第六章 脱粒机械
第一节 脱粒机的一般结构和工作原理
第二节 脱粒装置及理论分析
第三节 分离装置及理论分析
第四节 清粮装置及理论分析
第六章 脱粒机械
脱粒机械是收获过程中最重要
的机具之一, 在分别收获法中占主
导地位, 利用脱粒机械可使收获周
期比人工收获缩短 5~7天, 在联合收
获机上他作为核心部件, 对整机的
工作质量起到了决定性的作用 。
脱粒机械的类型
一、按脱粒程度分类,
简易式脱粒机
半复式脱粒机
复式脱粒机
二、按谷物喂入的方式分类,
全喂入 脱粒机
半 喂入 脱粒机
简易式脱粒机 —— 只有脱粒装置, 不
能分离和清粮, 处理结果为混合物,
尚需后续加工处理 。
脱粒滚筒
脱粒凹版
机壳
谷物
长茎秆
籽粒混合物
半复式脱粒机 —— 有脱粒, 分离和清
粮功能, 能获得比较干净的籽粒, 但
脱粒不太彻底, 仍有少量的混合物 。
复式脱粒机 —— 除了有脱粒, 分离, 清
粮功能外, 还设有复脱, 复清和分级装
置, 能获得不同级别的干净籽粒 。
第一节 脱粒机的一般结构
和工作原理
一, 脱粒机的一般组成
二, 脱粒机的工作原理
三, 脱粒机的工艺流程
脱粒机一般包括以下主要
部分,脱粒装置, 分离装置, 清
粮装置, 传动装置和机架等 。 其
中, 脱粒装置, 分离装置, 清粮
装置是脱粒机械的三大组成部分,
也是本章的主要讲述内容 。
一、脱粒机的一般组成
籽粒
滑板
脱粒机械的一般结构组成及工作原理
风机
清粮筛
脱粒装置
分离装置
茎秆
逐稿轮 喂入轮
杂
余
谷物
二、脱粒机械的工作原理
被割谷物经脱粒机械的喂入口
进入由脱粒滚筒和凹版组成的脱粒
间隙进行打击和搓擦后,短脱出物
通过栅格状凹版进入由清选筛和风
机组成的清粮装置进行清选。
长脱出物 则进入分离装置进行
茎秆与籽粒的分离, 长茎秆被排出
机外, 而籽粒等短脱出物则通过分
离装置上的筛孔进入下方的清粮装
置进行清选；在风机和清选筛的联
合作用下, 颖壳等细小轻杂物被吹
出机外, 干净的籽粒经由籽粒收集
装置进入集粮装置 。
三,脱粒机的工艺流程
谷物 脱粒装置
短脱出物 长脱出物 分离机构
清粮装置
茎秆
杂余
机外
籽粒 机外
短脱出物
70%籽粒
思考题
1、脱粒机械的分类方式？
2、脱粒机械的一般构成？
3、脱粒机械的一般工作原理或工艺流程？
第二节 脱粒装置及理论分析
一、脱粒装置的功用与技术要求
二、谷 物的脱粒特性与脱粒原理
三、脱 粒装置的类型
四、切流纹杆滚筒式脱粒装置
五、切流钉齿滚筒式脱粒装置
六、脱粒装置的功率消耗
第二节 脱粒装置及理论分析
脱粒装置是脱粒机械和联合收获机
上的核心工作部件, 尤其是对于简易式
脱粒机而言更是核心的核心 。 脱粒装置
工作性能的优劣对其他辅助工作部件的
影响是很敏感的, 在很大程度上决定了
整个系统的工作质量和生产率, 脱粒机
械和联合收获机的设计与选型均是依据
脱粒装置的参数来确定的 。
一、脱粒装置的功用与技术要求
将谷粒从穗轴上脱离下来，并有一
定的分离能力。
1、脱粒装置的功用
2、质量要求
脱粒干净，脱净率＞ 99%
破碎率小，破碎率＜ 0.5%
小麦不破皮
水稻不脱壳
功率消耗小，结构紧凑，通用性好。
二、谷 物的脱粒特性与脱粒原理
1、谷 物的脱粒特性
谷物的脱粒特性 —— 主要是指谷物的脱粒
难易程度，这种难易程度主要取决于谷粒
与谷穗之间的连接强度，而他们之间的连
接强度与作物的品种、成熟度和湿度有直
接的关系，随着这些因素的改变，破坏谷
粒与谷穗之间的连接所需要的能量也是不
相同的。
脱粒的难易程度通常用脱下一颗籽
粒所需要的功来表示 。 常用的方法有：
牵拉法, 冲击法等 。 试验结果表明, 小
麦的脱粒功 A=30g.cm,小麦的脱粒功
小于水稻的脱粒功 。
P
2、谷物的脱粒原理
⑴ 冲击脱粒：靠脱粒元件与谷物穗头
的相互冲击作用而进行脱粒。冲击速
度越高，脱粒能力越强，但破碎率也
越大。
⑵ 搓擦脱粒：靠脱粒元件与谷物之间，
以及谷物与谷物之间的相互摩擦而使
谷物脱粒。脱粒装置的脱粒间隙的大
