【文章內(nèi)容簡介】 工作的時候，電磁鐵中通有經(jīng)半波整流后 的 50HZ 的交流電，鐵芯線圈產(chǎn)生脈動的 電磁力，如圖 所示，鐵芯線圈產(chǎn)生的脈動電磁力使排種盤產(chǎn)生伴隨著扭動（或直動）的上下垂直振動，從而使排種盤內(nèi)的棉種在自身重力、摩擦力和慣性力的共同作用下沿 著排種盤內(nèi)的螺旋輸送軌道順序、均勻的向上輸送，從排種口排出。 為了分析種子的運動情況，把種子在排種盤內(nèi)的運動，近似的看成滑塊在斜面上的運動。當電磁力減小為零的瞬間，排種盤將在彈簧反力作用下，帶著種子從后下方朝前上方升移，種子受到與排種盤運動方向相反的慣性力作用。此時，與排種 盤垂直的慣性力分量向下，增加了種子與排種盤之間的正壓力及摩擦力，而與排種盤平行的慣性力分量向后，故一般不會使種子滑動，而只會隨排種盤一起向前上方運動。如圖 (a)所示，排種盤從 A1 至 A2，種子從 B1 至 B2。 圖 電磁吸力變化曲線圖 T—— 交流電周期 tA—— 電磁吸力最大時刻 tB—— 電磁吸力最小 時 刻 t A t BTt ( 時 間 )電 壓 ( 電 磁 吸 力 ) 電 磁 吸 力 變 化 曲 線電 壓 變 化 曲 線圖 電磁振動排種器基本結(jié)構(gòu)示意 圖 123457891 06畢業(yè)設計 7 在電磁力最大瞬間，排種盤在吸力作用下，帶著種子從前上方向后下方運動，種子受到與排種盤運動方向相反的慣性力的作用。此時，與排種盤垂直的慣性力分量向上，使種子作用在排種盤上的正壓力減小，摩擦力也減??；若與排種盤平行的慣性力大于摩擦力時，種子便沿排種盤螺旋軌道向前上方滑移；若與排 種盤垂直的慣性力分量大于種子自重在垂直排種盤方向的分量時種子將跳起來。如圖 (a)中從位置 B2到 B3。 如果種子騰空時間等于排種盤下降時間，則種子再與排種盤接觸時，就升移了一大步，如圖 (a)所示，種子從 B1 到 B4。如果種子騰空時間小于排種盤下降時間，則種子將過早的返回排種盤，隨排種盤一起下降，有如在排種盤上“進一步退兩步”，每次升移都很小，如圖 (b)所示。如果種子騰空時間大于排種盤下降時間，則種子將過晚返回排種盤，跳的很高落得很近；甚至落回原位，沒有升 移。如圖 (c)所示。 種子的受力分析 種子在排種盤內(nèi)的受力情況可以分為兩種狀態(tài)，一種是在電磁力減小到零的時候，一種是電磁力圖 種子騰空時間與升移量的關系 A 1B 4B 1B 2B 3A 2( a )A 1B 1( b )B39。3B39。1B39。2B 2A2A 2A 1B 1B 2 B39。2B39。3B39。1B 3( c )圖 種子的受力分析 αβααβα( a ) ( b )ayxFNm g m ayxFNm ga m a畢業(yè)設計 8 在增加到最大的時候。這兩種狀態(tài)的受力情況分別如圖 （ a）、（ b）所示。 其中： F—— 種子與螺旋軌道之間的摩擦力； m—— 種子的質(zhì)量； g—— 重力加速度； N—— 螺旋軌道的反力； a—— 排種盤的加速度； α —— 螺旋軌道的升角（螺旋軌道與水平面夾角）； β —— 螺旋軌道的振動升角或種子的拋射角； 根據(jù)達蘭貝爾原理，作用在工件上沿螺旋槽方向的力，除摩擦力 F和工件重量沿 x方向的分量外，還有慣性力；而由于排種盤圓周速度不大，離心力對工件沿 x 方向運動的影響很小，可以忽略。 故種子在排種盤上的運動微分方程為： Fmamgxm ???? ?? c o ss in.. 式（ 21） 式 (21)中 ..x —— 種子沿螺旋軌道相對移動的加速度。 為了確定種子的輸送條件，可以對排種盤作進一步分析，當彈簧長度和排種盤振幅之比值很大時，排種盤振動方向與彈簧垂直。設排種盤在此方向以角頻率 ? 和振幅 A作簡諧振動，則在 t時間，排種盤的位移 s，速度 v，加速度 a分別為： )c os1( tAs ??? ； tAv ??sin? ； tAa ?? cos2? 將加速度值帶入（ 21）式中，得： FtmAmgxm ???? ???? c o sc o ss in 2.. 式（ 22） 摩擦力 F 的方向取決于相對運動的方向，即當相對速度大于 0時， F＝ ? N 當相對速度小于 0時， F＝ +? N 式中 ?—— 種子與螺旋軌道之間的摩擦系數(shù)。 由圖 24 可知： ???? s inc o sc o s 2 tmAmgN ?? 式（ 23） 式 (23)中“ +”用于排種盤向前升移時，“－”用于排種盤向后降移時。將 F 值帶入 (22)式并整理后，得： )s i n( c o sc o s)c o s( s i n 2.. ???????? ????? tAgx 式（ 24） 式 (24)中兩括號內(nèi)的正號用于種子向前升移時，負號用于種子向后降移時 。 畢業(yè)設計 9 種子的運動分析 種子在排種盤上的運動主要有兩種形式，即跳躍和滑移。