穀物脫粒滾筒凹板間隙調節裝置及調節方法與流程
2023-05-28 04:45:01 1
本發明涉及一種穀物脫粒滾筒凹板間隙自動調節裝置及調節方法，具體講的是通過對脫粒齒的應力採集與處理產生反饋信號驅動電機工作，可實現凹板間隙的自動調節。
背景技術：
脫粒分離裝置是聯合收穫機的核心工作部件之一，決定了整機性能的好壞。傳統脫粒裝置主要包括脫粒滾筒、凹板篩和頂蓋。聯合收穫機工作時，作物經輸送槽餵入脫粒裝置，在脫粒滾筒高速打擊下與凹板篩產生搓擦、碰撞實現脫粒，同時沿凹板篩和頂蓋作近似螺旋運動。脫下的穀粒從凹板篩孔分離出來，進入後續清選，大量完整的莖稈被排出機外。實際工作時，餵入量會隨著田間作物的分布密度不同發生波動，這就直接導致脫粒滾筒的載荷會發生變化，嚴重時會導致堵塞停轉。
從1999年農業部組織的聯合收割機質量跟蹤調查情況來看, 平均無故障時間為8.8 小時, 其中自走式聯合收割機無故障工作時間為8.4 小時, 懸掛式聯合收割機為9.7 小時。2000年在重點跟蹤考核中, 3個有代表性的自走式聯合收割機的平均無故障工作時間僅為19.1 小時，遠低於國外的50~80小時的水平，已經嚴重製約全國水稻聯合收割機的發展。收割機物料堵塞故障發生後，排除堵塞一般都很費時費力，嚴重時會導致停機維修，直接影響收穫季節搶農時，也直接影響機手的收入，這就迫切需要對原有機器進行改進。現有的脫粒裝置中，趙光軍等發明的收割機脫粒間隙調整裝置（CN 203340634 U），它能夠針對不同的作物選擇不同的脫粒間隙，以獲得最佳的脫粒效果。這種以及傳統的脫粒裝置，可以手動調節凹板間隙，但在工作過程中，脫粒間隙（凹板間隙）是固定不變的，無法根據實時的工作載荷，自動調整凹板間隙，也就達不到預防堵塞、提高工作可靠性和工作效率的目的。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是，克服上述脫粒分離裝置的技術缺點，提供一種聯合收穫機田間收穫餵入量發生波動情況下，能實現自動調節凹板間隙的一種聯合收穫機脫粒分離裝置；本發明可用於聯合收穫機田間收穫時脫粒齒杆的應力檢測，檢測設備製造成本低、安裝拆卸方便、檢測方法及結果處理智能化程度高，電機驅動設備安裝拆卸方便，定位精度高，反應速度快、靈敏度高，隨動性好，工作安全可靠，壽命長。
本發明所採取的技術方案是，一種穀物脫粒滾筒凹板間隙調節裝置，包括頂蓋、脫粒滾筒、凹板篩、驅動電機、機架、脫粒齒應力測試系統和信號接收與處理系統；頂蓋在脫粒滾筒的上方，凹板篩在脫粒滾筒的下方；脫粒滾筒包括安裝在幅盤上的脫粒齒杆；凹板篩由左鉸接耳、篩體、右鉸接耳組成；左鉸接耳與驅動電機的一端相鉸接，驅動電機另一端和機架相連；右鉸接耳與機架相鉸接；脫粒齒應力測試系統由電阻應變片、應變片信號線、應力採集模塊、螺栓、電源模塊、螺母、雙模塊安裝支架組成；電阻應變片安裝在脫粒齒杆上，雙模塊安裝支架安裝在幅盤上，應力採集模塊和電源模塊位於雙模塊安裝支架內，應變片信號線與電阻應變片、應力採集模塊和電源模塊相連，信號接收與處理系統用來接收應力採集模塊發射的信號，並將反饋信號傳輸到驅動電機。
