第一节 概述
第二节 清选原理
第三节 清选装置
第四节 复式谷物清选机
第十章 谷物清选机械
第一节 概述
? 一 谷物清选的意义
? 二 谷粒的物理特性
一 谷物清选的意义
? 谷粒经过清选以后，可以获得质量均匀、尺寸
一致的种子。将种子清选以后再播种，可以清
除小粒、破碎粒作为粮食和饲料，节约了粮食；
清选后的种子均匀饱满，播种后发芽率高，长
势好，一般都能增产 5-10%，还可以减少播种
量 20%左右。特别是玉米，清选以后可用半精
量或精量播种，因而更可以大量节省种子。清
选后的种子已清除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。
二 谷粒的物理特性
? 1 谷粒的大小和形状
? 2 谷粒比重和体积密度
? 3 谷粒表面特性
? 4 谷粒的空气动力特性
第二节 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。
一 按照谷粒的空气动力特性进行分离
? 二 按谷粒的尺寸特性分离
? (按厚度,宽度,长度分离 )
? 三 利用气流和筛子配合进行分离
第三节 清选装置
? 一 筛选
? 二 气流清选
? 三 气流筛子清选装置
? 四 窝眼筒分选
? 五 比重清选
? 六 摩擦分离器分选
? 七 颜色分选
? 一、筛选
? （一）筛子的种类及选择
? 目前应用的筛子有四种形式：编织筛、
鱼眼筛、冲孔筛、鱼鳞筛。清粮装置上
较多的采用鱼鳞筛与冲孔筛 。
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 。
(二 ) 谷物在筛面上的运动和筛
子参数选择
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 。
εO
/
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
εO
/
α
水平面
o
A ω
ωt
x
前 后
εO
/
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。
εO
/
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
co s
s i n
co 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
co s
s i n2
? ?
? ????
???
＋－
－
＞
g
r
co 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
co 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
co 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
rK 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。
二 气流清选
? 1、利用垂直气流进行清选 谷物清选机的垂直
气流清选系统包括喂料装置（图 10-8）、垂直
气道、风机和沉降室。
? 工作时谷粒混合物被喂料辊送至垂直吸气道下
部的筛面上。由于受到气流的作用，悬浮速度
低于气流速度的轻杂物被吸向上方。当吸至断
面较大的部位时，由于气流速度降低，一部分
籽粒和混杂物开始落人沉降室内，被搅龙输送
到机外，最轻的杂质被风吹出。
图 10-8 垂直吸气式清选装置
.喂料装置 2.喂入辊 3.4.垂直气
道
5.沉降室 6.风机 7.搅龙
2 利用倾斜气流进行清选
如图 10-10
? 3 利用不同空气阻力进行分离
? 如图 10-11
图 10-10 倾斜气流清选
装置
图 10-11 带式扬场机
1.粮斗 2.调节插板 3.压辊 4.胶带
5.扬场辊 6.抛出线
三 气流筛子清选装置
? （一）清选装置的种类
? 气流筛子清粮装置有上下两筛和
阶梯式三筛的，如图 10-13、图
10-14所示
图 10-13 风扇筛子式清选装置 (两筛上下配置 )
1.支杆 2.阶状抖动板 3.筛架 4.吊杆 5.上筛 6.