小至关重要。
⑶ 梳刷脱粒：靠脱粒元件对谷物施加
拉力而进行的脱粒。
⑷ 碾压脱粒：靠脱粒元件对谷物施加
挤压力而进行的脱粒。此时作用在谷
物上的力主要是沿谷粒表面的法向力。
⑸ 振动脱粒：靠脱粒元件对谷物施加
高频振动而进行的脱粒。
上述几种脱粒方式是在长期的
生产实践过程中总结而来的，不同
的作物种类和作物品种、不同的贮
存方式和后加工方式，其脱粒方法
也不同，也就是说，选择何种脱粒
方法完全取决于作物的特性。例如：
小麦与水稻的脱粒特性就有较大的
差异。
小麦的籽粒在未成熟时被紧紧的
包裹在颖壳里, 而一旦成熟, 颖壳就
被张开, 籽粒与颖壳之间的连接强度
大大削弱, 而且小麦的脱粒要求是获
得干净的籽粒 。 收获时, 小麦的籽粒
与颖壳之间的连接强度较弱, 籽粒的
外壳相对坚硬, 不易破碎, 因此, 小
麦的脱粒一般采取搓擦脱粒和冲击脱
粒为主 。
水稻的脱粒特性与小麦不同, 即
便是在成熟度较高的时候, 籽粒与颖
壳之间的连接强度仍然很大, 但谷粒
与穗轴之间的连接比较脆弱 。 水稻的
贮存方式也与小麦不同, 水稻为带壳
贮存 。 如果裸存的话, 存放时间很短 。
水稻的籽粒脆硬, 容易破碎 。 因此,
水稻收获多采用梳刷脱粒 。
三、脱 粒装置的类型
脱粒装置主要用来进行谷物的脱粒，由
于谷物的脱粒是根据谷物的脱粒特性来确定
脱粒方式的，因此，不同的脱粒原理决定了
脱粒装置也不同。一般有三种基本类型,
纹杆滚筒式（切流式、轴流式）
钉齿滚筒式（切流式、轴流式）
弓齿滚筒式
四、切流纹杆滚筒式脱粒装置
1、组成：纹杆滚筒、栅格状凹版、间
隙调节装置等
2,特点：以搓擦脱粒为主, 冲击为辅, 脱粒能
力和分离能力强, 断稿率小, 有利于后续加工
处理, 对多种作物有较强的适应能力, 特别适
用于小麦收获, 多用于联合收获机上 。 但当喂
入不均匀, 谷物湿度大时, 脱粒质量明显下降 。
3、主要结构参数
纹杆数量,m=6~8
滚筒转速,n=750~1400r / min
凹版包角,α=100~1200
脱粒间隙：入口 16~22 / 出口 4~6
五、切流钉齿滚筒式脱粒装置
1、组成：钉
齿滚筒和钉齿
凹版
2,特点：利用钉齿对谷物的强烈冲击以及在
脱粒间隙内的搓擦而进行脱粒 。 抓取能力强,
对不均匀喂入和潮湿作物有较强的适应性 。 但
由于断秆率较高, 分离效果较差, 对分离装置
和清粮装置的工作造成一定的困难 。
六、弓齿滚筒式脱粒装置
1、组成：弓齿滚筒，栅格状凹版、夹持输送装置等。
2,特点：工作时, 谷物根部由夹持输送装置
夹紧, 沿滚筒轴向移动, 仅使谷物穗头部分进
入脱粒间隙 。 在谷物沿滚筒轴向移动的过程中,
谷穗不断受到滚筒弓齿的梳刷和冲击, 谷粒被
脱下 。 主要适用于水稻 。
七、脱粒装置的功率消耗
脱粒装置在工作时，在运转稳定
性较好（保障脱粒滚筒运转稳定性的
条件：有足够的转动惯量；发动机有
足够的储备功率和较灵敏的调速器）
的条件下，其功率总耗用 N由二部分
组成：用于克服滚筒空转而消耗的功
率 Nk（占总功率消耗的 5%~7%）和
用于脱粒阻力而消耗的功率 Nt。
N = Nk + Nt （ kW）
1、空转功率消耗 Nk = Aω + Bω 3
式中,A—— 系数,Aω 为克服轴承及传
动装置的 摩擦阻力 的功率消耗。
A=（ 0.2~0.3） × 10ˉ 3
B—— 系数, Bω3为克服滚筒转动
时的空气迎风阻力而消耗的功率 。 B=
（ 0.48~0.68） × 10ˉ6
2、脱粒功率消耗 Nt
脱粒过程比较复杂，谷物首先是以较
低的速度进入脱粒装置入口处，与高速旋
转的脱粒滚筒接触，然后被拖入脱粒间隙
进行搓擦，既有打击也有搓擦，研究的依
据是动量守恒定率 —— 冲量转换为动量,
P△ t =△ mV,m/ =△ m /△ t
式中,P— 冲击力，△ t— 冲击时间，△ m— △ t时间内
脱粒元件抓取的谷物量,m/— 单位时间喂入的谷物量 。
? ?－f
Vm
N
t
11000
2
?
?