上述方案中，脫粒滾筒還包括軸承座、軸承、傳動軸和鏈輪；傳動軸通過軸承安置在軸承座上，軸承座通過螺栓固定在機架上，幅盤放置在軸承座內側通過鍵與傳動軸連接，鏈輪放置在傳動軸的一側端頭。
上述方案中，所述信號接收與處理系統由無線信號接收器、信號處理顯示器組成，無線信號接收器接收應力採集模塊通過無線信號發射的信號，並傳輸到信號處理顯示器內，信號處理顯示器將反饋信號通過信號線傳輸到驅動電機。
上述方案中，無線信號接收器、信號處理顯示器均位於聯合收穫機駕駛室內。
上述方案中，所述凹板篩為柵格式凹板篩或衝孔式凹板篩。
上述方案中，所述脫粒齒杆為釘齒；所述脫粒滾筒為切流滾筒或軸流滾筒。
本發明還提供了利用穀物脫粒滾筒凹板間隙自動調節裝置進行自動調節的方法，包括以下步驟：
（1）聯合收穫機工作過程中，信號接收與處理系統實時獲取脫離齒上的應力這一工作參數；
（2）信號接收與處理系統對監測數據進行異常數據替代、缺失數據補齊、數據消噪等預處理，以消除隨機、不確定性因素對後續數據分析的影響；
（3）將經過預處理的應力參數作為輸入信號，實時輸出相應的控制信號作用於驅動電機來完成凹板間隙的自動調節，以使脫粒齒上的應力分布在合理的範圍內。
進一步地，由輸入信號到輸出信號的判斷過程為：應力信號X大於預設定的上界限值XMAX，則產生一個縮回驅動電機的負信號；若應力信號X小於預設定的下界限值XMIN，則產生一個伸長驅動電機的正信號；否則產生一個零信號，驅動電機不動作。
進一步地，凹板間隙的調節範圍為10~50mm
本發明的有益效果是：（1）提供了一種適應于田間多工況複雜環境下聯合收穫機田間收穫脫粒分離裝置的基於脫粒齒杆的應力檢測的凹板間隙自動調節設備及方法，可用於聯合收穫機田間收穫時脫粒分離裝置的脫粒齒杆應力檢測以及凹板間隙的自適應調整；（2）檢測設備製造成本低、安裝拆卸方便、檢測方法及結果處理智能化程度高，電機驅動設備安裝拆卸方便，定位精度高，反應速度快、靈敏度高，隨動性好，工作安全可靠，壽命長。（3）由于田間作物分布不均，當餵入量突然變大時，脫粒齒杆上的應力突然變大，信號處理系統控制驅動電機調大凹板間隙，從而預防滾筒堵塞；當餵入量過小時，脫粒齒杆上的應力過小，信號處理系統控制驅動電機調小凹板間隙，能夠提高滾筒的脫粒分離性能，降低脫粒分離損失。該裝置不僅提高了脫粒分離性能，還提高了脫粒分離裝置工作可靠性和工作效率。（4）此外，該裝置還可以通過控制系統參數的調節，實現對不同作物的收穫，不需要人為地去調節凹板間隙，操作簡單方便，省時省力。
附圖說明
圖1是凹板間隙調節裝置結構示意圖。
圖2是凹板篩結構示意圖。
圖3是脫粒滾筒結構示意圖。
圖4是脫粒齒應力測試系統結構和安裝位置示意圖。
圖5是無線信號接收與處理。
圖6是信號處理顯示器信號處理過程。
圖中：1頂蓋，2脫粒滾筒，3凹板篩，4驅動電機，5機架，6應力測試系統。201軸承座，202軸承，203傳動軸，204幅盤，205脫粒齒杆，206鏈輪，301左鉸接耳，302篩體，303右鉸接耳，601電阻應變片，602應變片信號線，603應力採集模塊，604螺栓，605電源模塊，606螺母，607雙模塊安裝支架，701無線信號接收器，702信號處理顯示器，4驅動電機。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明具體型號的一種穀物脫粒滾筒凹板間隙自動調節裝置及調節方法具體實施過程作進一步說明。