尾筛 7.下筛 8.风扇
图 10-14 风扇筛子式清选装置 (三筛阶梯配置 )
.阶状抖动板 2.上筛 3.中筛 4.下筛 5.杂余
滑板
6.杂余螺旋推运器 7.谷粒滑板 8.谷粒螺旋推运器
9.风扇
图 10-13 风扇筛子式清选装置 (两筛上下配置 )
1.支杆 2.阶状抖动板 3.筛架 4.吊杆 5.上筛
6.尾筛 7.下筛 8.风扇
图 10-14 风扇筛子式清选装置 (三筛阶梯配置 )
.阶状抖动板 2.上筛 3.中筛 4.下筛 5.杂余滑板
6.杂余螺旋推运器 7.谷粒滑板 8.谷粒螺旋推运器 9.风扇
(二 ) 清选原理,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。
清选装置的类型主要有：
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
PP = 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
(三 ) 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 。
(四 ) 影响清选质量的因素及调整
原则
? 1、收获和清选不同作物时的调整
? 2、收获与清选不同湿度作物时的调整
? 3、收获与清选杂草较多作物时的调整
? 4、当滚筒脱出物破碎程度较大时的调整
? 5、依自然条件变化进行调整
四 窝眼筒分选
? 窝眼筒是按籽粒长度进行分选的工作部件。在
金属板上压成多数口径一致的圆窝，将混合物
平铺其上，稍加振动则较小谷粒即落入窝眼内，
大者留在窝外。如将金属板倾斜至一定角度时，
则长谷粒可由板上滑下，再将板移至他处反转，
则短谷粒亦被倾出。利用这种方法，如将板弯
成圆筒形，使窝在内侧，中间置承种槽和推运
器。即为农业上广泛应用的窝眼式选粮筒（图
10-25）
图 10-25 窝眼筒按长度分选
五 比重清选
? 重力清选机的主要工作部件是一个双向倾斜的
三角形振动筛面（图 10-29）,α角称为纵向倾
角,β角为横向倾角。此筛面由曲柄连杆机构
（或振动电机）驱动，产生纵向振动，振动方
向角 ε大于筛面的纵向倾角 α。三角形筛面具有
孔眼，气流从筛面下方沿一定方向吹出。气流
速度应使轻的籽粒处于半悬浮状态，而重的籽
粒处于下层并沿筛面向上移动。
图 10-30 5XZ-1.0重力式清选机
1.吸风管 2.振动筛体 3.横向倾角调节装置 4.纵向倾角
调节杆 5.风机 6.进料斗 7.出料口 8.弹簧
六 摩擦分离器分选
? (一 ) 回转带式摩擦分离器
? (二 ) 螺旋面式摩擦分离器
? (三 ) 圆盘式摩擦分离器
图 10-32 回转带式摩擦分离器
图 10-33 螺旋分离器
1.喂料斗 2.机架 3.螺旋面 4.大豆出
口 5.立轴 6.夹杂物出口
图 10-34 圆盘式摩擦分离器
.喂入口 1.粗糙种子 2,3.中
等种子 4.光滑球形种子
七 颜色分选机
? 颜色分选机由喂料部分、扫描室和控制部分组
成。颜色不同而需要进行分选的物料装入喂料
斗（图 10-35），然后由一个振动输送器均匀地
将物料送到倾斜的输送槽中。物料沿倾斜输送
槽一个一个地以很高的速度通过扫描室。在扫
描室内，颜色不同的物料被安装在几处的光源
照射。光线通过透镜照射到物料表面，然后从
表面反射到三个光电倍增管，光电管将反射的
光信号转换成电压，然后与一个预先调好的标
准电压相比较。
图 10-35 颜色分选机工作原理
1.传感器 2.衬底 3.控制系统 4.喂料斗 5.振动输送
器 6.输料管 (槽 ) 7.气动喷头 8,12.比较器 9.气动
喷头驱动器 10,11.接料筐
第四节 复式谷物清选机
? 所谓复式精选机就是将筛选、气流清选
和窝眼清选按一定的工艺流程组合在一
台机器上，因而可以根据谷粒的几种主
要特性（如长、宽、厚、空气动力学特
性）同时进行清选。
图 10-36 5XF-2.5复式精选机
1.料斗 2.控制闸门 3.预选风道 4.前沉降斗 5.前排杂活门 6.前后风量调
节把手 7.风扇 8.中沉降斗 9.排风管道 10.中排杂活门 11.后沉降斗 12.
