籽粒玉米收獲機(jī)脫出物空氣動(dòng)力學(xué)特性分析及清選方法

劉興博+葉彤+楊金磚

摘要目前，籽粒玉米機(jī)械收獲方法大致分為兩種，其中用谷物聯(lián)合收割機(jī)換裝玉米摘穗臺(tái)直接收獲玉米籽粒，或者用專門的自走式籽粒玉米收獲機(jī)直接收獲籽粒的方法已逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位，本文主要對(duì)籽粒玉米收獲機(jī)脫出物空氣動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了分析研究，為優(yōu)化籽粒收獲機(jī)脫粒裝置設(shè)計(jì)參數(shù)提供了依據(jù)參考，并簡(jiǎn)要介紹了幾種清選方法及裝置。

關(guān)鍵詞玉米收獲空氣動(dòng)力學(xué)清選

0引言

目前，黑龍江省玉米種植面積已超億畝，全省玉米機(jī)械化收獲水平達(dá)64%。機(jī)械收獲方法大致分為兩種，即一種是果穗收獲，采用摘穗剝皮機(jī)摘下果穗并剝?nèi)グ~（或摘穗機(jī)只完成摘穗作業(yè)，然后用剝皮機(jī)剝?nèi)グ~），并將莖稈切碎拋撒在田間，或?qū)⑶o稈堆放于田間，果穗經(jīng)晾曬后由玉米脫粒機(jī)脫粒；另一種是用谷物聯(lián)合收割機(jī)換裝玉米摘穗臺(tái)直接收獲玉米籽粒，或者用專門的自走式籽粒玉米收獲機(jī)直接收獲籽粒。后者直接收獲玉米籽粒，效率高，可提高谷物聯(lián)合收割機(jī)的利用率，適合收獲成熟期一致、籽粒濕度較低的玉米，并具有相應(yīng)的干燥措施，其摘穗裝置采用摘穗板組合式，莖稈不進(jìn)入脫粒裝置，摘下的玉米穗不經(jīng)剝苞葉直接進(jìn)入脫粒裝置。籽粒玉米直接收獲的方式目前已占據(jù)主導(dǎo)地位，特別是省內(nèi)大型農(nóng)場(chǎng)和農(nóng)機(jī)合作社幾乎全部采用此種方式。通過對(duì)籽粒收獲機(jī)脫出物空氣動(dòng)力學(xué)特性分析的研究，可以優(yōu)化籽粒收獲機(jī)脫粒裝置及清選裝置設(shè)計(jì)參數(shù)，提高清選后的籽粒清潔率，減少清選損失。

1脫粒裝置及脫出物清選原理

籽粒玉米收獲機(jī)的關(guān)鍵部件之一：脫粒裝置的主要工藝流程：玉米穗通過中間喂入器進(jìn)入滾筒，在高速回轉(zhuǎn)滾筒的沖擊和玉米穗、滾筒、凹板的相互作用下被脫粒。脫粒的籽粒及細(xì)小混雜物大部分通過凹板孔，由風(fēng)扇進(jìn)行氣流清選(清選方法及裝置下文將闡述)，輕混雜物從排雜口吹出，籽粒由籽粒滑板滑出機(jī)外。

氣流清選利用脫出物中谷粒和混合物空氣動(dòng)力特性的差異進(jìn)行清選，而其空氣動(dòng)力學(xué)特性以不同脫出物臨界速度來衡量。當(dāng)脫出混合物落進(jìn)清選裝置的氣流場(chǎng)中，進(jìn)入清選室內(nèi)清選時(shí)，由于受到不同的氣流作用力而被分開，通常采用風(fēng)篩式或氣流清選，實(shí)現(xiàn)籽粒和雜余的分離。

2籽粒玉米收獲機(jī)脫出物空氣動(dòng)力學(xué)特性

2.1脫出物成分

玉米經(jīng)脫粒分離出脫出物，包含玉米籽粒、苞葉、莖稈（主要是中短莖稈和碎莖稈）以及輕雜物4種基本成分。各脫出物臨界速度不同，幾何形態(tài)也存在差異，一般都不規(guī)則，通常有2種或3種幾何外形尺寸。

