4LZ-0.8型水稻联合收割机清选装置气固两相分离作业机理.pdf

第 31 卷 第 12 期 农 业 工 程 学 报 Vol.31 No.12 16 2015 年 6 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jun. 2015 4LZ-0.8 型水稻联合收割机清选装置气固两相分离作业机理 任述光 1,2,3，谢方平1,2,3，王修善1,3，刘大为1,3，李 旭1,3，陈立永4 （1. 湖南农业大学工学院，长沙 410128； 2. 湖南省现代农业装备工程技术研究中心，长沙 410128； 3. 南方粮油作物协同创新中心，长沙 410128； 4. 湖南农广农业装备有限公司，娄底 417700） 摘 要：为解决小型水稻联合收割机脱净率和损失率问题，提高脱粒清选质量，利用两相流动力学理论，分析了 4LZ-0.8 型水稻联合收割机脱粒清选分流筒中气流和杂物颗粒两相流动的规律。建立了杂物颗粒流的运动微分方程，导出了分离 筒中杂物漂浮速度计算的一种方法，通过比较不同粒径、密度的物料的悬浮速度，得到了杂物颗粒最高速度与气流速度 之比随气流速度变化的关系曲线，气流和杂物在分流筒及吸风管中运动时的压力损失随气流速度变化呈现先降后升的规 律，压力损失中以加速损失和摩擦损失为主，各约占 30%和 26%。压力损失曲线存在最小值，此时的气流速度定义为经 济气流速度。在喂入量为 0.8 kg/s，谷草比为 3:1 脱粒条件下的经济的清选气流速度 9.2 m/s，压力损失为 630 Pa。该研究 为 4LZ-0.8 型水稻联合收割机脱粒清选部件的参数优化设计及风机的选择提供了理论依据。 关键词：农业机械；联合收割机；农作物；两相流；清选；空气动力学；分离；脱粒混合物 doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2015.12.003 中图分类号：S225.4 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2015)-12-016-07 任述光，谢方平，王修善，等. 4LZ-0.8 型水稻联合收割机清选装置气固两相分离作业机理J. 农业工程学报，2015， 31(12)：1622. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2015.12.003 Ren Shuguang, Xie Fangping, Wang Xiushan, et al. Gas-solid two-phase separation operation mechanism for 4LZ-0.8 rice combine harvester cleaning deviceJ. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(12): 16 22. (in Chinese with English abstract) doi ： 10.11975/j.issn.1002-6819.2015.12.003 0 引 言 中国南方水稻主产区，多山地丘陵，田块小、泥脚 深、田块连片少、田块之间落差大，再加上经济因素的 束缚，一般的联合收割机在这些地区不能得到广泛使用。 为提高这些地区水稻生产机械化水平，农机工作者和相 关企业做了大量尝试，研制出了一批体积和质量相对较 小、结构相对简单的微小型联合收割机1-6，并投入使用。 但从实际作业效果来看，这些机型普遍存在收获质量方 面的问题7，特别是在清选方面，为了适应田块特性，自 身质量不能太大，所以在结构尺寸和功率等方面有所限 制，大中型联合收割机常用的风筛组合式清选装置不能 应用到微小型收割机上，所以微小型联合收割机的清选 质量一直不高，含杂率、损失率等指标很难达标。如何 提高清选质量成了微小型联合收割机研发过程中亟待解 决的关键问题之一。 为解决这一问题，不少学者在这方面进行了相关研 究： 钟挺等8对稻麦联合收获机脱粒清选部件进行了试验 研究与优化设计， 成芳等9研究了轴流式脱粒的小型联合 收稿日期：2015-01-21 修订日期：2015-06-03 基金项目：湖南省战略性新型产业科技攻关计划（2014GK1056） 作者简介：任述光，男，副教授，博士，主要从事农业机械计算机辅助分析。 长沙 湖南农业大学工学院，410128。