分清除。
二、气流筛子清粮装置
1、结构总体
风扇筛子式清选装置由风扇和筛子组成，筛箱由杆件支撑或悬吊做往复运动。风扇多为吹出型。谷粒混合物先集中在抖动滑板或阶梯板上，而后送至筛子的前端。轻杂物沿风道被吹走，大杂物由筛尾排除，谷粒通过筛孔流人螺旋推运器或出粮口。有的机器上在筛后还装有尾筛，把断穗分离出去，以便再次处理。

2、筛子
筛子类型：鱼鳞（开度可调、应用最广、多片联动，一筛可分两段，并可接需分调开度）、编积筛（编筛和织筛）、孔筛（多为圆孔）、鱼眼筛。

3、气流与筛子的配合
①气流速度从筛前吹至筛后由高到低。中部5—6m/s，尾部2—3m/s
②气流方向与筛面成25º-30º，吹风长度为筛长的2/5—3/5。
③气流吹着空间（筛箱、侧壁、逐稿器键底构成）的形状应逐渐扩大，保证呈降低趋势的流速分布。
4、风机
①离心风机：轴向进风，离心力排风、流速递减、横向均匀。其不均匀性随B/D↑而加剧。常取B/D=1.5，B—风机出口宽度、D—叶轮直径。
改善办法：
1）将扇均分成2个风扇，成为4个进风口（整体风扇出风口可远离进风口，使中段成较大负压，两侧进风直冲中央，该中央气流特高。两端有反吸气流）
2）在出口风管内加横向导风板，且在外壳上开孔放风。
②横流风机：径向进风，气流在宽度方向分布较匀；径向尺寸比轴向进风机的离心风机缩小2/5。满足相同要求，转速、功率消耗和噪音均低。
③轴流风机：筛面气流分布均匀，风机尺寸小，轴上附设风速制动盘控制气流分布。
5、调整
清粮装置的工作质量在很大程度上取决于机构调整。清洁度常与损失率是矛盾的，因此原则是损失率在允许内的清洁度。
①筛面气流足够能将混合物吹散，并将颖壳碎草飘浮，谷粒不吹出，风量尽可能大。
②上筛前段筛孔不宜过大或过小。过大可能杂余漏下，过小削弱了吹散混合物能力。
③下筛前段筛孔开度不宜过大过大会影响谷粒质量，过小会使杂余中籽粒增加。
④下筛后段筛孔开度较大。筛落穗头，若穗头少，亦可开度小，以免过多碎茎叶进入螺旋推运器及复脱机构。
6、生产率
（kg/s）
式中：—筛单位面积能承担的谷粒混合物，喂入量，一般1.5-2.
—筛宽（一般1.5—2.5
L—筛长（一般0.8—1.4m）

§6、输送装置

在谷物脱粒机械内所用的输送装置主要有螺旋输送器、刮板器和抛扬器等三种。
一、螺旋输运器
用于输送谷粒、杂余、茎秆等。结构简单、工作可靠。能水平、垂直、倾斜布置。广泛应用，不仅脱粒机用，联收机用，甚至农机广用。
1、工作原理及主要参数

—输送器角速度
—牵连速度（物料随螺旋运动的圆周速度）
AB—相对速度（物料沿螺旋面滑移）
—绝对速度（牵连与相对的合成）
—实际绝对速度（考虑物料与螺旋面摩擦力影响，存在摩擦角）
—的水平分量
—的圆周分量

又
—螺距
—转速
即
讨论：①当（）≤0时，≤0，物料不能运动或不能按预定方向运动
即
②，能保证有轴向运动。
③对求导，并令=0，得
（物料轴向速度最大时的螺旋角的确定）
④D—螺旋外径，一般75-250mm
S—螺距，一般（0.75-1.2）D。且应满足要求。
—轴径，一般（0.02-0.03）L （输送器长度）
—轴径，一般（1.3-3mm）
—转速，一般60-400r/min
—螺旋圆周速度
2、生产率

式中：—物料容重（t/m3）
—充满系数（谷粒混合物0.3—0.4）
C—系数（随螺旋输送倾向而变）
：0 15º 30º 60º 90º
C：1 0.92 0.82 0.64 0.46
—叶片与底壳的间隙 =8~10mm
3、功率消耗
（kw）
式中：—生产率（t/h）
—输送行程的水平投影距离（m）
—提升高度（m）
—运动阻力系数（谷粒混合物1.2）
—修正系数（随输送倾向而变）
<20º时=1；=30º、45º时，=1.13、1.4

二、刮板式输送器
刮板式输送器用于输送谷粒、杂余。
可垂直布置（常称提升机）；亦可倾斜布置，但倾角不大于45º。
刮板输送器常用套筒滚子链传动，其上安装刮板，一般工作边为下边。
为此，物料升运到顶部时，靠物料的自重从刮板上滑落卸出。卸料口的长度要保证物料能及时卸净。
1、 卸料口的确定

设A点为刮板根部走到卸料口下边缘上方时为坐标原点；AB为X轴向；物料质量为m，物料受到刮板法向力N；物料沿刮板运动的摩擦力为F。则物料在刮板上卸下的过程中的力系平衡方程式为：

两次积分

当（刮板高度）时，物料卸完所需时间：

则卸料口（开度）长

一般V=1-2m/s（谷粒和杂余）
2、生产率
（t/h）
式中：—刮板高度（m），当谷粒杂余时（H=0.06-0.07）
—刮板宽度（m）（B=0.12-0.13）
—物料容重（t/m3）
—链速（m/s）
—倾斜系数
：10º 30º 60º 90º
K：0.85 0.5 0.3 0.15
—充满系数
3、功率消耗
经验公式： （KW）
式中：—输送器水平投影长度（m）
—输送器垂直投影长度（m）
W—运动阻力系数（可查教材）
Q：4.5 9 18 27 36 t/h小学常用歇后语
1.八仙过海--------各显神通 2.不入虎穴-焉得虎子
3.蚕豆开花--------黑心 4.车到山前--------必有路
5.打破砂锅--------问到底 6.和尚打伞--------无法无天
7.虎落平阳--------被犬欺 8.画蛇添足--------多此一举
9.箭在弦上--------不得不发 10.井底青蛙--------目光短浅
11.大海捞针--------没处寻 12.竹篮打水--------一场空
13.打开天窗--------说亮话 14.船到桥头--------自会直
15.飞蛾扑火-----自取灭亡 16.百米赛跑--------分秒必争
17.拔苗助长-----急于求成 18.仇人相见--------分外眼红
19.芝麻开花----节节高 20.新官上任--------三把火
21.瞎子点灯--------白费蜡 22.兔子尾巴--------长不了
23.偷鸡不成----蚀把米 24.王婆卖瓜--------自卖自夸
25.老虎屁股---- 摸不得 26.老虎拉车--------谁敢
27.老鼠过街-----人人喊打 28.麻雀虽小--------五脏俱全
29.墙上茅草----随风两边倒 30.三十六计--------走为上计
31.塞翁失马----焉知祸福 32