2.2脫出物空氣動(dòng)力學(xué)特性分析

空氣動(dòng)力學(xué)，是流體力學(xué)的一個(gè)分支,主要研究物體在空氣或其他氣體中運(yùn)動(dòng)時(shí)而產(chǎn)生的各種力。脫出物的空氣動(dòng)力學(xué)特性包括各脫出物單位體積的質(zhì)量、臨界速度、漂浮系數(shù)及阻力系數(shù)等等。清選室氣流速度、氣流方向角等氣流清選參數(shù)直接影響清選效果，需根據(jù)不同脫出物空氣動(dòng)力學(xué)特性差異來確定。

臨界速度的確定：假設(shè)將物料置于速度為v的垂直向上運(yùn)動(dòng)的空氣氣流中，當(dāng)物料受垂直向上的氣流作用力P小于自身重力G時(shí)，物料將在浮重（重力G與氣流作用力P之差）作用下自由下落；當(dāng)P大于G時(shí)，則物料將被氣流帶走；當(dāng)P和G相等時(shí)，物料處于某水平位置附近呈懸浮靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)氣流流速稱為該物料臨界速度vP。臨界速度vP是影響物料在氣流中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的重要參數(shù)之一，通常用平均值表達(dá)，或給出vP范圍，其計(jì)算公式為：

vP=gkp

式中g(shù)—重力加速度/m·s-2；

kp—物體的漂浮系數(shù)/m-1，漂浮系數(shù)kp=ρkFm，m為谷粒質(zhì)量，ρ為空氣密度/kg·m-3，k為物體在空氣中的阻力系數(shù)，F(xiàn)為物體在垂直于氣流平面上的投影面積（迎風(fēng)面積）/m2。

根據(jù)上式g取9.8 m/s2，可以計(jì)算得出不同作物的空氣動(dòng)力學(xué)特性，其中籽粒玉米單位容積的質(zhì)量為1238 kg/m3，漂浮系數(shù)為0.049~0.063 m-1，臨界速度為1248~1403m/s；苞葉臨界速度為112~223 m/s，長(zhǎng)度小于100 mm短莖稈的臨界速度為6~7 m/s，長(zhǎng)度100~150 mm短莖稈的臨界速度為7~9 m/s。根據(jù)得到的脫出物臨界速度可以確定氣流速度，設(shè)計(jì)風(fēng)扇風(fēng)量大小。

3脫出物清選方法及裝置

籽粒玉米脫出物中輕混雜物、長(zhǎng)短秸稈等較多，清選難度較大，目前常用的清選方法有風(fēng)扇式氣流清選裝置、清糧篩式清選裝置、氣流清糧篩子組合式清選裝置。

3.1風(fēng)扇式氣流清選裝置

此裝置是利用氣流清選原理清除混在籽粒中的雜質(zhì)，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，只能清除苞葉、碎草等輕雜質(zhì)。由風(fēng)扇和構(gòu)成氣流通過的風(fēng)道組成，分為吸入型、吹出型和吹出兼吸入型三種。吹出型清選裝置的風(fēng)扇大多為農(nóng)用型即雙面進(jìn)風(fēng)，常采用兩個(gè)風(fēng)扇并聯(lián)結(jié)構(gòu)，吸入型清選裝置的風(fēng)扇則為通用型，多為螺旋線蝸殼形殼體，單面進(jìn)風(fēng)。

3.2清糧篩式清選裝置

此裝置主要利用脫出物中組成各成分的尺寸特性的差異進(jìn)行分離和選別。具體方法是：根據(jù)脫出物的大小、形狀，設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)暮Y孔，以達(dá)到篩選的目的。清糧篩一般由篩架、1~3層篩子和支、吊桿等組成。篩子有可調(diào)魚鱗篩、編織篩、平面沖孔篩和魚眼篩等幾種。此種方法清糧效果不好，清選損失較高。