f— 综合搓擦系数,0.7~0.8
V— 滚筒的切向速度,m / s
思考题
1、谷物有哪五种脱粒方式？小
麦和水稻最适合哪一种？
2、纹杆滚筒式脱粒装置的工作
特点是什么？
一、分离装置的基本类型
二,双轴键式逐稿器的基本工作条件
三、分离装置的功率消耗
第三节 分离装置及理论分析
一、分离装置的基本类型
只有全喂入式脱粒装置才设有
分离装置，其目的就是将经脱粒装
置排除的长脱出物中夹带的籽粒及
断穗头分离出来，将长茎秆排出机
外。由于分离原理不同，分离装置
的类型也不同。
1、利用抛扬原理进行分离,
当分离机构对谷物茎秆层进
行抛物体运动时，利用籽粒比重
大、茎秆漂浮性能好的特性，将
籽粒从松散的茎秆层中分离出来。
目前常用的分离装置有,键式逐
稿器,平台式逐稿器、分离轮式逐稿
器，后两种现在已基本淘汰。
双轴键式逐稿器
平台式逐稿器
转轮式分离装置
2、利用离心原理进行分离
脱出物通过高速旋转的分离筒时，依靠比籽粒大
许多倍的离心力将籽粒从茎秆层中通过分离筒周边的
分离孔径向甩出。
分离筒
刮送螺旋
3、目前分离装置存在的问题
⑴ 谷物分离损失大，主要表现在
夹带损失（要求 0.5~1%）。
⑵ 分离机构对负荷过于敏感。
⑶ 分离机构尺寸太大（占 3/4） 。
二,双轴键式逐稿器的基本工作条件
1,分离过程：键式逐稿器工作时, 在
曲柄连杆机构的驱动下整个键箱做平面
运动, 脱出物被抛离键面后在空中做抛
物体运动, 这时, 茎秆层处于松散状态,
比茎秆比重较大的谷粒有较多的机会穿
过茎秆层的空隙被分离出来 。 脱出物在
抛扔过程中, 长茎秆沿筛面向后输送,
直至排出机外 。
很显然, 作抛物体运动的物
料为了能使其分离的效果更好,
要么抛扔高度, 要么增加抛扔次
数, 而使脱出物能产生抛物体运
动的基本条件是抛射速度和抛射
角度 。 能使双轴键式逐稿器发生
抛物体运动的结构参数和运动参
数必须满足这一基本条件 。
2、脱出物抛离键面的基本条件
C/
A
B
α
r
β
前 后 键面
ω
ωt
C
D E
m
N mrω2
mg
β
假设键面与水平面的夹角为 β, 曲柄半径为 r,由于曲柄连杆机构为平行四
边形机构运动, 键面上任意一点 C/的运动为以 r为半径的圆 。 若从曲柄与 AE重合
位置为曲柄的起始位置, 则质量为 m的脱出物在 C/点的受力简图如上图所示 。
脱出物抛离键面的基本条件
C/
A
B
α
r
β
前 后 键面
ω
ωt
C
D E
m
N mrω2
mg
β
设脱出物抛离键面的标志是键面
对脱出物的支反力 N = 0,所有的
合外力向 N向投影, t时刻时有,
N + rω 2m sinω t － mgcosβ =0，令 N = 0，则有,
rω 2sinω t= gcosβ
rω 2sinω t= gcosβ
∵ sinω t ≤ 1,∴ rω 2 ≥ gcosβ
整理得,rω 2 / g ≥ cosβ
令 rω 2 / g = k,k为脱出物抛
离键面的特征值。
他反映了脱出物做抛物体运动的速度大小，只要 k≥ cosβ,
脱出物就能抛起，但抛起的方向不能确定。
rω 2 / g ≥ cosβ 只是定性地确定了
脱出物沿筛面抛起的参数量, 但
没有定量 。 实际上参数的不同,
物体抛起的方向是不同的 。
问题,如何定量的确定脱出物沿
规定方向抛起的结构参数和运动
参数？ 脱出物抛起的规定方向是
什么？
β
β
ωt
V
A
D
N
N
脱出物在键面上任一曲柄转角时的抛起方向
β β ωt
V
D
A
N
N
当 ω t=β 时, V⊥ 水平面, 脱出物不能向后
上方抛起, 脱出物只能在原地运动, 将造
成堵塞现象 。 故 ω t=β 是最早抛起的条件 。
A β
N
N
ωt=90o β
D
V
当 ω t=π / 2时,V∥ 键面，不可能抛起。当 ω t＞ π / 2时,V
压向键面，更不可能抛起。故 ω t=π / 2是最晚抛起的条件。
V∥ 键面
V
通过以上分析可得出：向后上方抛起的极限条
件是,ωt≥β,β是已知量 。 为避免不能抛起,
脱出物最晚抛起的极限转角 ωt≤π/2。 由此可得
出 曲柄四连杆机构的曲柄回转角速度作用范围
是,β ≤ ω t≤ π / 2。
将 ω t的两个极限转角分别代入脱出物抛
起的基本条件公式 rω 2sinω t= gcosβ, 可求得
两个 ω 值或 n值, 这就是保证脱出物向后上方
抛起的曲柄旋转速度范围, 键式逐稿器工作时
如果超出这个范围, 就无法正常工作 。
一般情况下双轴键式分离装置的
结构参数和运动参数为,
r = 50 mm,n = 170~220 r/min
β =180,k=2~2.2
双轴键式逐稿器的基本工作条件,
rω 2 / g ≥ cosβ
β ≤ ω t≤ π / 2
三、分离装置的功率消耗
Nf = Qf Nb /η, （ kW）
式中,Qf —— 单位时间进入分离装置的
脱出物质量 （ kg/s） ；
Nb—— 单位脱出物质量所需的功
率 （ kW / kg / s）, 0.38~0.6；
η —— 分离能力系数,0.8~0.9。
思考题
1、分离装置的功用是什么？
2、分离的原理有哪几种？
3、目前分离装置存在的问题有哪些？
4、如何确定双轴键式逐稿器的工作条件？
一、清粮原理
二、清粮装置的功率消耗
三、脱出物在筛面上的运动分析
第四节 清粮装置及理论分析
一、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。
清粮原理,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。
清粮装置的类型主要有,
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 。
mg
P P = kρ F v2
式中,k—— 阻力系数, 与物体
的形状和表面特性有关, 小麦：
0.184~0.265
ρ—— 空气密度, g/m3
F—— 物体的迎风面积, m2
V—— 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
4、筛子的类型,
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 。
5、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。