Email：shgren 通信作者：谢方平，男，湖南沅江人，教授，博士，博士生导师，主要从 事水稻机械化生产装备研究。长沙 湖南农业大学工学院，410128。 Email： hunanxie2002 中国农业工程学会会员： 谢方平 （E041200208S） 收割机风筛式清选装置的功耗，将脱粒滚筒所产生的气 流作为谷物清选的动力来源；为解决难脱粒水稻品种的 脱净率和破碎率矛盾，适合南方高产水稻的脱粒，何林 等10对双滚筒全喂入联合收割机脱粒清选部件进行了试 验研究；林宇刚等11对 5TG-7O 型水稻脱粒清选机风机 清选部件进行了设计；赵献丹等12研制了微型水旱脱粒 清洗机；李耀明等12-14对典型的清选装置进行了技术分 析，并对物料的非线性运动规律进行了分析，提出了提 高小型联合收割机清选性能的几项改进措施。近年来， 旋风分离器被当作清选装置应用于微小型联合收割机。 文献报道表明大多从清选系统结构15-17、 工况18-20、 气流 场分布等21-23方面进行了研究，清选效果有了很大提高， 但对风机和扬谷器转速要求较高，功耗大，物料潮湿或 轻杂质较多时，清选质量和作业稳定性会降低等问题， 上述研究成果对提高微小型水稻联合收割机清选效果具 有一定的指导意义。 4LZ-0.8型水稻联合收获机是为适应南方丘陵山区作 业研发设计的小喂入量联合收获机，其清选系统结构简 单，清选质量较好。为进一步优化清选部件的设计，降 低能耗，提高清选效果，本文运用两相流理论对其清选 过程进行研究，从理论上深入剖析清选的两相流动力学 本质，分析气流速度对清选性能及风机功率的影响。 1 清选装置结构及其工作原理 4LZ-0.8 型水稻联合收割机的清选装置主要由提升 槽、提升刮板链总成、抛洒器、分离筒组件、吸风管、 第 12 期 任述光等：4LZ-0.8 型水稻联合收割机清选装置气固两相分离作业机理 17 接谷斗、吸杂风机等组成，如图 1a 所示。分离筒组件由 气流分离筒、气固分离体、固定板、风量调节器等组成, 如图 1b 所示。提升槽下端与脱粒室下的搅龙连接，上端 与分离筒相连，吸风管一头连接分离筒组件上端，另一 头连接吸杂风扇，接谷斗挂接在分离筒组件下端。分离 筒直径 300 mm，高度 424 mm；吸风管长度 850 mm，直 径 150 mm。 收割机作业时，吸杂风机高速运转，通过吸风管道 在气流清选筒内产生负压，如图 1b 所示。筒体内的气固 分离体避免了筒体中心气流速度比靠近筒壁四周的气流 速度差异过大，保证了分离体以下的各处气流速度和压 力处于比较均匀的状态，同时使上部气流流速增加，压 力降低，形成自下至上的压力差，有利于排杂。 1.提升槽 2.提升刮板链总成 3.提升槽从动轴 4.抛洒器 5.分离筒组件 6.吸风管 7.接谷斗 8.吸杂风机 1. Lifing groove 2.Component of lifting scraper chain 3.Driven shaft of lifting scraper 4. Dissemination device 5. Component of separation cylinder 6. Air-suction duct 7.Bucket of rice 8.Getting fan a. 清选系统结构图 a. Structural schematic of cleaning system 1.风量调节器 2.固定板 3.气固分离体 4.气流分离筒 1.Regulator of air volume 2.Fixed plate 3.Separation device of gas and solid 4. Flow separation barrel 注：fD为气动阻力，N；m 为质量，kg。 Note: fD defines aerodynamic drag, N. m defines mass, kg. b. 清选原理图 b. Schematic diagram of cleaning 图 1 清选装置及其原理图 Fig.1 Cleaning device and its principle diagram 脱后混合物经提升刮板送到抛洒器处，被沿径向抛 射进气流分离筒内，混合物与筒体内的气流近似于垂直 相交。混合物在流场中受到气动阻力及自身重力的作用。 当气流阻力等于物料重力时，物料在气流中处于稳定的 悬浮状态，此时的气流速度称为漂浮速度，它只与物料 自身的密度、形状有关。由于脱后混合物物料中水稻谷 粒和轻杂质及短秸秆的形状、密度各不相同，因此漂浮 速度都各不相同。