下面就對這兩種運動形式的產(chǎn)生條件進行理論分析，如下： 產(chǎn)生跳躍的條件： 種子產(chǎn)生跳躍的情況發(fā)生在電流 I0 時，螺旋槽在電磁力的吸引下，向左下方加速運動時，由于種子受慣性力作用而脫離螺旋槽，作瞬時微小的跳躍。 由于螺旋槽突然離開種子，向 左下方運動，使得式（ 23）中的 N? 0 時，種子便產(chǎn)生騰空現(xiàn)象，此時式（ 23）可以改寫成： ???? c o ss i nc o s2 mgtmA ? 式（ 25） 所以，種子產(chǎn)生跳躍的條件為： ???? s inco sco s2 gtA ? 式（ 26） 產(chǎn)生滑移的條件： 排種盤振動時 ，與螺旋槽平行的慣性力分量大于靜摩擦力 F 以及種子重量在螺旋槽方向分量的代數(shù)和時，種子才有可能向前或向后滑移，故種子滑移的條件是： ???? s inc o sc o s2 mgFtmA ?? 式（ 27） 種子向后降移的條件是： )co s ( )s in (co s2 ?? ???? ??? gtA 式 （ 28） 種子向前升移的條件是： )co s ( )s in (co s2 ?? ???? ??? gtA 式（ 29） 其中 ?? arctg? 由此可知，種子運動狀態(tài)主要取決于慣性力的大小，慣性力又取決于使種子獲得加速度的排種盤的振幅的大小。設螺旋槽沿 x方向的最大振幅為 ?cosmax Ax ? 故螺旋槽的瞬時振幅為： tAtxx ??? c o sc o sc o sm a x ?? 令 1?x 、 1?x 、 0x 分別表示種子向前、向后滑移和跳躍時，螺旋槽沿 x 方向所必須的振幅值，由式（ 26）、（ 28）、（ 29）得 畢業(yè)設計 10 )1()s inc o s( 21 ??? ??? tggx ? ??? 式 （ 210） )1( )s inc o s( 21 ??? ??? tggx ? ??? 式 （ 211） ?? ?tggx 20 cos? 式 （ 212） 由以上分析可知，通過調(diào)整排種盤的振幅，可以得到種子的各種運動狀態(tài)。當然，對于設計者來說，追求的就是種子的連續(xù)向前升移。 排種器主要參數(shù)設計 種子在排種盤上運動的平均速度取決于排種盤的螺旋升角 ? 、振動升角 ? 、和種子的形狀、尺寸及二者之間的摩擦系數(shù)，還同電磁鐵的激振頻率 f 和螺旋槽方向振幅 Ax的大小有關。 平均v = kfAkv x??max 式中 maxv —— 排種盤的最大速度， k —— 速度損失系數(shù)，種子沿螺旋槽滑移前進時， k＝ ～ ；種子沿螺旋槽跳躍前進時， k=~。 因此電磁振動排種器的輸種速度可由下式估算： klfAlvv x ??? 6060 ＝平均? 式 （ 213） 式中 f—— 電磁鐵激振頻率； l—— 種子長度； ? —— 充滿系數(shù)，形狀簡單而表面光滑的種子， ? ＝ ～ ，復雜而又帶毛刺的種子， ? ＝ ～ 。 ? 由主振彈簧的安裝角 ? 及排種盤的升角 ? 確定， ? 角的大小直接影響到 種子的運動狀態(tài)。因此， ? 角選擇應保證在其它條件相同的情況下，使種子沿排種盤前進的速度最大。根據(jù) $ 中得到的種子滑移條件，令 x＝ 1?x ， ? ＝ 0176。 ，對式（ 24）化簡，然后積分，得到種子速度與 ? 角的函數(shù)關系，再求速度對 ? 角的偏導數(shù)，并令其值等于零，經(jīng)計算得： 畢業(yè)設計 11 01?? ??tg 式 (214) 其中， ? 0—— 種子與排種盤之間的靜摩擦系數(shù) 一般當激振頻率 f＝ 100HZ 時， ? ＝ 10～ 16176。 ；激振頻率 f＝ 50HZ 時， ? ＝ 20～ 25176。 。 經(jīng)過試驗測量得到，棉種與排種盤之間的靜摩擦系數(shù) ? 0＝ ，將其帶入式 (214)中，得： ??tg? ＝ 23176。 ? 由升程及中徑大小確定， ? 太大則速度降低，甚至無法輸種： ? 小些，輸種速度提高，但升程減小，一般取 ? ＝ 1～ 3176。 ，對摩擦系數(shù)大的種子，可適當?shù)娜〈笠稽c，取? ＝ 4～ 5176。 。根據(jù) $ 中的分析，種子向前滑移的條件為 1?x 1?x ,在極端情況下，令1?x ＝ 1?x ，由式（ 210）、（ 211），可得許可的最大排種盤傾角為 max? ： ??? tgtg 2max ? ， ? —— 種子與排種盤之間的摩擦系數(shù) 式 (215) 在實際設計時， ? 角應比 max? 小些，即 ? ? k max? ， k—— 可靠系數(shù)，一般取 ～ 式 (216) 經(jīng)過試驗測量得到，棉種與排種盤之間的動摩擦系數(shù)為 ? =， 已求得 ? ＝ 23176。，將以上數(shù)據(jù)帶入式（ 215）中，得 ( 2m a x tgarctg ??? 176。)? 176。