第十章谷物清选、干燥和种子加工机械

第十章谷物清选、干燥和种子加工机械第一节谷物清选机械第二节种子加工机械第三节谷物干燥机械第一节谷物清选机械一、概述二、谷粒的物理特性三、谷物清选原理及清选机械一、概述◇清粮与选粮的目的，就是从联合收获机、脱粒机以及其它方法脱下来的谷物中，完全分离开来(清粮)，并将清洁了的谷粒，按照形状，大小、比重等特征，分成不同的等级(选粮)，使谷粒的成色达到一致。谷物经过清选后，可以获得质量均匀，尺寸一致的种子。◇种用谷物经过清选以后，由于具备了良好的生长发育基础，不仅可以使播后苗齐、苗壮，充分发挥良种的增产作用，而且可以节约种籽用量。清选后的种子已清除掉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。◇商品粮经过清选之后，不仅可以提高品质和等级，增加经济收益，而且次品可作为饲料用粮，可以节约不必要的运输费用。二、谷粒的物理特性收获后的谷粒常混有各种夹杂物，这些夹杂物和谷粒之间，有着不同的特性，只要找到谷粒和夹杂物有明显差异的特性，就可以利用它进行分选。清选机械常用的物理特性有以下几种：（一）谷粒的大小和形状谷粒的大小和形状由长，宽。厚三个尺寸决定的。长度（l）最大，宽度（b）次之，厚度（a）最小，根据籽粒三个尺寸的大小可以分成以下几种情况：1、lba为扁长形谷粒，如玉米，小麦等。2、Lb=a为圆柱形谷粒如小豆3、l=ba为扁圆形谷粒，如野豌豆4、l=b=a为球形谷粒，如豌豆。根据谷粒的这些特性，我们可以用圆孔筛，长孔筛和窝眼筒等工作部件分别按谷粒宽度，厚度和长度来进行分离。谷粒和混杂物部有长、宽、厚这三个基本尺寸。最大尺寸为长度，其次为宽度，最小为厚度。同一种作物，各个谷粒的尺寸并非完全一致，而是在一定范围内变动。利用谷物和混杂物在某一尺寸方面存在的差异就可以进行清选。如按籽粒的厚度来分离采用长方形筛孔的筛子。长方形筛孔的筛子不是按籽粒的长度来分离；因为虽然籽粒的长度很长，但当它竖立起来．只要宽度小于筛孔，才能从这些筛孔通过。同样道理，长方形筛孔也不能根据种子的宽度来分离。这是由于只要籽粒的厚度小于筛孔，虽然宽度方面不能被通过筛孔，但如籽粒侧转过来．它就能按自己的厚度从这些筛孔通过因此，长方形孔只能用按照籽粒的厚度来分离。如籽粒和混合物间可以按宽度来分离时，可以采用圆孔筛。籽粒通过筛子时必需是竖立的，所以圆孔筛不宜以籽粒的长度和厚度来分离，这是由于籽粒的宽度大于筛孔直径时，虽其厚度比筛孔直径小，仍然不能通过。（二）谷粒的体积质量（密度）谷粒的密度，依其种类、湿度、成熟度和受病虫伤害程度的不同而有差别，可用这个式子来表示谷粒密度：ρ＝Q/V(g/cm3)其中：Q----一定容积的谷粒质量（g）V---谷粒容积（cm3）根据密度的大小，可将谷物混合物分离，常用液选或重力时清选机来分离。（三）谷粒的形状和表面特性不同类型作物其谷粒表面特性是不一样的，有光滑的，粗糙的等。所以这些谷粒之间的相互摩擦或与其他物体如木板，铁板，不同筛面的摩擦角也不相同。在生产中，常常采用各种类型的摩擦式分离器进行分离。（四）谷粒的空气动力学特性三、谷物清选原理及清选机械（一）谷物清选机械的技术要求（1）谷粒经过清选机械清选后，应能达到规定的标准。（2）清选过程不损伤谷粒。（3）适应性广，能进行多种谷物的清选和分级。（4）生产率高，能耗低。（5）工作质量稳定，使用调整方便（二）谷物清选机械的分类谷物清选工作，就是以谷物与夹杂物的不同物理机械性能为依据进行的。（1）利用谷粒空气动力学特性的如风选机、扬场机等；（2）利用尺寸特性的如筛选机、窝眼式选粮筒等；（3）利用表面特性的如摩擦式清选机、螺旋分离器等；（4）综合利用几种特性的如复式清选机、重力清选机等。目前应用最多的是气流与筛子联合应用的清选机械。有的还配合窝眼选粮筒，既能清粮，又能分级，称为复式清选机。