使吸杂风机产生一个小于谷粒漂浮速 度而大于杂质漂浮速度的风速，让杂质从物料中分离出 来，通过吸风管从吸杂风机排出，而谷粒则掉入接谷斗 下的接粮装置。通过风量调节器可以控制进风的通道大 小，从而调节吸杂风机的出风量。一般来说，调小进风 量，可减小损失，但降低了籽粒的清洁度；调大进风量， 可提高籽粒清洁度，但会增加机器清选损失。风量在作 业时可根据实际情况作相应的调整。 提升槽输送的脱后混合物质量流量一定时，吸杂风 机的风量、功率、风压及气流分离筒的高度与吸风管的 长度，都会对系统的清选效率和质量，功耗产生影响， 需要从理论上进行分析。 2 气固两相分离动力学分析 2.1 脱后混合物漂浮速度分析 脱后混合物包含谷物、秸秆、瘪谷、颖壳与小稻穗 等杂余。混合物料以水平初速被抛洒进分离筒内的气流 场中后，会与气流分离筒壁碰撞，物料之间及物料与固 定板之间也会发生碰撞，受力情况比较复杂。除这些碰 撞力外，一般还有浮力、Saffman 升力和压强梯度力；由 于气流的黏性而引起的 Basset 阻力、由于混合物自身旋 转的 Magnus 效应引起的与旋转角速度成正比的力。 为简 化分析，忽略碰撞力，并且不考虑空气的黏性和混合物 自身旋转的角速度，同时，由于浮力远小于重力，也可 略去不计。这样，物料在竖直方向上受到力主要有重力 mpg，气流阻力 fD。其中气流阻力大小： 22 1 () 24 DDggpp fCvvd = （1） 式中：fD为单个物料与气流相对运动时受到的作用力， N； CD为阻力系数，与物料的形状，表面特征和流动的雷诺 数有关；vp为杂物的速度，m/s；vg为气流的速度，m/s； dp为杂物的当量直径，m；g为空气的密度，kg/m3。 阻力系数与雷诺数的关系可用以下经验公式表示24： 2 3 24124 (1)() 6 D CRef Re ReRe =+= （2） () gpgp g dvv Re = （3） 式中：Re 为气体相对颗粒流动的雷诺数；g为空气的动 力黏性系数，Pas。 由于气流分离筒截面不变，在定常流动的情况下， 根据连续性方程可知分流筒中速度梯度为 0， 因此升力为 0。在此情形下，根据流动的能量方程，可知分流筒中压 力梯度也较小。对于颖壳及其他杂物，其所受的梯度压 力远小于重力，可略去不计。脱后混合物物料经提升刮 板送到抛洒器处，被沿径向抛射进气流清选筒内，物料 流与筒体内的气流近似于垂直相交，即杂物竖直方向初 速度近似为 0。杂物在气流阻力（由于杂物速度小于气流 速度，实际为动力）作用下加速，随着速度增加，它与 气流的相对速度减小，由于气流阻力与相对速度平方成 农业工程学报（） 2015 年 18 正相关，运动过程中的阻力减小，当阻力等于其重力时， 加速度为零，杂物速度达到最大值，这时杂物相对气流 的速度不再改变，杂物在气流中以相对速度 vf 处于稳定 的悬浮（漂浮）状态，vf 为漂浮速度。 记杂物漂浮时的雷诺数为 Ref，由漂浮时阻力 fD等于 重力 mpg，可得： 32 2 624 pgf pDp dv gCd = （4） 由此可导出： 3 2 2 4 3 pgp Dfef g gd CR = （5） 式中：CDf为颗粒相对气流漂浮时的气动阻力系数；vf为 漂浮速度，m/s；p为杂物的密度，kg/m3；Ref为漂浮雷 诺数；g 为重力加速度，m/s2。 将谷粒、瘪谷、杂穗、颖壳的密度、当量粒径（如 表 1 所示），代入式（5）后两边取对数，以 lgRef和 lgCDf 为横轴和纵轴，绘制曲线。计算时取空气的密度 g= 1.25 kg/m3，动力黏度 g=1.8510-5 Pas。对于给定的粒径 和密度，可得到斜率相同的一组直线，如图 2。在同一坐 标系中绘出式（2）表示的阻力系数与雷诺数关系的对数 曲线，由该曲线与每条直线的交点便可得到不同粒径与 密度的颗粒悬浮的雷诺数，从而由式（3）得到漂浮速度。 计算结果如表 1 所示。 表 1 混合物的参数及相应的漂浮速度 Table 1 Parameter of mixture and corresponding floating velocity 固相混合物 Mixture of solid phase 当量粒径 Equivalent diameter dp/mm 密度 Density / (103kgm-3) 对数漂浮雷诺数 Logarithmic floating reynolds number lgRef 飘浮速度 Floating velocity vf / (ms-1) 颖壳 Rice hull 2.04.7 0.30.4 1.172.72 1.544.97 杂穗 Miscellaneous grain 5.08.3 0.20.5 2.363.59 2.576.00 瘪谷 Immatured grain 3.04.7 0.50.9 3.123.61 5.237.67 稻谷 Grain 5.06.1 1.01.2 3.623.79 12.3616.20 注：空气动力黏度为 1.85 10-5 Pas，密度为 1.25 kgm-3。 