B
P
B
P
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 。
二、清粮装置的功率消耗
Ns = Qs Np/η,（ kW）
式中,Qs—— 单位时间进入清粮装置的脱出
物质量（ kg/s）；
Np—— 单位脱出物质量清选筛所需的
功率（ kW / kg / s）,
上筛,0.4~0.5，下筛,0.25~0.3；
η —— 选别能力系数,0.8~0.9；
三、脱出物在筛面上的运动分析
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 。
ε O
/
α
水平面
o
A ω
ωt x=－ rcosωt
a=rω2 cosωt
o ＋
－
－ ＋
x
x
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 = － rcosωt
vx= rωsinωt
a = rω 2cosω t
ε O
/
α
水平面
o
A ω
ωt
x
前 后
ε O
/
α
水平面
o
A ω
ωt
x
前 后
o ＋
－
－ ＋
x
假设筛面上有一质量为 m的脱出物质点和筛子一起
运动，在 ωt=0~π/2和 3π/2~2π区间（ 1,4区间）时，加速
度 a为正，惯性力 u为负，方向沿 x轴向左，脱出物有沿
筛面向前滑动的趋势。
ε O
/
α
水平面
o
A ω
ωt
x
前 后
o ＋
－
－ ＋
x
在 ωt=π/2~3π/2区间 （ 2,3区间 ） 时, 加
速度 a为负, 惯性力 u为正, 方向沿 x轴向右,
脱出物有沿筛面向后滑动的趋势 。
假设筛面上有一质量为 m的脱出物质点和
筛子一起运动，当脱出物沿筛面滑动时，作用
在脱出物上的力，除了惯性力 u外，还有重力
mg、筛面的法向反力 N和摩擦力 F。
u
α
ε
mg
N
+x ＋ a
F α
ε
mg
N
+x － a
F
u
1、脱出物沿筛面向前滑动的极限条件
当加速度为正值时，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,
u
α
ε
mg
N
+x
＋ a
F
u cos（ ε － α ）＋ mg sinα = F
u cos（ ε － α ）＋ mg sinα = F
式中,u—— 惯性力,u = m rω2cosωt；
F—— 摩擦力,F = N tgφ；
N—— 法向反力,
φ —— 脱出物与筛面的摩擦角，小麦：
25~360；水稻,23~320；
u
α
ε
mg
N
+x
＋ a
F
N = u sin（ ε－ α） +mg cosα；
将 u和 F代入并整理得,
u cos（ ε － α ）＋ mg sinα =
[ u sin（ ε － α ） +mg cosα ] tgφ
移项整理得,
u[cos（ ε － α ）－ sin（ ε － α ） tgφ ]
= mg（ cosα tgφ － sinα ）
等式两边同乘以 cosφ得,
u[cos（ ε － α ） cosφ － sin（ ε － α ） sinφ ]
= mg（ cosα sinφ － sinα cosφ ）
利用 sin（ α ± φ ） =sinα cosφ ± cosα sinφ
和 cos（ α ± φ ） = cosα cosφ sinα sinφ
整理得,m rω 2cosω t cos（ ε － α ＋ φ ）
=mg sin （ φ － α ）
? ?
? ????
??
?
?
＋－
－
t
g
r
c o s
s i n
c o s
2
?
令 K = rω 2/g为筛子运动的加速度比
因为 cosω t≤ 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,
? ?
? ????
???
＋－
－
＞
g
r
c o s
s i n
2
? ?
? ????
???
＋－
－
＞
g
r
c o s
s i n2
令,? ?
? ? 1c o s
s i n
K
＋－
－
?
???
??
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。
α
ε
mg
N
+x
－ a
F
u
2、脱出物沿筛面向后滑动的极限条件
当加速度为负值时，脱出物在惯性力的作用下有
后滑的趋势，由图所示：全部外力向筛面投影得,
u cos（ ε － α ） =F + mg sinα
α
ε
mg
N
+x － a
F
u
u cos（ ε － α ） =F + mg sinα
法向反力,N = mg cosα － u sin（ ε － α ）
同理整理得,? ?
? ? 2
2
c o s
s i n
＝K
－－
＋
＞
g
r
???
???
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。
g
r
K
2
?
?
作为筛子运动的加速度
比, 他决定了脱出物在筛面
上的运动特征 。 在前面讲过
的分离装置的运动特征值也
是这样描述的加速度比, 二
者有什么区别吗？
K=rω2/g在分离装置运动分析时为脱出物抛离
键面的特征值, 只能做抛物体运动, 决不允
许脱出物在键面上前后滑动 。 问题：能否允
许脱出物在筛面上也抛起来？
NO！
3、脱出物抛离筛面的极限条件
问题：什么条件下脱出物有可能抛离筛面？
u
α
ε
mg
N
+x ＋ a
F α
ε
mg
N
+x － a
F
u
前面已经介绍过, 脱出物是靠惯性力运动的, 当惯性
力 u沿 X轴正向时, 随着 rω 2的增大, 法向反力 N减小, 脱
出物有抛离筛面的趋势 。 脱出物抛离筛面的标志是 N = 0。
α
ε
mg
N
+x
－ a
F
u
N = mg cosα － u sin（ ε － α ）
mg cosα － m rω 2cosω t sin（ ε － α ） = 0
令,N = 0
整理得,
? ?
3
2
s i n
c o s
K
－
＞
g
r
?
??
??
K3为脱出物抛离筛面的特征条件
当 K＞ K3时，脱出物将抛离筛面。
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,
g
r
K
2?
?
