谷糙分离设备工作原理和应用_二_

dg =
S dgx : 稻谷在斜面方向推进的距离 S cgx : 糙米在振动方向推进的距离 S cgx : 糙米在斜面方向推进的距离 30 推进距离以时间 t = n 计算, 即偏心传动轴 半转中推进的距离 Sdgx = Sdgx 30 n 30 = n Vdg Vdg Cos dg Sin vg ( 14)
- f g) ( 静态)
( 动态) Scgx = Scgx 30 n 30 = n Vcg Vcg Cos cg ( 15) Sin
cg
2 ( 2
2
- f g) 2 + g 2 si n 2 ( 9)
cg =
4. 5 . 3
2 2 - fg 2 颗粒运动的速度
tg
gsi n
( 10)
4. 6 物料颗粒和分离曲槽侧壁的弹性碰撞 4. 6 . 1 碰撞原理 见图 12( d ) 。 商业科技开发 1997 . 2
2
图 11
分离室和分离曲槽示意图
图 12( a) 中
r=
gf
2
a= k r , r= k ( 4)
如分离机振幅为 , 则 a =
( 2) 谷糙分离 k 的平均值 稻谷的平均千粒重 25g, 糙米的平均千粒重 20g。 m = 20 = 0. 8 m 25 f : 一般为 0. 64; f 应小于 f , 设为 0. 5 从公式( 2) 0. 5 k = 1+ = 1 . 43 ( 5) ( 0 . 8+ 1 ) 0 . 64 4. 4 颗粒运动的速度分析 稻谷和糙米在分层运动中 V dg : 稻谷相对于工作面的速度
M GCJ
24 型 谷糙分离机 ( 巴基机 ) 40 4 托轮 ; 9 机架 ; 10 5 分离 台倾斜角调节手轮 ; 电机
3 分离台 ; 8 飞轮 ;
7 斜度指示牌 ;
图中 A 为分离室, 图 11 为 分离室和分离曲 槽示意图。垂直于振动方向的分离室倾角 有二 种, 多数设备为单一倾角, 有的有二种倾角组合, 如图 11 ( a) 所示。 一般为 3。 , 5 左右。 4. 2 物料颗粒在分离槽中的运动
4.
谷糙分层运动的振幅 图 12 ( a) 。 ( 1) m : 糙米质量 m : 稻谷质量 f : 糙米和工作面之间的摩擦系数
商业科技开发 1997 . 2
粮食工程
米层面推动取得速度。 V dg = Vdc + V cg 4. 5 颗粒运动的推动力、 速度和移动距离 4. 5 . 1 稻谷层推动力 F dc : 推动稻谷相对于糙米层面取得 V dc的力 F dcx : 推动稻谷水平方向运动的力, 图 12( a) Fdcx : 推动稻谷斜面方向运动的力 , 图 12( b ) F dc =
e= -
=
117. 5 h1 117. 5 = = 1. 034 ( 22) 110 110 h1 公式说明稻谷的弹性比糙米大。 。 。 。 。 4 . 7 举例验算和讨论 1= 180 - - 3, 3= 180 - ( 90 - ) = 90 + 4. 7 . 1 生产设备的规格参数和验算参数的选用 。 。 。 巴基机 使用历史 较久 , 使用 地区亦 广, 如 欧 1 = 180 - - ( 90 + ) = 90 - ( + ) 洲、 美洲和亚洲、 非洲的大部分; 品种、 规格较多, 代入 ( 17 ) 和( 18) 得 现选择有代表性产品列 表如下。表 6, 7, 8 , 列出 sin( + ) U = eV ( 19) 了七种型号设备的性能、 工作参数和分离曲槽尺 cos 2 e 寸参数。除了公开能取得的参数外, 某些参数的 tg 2 = ( 20) tg( + ) 取得方法见各表附注。验算用参数主要取自米亚 已知 e 、 、 , 可求得 2 , 再求得 U 。 格设备。 4. 6 . 2 谷物颗粒的恢复系数 ( 弹性) 。 4. 7 . 2 颗粒在分离曲槽中运动的验算 选用参 数如 下: = 100 m m , n = 110 次/ 图 13 的装 置可用 以 mi n, = 11. 52 r ad / s, 2 = 13. 27 m / s 2 , f = 0. 测试恢复系数 e 。将欲测 65, f = 0. 5, = 3。 , k = 1. 43 , 修正系数 = 0 . 6 定恢复系数的颗 粒 A 对 建议修正系数为 0. 6 0. 