3.3氣流清糧篩子組合式清選裝置

此裝置主要是利用脫出物各組成成分的尺寸特性和空氣動(dòng)力學(xué)特性將清糧篩和風(fēng)扇氣流配合進(jìn)行分離選別，主要由清選篩、輸送籽粒脫出物的抖動(dòng)板、風(fēng)扇和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。工作時(shí)，清選篩和抖動(dòng)板作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，籽粒脫出物不斷地被抖動(dòng)板送往篩面，清選篩下設(shè)有風(fēng)扇，吹出的氣流將脫出物吹散，苞葉、短秸桿、雜草、輕雜物等被帶出機(jī)外，剩余的脫出物比如籽粒、長(zhǎng)秸稈等留在篩面向后移動(dòng)，籽粒自篩孔漏下，長(zhǎng)秸稈排出。這種清選方法清糧效果好，清糧損失較低，在多數(shù)脫粒機(jī)和聯(lián)合收獲機(jī)上均有應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院．農(nóng)業(yè)機(jī)械手冊(cè)（上冊(cè)）[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988.

[2]李保謙，王威立，栗文雁，等．物料懸浮速度測(cè)試方法研究［J］．農(nóng)機(jī)化研究，2009（1）：123-125.

[3]馬征，李耀明，徐立章．油菜脫出物漂浮速度及摩擦與浸潤(rùn)特性的測(cè)定與分析［J］．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2011，27（9）：13-17.

[4]陳霓，黃東明，陳德俊，等．風(fēng)篩式清選裝置非均布?xì)饬髑暹x原理與試驗(yàn)［J］．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2009，40（4）：73-77.（03）

endprint

摘要目前，籽粒玉米機(jī)械收獲方法大致分為兩種，其中用谷物聯(lián)合收割機(jī)換裝玉米摘穗臺(tái)直接收獲玉米籽粒，或者用專門的自走式籽粒玉米收獲機(jī)直接收獲籽粒的方法已逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位，本文主要對(duì)籽粒玉米收獲機(jī)脫出物空氣動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了分析研究，為優(yōu)化籽粒收獲機(jī)脫粒裝置設(shè)計(jì)參數(shù)提供了依據(jù)參考，并簡(jiǎn)要介紹了幾種清選方法及裝置。

關(guān)鍵詞玉米收獲空氣動(dòng)力學(xué)清選

0引言

目前，黑龍江省玉米種植面積已超億畝，全省玉米機(jī)械化收獲水平達(dá)64%。機(jī)械收獲方法大致分為兩種，即一種是果穗收獲，采用摘穗剝皮機(jī)摘下果穗并剝?nèi)グ~（或摘穗機(jī)只完成摘穗作業(yè)，然后用剝皮機(jī)剝?nèi)グ~），并將莖稈切碎拋撒在田間，或?qū)⑶o稈堆放于田間，果穗經(jīng)晾曬后由玉米脫粒機(jī)脫粒；另一種是用谷物聯(lián)合收割機(jī)換裝玉米摘穗臺(tái)直接收獲玉米籽粒，或者用專門的自走式籽粒玉米收獲機(jī)直接收獲籽粒。后者直接收獲玉米籽粒，效率高，可提高谷物聯(lián)合收割機(jī)的利用率，適合收獲成熟期一致、籽粒濕度較低的玉米，并具有相應(yīng)的干燥措施，其摘穗裝置采用摘穗板組合式，莖稈不進(jìn)入脫粒裝置，摘下的玉米穗不經(jīng)剝苞葉直接進(jìn)入脫粒裝置。籽粒玉米直接收獲的方式目前已占據(jù)主導(dǎo)地位，特別是省內(nèi)大型農(nóng)場(chǎng)和農(nóng)機(jī)合作社幾乎全部采用此種方式。通過對(duì)籽粒收獲機(jī)脫出物空氣動(dòng)力學(xué)特性分析的研究，可以優(yōu)化籽粒收獲機(jī)脫粒裝置及清選裝置設(shè)計(jì)參數(shù)，提高清選后的籽粒清潔率，減少清選損失。