Note: Aerodynamic viscosity is1.85 10-5 Pas. Density is 1.25 kgm-3. 图 2 不同密度及粒径时雷诺数与阻力系数对数曲线图 Fig.2 Floating Reynolds number and floating resistance coefficient of logarithmic curve 表 1 中的漂浮速度计算结果与文献25-26的试验结 果吻合，计算表明，杂物的漂浮速度与其密度和粒径成 正相关，粒径大、密度大时漂浮速度大。 2.2 杂物颗粒的运动微分方程 颖壳等杂物在气流阻力作用下加速，当杂物速度达 到最大值时恰能通过气流分离筒出口，对于排杂最有利。 农用清选设备气流速度远小于马赫数 0.3 的气流速度， 完 全可以忽略空气压缩性的影响。仅考虑气动阻力和重力 作用下颗粒的运动微分方程为 323 2 d() 6d246 ppggpp pDpp dvvvd Cdg t = （6） 得到： d(Re)() d pgp v vfvv g tt = （7） 其中： 2 18 pp v g d t = （8） 式中： tv为松弛时间， s； t 为时间， s； 当杂物加速度 dvp/dt=0 时，速度可达最大值，解得杂物最高速度 vpmax与气流速 度 vg之比 随气流速度之间的关系： 2 max 1 18 () ppp ggg vgd vf Rev = （9） 根据式（9）绘出不同漂浮速度下杂物最大速度与气 流速度比值随气流速度之间的关系曲线，其中漂浮速度 为 3、4、5 m/s 分别对应典型颖壳、杂穗和瘪谷的漂浮速 度，如图 3 所示。由表 1 可知，若要清洗杂物中的颖壳、 杂穗和瘪谷，则气流速度最小不能低于 7.67 m/s。由图 3 可知，在此气流速度下，颖壳、杂穗和瘪谷在气流分离 筒中充分加速的最大速度分别为 4.56、3.80、2.51 m/s， 最大速度随漂浮速度的增加而降低。杂物的最高速度随 气流速度增加而迅速增大，它们之间的差别随气流速度 增大而减小，但要保证谷粒不随气流吹走，气流速度不 能超过 12.36 m/s。 注：最大速度比 为杂物最高速度与气流速度之比。 Note: Maximum velocity ratio is the ratio of maximum velocity of mixture and airflow velocity. 图 3 不同杂物最大速度对比 Fig.3 Maximum velocity contrast figure under different mixture 3 压力损失 3.1 分离筒中的压力损失 气流分离筒中气流速度较小，且分离筒沿气流方向 第 12 期 任述光等：4LZ-0.8 型水稻联合收割机清选装置气固两相分离作业机理 19 尺寸较小，故此处不计其沿程损失。由于杂物质量较小， 在气动阻力、升力和梯度压力的作用下随气流运动，经 吸杂风机排出。气流和杂物在气流分离筒中流动时，一 方面要克服梯度压力，引起压力损失，即提升压差；另 一方面，物料和气体的加速还会产生加速压差；另外杂 物悬浮时需要能量会产生相对应的悬浮压差。设气流分 离筒中压力梯度是均匀的，进口处杂物竖直方向初速为 零，并忽略进出口气流速度的变化，利用流动的能量方 程，并利用稀相流动时气体浓度近似其密度的关系，可 推导出当杂物加速到速度 vp时，引起的压力损失： 1 sin 2 ggpgf gg pp vv vv pglgl vv =+ （10） 式中：p1为分离筒压力损失，Pa； 为混合比，即固相 的质量流量与气相质量流量之比；l 为分离筒的长度，m； 为分流筒的倾角，rad。其中式（10）右边第 1 项为提 升压差，第 2 项为加速压差，第 3 项为悬浮压差。由于 分离筒中气流速度低且分离筒高度较小，式（10）中忽 略了摩擦压差。 绘出气流分离筒中各项压力损失及总压力损失p与 无量纲量 vg/vf之间的关系曲线，如图 4 所示。