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。
清粮筛正常工作的条件,
K3＞ K＞ K1＞ K2
目前，清粮装置的主要参数为,
K=2.2~3,R=23~30mm,ε=12~25o
α=1 ~ 3o，（个别 7 ~ 8o）,
n = 200 ~ 350 r / min。
思考题
1、清粮装置的功用及清粮原理是什么？
2、常见的三种清粮装置各有何特点？
3、飘浮速度的概念？
4、试导出脱出物沿筛面后滑的极限条件？
第一节 脱粒机的一般结构和工作原理
第二节 脱粒装置及理论分析
第三节 分离装置及理论分析
第四节 清粮装置及理论分析
第六章 脱粒机械
脱粒机械是收获过程中最重要
的机具之一, 在分别收获法中占主
导地位, 利用脱粒机械可使收获周
期比人工收获缩短 5~7天, 在联合收
获机上他作为核心部件, 对整机的
工作质量起到了决定性的作用 。
脱粒机械的类型
一、按脱粒程度分类,
简易式脱粒机
半复式脱粒机
复式脱粒机
二、按谷物喂入的方式分类,
全喂入 脱粒机
半 喂入 脱粒机
简易式脱粒机 —— 只有脱粒装置, 不
能分离和清粮, 处理结果为混合物,
尚需后续加工处理 。
脱粒滚筒
脱粒凹版
机壳
谷物
长茎秆
籽粒混合物
半复式脱粒机 —— 有脱粒, 分离和清
粮功能, 能获得比较干净的籽粒, 但
脱粒不太彻底, 仍有少量的混合物 。
复式脱粒机 —— 除了有脱粒, 分离, 清
粮功能外, 还设有复脱, 复清和分级装
置, 能获得不同级别的干净籽粒 。
第一节 脱粒机的一般结构
和工作原理
一, 脱粒机的一般组成
二, 脱粒机的工作原理
三, 脱粒机的工艺流程
脱粒机一般包括以下主要
部分,脱粒装置, 分离装置, 清
粮装置, 传动装置和机架等 。 其
中, 脱粒装置, 分离装置, 清粮
装置是脱粒机械的三大组成部分,
也是本章的主要讲述内容 。
一、脱粒机的一般组成
籽粒
滑板
脱粒机械的一般结构组成及工作原理
风机
清粮筛
脱粒装置
分离装置
茎秆
逐稿轮 喂入轮
杂
余
谷物
二、脱粒机械的工作原理
被割谷物经脱粒机械的喂入口
进入由脱粒滚筒和凹版组成的脱粒
间隙进行打击和搓擦后,短脱出物
通过栅格状凹版进入由清选筛和风
机组成的清粮装置进行清选。
长脱出物 则进入分离装置进行
茎秆与籽粒的分离, 长茎秆被排出
机外, 而籽粒等短脱出物则通过分
离装置上的筛孔进入下方的清粮装
置进行清选；在风机和清选筛的联
合作用下, 颖壳等细小轻杂物被吹
出机外, 干净的籽粒经由籽粒收集
装置进入集粮装置 。
三,脱粒机的工艺流程
谷物 脱粒装置
短脱出物 长脱出物 分离机构
清粮装置
茎秆
杂余
机外
籽粒 机外
短脱出物
70%籽粒
思考题
1、脱粒机械的分类方式？
2、脱粒机械的一般构成？
3、脱粒机械的一般工作原理或工艺流程？
第二节 脱粒装置及理论分析
一、脱粒装置的功用与技术要求
二、谷 物的脱粒特性与脱粒原理
三、脱 粒装置的类型
四、切流纹杆滚筒式脱粒装置
五、切流钉齿滚筒式脱粒装置
六、脱粒装置的功率消耗
第二节 脱粒装置及理论分析
脱粒装置是脱粒机械和联合收获机
上的核心工作部件, 尤其是对于简易式
脱粒机而言更是核心的核心 。 脱粒装置
工作性能的优劣对其他辅助工作部件的
影响是很敏感的, 在很大程度上决定了
整个系统的工作质量和生产率, 脱粒机
械和联合收获机的设计与选型均是依据
脱粒装置的参数来确定的 。
一、脱粒装置的功用与技术要求
将谷粒从穗轴上脱离下来，并有一
定的分离能力。
1、脱粒装置的功用
2、质量要求
脱粒干净，脱净率＞ 99%
破碎率小，破碎率＜ 0.5%
小麦不破皮
水稻不脱壳
功率消耗小，结构紧凑，通用性好。
二、谷 物的脱粒特性与脱粒原理
1、谷 物的脱粒特性
谷物的脱粒特性 —— 主要是指谷物的脱粒
难易程度，这种难易程度主要取决于谷粒
与谷穗之间的连接强度，而他们之间的连
接强度与作物的品种、成熟度和湿度有直
接的关系，随着这些因素的改变，破坏谷
粒与谷穗之间的连接所需要的能量也是不
相同的。
脱粒的难易程度通常用脱下一颗籽
粒所需要的功来表示 。 常用的方法有：
牵拉法, 冲击法等 。 试验结果表明, 小
麦的脱粒功 A=30g.cm,小麦的脱粒功
小于水稻的脱粒功 。