1脫粒裝置及脫出物清選原理

籽粒玉米收獲機(jī)的關(guān)鍵部件之一：脫粒裝置的主要工藝流程：玉米穗通過中間喂入器進(jìn)入滾筒，在高速回轉(zhuǎn)滾筒的沖擊和玉米穗、滾筒、凹板的相互作用下被脫粒。脫粒的籽粒及細(xì)小混雜物大部分通過凹板孔，由風(fēng)扇進(jìn)行氣流清選(清選方法及裝置下文將闡述)，輕混雜物從排雜口吹出，籽粒由籽粒滑板滑出機(jī)外。

氣流清選利用脫出物中谷粒和混合物空氣動(dòng)力特性的差異進(jìn)行清選，而其空氣動(dòng)力學(xué)特性以不同脫出物臨界速度來衡量。當(dāng)脫出混合物落進(jìn)清選裝置的氣流場(chǎng)中，進(jìn)入清選室內(nèi)清選時(shí)，由于受到不同的氣流作用力而被分開，通常采用風(fēng)篩式或氣流清選，實(shí)現(xiàn)籽粒和雜余的分離。

2籽粒玉米收獲機(jī)脫出物空氣動(dòng)力學(xué)特性

2.1脫出物成分

玉米經(jīng)脫粒分離出脫出物，包含玉米籽粒、苞葉、莖稈（主要是中短莖稈和碎莖稈）以及輕雜物4種基本成分。各脫出物臨界速度不同，幾何形態(tài)也存在差異，一般都不規(guī)則，通常有2種或3種幾何外形尺寸。

2.2脫出物空氣動(dòng)力學(xué)特性分析

空氣動(dòng)力學(xué)，是流體力學(xué)的一個(gè)分支,主要研究物體在空氣或其他氣體中運(yùn)動(dòng)時(shí)而產(chǎn)生的各種力。脫出物的空氣動(dòng)力學(xué)特性包括各脫出物單位體積的質(zhì)量、臨界速度、漂浮系數(shù)及阻力系數(shù)等等。清選室氣流速度、氣流方向角等氣流清選參數(shù)直接影響清選效果，需根據(jù)不同脫出物空氣動(dòng)力學(xué)特性差異來確定。

臨界速度的確定：假設(shè)將物料置于速度為v的垂直向上運(yùn)動(dòng)的空氣氣流中，當(dāng)物料受垂直向上的氣流作用力P小于自身重力G時(shí)，物料將在浮重（重力G與氣流作用力P之差）作用下自由下落；當(dāng)P大于G時(shí)，則物料將被氣流帶走；當(dāng)P和G相等時(shí)，物料處于某水平位置附近呈懸浮靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)氣流流速稱為該物料臨界速度vP。臨界速度vP是影響物料在氣流中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的重要參數(shù)之一，通常用平均值表達(dá)，或給出vP范圍，其計(jì)算公式為：

vP=gkp

式中g(shù)—重力加速度/m·s-2；

kp—物體的漂浮系數(shù)/m-1，漂浮系數(shù)kp=ρkFm，m為谷粒質(zhì)量，ρ為空氣密度/kg·m-3，k為物體在空氣中的阻力系數(shù)，F(xiàn)為物體在垂直于氣流平面上的投影面積（迎風(fēng)面積）/m2。

根據(jù)上式g取9.8 m/s2，可以計(jì)算得出不同作物的空氣動(dòng)力學(xué)特性，其中籽粒玉米單位容積的質(zhì)量為1238 kg/m3，漂浮系數(shù)為0.049~0.063 m-1，臨界速度為1248~1403m/s；苞葉臨界速度為112~223 m/s，長(zhǎng)度小于100 mm短莖稈的臨界速度為6~7 m/s，長(zhǎng)度100~150 mm短莖稈的臨界速度為7~9 m/s。根據(jù)得到的脫出物臨界速度可以確定氣流速度，設(shè)計(jì)風(fēng)扇風(fēng)量大小。