（三）种子的尺寸特性及其分离方法1、筛选筛选法是使混合物在筛上运动，由于混合物中各种成分的尺寸和形状不同，就有可能把混合物分成通过筛孔和通不过筛孔两部分，以达到清选目的。（1）筛子的形式和选择目前机器上常用的筛子有三种型式，编织筛、鱼鳞筛和冲孔筛。这三种筛子各有优缺点应根据工作要求来选用。编织筛是用铁丝编织而成。它对气流阻力小，有效面积大，生产率高。一般适宜作上筛。但孔形不准确，且不能调节，主要用于清理服出物中较大的混杂物。鱼鳞筛一种是由冲压的鱼鳞形条片组合而成。筛孔尺寸是可调的，使用时不需要更换筛子。调整筛孔就能满足不同作物清选曲需要。另一种是在一块铁皮上冲出鱼鳞孔，因而筛孔尺寸不能变。冲孔筛是在薄铁板上冲制孔而成。常用的有长方孔和圆孔两种。这种筛子孔眼尺寸一致，分离谷粒较精确。图10-1麦粒的尺寸特征长方形筛孔圆形筛孔冲孔筛的筛片坚固耐用不易变形，但有效面积小，生产率稍低，不适于负荷大的分离工作。一般作下筛比较合适。在选择筛孔形式和尺寸时，应根据被筛物的组成和筛选要求按被筛物有所差别的某种尺寸特性，来确定用圆孔或长孔筛以及孔的尺寸。种子的尺寸愈接近筛孔的尺寸，其通过的机会愈小。两者尺寸相等时不能通过，如果种子的尺寸与孔相差太大，则起不到清选的效果，所以在选择筛孔形式和尺寸时，应使筛孔的尺寸略大于被筛物尺寸。（2）筛孔的尺寸和配置圆孔的尺寸和配置圆孔筛的工作尺寸用圆孔直径d表示。圆孔在筛面上的分布对谷粒的通过性能和筛子分离完全度有很大的影响。种子通过筛孔的可能性随着筛孔在单位筛面上的总数增加而增加，也即与筛子的相对有效面积成正比。设筛子的工作面积为F(m2),总的筛孔面积为f(m2)，则相对的有效面积为u=f/Fu值愈大，种子通过筛孔的可能性也愈大。长方孔的尺寸和配置长方孔的工作尺寸是筛孔的宽度b。筛孔长度用a表示，虽非筛子的工作尺寸，但必须大于种子长度，它对种子的分理性能有很大影响。长方形孔在筛面上布置一般有四种形式：直线形，棋形，倾斜形和交叉形。其中，以直线形，棋形应用较为广泛。从强度的观点考虑，当筛面上受均匀载荷时，直线形的筛孔的孔间部分受拉伸，承担载荷的大部分，因而筛孔不易变形。而棋形配置的筛孔有有位于筛面内的横向力时，筛孔之间的间隔部分将弯曲使筛孔变形；从分离效果来看，在布置筛子时应使种子在筛面上的运动方向和长孔方向一致，以便有效地分离种子。清选机上筛子的配置一般清选机上常装三组筛子：第一组筛子用来分离大的混杂物；第二组筛子用来分离小的混合物，第三组筛子用于对主要作物种子分级或分类。直线型棋型筛子之间的配置通常有三种方法：a)并联配置使后面的筛子的得到的被筛物均是通过前筛筛孔的过筛物。常用于简易的清选机，联合收获机的分离机构和复式脱粒机。b)串连配置使后面的筛子的得到的被筛物均是前筛筛面滑下来的筛上物。应用于某些专用的种子清选机。c)综合配置这种方法通常是第一个筛子和第二个筛子按并联配置，而第二个筛子和第三个筛子按串联配置。所以目前大部分的种子清选机都是采用这种配置方法。并联配置筛子串联配置筛子综合配置筛子图10-2（3）筛子在筛面上的运动用筛选方法清选，必须保证被筛物能在筛面上移动，使谷粒有更多的机会由筛孔通过，而被阻留于筛面上的大杂物沿筛面流出。为了达到这一目比筛体常用四根吊杆悬起或支起。借曲柄连杆机构使它作往复运动。为了提高筛选质量，筛体本身有一较小的倾斜角度。筛子的摆动有纵向和横向两种型式。横向摆动时，被筛物在筛面上作之字形移动，逐渐沿筛面滑出筛外，经过的路程校长，可以增加被筛物在筛面上的停留时间。纵向摆动，被筛物沿筛面纵向上下移动，下移较上移距离大，逐渐滑出筛外。经过的路程较短，在筛面停留的时间少，生产率高但分离效果较差，在其它条件相同时，所用筛子的长度应较纵间摆动者为大。2、窝眼筒分选（1）组成窝眼筒分选是一种按谷粒长度不同进行分级的选粮装置。