小區(qū)收割機(jī)分離清選多桿機(jī)構(gòu)設(shè)計與分析

肖迎春++王霜++來旭忠

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2016.10.112

摘要：小區(qū)收割機(jī)要滿足清選損失率低和谷物殘存量低的要求，為此專門設(shè)計了同一動力源驅(qū)動的3層多桿機(jī)構(gòu)振動裝置，分別為分離、清選和集糧機(jī)構(gòu)。用CREO軟件對多桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行建模，并通過運動分析得到逐稿篩和清選篩的擺幅，分析小區(qū)收割機(jī)分離清選裝置多桿機(jī)構(gòu)的工作原理和正常工作條件，利用ADAMS軟件對小區(qū)收割機(jī)分離清選裝置中逐稿篩和清選篩的多連桿機(jī)構(gòu)作運動仿真分析，獲得了篩面加速度大小的變化規(guī)律，得到逐稿篩和清選篩的K值分別為2.950 8和1.792 6，驗證了機(jī)構(gòu)設(shè)計的合理性。

關(guān)鍵詞：小區(qū)收割機(jī)；清選篩；ADAMS軟件；多桿機(jī)構(gòu)

中圖分類號： S225文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2016）10-0382-05

收稿日期：2015-08-03

基金項目：西華大學(xué)研究生創(chuàng)新基金（編號：ycjj2015079）；四川省應(yīng)用基礎(chǔ)研究計劃（編號：2014jy0055）；四川省科技廳科技支撐計劃（編號：2015nz0055）。

作者簡介：肖迎春（1990—），男，四川成都人，碩士研究生，主要從事農(nóng)業(yè)機(jī)械工程研究。E-mail：350416226@qq.com。

通信作者：王霜，博士，教授，主要從事農(nóng)業(yè)機(jī)械工程研究。E-mail：875329539@qq.com。清選裝置作為聯(lián)合收割機(jī)中不可或缺的部分，其性能的好壞將直接影響到收割機(jī)的含雜率和損失率[1-2]。對于小區(qū)收割機(jī)來說，除了要求清選損失率低和籽粒清潔率高以外，性能優(yōu)良的小區(qū)收割機(jī)還要求具有低的谷物殘存量，并且便于清機(jī)。在輸送方式和集糧方式上，小區(qū)收割機(jī)區(qū)別于其他收割機(jī)，主要采用氣流清選和輸送方式完成清選和集糧工作，與傳統(tǒng)的機(jī)器相比具有脫粒率高、籽粒損傷率低、防混雜的特點。

對于風(fēng)篩式清選裝置來說，影響其清選性能的因素主要包括篩面傾角、篩子的振動幅度和頻率、偏心輪轉(zhuǎn)速、魚鱗篩開度、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速等[3-9]。王志華等運用ADAMS軟件對振動篩進(jìn)行了虛擬樣機(jī)的建立、仿真與優(yōu)化[10-12]；陳霓設(shè)計了一種新型的清選裝置，改善了物料在篩面上分布不均勻的難點，從而提高了清選性能[13]；李耀明等通過對物料以及篩面進(jìn)行碰撞運動模型的建立，得出了篩面上物料的非線性運動規(guī)律[14]。但目前對于分離清選裝置多桿機(jī)構(gòu)的運動分析研究不多，尤其對3層振動裝置的運動分析研究較少。傳統(tǒng)的清選篩主要為單層或雙層設(shè)計，由于單層清選篩清選次數(shù)少，谷物混合物抖動疏松不夠，導(dǎo)致清選效果不好。雙層清選篩雖然在清選效果上有很大的提升，但由于上篩和下篩的同時運動，增加了清選裝置的振動，影響整機(jī)的平穩(wěn)性。3層形式的清選裝置由上篩逐稿篩、中篩清選篩和下篩集糧器組成，在保證清選效果的同時考慮機(jī)器的平穩(wěn)性，逐稿篩和清選篩的運動方向相反，從而抵消彼此的運動慣量，保證機(jī)器的動態(tài)平衡。本研究采用ADAMS軟件對3層清選裝置多桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行仿真分析，獲得篩面加速度大小的變化規(guī)律，得到逐稿篩和清選篩的K值。

1分離清選裝置功能原理分析

經(jīng)過脫粒裝置得到的不僅僅是籽粒，還包括一些莖稈和穎殼等脫出物，籽粒由于篩面的振動以及貫流風(fēng)機(jī)給予的氣流作用被分離出來，莖稈、穎殼等脫出物同時也被排除機(jī)外。圖1為小區(qū)收割機(jī)3層分離清選裝置組成示意圖。小區(qū)收割機(jī)清選裝置的3層結(jié)構(gòu)分別為上篩逐稿篩，完成逐稿作用；中篩清選篩，安裝于逐稿篩下方，增加谷物混合物與氣流的接觸作用時間以提高清選效果；下篩集糧器，用來對糧食進(jìn)行收集。在多桿機(jī)構(gòu)的作用下，逐稿篩、清選篩、集糧器同時作往復(fù)運動。脫出物在分離清選機(jī)構(gòu)的作用下會同時產(chǎn)生沿篩面向前的滑動、向后的滑動以及拋起和透篩運動，并且在1個周期內(nèi)，脫出物向后滑動的位移大于向前滑動的位移，以保證籽粒與雜質(zhì)能夠充分分離。

2分離清選機(jī)構(gòu)的設(shè)計

2.1分離清選機(jī)構(gòu)構(gòu)型

小區(qū)收割機(jī)分離清選機(jī)構(gòu)采用多桿機(jī)構(gòu)對稱分布在機(jī)架兩側(cè)，其機(jī)構(gòu)運動如圖2所示。