3脫出物清選方法及裝置

籽粒玉米脫出物中輕混雜物、長(zhǎng)短秸稈等較多，清選難度較大，目前常用的清選方法有風(fēng)扇式氣流清選裝置、清糧篩式清選裝置、氣流清糧篩子組合式清選裝置。

3.1風(fēng)扇式氣流清選裝置

此裝置是利用氣流清選原理清除混在籽粒中的雜質(zhì)，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，只能清除苞葉、碎草等輕雜質(zhì)。由風(fēng)扇和構(gòu)成氣流通過的風(fēng)道組成，分為吸入型、吹出型和吹出兼吸入型三種。吹出型清選裝置的風(fēng)扇大多為農(nóng)用型即雙面進(jìn)風(fēng)，常采用兩個(gè)風(fēng)扇并聯(lián)結(jié)構(gòu)，吸入型清選裝置的風(fēng)扇則為通用型，多為螺旋線蝸殼形殼體，單面進(jìn)風(fēng)。

3.2清糧篩式清選裝置

此裝置主要利用脫出物中組成各成分的尺寸特性的差異進(jìn)行分離和選別。具體方法是：根據(jù)脫出物的大小、形狀，設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)暮Y孔，以達(dá)到篩選的目的。清糧篩一般由篩架、1~3層篩子和支、吊桿等組成。篩子有可調(diào)魚鱗篩、編織篩、平面沖孔篩和魚眼篩等幾種。此種方法清糧效果不好，清選損失較高。

3.3氣流清糧篩子組合式清選裝置

此裝置主要是利用脫出物各組成成分的尺寸特性和空氣動(dòng)力學(xué)特性將清糧篩和風(fēng)扇氣流配合進(jìn)行分離選別，主要由清選篩、輸送籽粒脫出物的抖動(dòng)板、風(fēng)扇和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。工作時(shí)，清選篩和抖動(dòng)板作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，籽粒脫出物不斷地被抖動(dòng)板送往篩面，清選篩下設(shè)有風(fēng)扇，吹出的氣流將脫出物吹散，苞葉、短秸桿、雜草、輕雜物等被帶出機(jī)外，剩余的脫出物比如籽粒、長(zhǎng)秸稈等留在篩面向后移動(dòng)，籽粒自篩孔漏下，長(zhǎng)秸稈排出。這種清選方法清糧效果好，清糧損失較低，在多數(shù)脫粒機(jī)和聯(lián)合收獲機(jī)上均有應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院．農(nóng)業(yè)機(jī)械手冊(cè)（上冊(cè)）[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988.

[2]李保謙，王威立，栗文雁，等．物料懸浮速度測(cè)試方法研究［J］．農(nóng)機(jī)化研究，2009（1）：123-125.

[3]馬征，李耀明，徐立章．油菜脫出物漂浮速度及摩擦與浸潤(rùn)特性的測(cè)定與分析［J］．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2011，27（9）：13-17.

[4]陳霓，黃東明，陳德俊，等．風(fēng)篩式清選裝置非均布?xì)饬髑暹x原理與試驗(yàn)［J］．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2009，40（4）：73-77.（03）

endprint

摘要目前，籽粒玉米機(jī)械收獲方法大致分為兩種，其中用谷物聯(lián)合收割機(jī)換裝玉米摘穗臺(tái)直接收獲玉米籽粒，或者用專門的自走式籽粒玉米收獲機(jī)直接收獲籽粒的方法已逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位，本文主要對(duì)籽粒玉米收獲機(jī)脫出物空氣動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了分析研究，為優(yōu)化籽粒收獲機(jī)脫粒裝置設(shè)計(jì)參數(shù)提供了依據(jù)參考，并簡(jiǎn)要介紹了幾種清選方法及裝置。