由图 4 可 知，在气流分离筒中，主要的压力损失为加速压差，且 其随气流速度的增加而增大。摩擦压差也随气流速度的 增加而增大，但要远小于加速压差。由于随气流速度增 加，vp/vg也增加（如图 3 所示），提升压差和悬浮压差 反而降低。由图可知，摩擦压差很小，说明式（10）中 不计其影响是合理的。 图 4 分离筒中的各项压力损失 Fig.4 Various pressure loss of cleaning barrel 3.2 吸风管中的压力损失 在定常流动的情况下，气流由气流分离筒进入吸风 管，由于截面积变化，气流速度发生变化，设进入吸风 管后气流速度为 vgc，由连续性方程可得： 2 2 1 gcg d vv d = （11） 式中：d、d1分别为分流筒和吸风管的内径，m。 吸风管中各压差之和为： 22 211 () sin(1) 2 gcggcgpcf gg pcgcpc vvvvv pglgl vvv = + （12） 式中：p2为吸风管压力损失，Pa；l1为吸风管的长度， m；vpc为吸风管中杂物流动的速度，m/s；vgc为吸风管中 杂物流动的速度，m/s。 气流流动时，由于与吸风管壁的摩擦及杂物与气流 之间的摩擦引起的摩擦压差的计算很困难，为简化，这 里假设同一截面气流速度和浓度是均匀的。试验和计算 表明，气流处于层流状态，并视杂物为伪流体，借用流 体力学中沿程能量损失计算公式，可得： 2 2 1 3 1 (1) 2 ggppc fg ggc vv l d p vd =+ （13） 式中：pf为摩擦压力损失，Pa；g、p分别为气相和固 相的沿程能量损失系数。 因此，从分流筒入口到风机出口的总压差p为： 12 ppp = + （14） 风机的功率： 1000 m NpQ= （15） 式中：p为出口全压，Pa，Qm为风量，m3/s。 在喂入量为 0.8 kg/s、 谷草比为 31 脱粒条件下绘制 系统中的压力损失曲线如图 5 所示。总压差曲线中有最 低点，定义与此相应的气流速度为经济速度，即以此速 度清选时，气流分离筒中压力损失最小，总压差的最低 点对应的横坐标约为 1.2，表明水稻清选气流速度与混合 物中漂浮速度最大的瘪谷的漂浮速度之比为 1.2 时为经 济气流速度。若漂浮速度vf=7.67 m/s，气流经济速度为 vg=9.2 m/s，但经济速度受到水稻含水率等因素的影响。 此时经济气流速度下的清选压力损失约为 630 Pa。 图 5 分离筒和吸风管中各分压差之和及总压差 Fig.5 Shunt tube and suction duct of each sum of pressure drop and total pressure drop 4 结果与分析 2011 年 7 月 17 日至 2011 年 7 月 20 日， 在海南省昌 江县石碌镇片石村和湖南省双峰县科技工业园进行了 4LZ-0.8 型水稻联合收割机的水稻收割试验和性能检测。 农业工程学报（） 2015 年 20 作业面积 450 m2，作业速度为 3 600 m2/h。试验方法和检 测依据按照 GB/T8892-2008 收获机械联合收割机试验方 法及 DG/T014-2009谷物联合收割机执行。试验条 件：作物成熟期为腊熟，作物自然高度 72 cm，千粒质量 29.2 g，籽粒含水率 28.9%，茎秆含水率 66%67%。将 试验得到的含杂率、损失率结果与文献8，10-12比较， 如表 2 所示。 结果表明，本机清选含杂率和损失率均符合国家标 准要求。与其他机型相比，在含杂率和损失率方面相差 不多，但在单位功率生产率方面较其他机型提高约 14%。 表 2 含杂率、损失率试验结果的比较 Table 2 Comparison of experimental results with references impurity rate and loss rate 文献结果 Literature results 风机功率 Draught fan power/kW 生产率 Productivity /(kgs-1) 单位功率 生产率 Power unit productivity/ (kgkW-1s-1) 含杂率 Impurities content/% 损失率 Loss rate/% 文献10 2.5 1.5 2.0 文献11 1.5 1.2 2.0 文献8 3 1.5 文献12 1.5 0.697 0.465 1.5 0.5 本机 1.2 0.64 0.53 1.8 1.5 2014年4月20日在湖南省双峰县农友集团进行了脱 粒清选的模拟试验。