后风道 13.后排杂活门 14.滑板 15.选粮筒 16.振动槽 17.出料轮 18.出
料槽 19.清理刷 20.下筛 21.上筛 22.摆锤 23.喂料棍 24.刮板
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？
第二节 清选原理
第三节 清选装置
第四节 复式谷物清选机
第十章 谷物清选机械
第一节 概述
? 一 谷物清选的意义
? 二 谷粒的物理特性
一 谷物清选的意义
? 谷粒经过清选以后，可以获得质量均匀、尺寸
一致的种子。将种子清选以后再播种，可以清
除小粒、破碎粒作为粮食和饲料，节约了粮食；
清选后的种子均匀饱满，播种后发芽率高，长
势好，一般都能增产 5-10%，还可以减少播种
量 20%左右。特别是玉米，清选以后可用半精
量或精量播种，因而更可以大量节省种子。清
选后的种子已清除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。
二 谷粒的物理特性
? 1 谷粒的大小和形状
? 2 谷粒比重和体积密度
? 3 谷粒表面特性
? 4 谷粒的空气动力特性
第二节 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。
一 按照谷粒的空气动力特性进行分离
? 二 按谷粒的尺寸特性分离
? (按厚度,宽度,长度分离 )
? 三 利用气流和筛子配合进行分离
第三节 清选装置
? 一 筛选
? 二 气流清选
? 三 气流筛子清选装置
? 四 窝眼筒分选
? 五 比重清选
? 六 摩擦分离器分选
? 七 颜色分选
? 一、筛选
? （一）筛子的种类及选择
? 目前应用的筛子有四种形式：编织筛、
鱼眼筛、冲孔筛、鱼鳞筛。清粮装置上
较多的采用鱼鳞筛与冲孔筛 。
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 。
(二 ) 谷物在筛面上的运动和筛
子参数选择
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 。
εO
/
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
εO
/
α
水平面
o
A ω
ωt
x
前 后
εO
/
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。
εO
/
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
co s
s i n
co 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
co s
s i n2
? ?
? ????
???
＋－
－
＞
g
r
co 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
co 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
co 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
rK 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。
二 气流清选
? 1、利用垂直气流进行清选 谷物清选机的垂直
气流清选系统包括喂料装置（图 10-8）、垂直
气道、风机和沉降室。
? 工作时谷粒混合物被喂料辊送至垂直吸气道下
部的筛面上。由于受到气流的作用，悬浮速度
低于气流速度的轻杂物被吸向上方。当吸至断
面较大的部位时，由于气流速度降低，一部分
籽粒和混杂物开始落人沉降室内，被搅龙输送
到机外，最轻的杂质被风吹出。
图 10-8 垂直吸气式清选装置
.喂料装置 2.喂入辊 3.4.垂直气
道
5.沉降室 6.风机 7.搅龙
2 利用倾斜气流进行清选
如图 10-10
? 3 利用不同空气阻力进行分离
? 如图 10-11
图 10-10 倾斜气流清选
装置
图 10-11 带式扬场机
1.粮斗 2.调节插板 3.压辊 4.胶带
5.扬场辊 6.抛出线
三 气流筛子清选装置
? （一）清选装置的种类
? 气流筛子清粮装置有上下两筛和
阶梯式三筛的，如图 10-13、图
10-14所示
图 10-13 风扇筛子式清选装置 (两筛上下配置 )
1.支杆 2.阶状抖动板 3.筛架 4.吊杆 5.上筛 6.