關(guān)鍵詞玉米收獲空氣動(dòng)力學(xué)清選

0引言

目前，黑龍江省玉米種植面積已超億畝，全省玉米機(jī)械化收獲水平達(dá)64%。機(jī)械收獲方法大致分為兩種，即一種是果穗收獲，采用摘穗剝皮機(jī)摘下果穗并剝?nèi)グ~（或摘穗機(jī)只完成摘穗作業(yè)，然后用剝皮機(jī)剝?nèi)グ~），并將莖稈切碎拋撒在田間，或?qū)⑶o稈堆放于田間，果穗經(jīng)晾曬后由玉米脫粒機(jī)脫粒；另一種是用谷物聯(lián)合收割機(jī)換裝玉米摘穗臺(tái)直接收獲玉米籽粒，或者用專門的自走式籽粒玉米收獲機(jī)直接收獲籽粒。后者直接收獲玉米籽粒，效率高，可提高谷物聯(lián)合收割機(jī)的利用率，適合收獲成熟期一致、籽粒濕度較低的玉米，并具有相應(yīng)的干燥措施，其摘穗裝置采用摘穗板組合式，莖稈不進(jìn)入脫粒裝置，摘下的玉米穗不經(jīng)剝苞葉直接進(jìn)入脫粒裝置。籽粒玉米直接收獲的方式目前已占據(jù)主導(dǎo)地位，特別是省內(nèi)大型農(nóng)場(chǎng)和農(nóng)機(jī)合作社幾乎全部采用此種方式。通過對(duì)籽粒收獲機(jī)脫出物空氣動(dòng)力學(xué)特性分析的研究，可以優(yōu)化籽粒收獲機(jī)脫粒裝置及清選裝置設(shè)計(jì)參數(shù)，提高清選后的籽粒清潔率，減少清選損失。

1脫粒裝置及脫出物清選原理

籽粒玉米收獲機(jī)的關(guān)鍵部件之一：脫粒裝置的主要工藝流程：玉米穗通過中間喂入器進(jìn)入滾筒，在高速回轉(zhuǎn)滾筒的沖擊和玉米穗、滾筒、凹板的相互作用下被脫粒。脫粒的籽粒及細(xì)小混雜物大部分通過凹板孔，由風(fēng)扇進(jìn)行氣流清選(清選方法及裝置下文將闡述)，輕混雜物從排雜口吹出，籽粒由籽?；寤鰴C(jī)外。

氣流清選利用脫出物中谷粒和混合物空氣動(dòng)力特性的差異進(jìn)行清選，而其空氣動(dòng)力學(xué)特性以不同脫出物臨界速度來衡量。當(dāng)脫出混合物落進(jìn)清選裝置的氣流場(chǎng)中，進(jìn)入清選室內(nèi)清選時(shí)，由于受到不同的氣流作用力而被分開，通常采用風(fēng)篩式或氣流清選，實(shí)現(xiàn)籽粒和雜余的分離。

2籽粒玉米收獲機(jī)脫出物空氣動(dòng)力學(xué)特性

2.1脫出物成分

玉米經(jīng)脫粒分離出脫出物，包含玉米籽粒、苞葉、莖稈（主要是中短莖稈和碎莖稈）以及輕雜物4種基本成分。各脫出物臨界速度不同，幾何形態(tài)也存在差異，一般都不規(guī)則，通常有2種或3種幾何外形尺寸。

2.2脫出物空氣動(dòng)力學(xué)特性分析

空氣動(dòng)力學(xué)，是流體力學(xué)的一個(gè)分支,主要研究物體在空氣或其他氣體中運(yùn)動(dòng)時(shí)而產(chǎn)生的各種力。脫出物的空氣動(dòng)力學(xué)特性包括各脫出物單位體積的質(zhì)量、臨界速度、漂浮系數(shù)及阻力系數(shù)等等。清選室氣流速度、氣流方向角等氣流清選參數(shù)直接影響清選效果，需根據(jù)不同脫出物空氣動(dòng)力學(xué)特性差異來確定。