8, 由于巴基机是双 比物料颗粒大许多倍的平 层运动 , 双向流动 , 颗粒 群体运动 的影响因 素较 板 B ( 平 板可视 物固定 的 多, 所以选择 0. 6。 水平面 ) , 自 高度 h 1 自由 验算用 公式 ( 11 ) , ( 12 ) , ( 6) 和 ( 8 ) , ( 10 ) 和 落下 与平 板 进 行 正 碰 撞 ( 13 ) 。验算结果见表 9。 后, 回 跳至 某一 高 度 h 2 。 验算用公式( 14) 、 ( 15) 由于碰 撞时动 能的损 失, 30 图 13 利用颗粒对平 板 验算结果见表 10, t = n , 数值已修正 h 2 恒小于 h 1 。 的正碰撞测定 e V a 和 UA 分别表示颗粒在碰撞前后的速度, 指向如图。沿碰撞线取 x 轴向向上为正 , Va 和 UA 在 x 轴上 的 投影 为: V a = 2gh 2 平板是固定的 , 碰撞前后的速度都为零 , 得 2 gh 1 , Ua =
- 1 2 2 2
dc =
- 1
1 ( 13) 2 ( dc+ cg ) 以上公式的 V cd 和 V dg 等速度都是以单个颗 粒推导的。实际生产中是颗粒群体, 颗粒间在各 个方向都有不规则的相对运动; 颗粒之间, 颗粒和 工作面之间的摩擦系数变化大, 这都使速度的理 论值减 小, 所以实 际应用 时应乘 以修 正系 数 0. 6 0. 8。 4. 5 . 4 颗粒相对于工作面的推进距离 见图 12( c) 。 S dgx : 稻谷在振动方向推进的距离
dc :
t= (m+ m ) V cg 定律求速度 , 偏心转动半转时间 t = T = 60 2 2n 30 = n ,得 Fdc t 30 Vdc = = m n ( 2 2
2
公式 ( 6) V dg = V dc + V cg 按 F dc t = m V dc, F cg
Fdcx 2 + F dcx
粮食工程
谷糙分离设备工作原理和应用( 二)
顾尧臣 4
4. 1
按弹性差别为主的分离设备
巴基机
有分离曲槽 8、 10、 12 或 15 条不等; 都采用偏心传 动机构使分离台作水平往复运动 ; 振动次数、 振幅 和振动方向的工作面倾角可调, 在不同的结构设 计中, 分别具有一种、 二种或三种可调参数, 有的 须停机调节, 有的可在运转中调节。 图 10 是我国生产的 , 基本仿制德国米亚格产 品的 M GCJ 型巴基机, 有 3 层 8 条曲槽和 4 层 10 条曲槽两种。
粮食工程
态; 糙米层的最小厚度为糙米颗粒的厚度; 这样才 能得到好的谷糙分离效果。 f : 稻谷和糙米层面之间的摩擦系数 糙米层 m 在工作面上运动时, 分别受到上层稻 谷层和糙米层面之间的摩擦力 F = f m g 和糙米 层和工作面之间的摩擦力 F = f ( m + m ) g 的作用。 f < f , 当物料开始运动时, 上层稻谷层能够先开始 运动, 然后下层糙米层再开始运动。惯性力 P = ( m + m ) a 2 应与 F 和 F 二力的和大小相等, 方向相 反。 P= F+ F 图 12( a) 中 a : 物料相对于地面的、 绝对运动的振幅 r : 物料相对于工作面的、 相对运动的振幅 2 ( m + m ) a = f ( m + m ) g+ f m g gf f m gf 整理得 a = 2 1+ = 2 1 ( m+ m )f f + m ( m + 1) f f 设 k = 1+ , ( k > 1) ( 2) m + 1) f m a = k gf ( 3)
图 12 颗粒在分离曲槽中的运动
V dc: 稻谷相对于糙米层的速度 V cg : 糙米相对于工作面的速度 谷糙分层运动中速度情况和飞机在航空母舰 上起飞相似。飞机离舰时相对于水平面的速度等 于飞机相对于母舰甲板的速度和母舰在水平面上 前进速度之和。飞机和母舰都由自身动力产生速 度, 而糙米是由工作面推动取得速度 , 稻谷则由糙 2
。 1,
见图 12。 物料颗粒在 x - x 方向作水平往复运动 , 在 x - x 方向作斜面流动。颗粒运动的推动力是 这两个方向推动力的合力。为了保证谷糙混合物 的自动分级运动, 在生产过程中, 分离曲槽中必须 始终保持糙米层在下、 稻谷层在上的分层运动状
可以加大至 7.