尾筛 7.下筛 8.风扇
图 10-14 风扇筛子式清选装置 (三筛阶梯配置 )
.阶状抖动板 2.上筛 3.中筛 4.下筛 5.杂余
滑板
6.杂余螺旋推运器 7.谷粒滑板 8.谷粒螺旋推运器
9.风扇
图 10-13 风扇筛子式清选装置 (两筛上下配置 )
1.支杆 2.阶状抖动板 3.筛架 4.吊杆 5.上筛
6.尾筛 7.下筛 8.风扇
图 10-14 风扇筛子式清选装置 (三筛阶梯配置 )
.阶状抖动板 2.上筛 3.中筛 4.下筛 5.杂余滑板
6.杂余螺旋推运器 7.谷粒滑板 8.谷粒螺旋推运器 9.风扇
(二 ) 清选原理,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。
清选装置的类型主要有：
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
PP = 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
(三 ) 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 。
(四 ) 影响清选质量的因素及调整
原则
? 1、收获和清选不同作物时的调整
? 2、收获与清选不同湿度作物时的调整
? 3、收获与清选杂草较多作物时的调整
? 4、当滚筒脱出物破碎程度较大时的调整
? 5、依自然条件变化进行调整
四 窝眼筒分选
? 窝眼筒是按籽粒长度进行分选的工作部件。在
金属板上压成多数口径一致的圆窝，将混合物
平铺其上，稍加振动则较小谷粒即落入窝眼内，
大者留在窝外。如将金属板倾斜至一定角度时，
则长谷粒可由板上滑下，再将板移至他处反转，
则短谷粒亦被倾出。利用这种方法，如将板弯
成圆筒形，使窝在内侧，中间置承种槽和推运
器。即为农业上广泛应用的窝眼式选粮筒（图
10-25）
图 10-25 窝眼筒按长度分选
五 比重清选
? 重力清选机的主要工作部件是一个双向倾斜的
三角形振动筛面（图 10-29）,α角称为纵向倾
角,β角为横向倾角。此筛面由曲柄连杆机构
（或振动电机）驱动，产生纵向振动，振动方
向角 ε大于筛面的纵向倾角 α。三角形筛面具有
孔眼，气流从筛面下方沿一定方向吹出。气流
速度应使轻的籽粒处于半悬浮状态，而重的籽
粒处于下层并沿筛面向上移动。
图 10-30 5XZ-1.0重力式清选机
1.吸风管 2.振动筛体 3.横向倾角调节装置 4.纵向倾角
调节杆 5.风机 6.进料斗 7.出料口 8.弹簧
六 摩擦分离器分选
? (一 ) 回转带式摩擦分离器
? (二 ) 螺旋面式摩擦分离器
? (三 ) 圆盘式摩擦分离器
图 10-32 回转带式摩擦分离器
图 10-33 螺旋分离器
1.喂料斗 2.机架 3.螺旋面 4.大豆出
口 5.立轴 6.夹杂物出口
图 10-34 圆盘式摩擦分离器
.喂入口 1.粗糙种子 2,3.中
等种子 4.光滑球形种子
七 颜色分选机
? 颜色分选机由喂料部分、扫描室和控制部分组
成。颜色不同而需要进行分选的物料装入喂料
斗（图 10-35），然后由一个振动输送器均匀地
将物料送到倾斜的输送槽中。物料沿倾斜输送
槽一个一个地以很高的速度通过扫描室。在扫
描室内，颜色不同的物料被安装在几处的光源
照射。光线通过透镜照射到物料表面，然后从
表面反射到三个光电倍增管，光电管将反射的
光信号转换成电压，然后与一个预先调好的标
准电压相比较。
图 10-35 颜色分选机工作原理
1.传感器 2.衬底 3.控制系统 4.喂料斗 5.振动输送
器 6.输料管 (槽 ) 7.气动喷头 8,12.比较器 9.气动
喷头驱动器 10,11.接料筐
第四节 复式谷物清选机
? 所谓复式精选机就是将筛选、气流清选
和窝眼清选按一定的工艺流程组合在一
台机器上，因而可以根据谷粒的几种主
要特性（如长、宽、厚、空气动力学特
性）同时进行清选。
图 10-36 5XF-2.5复式精选机
1.料斗 2.控制闸门 3.预选风道 4.前沉降斗 5.前排杂活门 6.前后风量调
节把手 7.风扇 8.中沉降斗 9.排风管道 10.中排杂活门 11.后沉降斗 12.
后风道 13.后排杂活门 14.滑板 15.选粮筒 16.振动槽 17.出料轮 18.出
料槽 19.清理刷 20.下筛 21.上筛 22.摆锤 23.喂料棍 24.刮板
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？