试验材料为稻谷、杂穗、瘪谷、颖 壳的混合物，平均含水率 23.5%，生产率为 0.64 kg/s。试 验环境温度15， 室外有中雨， 空气密度g为1.28 kg/m3， 大气压力 1.015 5 10Pa。 风机选用三星4-72风机， 转速为 2 900 r/min， 风量为1 1312 336 m3/h。 全压666994 Pa。 电机功率为0.75 kW，效率为0.95。 待清选工况稳定后，通过风量调节阀改变出口风速， 用TASI-8818风速仪测量清选筒底部及吸风管出口风速， 用上海耶茂仪器仪表有限公司生产的PTL-06-500型毕托 管测量吸风管出口静压与全压，重复3次，测得的数据 如表3所示。 m N P = （16） 式中：N为风机的输出功率，kW；为清选工作效率；P 为电机功率，kW；m为电机效率。 由试验测定的风机工作时的出口全压和风速由式（15） 计算出风机的输出功率，再由式（16）计算工作效率。 表 3 实测经济气流速度及风机功率、效率 Table 3 Measured economic flow rate and fan power consumption 试验编号 Test number 入口风速 Air velocity in inlet / (ms-1) 出口风速 Air velocity in export / (ms-1) 出口全压 Total pressure in export p/Pa 风机输出 功率 Fan power N /kW 工作效率 Efficiency /% 1 8.8 20.3 982.4 0.352 49.4 2 9.2 23.9 950.7 0.401 57.8 3 9.6 21.6 968.3 0.369 52.1 计算表明，入口风速为9.2 m/s时，亦即经济气流速 度下工作时，风机的输出功率为0.401 kW（理论计算功 率为0.409 kW）效率最高，为57.8%，验证了理论分析 的结果。由于试验目的是验证经济气流速度分析的正确 性，计算时定义的工作效率只考虑了气流进出口能量变 化，没有计入颖壳等在出口处获得的动能，因此测量得 到的效率较一般风机的效率要低。 5 结论与讨论 1）计算表明，杂物的漂浮速度与其密度和粒径成正 相关，粒径大、密度大时漂浮速度大，杂物中颖壳、杂 穗、瘪谷的漂浮速度范围分别为1.544.97m/s，2.57 6.00 m/s，5.237.67 m/s。漂浮速度大，脱粒清选消耗的 功率也大，从这个意义来说，晴天收获要好于雨天。 2）清选过程中的悬浮压差和提升压差较小，在经济 气流速度下， 这2项压差约占总压差的10%15%。 主要 压差是分离筒中的加速压差和吸风管中的摩擦压差。在 结构许可的情况下，应尽量减小吸风管的长度，增加其 直径，以减小摩擦压差。 3）在喂入量为0.8 kg/s的工况下，风机经济气流速 度为9.2 m/s， 此气流速度下的清选压力损失约为630 Pa， 计算得到风机消耗的功率0.409kW，工作效率为57.8%。 计算结果较风机实际测定功率值偏大，原因有待进一步 探索，但二者相差不大，约为2%。 4）计算过程中没有考虑由于截面积的突变，造成分 离筒到吸风管的局部压力损失及吸风管弯道处的局部压 力损失。这可能是导致计算风机效率较低（一般风机效 率在75%80%）的原因。 5）通过风门调节，可同时改变流量和风压从而影 响风机的输出功率。 一般来说， 对联合收割机强调含杂 率和损失率，而没有考虑功率消耗，将含杂率、损失率 和功率消耗结合起来综合考虑比较性能优势更佳。 通过 试验进一步分析清选过程中的局部压力损失是下一步 的目标。 参 考 文 献 1 顾峰玮，胡志超，曹明珠，等. 丘陵山区用轻简型 4LZ 1.0Q 稻麦联合收割机的研制J. 