臨界速度的確定：假設(shè)將物料置于速度為v的垂直向上運(yùn)動(dòng)的空氣氣流中，當(dāng)物料受垂直向上的氣流作用力P小于自身重力G時(shí)，物料將在浮重（重力G與氣流作用力P之差）作用下自由下落；當(dāng)P大于G時(shí)，則物料將被氣流帶走；當(dāng)P和G相等時(shí)，物料處于某水平位置附近呈懸浮靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)氣流流速稱為該物料臨界速度vP。臨界速度vP是影響物料在氣流中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的重要參數(shù)之一，通常用平均值表達(dá)，或給出vP范圍，其計(jì)算公式為：

vP=gkp

式中g(shù)—重力加速度/m·s-2；

kp—物體的漂浮系數(shù)/m-1，漂浮系數(shù)kp=ρkFm，m為谷粒質(zhì)量，ρ為空氣密度/kg·m-3，k為物體在空氣中的阻力系數(shù)，F(xiàn)為物體在垂直于氣流平面上的投影面積（迎風(fēng)面積）/m2。

根據(jù)上式g取9.8 m/s2，可以計(jì)算得出不同作物的空氣動(dòng)力學(xué)特性，其中籽粒玉米單位容積的質(zhì)量為1238 kg/m3，漂浮系數(shù)為0.049~0.063 m-1，臨界速度為1248~1403m/s；苞葉臨界速度為112~223 m/s，長(zhǎng)度小于100 mm短莖稈的臨界速度為6~7 m/s，長(zhǎng)度100~150 mm短莖稈的臨界速度為7~9 m/s。根據(jù)得到的脫出物臨界速度可以確定氣流速度，設(shè)計(jì)風(fēng)扇風(fēng)量大小。

3脫出物清選方法及裝置

籽粒玉米脫出物中輕混雜物、長(zhǎng)短秸稈等較多，清選難度較大，目前常用的清選方法有風(fēng)扇式氣流清選裝置、清糧篩式清選裝置、氣流清糧篩子組合式清選裝置。

3.1風(fēng)扇式氣流清選裝置

此裝置是利用氣流清選原理清除混在籽粒中的雜質(zhì)，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，只能清除苞葉、碎草等輕雜質(zhì)。由風(fēng)扇和構(gòu)成氣流通過的風(fēng)道組成，分為吸入型、吹出型和吹出兼吸入型三種。吹出型清選裝置的風(fēng)扇大多為農(nóng)用型即雙面進(jìn)風(fēng)，常采用兩個(gè)風(fēng)扇并聯(lián)結(jié)構(gòu)，吸入型清選裝置的風(fēng)扇則為通用型，多為螺旋線蝸殼形殼體，單面進(jìn)風(fēng)。

3.2清糧篩式清選裝置

此裝置主要利用脫出物中組成各成分的尺寸特性的差異進(jìn)行分離和選別。具體方法是：根據(jù)脫出物的大小、形狀，設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)暮Y孔，以達(dá)到篩選的目的。清糧篩一般由篩架、1~3層篩子和支、吊桿等組成。篩子有可調(diào)魚鱗篩、編織篩、平面沖孔篩和魚眼篩等幾種。此種方法清糧效果不好，清選損失較高。

3.3氣流清糧篩子組合式清選裝置

此裝置主要是利用脫出物各組成成分的尺寸特性和空氣動(dòng)力學(xué)特性將清糧篩和風(fēng)扇氣流配合進(jìn)行分離選別，主要由清選篩、輸送籽粒脫出物的抖動(dòng)板、風(fēng)扇和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。工作時(shí)，清選篩和抖動(dòng)板作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，籽粒脫出物不斷地被抖動(dòng)板送往篩面，清選篩下設(shè)有風(fēng)扇，吹出的氣流將脫出物吹散，苞葉、短秸桿、雜草、輕雜物等被帶出機(jī)外，剩余的脫出物比如籽粒、長(zhǎng)秸稈等留在篩面向后移動(dòng)，籽粒自篩孔漏下，長(zhǎng)秸稈排出。這種清選方法清糧效果好，清糧損失較低，在多數(shù)脫粒機(jī)和聯(lián)合收獲機(jī)上均有應(yīng)用。

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