P
2、谷物的脱粒原理
⑴ 冲击脱粒：靠脱粒元件与谷物穗头
的相互冲击作用而进行脱粒。冲击速
度越高，脱粒能力越强，但破碎率也
越大。
⑵ 搓擦脱粒：靠脱粒元件与谷物之间，
以及谷物与谷物之间的相互摩擦而使
谷物脱粒。脱粒装置的脱粒间隙的大
小至关重要。
⑶ 梳刷脱粒：靠脱粒元件对谷物施加
拉力而进行的脱粒。
⑷ 碾压脱粒：靠脱粒元件对谷物施加
挤压力而进行的脱粒。此时作用在谷
物上的力主要是沿谷粒表面的法向力。
⑸ 振动脱粒：靠脱粒元件对谷物施加
高频振动而进行的脱粒。
上述几种脱粒方式是在长期的
生产实践过程中总结而来的，不同
的作物种类和作物品种、不同的贮
存方式和后加工方式，其脱粒方法
也不同，也就是说，选择何种脱粒
方法完全取决于作物的特性。例如：
小麦与水稻的脱粒特性就有较大的
差异。
小麦的籽粒在未成熟时被紧紧的
包裹在颖壳里, 而一旦成熟, 颖壳就
被张开, 籽粒与颖壳之间的连接强度
大大削弱, 而且小麦的脱粒要求是获
得干净的籽粒 。 收获时, 小麦的籽粒
与颖壳之间的连接强度较弱, 籽粒的
外壳相对坚硬, 不易破碎, 因此, 小
麦的脱粒一般采取搓擦脱粒和冲击脱
粒为主 。
水稻的脱粒特性与小麦不同, 即
便是在成熟度较高的时候, 籽粒与颖
壳之间的连接强度仍然很大, 但谷粒
与穗轴之间的连接比较脆弱 。 水稻的
贮存方式也与小麦不同, 水稻为带壳
贮存 。 如果裸存的话, 存放时间很短 。
水稻的籽粒脆硬, 容易破碎 。 因此,
水稻收获多采用梳刷脱粒 。
三、脱 粒装置的类型
脱粒装置主要用来进行谷物的脱粒，由
于谷物的脱粒是根据谷物的脱粒特性来确定
脱粒方式的，因此，不同的脱粒原理决定了
脱粒装置也不同。一般有三种基本类型,
纹杆滚筒式（切流式、轴流式）
钉齿滚筒式（切流式、轴流式）
弓齿滚筒式
四、切流纹杆滚筒式脱粒装置
1、组成：纹杆滚筒、栅格状凹版、间
隙调节装置等
2,特点：以搓擦脱粒为主, 冲击为辅, 脱粒能
力和分离能力强, 断稿率小, 有利于后续加工
处理, 对多种作物有较强的适应能力, 特别适
用于小麦收获, 多用于联合收获机上 。 但当喂
入不均匀, 谷物湿度大时, 脱粒质量明显下降 。
3、主要结构参数
纹杆数量,m=6~8
滚筒转速,n=750~1400r / min
凹版包角,α=100~1200
脱粒间隙：入口 16~22 / 出口 4~6
五、切流钉齿滚筒式脱粒装置
1、组成：钉
齿滚筒和钉齿
凹版
2,特点：利用钉齿对谷物的强烈冲击以及在
脱粒间隙内的搓擦而进行脱粒 。 抓取能力强,
对不均匀喂入和潮湿作物有较强的适应性 。 但
由于断秆率较高, 分离效果较差, 对分离装置
和清粮装置的工作造成一定的困难 。
六、弓齿滚筒式脱粒装置
1、组成：弓齿滚筒，栅格状凹版、夹持输送装置等。
2,特点：工作时, 谷物根部由夹持输送装置
夹紧, 沿滚筒轴向移动, 仅使谷物穗头部分进
入脱粒间隙 。 在谷物沿滚筒轴向移动的过程中,
谷穗不断受到滚筒弓齿的梳刷和冲击, 谷粒被
脱下 。 主要适用于水稻 。
七、脱粒装置的功率消耗
脱粒装置在工作时，在运转稳定
性较好（保障脱粒滚筒运转稳定性的
条件：有足够的转动惯量；发动机有
足够的储备功率和较灵敏的调速器）
的条件下，其功率总耗用 N由二部分
组成：用于克服滚筒空转而消耗的功
率 Nk（占总功率消耗的 5%~7%）和
用于脱粒阻力而消耗的功率 Nt。
N = Nk + Nt （ kW）
1、空转功率消耗 Nk = Aω + Bω 3
式中,A—— 系数,Aω 为克服轴承及传
动装置的 摩擦阻力 的功率消耗。
A=（ 0.2~0.3） × 10ˉ 3
B—— 系数, Bω3为克服滚筒转动
时的空气迎风阻力而消耗的功率 。 B=
（ 0.48~0.68） × 10ˉ6
2、脱粒功率消耗 Nt
脱粒过程比较复杂，谷物首先是以较
低的速度进入脱粒装置入口处，与高速旋
转的脱粒滚筒接触，然后被拖入脱粒间隙
进行搓擦，既有打击也有搓擦，研究的依
据是动量守恒定率 —— 冲量转换为动量,
P△ t =△ mV,m/ =△ m /△ t
式中,P— 冲击力，△ t— 冲击时间，△ m— △ t时间内
脱粒元件抓取的谷物量,m/— 单位时间喂入的谷物量 。
? ?－f
Vm
N
t
11000
2
?
?