如圖1所示，一種穀物脫粒滾筒凹板間隙自動調節裝置及調節方法，包括頂蓋1、脫粒滾筒2、凹板篩3、驅動電機4、機架5、脫粒齒應力測試系統6和信號接收與處理系統7；
如圖2所示，凹板篩3由左鉸接耳301、篩體302、右鉸接耳303組成；左鉸接耳301與驅動電機4的右端相鉸接，右鉸接耳303與機架5相鉸接，凹板間隙的調節範圍為10~50mm。
如圖3所示，脫粒滾筒2由軸承座201、軸承202、傳動軸203、幅盤204、脫粒齒杆205、鏈輪206組成；傳動軸203通過軸承202安置在軸承座201上，軸承座201通過螺栓固定在機架5上，幅盤204放置在軸承座201內側通過鍵與傳動軸203連接，脫粒齒杆205安裝在幅盤204上，鏈輪206放置在傳動軸203的一側端頭；
如圖4所示，脫粒齒應力測試系統6由電阻應變片601、應變片信號線602、應力採集模塊603、螺栓604、電源模塊605、螺母606、雙模塊安裝支架607組成；電阻應變片601安裝在脫粒齒杆205上，雙模塊安裝支架607安裝在幅盤204上，應力採集模塊603和電源模塊605位於雙模塊安裝支架607內，應變片信號線602與電阻應變片601、應力採集模塊603和電源模塊605相連，應力採集模塊603的應力信號採集頻率為0.5Hz~10Hz。
如圖5所示，無線信號接收器701接收應力採集模塊603通過無線信號發射的信號，並傳輸到信號處理顯示器702內，信號處理顯示器產生反饋信號，通過信號線傳輸到驅動電機4。
如圖6所示，為信號處理顯示器內部的產生反饋信號的過程，若力信號X大於預設定的上界限值XMAX，則產生一個縮回驅動電機的負信號；若力信號X小於預設定的下界限值XMIN，則產生一個伸長驅動電機的正信號；否則產生一個零信號，驅動電機不動作，從而實現凹板間隙的自動調節。
該型號的一種穀物脫粒滾筒凹板間隙自動調節裝置及調節方法具體實施過程為，將雙模塊安裝支架通過螺栓緊固到幅盤上，使電源模塊和應力採集模塊與脫粒滾筒一起以相同的角速度轉動；再將應變片引線與應力採集模塊上的接線柱相連接，為了避免線的抖動可能帶來的信號誤差和事故，應變片信號線沿著脫粒齒杆和幅盤布置，並用扎絲固定；由應力採集模塊採集應力的動態信號，並通過無線信號將動態信號傳輸到無線信號接收器，並將接收到的信號傳輸到信號處理顯示器，完成對數據的採集、處理、顯示以及產生反饋信號；反饋信號通過信號線傳輸到驅動電機，驅動電機帶動凹板篩運動改變凹板間隙。
該型號的一種穀物脫粒滾筒凹板間隙自動調節裝置及調節方法可用於聯合收穫機田間收穫時脫粒分離裝置的脫粒齒杆應力檢測以及凹板間隙的自適應調整，檢測設備製造成本低、安裝拆卸方便、檢測方法及結果處理智能化程度高，電機驅動設備安裝拆卸方便、驅動信號處理快速準確。凹板間隙的自動調節可以實現凹板間隙隨著餵入量的變化而變化，可以降低脫粒滾筒堵塞的可能性，提高了脫粒分離裝置工作可靠性和工作效率。此外，該裝置還可以通過控制系統參數的調節，實現對不同作物的收穫，不需要人為地去調節凹板間隙，操作簡單方便。