1
商业科技开发 1997 . 2
3
粮食工程
n - n 是曲槽三角侧壁的法线 ; 颗粒 M ( m , m ) 以速度 V ( V dg , V cg ) 和固定的分离曲槽三角 侧壁碰撞 ; 速度 V 和法线的夹角为 1 , 碰撞后的 速度为 U( U dg , U cg ) 和法线夹角为 2 。 e( ed , ec ) 为颗粒的恢复系数 , 代表了颗粒的弹性; 完全弹性 物的 e = 1, 完全塑性物料的 e = 0 , 一般物料的 e < 1> 0; 和谷物颗粒弹性相比 , 三角侧壁是完全弹 性的 , 即 e = 1 。 按碰撞动量定理, 在切线 ( 侧壁) 上的投影式, 可得 MUsin 2- MVsin 1= 0 Usin 2 = Vsin 1 ( 16) 碰撞后 Ucos 2= eVcos 1 ( 17) 两式相除 tg 2= etg 1 tg 2 e= ( 18) tg 1 从图 12( d ) ( dg , cg ): 颗粒碰撞前速度和振动方向夹角 Ua = Va 2 gh 2 h2 h1
2 F dcx = m ( 2 + f g) 2 k F dcx = m gsin ( 静态 )
( 11) Vcg = F cg t 30 2 = ( m+ m n 2
2
- f g) 2+ g 2 Sin2 ( 12)
( 动态)
F dc = m
(
2 2 k gsi n
2
- f g) 2 + g 2 si n 2 ( 7)
( 8) 2 2 - f g) 2 k 4. 5 . 2 糙米层推动力 F cg : 推动糙米相对于工作面取得 V cg 的力 tg F cgx : 推动糙米水平方向运动的力, 图 12( a) F cgx : 推动糙米斜面方向运动的力 , 图 12( b) F cg = F cgx + F cgx cg : F cg 力和振动方向 x - x 的夹角 水平推动力在偏心机构传动时, 以 cos t = 2 2 时计算其平均推动力。 2 F cgx = ( m + m ) ( 入 2 2 F cgx = ( m + m ) gsin F cg = ( m + m )
2
F dc力和振动方向 x - x 的夹角
k
- f g) + g Sin
2
2
2
因巴基机分离室在振动方向倾角为零, 即是 水平的, 每一转中 t = 0- 和 t = - 2 中, 颗 粒运动推动力的大小相等, 方向相反而对称 , 以下 只计算半转运动的情况。 水平推动力在偏心机构传动时, 以 cos t = 2 2 时计算其平均推动力。
是典型的、 唯一的以弹性差异为主的谷糙分 离机 , 主要用于稻谷的谷糙分离, 也可用于燕麦等 谷物的谷米分离。巴基机的种类、 型号较多 , 结构 和工作原理基本相同。都具有水平往复运动的分 离台 , 分离台中一般有三层分离室, 每层分离室中
图 10 1 进料门调节手轮 ; 6 锁紧手柄 ; 2 进料口 ;
( 21) 2 gh 1 稻谷和糙米为扁椭圆体 , 自由下落时 , 在长轴 方向运动的较多, 还有其他二轴方向的运动 , 测定 的 h 2 差别较大 , 只能取平均值。文献 7 碾米工 艺与设备 附录 3, 表附 3 介绍的弹性如下 : 粳稻谷 120 mm 平均 117. 5 mm 籼稻谷 115 mm 粳糙米 110 mm 籼糙米 110 mm 据分析, 这些数据指的是 h 2 的平均值, 没有 提供测定时的 h 1 值 , 稻谷和糙米的恢复 系数 ed 和 ec 无法确定, 只能求其比例关系。 ed = ec