f— 综合搓擦系数,0.7~0.8
V— 滚筒的切向速度,m / s
思考题
1、谷物有哪五种脱粒方式？小
麦和水稻最适合哪一种？
2、纹杆滚筒式脱粒装置的工作
特点是什么？
一、分离装置的基本类型
二,双轴键式逐稿器的基本工作条件
三、分离装置的功率消耗
第三节 分离装置及理论分析
一、分离装置的基本类型
只有全喂入式脱粒装置才设有
分离装置，其目的就是将经脱粒装
置排除的长脱出物中夹带的籽粒及
断穗头分离出来，将长茎秆排出机
外。由于分离原理不同，分离装置
的类型也不同。
1、利用抛扬原理进行分离,
当分离机构对谷物茎秆层进
行抛物体运动时，利用籽粒比重
大、茎秆漂浮性能好的特性，将
籽粒从松散的茎秆层中分离出来。
目前常用的分离装置有,键式逐
稿器,平台式逐稿器、分离轮式逐稿
器，后两种现在已基本淘汰。
双轴键式逐稿器
平台式逐稿器
转轮式分离装置
2、利用离心原理进行分离
脱出物通过高速旋转的分离筒时，依靠比籽粒大
许多倍的离心力将籽粒从茎秆层中通过分离筒周边的
分离孔径向甩出。
分离筒
刮送螺旋
3、目前分离装置存在的问题
⑴ 谷物分离损失大，主要表现在
夹带损失（要求 0.5~1%）。
⑵ 分离机构对负荷过于敏感。
⑶ 分离机构尺寸太大（占 3/4） 。
二,双轴键式逐稿器的基本工作条件
1,分离过程：键式逐稿器工作时, 在
曲柄连杆机构的驱动下整个键箱做平面
运动, 脱出物被抛离键面后在空中做抛
物体运动, 这时, 茎秆层处于松散状态,
比茎秆比重较大的谷粒有较多的机会穿
过茎秆层的空隙被分离出来 。 脱出物在
抛扔过程中, 长茎秆沿筛面向后输送,
直至排出机外 。
很显然, 作抛物体运动的物
料为了能使其分离的效果更好,
要么抛扔高度, 要么增加抛扔次
数, 而使脱出物能产生抛物体运
动的基本条件是抛射速度和抛射
角度 。 能使双轴键式逐稿器发生
抛物体运动的结构参数和运动参
数必须满足这一基本条件 。
2、脱出物抛离键面的基本条件
C/
A
B
α
r
β
前 后 键面
ω
ωt
C
D E
m
N mrω2
mg
β
假设键面与水平面的夹角为 β, 曲柄半径为 r,由于曲柄连杆机构为平行四
边形机构运动, 键面上任意一点 C/的运动为以 r为半径的圆 。 若从曲柄与 AE重合
位置为曲柄的起始位置, 则质量为 m的脱出物在 C/点的受力简图如上图所示 。
脱出物抛离键面的基本条件
C/
A
B
α
r
β
前 后 键面
ω
ωt
C
D E
m
N mrω2
mg
β
设脱出物抛离键面的标志是键面
对脱出物的支反力 N = 0,所有的
合外力向 N向投影, t时刻时有,
N + rω 2m sinω t － mgcosβ =0，令 N = 0，则有,
rω 2sinω t= gcosβ
rω 2sinω t= gcosβ
∵ sinω t ≤ 1,∴ rω 2 ≥ gcosβ
整理得,rω 2 / g ≥ cosβ
令 rω 2 / g = k,k为脱出物抛
离键面的特征值。
他反映了脱出物做抛物体运动的速度大小，只要 k≥ cosβ,
脱出物就能抛起，但抛起的方向不能确定。
rω 2 / g ≥ cosβ 只是定性地确定了
脱出物沿筛面抛起的参数量, 但
没有定量 。 实际上参数的不同,
物体抛起的方向是不同的 。
问题,如何定量的确定脱出物沿
规定方向抛起的结构参数和运动
参数？ 脱出物抛起的规定方向是
什么？
β
β
ωt
V
A
D
N
N
脱出物在键面上任一曲柄转角时的抛起方向
β β ωt
V
D
A
N
N
当 ω t=β 时, V⊥ 水平面, 脱出物不能向后
上方抛起, 脱出物只能在原地运动, 将造
成堵塞现象 。 故 ω t=β 是最早抛起的条件 。
A β
N
N
ωt=90o β
D
V
当 ω t=π / 2时,V∥ 键面，不可能抛起。当 ω t＞ π / 2时,V
压向键面，更不可能抛起。故 ω t=π / 2是最晚抛起的条件。
V∥ 键面
V
通过以上分析可得出：向后上方抛起的极限条
件是,ωt≥β,β是已知量 。 为避免不能抛起,
脱出物最晚抛起的极限转角 ωt≤π/2。 由此可得
出 曲柄四连杆机构的曲柄回转角速度作用范围
是,β ≤ ω t≤ π / 2。
将 ω t的两个极限转角分别代入脱出物抛
起的基本条件公式 rω 2sinω t= gcosβ, 可求得
两个 ω 值或 n值, 这就是保证脱出物向后上方
抛起的曲柄旋转速度范围, 键式逐稿器工作时
如果超出这个范围, 就无法正常工作 。
一般情况下双轴键式分离装置的
结构参数和运动参数为,
r = 50 mm,n = 170~220 r/min
β =180,k=2~2.2
双轴键式逐稿器的基本工作条件,
rω 2 / g ≥ cosβ
β ≤ ω t≤ π / 2
三、分离装置的功率消耗
Nf = Qf Nb /η, （ kW）
式中,Qf —— 单位时间进入分离装置的
脱出物质量 （ kg/s） ；
Nb—— 单位脱出物质量所需的功
率 （ kW / kg / s）, 0.38~0.6；
η —— 分离能力系数,0.8~0.9。
思考题
1、分离装置的功用是什么？
2、分离的原理有哪几种？
3、目前分离装置存在的问题有哪些？
4、如何确定双轴键式逐稿器的工作条件？
一、清粮原理
二、清粮装置的功率消耗
三、脱出物在筛面上的运动分析
第四节 清粮装置及理论分析
一、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。
清粮原理,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。
清粮装置的类型主要有,
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 。
mg
P P = kρ F v2
式中,k—— 阻力系数, 与物体
的形状和表面特性有关, 小麦：
0.184~0.265
ρ—— 空气密度, g/m3
F—— 物体的迎风面积, m2
V—— 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
4、筛子的类型,
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 。
5、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。
B
P
B
P
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 。
二、清粮装置的功率消耗
Ns = Qs Np/η,（ kW）
