小区收割机分离清选多杆机构设计与分析

肖迎春++王霜++来旭忠

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2016.10.112

摘要：小区收割机要满足清选损失率低和谷物残存量低的要求，为此专门设计了同一动力源驱动的3层多杆机构振动装置，分别为分离、清选和集粮机构。用CREO软件对多杆机构进行建模，并通过运动分析得到逐稿筛和清选筛的摆幅，分析小区收割机分离清选装置多杆机构的工作原理和正常工作条件，利用ADAMS软件对小区收割机分离清选装置中逐稿筛和清选筛的多连杆机构作运动仿真分析，获得了筛面加速度大小的变化规律，得到逐稿筛和清选筛的K值分别为2.950 8和1.792 6，验证了机构设计的合理性。

关键词：小区收割机；清选筛；ADAMS软件；多杆机构

中图分类号： S225文献标志码： A文章编号：1002-1302（2016）10-0382-05

收稿日期：2015-08-03

基金项目：西华大学研究生创新基金（编号：ycjj2015079）；四川省应用基础研究计划（编号：2014jy0055）；四川省科技厅科技支撑计划（编号：2015nz0055）。

作者简介：肖迎春（1990—），男，四川成都人，硕士研究生，主要从事农业机械工程研究。E-mail：350416226@qq.com。

通信作者：王霜，博士，教授，主要从事农业机械工程研究。E-mail：875329539@qq.com。清选装置作为联合收割机中不可或缺的部分，其性能的好坏将直接影响到收割机的含杂率和损失率[1-2]。对于小区收割机来说，除了要求清选损失率低和籽粒清洁率高以外，性能优良的小区收割机还要求具有低的谷物残存量，并且便于清机。在输送方式和集粮方式上，小区收割机区别于其他收割机，主要采用气流清选和输送方式完成清选和集粮工作，与传统的机器相比具有脱粒率高、籽粒损伤率低、防混杂的特点。

对于风筛式清选装置来说，影响其清选性能的因素主要包括筛面倾角、筛子的振动幅度和频率、偏心轮转速、鱼鳞筛开度、风机转速等[3-9]。王志华等运用ADAMS软件对振动筛进行了虚拟样机的建立、仿真与优化[10-12]；陈霓设计了一种新型的清选装置，改善了物料在筛面上分布不均匀的难点，从而提高了清选性能[13]；李耀明等通过对物料以及筛面进行碰撞运动模型的建立，得出了筛面上物料的非线性运动规律[14]。但目前对于分离清选装置多杆机构的运动分析研究不多，尤其对3层振动装置的运动分析研究较少。传统的清选筛主要为单层或双层设计，由于单层清选筛清选次数少，谷物混合物抖动疏松不够，导致清选效果不好。双层清选筛虽然在清选效果上有很大的提升，但由于上筛和下筛的同时运动，增加了清选装置的振动，影响整机的平稳性。3层形式的清选装置由上筛逐稿筛、中筛清选筛和下筛集粮器组成，在保证清选效果的同时考虑机器的平稳性，逐稿筛和清选筛的运动方向相反，从而抵消彼此的运动惯量，保证机器的动态平衡。本研究采用ADAMS软件对3层清选装置多杆机构进行仿真分析，获得筛面加速度大小的变化规律，得到逐稿筛和清选筛的K值。

1分离清选装置功能原理分析

经过脱粒装置得到的不仅仅是籽粒，还包括一些茎秆和颖壳等脱出物，籽粒由于筛面的振动以及贯流风机给予的气流作用被分离出来，茎秆、颖壳等脱出物同时也被排除机外。图1为小区收割机3层分离清选装置组成示意图。小区收割机清选装置的3层结构分别为上筛逐稿筛，完成逐稿作用；中筛清选筛，安装于逐稿筛下方，增加谷物混合物与气流的接触作用时间以提高清选效果；下筛集粮器，用来对粮食进行收集。在多杆机构的作用下，逐稿筛、清选筛、集粮器同时作往复运动。脱出物在分离清选机构的作用下会同时产生沿筛面向前的滑动、向后的滑动以及抛起和透筛运动，并且在1个周期内，脱出物向后滑动的位移大于向前滑动的位移，以保证籽粒与杂质能够充分分离。

2分离清选机构的设计

2.1分离清选机构构型

小区收割机分离清选机构采用多杆机构对称分布在机架两侧，其机构运动如图2所示。