由筒壁上压有许多直径相同圆窝的圆筒和圆筒内中央的承种槽以及推运器组成（2）分离原理选粮筒按一定的倾角(1°—2°)安装，工作时低速回转，筒中的谷粒长度小于圆窝直径的短籽粒，落入圆窝后随窝上升，达到比长谷粒高一些的位置后，落入承种槽，被槽内的推运器运走；而大于圆窝直径者不能落入窝内，被圆筒带到一定高度后，因本身重量下落,从筒底的一端排出。因此，改变承种槽在筒内的高低位置和采用不同直径的圆窝筒，就可按谷粒的长度进行分级。提高承种槽槽缘位置，长谷粒进入承种槽的可能性越小。窝眼筒按长度分选图10-3调整原则是尽量使长短谷粒分离。圆窝直径的大小，应按所要分离混合谷粒的尺寸长短来确定，原则是小于长谷粒，稍大于短谷粒。谷物在选粮筒中不仅受到本身重力的作用，也受到由于筒的回转所产生的离心力的作用，如选粮筒的转速增高，离心力与重力相等时，谷粒既开始不能下滑而被紧压在筒内表面，随同回转。由此可见，选粮筒的生产率受转速的限制，只有当转速小于此转速时，谷粒才能下落。新设计的窝眼选粮筒，在筒的下方增设一个四叶片搅龙。它以高于窝眼筒的速度与窝眼筒同向旋转，以翻动筒底谷物，增加谷粒接触窝眼的机会，从而提高窝眼筒的生产率。（四）按谷粒重量及空气动力学特性清选风选谷物混合物，主要是利用谷粒和各种成分不同的临界速度与飘浮性能来进行的。常用方法有以下三种：1、垂直气流即利用风机产生的气流，在管道内向上吹吸和改变其流动速度，因而改变对谷物混合物作用力的大小来清选谷物。2、倾斜气流将风机产生的气流吹向正在从粮斗中落下或受筛分的混合物上，使迎风面积和漂浮系数较大、重量较小的夹杂物，被气流吹得较远；而漂浮系数较小的谷粒，则落在近处。农村普遍使用的风车即此原理。3、抛掷清选它是将谷物混合物以较高的速度抛到空气中，利用空气对谷粒及混杂物阻力的不同，而被抛掷到不同的距离。其中飘浮系数较大的夹杂物受到空气的阻力较大，抛掷距离较近；而重量大的谷粒，由于惯性较大且受到空气阻力较小，就抛掷得较远，从而达到分离的目的。图10-4垂直气流式清选装置图10-5倾斜气流式清选装置带式扬场机图10-6（五）按谷粒形状和表面特性清选凡用风选和筛选等方法不能分离的谷物，可根据谷粒的表面光滑和粗糙程度的不同，采用相应的方法进行分离清选。1、用倾斜回转带进行分离在上、下两辊轴间张以输送带，与水平成一倾斜角度，使带纵向向上运动。由料斗落到带上的混合物中，表面光滑的谷粒将沿斜面下滑；而表面粗糙、摩擦系数大的谷粒，则随带运动到上方，由顶部落到机后。摩擦带式分离机输送带的材料有布、麻绒或橡胶等多种。使用中应注意调整好带的倾角与旋转速度，以达到分离好混合物的目的。2、用螺旋面进行分离在直立的支柱上焊接3-5节节距相等的螺旋面，将混合物由上端漏斗喂入，使之沿螺旋面下滑。其中表面粗糙的谷粒，由于摩擦阻力大，仅产生滑移，且运动速度较慢，因而产生的离心力较小，即沿螺旋内侧以较小速度向下滑落；表面光滑的圆形谷粒，则因滚动速度较快，产生较大的离心力而向外移动，以致滚出螺旋面外，从而使两者分离。（六）按比重进行分离谷粒的比重，依其种类、湿度、成熟度和受病虫伤害程度的不同而有差别。因此，根据比重的大小，可将谷物混合物分离。重力精选机，是综合利用气流与振动的原理，按比重分离谷物混合物的机械。重力清选机的分级台就靠比重法分离不同程度的物料和石块等。工作时，物料沿密孔金属网筛的斜面下滑，同时，由于台面下的气流作用和台面振动，物料依其比重不同分成层次，并处于不同的悬浮状态。最重的在下面，既受台面振动的推逐向右侧横移，又沿网面向上移动，在网面较高处排出。最轻的物料则浮于上层，很少受到台面的推逐，主要依靠斜向吹来的气流和台面倾斜作用，向最低点移动并经最左端流出。中层的谷粒，则依其层次所受到的不同推逐力和气流作用，分别由中间各出口流出。这样可按谷粒和杂物的不同比重分成3-5级。比重式清选机工作台面（七）其他分选方法谷物品种很多，特性各异，特别是种子清选，还涉及蔬菜、花卉、牧草、林果等，在形态上更是千差万别。利用前述四种分选原理已难以满足清选要求，为此，又依据籽粒的一些其他物理特性差异研制了不同的清选分离装置。1、利用弹性分选籽粒质量与弹