式中,Qs—— 单位时间进入清粮装置的脱出
物质量（ kg/s）；
Np—— 单位脱出物质量清选筛所需的
功率（ kW / kg / s）,
上筛,0.4~0.5，下筛,0.25~0.3；
η —— 选别能力系数,0.8~0.9；
三、脱出物在筛面上的运动分析
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 。
ε O
/
α
水平面
o
A ω
ωt x=－ rcosωt
a=rω2 cosωt
o ＋
－
－ ＋
x
x
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 = － rcosωt
vx= rωsinωt
a = rω 2cosω t
ε O
/
α
水平面
o
A ω
ωt
x
前 后
ε O
/
α
水平面
o
A ω
ωt
x
前 后
o ＋
－
－ ＋
x
假设筛面上有一质量为 m的脱出物质点和筛子一起
运动，在 ωt=0~π/2和 3π/2~2π区间（ 1,4区间）时，加速
度 a为正，惯性力 u为负，方向沿 x轴向左，脱出物有沿
筛面向前滑动的趋势。
ε O
/
α
水平面
o
A ω
ωt
x
前 后
o ＋
－
－ ＋
x
在 ωt=π/2~3π/2区间 （ 2,3区间 ） 时, 加
速度 a为负, 惯性力 u为正, 方向沿 x轴向右,
脱出物有沿筛面向后滑动的趋势 。
假设筛面上有一质量为 m的脱出物质点和
筛子一起运动，当脱出物沿筛面滑动时，作用
在脱出物上的力，除了惯性力 u外，还有重力
mg、筛面的法向反力 N和摩擦力 F。
u
α
ε
mg
N
+x ＋ a
F α
ε
mg
N
+x － a
F
u
1、脱出物沿筛面向前滑动的极限条件
当加速度为正值时，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,
u
α
ε
mg
N
+x
＋ a
F
u cos（ ε － α ）＋ mg sinα = F
u cos（ ε － α ）＋ mg sinα = F
式中,u—— 惯性力,u = m rω2cosωt；
F—— 摩擦力,F = N tgφ；
N—— 法向反力,
φ —— 脱出物与筛面的摩擦角，小麦：
25~360；水稻,23~320；
u
α
ε
mg
N
+x
＋ a
F
N = u sin（ ε－ α） +mg cosα；
将 u和 F代入并整理得,
u cos（ ε － α ）＋ mg sinα =
[ u sin（ ε － α ） +mg cosα ] tgφ
移项整理得,
u[cos（ ε － α ）－ sin（ ε － α ） tgφ ]
= mg（ cosα tgφ － sinα ）
等式两边同乘以 cosφ得,
u[cos（ ε － α ） cosφ － sin（ ε － α ） sinφ ]
= mg（ cosα sinφ － sinα cosφ ）
利用 sin（ α ± φ ） =sinα cosφ ± cosα sinφ
和 cos（ α ± φ ） = cosα cosφ sinα sinφ
整理得,m rω 2cosω t cos（ ε － α ＋ φ ）
=mg sin （ φ － α ）
? ?
? ????
??
?
?
＋－
－
t
g
r
c o s
s i n
c o s
2
?
令 K = rω 2/g为筛子运动的加速度比
因为 cosω t≤ 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,
? ?
? ????
???
＋－
－
＞
g
r
c o s
s i n
2
? ?
? ????
???
＋－
－
＞
g
r
c o s
s i n2
令,? ?
? ? 1c o s
s i n
K
＋－
－
?
???
??
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。
α
ε
mg
N
+x
－ a
F
u
2、脱出物沿筛面向后滑动的极限条件
当加速度为负值时，脱出物在惯性力的作用下有
后滑的趋势，由图所示：全部外力向筛面投影得,
u cos（ ε － α ） =F + mg sinα
α
ε
mg
N
+x － a
F
u
u cos（ ε － α ） =F + mg sinα
法向反力,N = mg cosα － u sin（ ε － α ）
同理整理得,? ?
? ? 2
2
c o s
s i n
＝K
－－
＋
＞
g
r
???
???
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。
g
r
K
2
?
?
作为筛子运动的加速度
比, 他决定了脱出物在筛面
上的运动特征 。 在前面讲过
的分离装置的运动特征值也
是这样描述的加速度比, 二
者有什么区别吗？
K=rω2/g在分离装置运动分析时为脱出物抛离
键面的特征值, 只能做抛物体运动, 决不允
许脱出物在键面上前后滑动 。 问题：能否允
许脱出物在筛面上也抛起来？
NO！
3、脱出物抛离筛面的极限条件
问题：什么条件下脱出物有可能抛离筛面？
u
α
ε
mg
N
+x ＋ a
F α
ε
mg
N
+x － a
F
u
前面已经介绍过, 脱出物是靠惯性力运动的, 当惯性
力 u沿 X轴正向时, 随着 rω 2的增大, 法向反力 N减小, 脱
出物有抛离筛面的趋势 。 脱出物抛离筛面的标志是 N = 0。
α
ε
mg
N
+x
－ a
F
u
N = mg cosα － u sin（ ε － α ）
mg cosα － m rω 2cosω t sin（ ε － α ） = 0
令,N = 0
整理得,
? ?
3
2
s i n
c o s
K
－
＞
g
r
?
??
??
K3为脱出物抛离筛面的特征条件
当 K＞ K3时，脱出物将抛离筛面。
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,
g
r
K
2?
?
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。
清粮筛正常工作的条件,
K3＞ K＞ K1＞ K2
目前，清粮装置的主要参数为,
K=2.2~3,R=23~30mm,ε=12~25o
α=1 ~ 3o，（个别 7 ~ 8o）,
n = 200 ~ 350 r / min。
思考题
1、清粮装置的功用及清粮原理是什么？
2、常见的三种清粮装置各有何特点？
3、飘浮速度的概念？
4、试导出脱出物沿筛面后滑的极限条件？