中国农机化学报，2014， 35(2)：148154. Gu Fengwei, Hu Zhichao, Cao Mingzhu, et al. Design of 4LZ1.0Q type lightweight- simplified combine harvester of rice 2. Hunan Provincial Engineering Technology Research Center for Modern Agricultural Equipment, Changsha 410128, China; 3. Collaborative Innovation Center of Southern Chinese Grain and Oilseed, Changsha 410128, China; 4. Hunan Nongguang Agricultural Equipment Limited company, Loudi 417700, China) Abstract: Using the theory of two-phase flow dynamics, the law of two-phase flow formed by airflow and sundry grain in the threshing cleaning shunt tube of the 4LZ-0.8 type of rice combine harvester is studied in this paper. The movement differential equation of sundry grain flow is established and the sundry suspension speed is deduced. A method for calculating the suspension velocities of the particles with different sizes and densities is analyzed in the paper. The curve of the ratio of the highest sundry particle velocity to the air velocity varying with air velocity is obtained. The pressure loss in the air and debris flow in shunt tube is analyzed, and the most economical cleaning air velocity under a certain mass flow is calculated. All of these provide a theoretical basis for the parameter design of 4LZ-0.8 type of rice combine harvesters threshing cleaning parts. Material in the flow field is subjected to aerodynamic drag and the role of its own gravity which are related to the size of the pneumatic resistance, the velocity of airflow relative to sundry, the density of material, the shape and so on. When the airflow resistance equals to material gravity, the material in the air keeps in the stable state of suspension. The velocity of the material in a stable floating state is known as the floating velocity (or terminal velocity), and it is only related to the density and shape of the material itself. Taking advantage of the nature that the floating pneumatic resistance is equal to the gravity when material floating, the relationship of the Reynolds number and floating resistance coefficient would be reached. Taking logarithm of both sides of the relationship expression of debris floating and floa