測量玉米果穗裸手脫粒力大小的裝置及其方法
2023-05-02 07:50:51 3
測量玉米果穗裸手脫粒力大小的裝置及其方法
【專利摘要】測量玉米果穗裸手脫粒力大小的裝置及其方法，該裝置包括轉矩測量儀、機架和轉矩傳感器，轉矩傳感器的信號輸出端與轉矩測量儀連接，轉矩傳感器的一端設有用於固定玉米果穗試樣的柔性夾具；測量方法：沿玉米果穗試樣的軸向方向將其劃分為等長度的多個待測區間，將試樣一端裝卡在柔性夾具中，調整標尺使其與第n待測區間的起始脫粒位置對齊，手工轉動玉米果穗試樣的懸空端使其脫粒，當從起始脫粒位置轉動到終點位置的同時觸動終點觸發器，轉矩測量儀顯示出當前部位的轉矩，通過數據處理可得出第n待測區間的不同脫粒時刻的脫粒力。本發明的裝置是對裸手脫粒時，測量玉米果穗所受的脫粒力大小，為脫粒裝置的參數設置提供理論依據。
【專利說明】測量玉米果穗裸手脫粒力大小的裝置及其方法【技術領域】
[0001]本發明屬於農業機械領域，具體的說一種測量玉米果穗裸手脫粒力大小的裝置及其方法。
【背景技術】
[0002]現有的聯合收割機大都是直接收穫玉米棒，然後通過玉米脫粒機進行脫粒處理，玉米脫粒機是主要的農業機械產品之一，其性能的好壞直接影響到玉米脫粒的效率和質量，在進行玉米果穗脫粒時，現有脫粒機的脫損率比較高，損失較大。損傷是玉米品質降低的主要形式之一，有損傷的玉米在輸送過程中易產生破碎，在儲存過程中易吸溼、黴變和產生病蟲害，影響加工後的等級、精度以及種子的發芽率等。機械化收穫中的脫粒損傷是玉米等穀物損傷的重要因素，直接影響到後續的輸送、儲存和加工等環節。因此，需要確定脫粒裝置的最佳脫粒力，以及玉米果穗上的最佳脫粒位置，可以為以後的脫粒裝置提供理論依據，但現有的測力器械不足以完成這個目的。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種能夠測試出玉米果穗上的最佳脫粒位置及最佳脫粒力的裝置及測量方法，即一種測量玉米果穗裸手脫粒力大小的裝置及其方法。
[0004]本發明為實現上述目的所採用的技術方案為:測量玉米果穗裸手脫粒力大小的裝置，包括轉矩測量儀、機架和固定在機架上用於測量玉米果穗試樣脫粒時轉矩大小的轉矩傳感器，所述的機架上還設有用於指示玉米果穗試樣起始脫粒位置的標尺以及與轉矩傳感器的控制器連接的終點觸發器，所述轉矩傳感器的信號輸出端與轉矩測量儀連接，且轉矩傳感器的一端設有法蘭盤，另一端設有用於固定玉米果穗試樣且可適應其形狀和尺寸變化的柔性夾具。
[0005]上述裝置中的柔性夾具包括中空的筒體，筒體的一端固定在轉矩傳感器端部的法蘭盤上，另一端均布有若干穿過筒體圓周壁面並與其螺紋連接的螺栓，螺栓的端部設有用於橡膠墊片，玉米果穗試樣裝卡在適應其形狀和尺寸變化的橡膠墊片形成的空間中。
[0006]上述裝置中的標尺設置在手握住玉米果穗試樣準備轉動脫粒前與手部中指掌指關節相對的位置，所述終點觸發器設置在手握住玉米果穗試樣轉動一個角度使玉米脫粒後中指掌指關節能夠碰觸的位置。
[0007]利用上述裝置測量玉米果穗裸手脫粒力大小的方法為:取玉米果穗試樣，沿其軸向方向將其劃分為等長度的多個待測區間，另取遊標卡尺測量出每個待測區間的直徑，然後將玉米果穗試樣的一端裝卡在柔性夾具中，從玉米果穗試樣的裝卡端將各待測區間依次
標記為第I待測區間、第2待測區間.....第η-1待測區間和第η待測區間，各待測區間靠
近玉米果穗試樣裝卡端的一側為各待測區間的起始脫粒位置；
調整標尺使其與第η待測區間的起始脫粒位置對齊，手工沿固定方向轉動玉米果穗試樣的懸空端使其脫粒，當從起始脫粒位置轉動到終點位置的同時觸動終點觸發器，玉米果穗試樣產生的轉矩傳遞到轉矩傳感器上，轉矩傳感器將採集到的信號經電荷放大器放大後傳送給轉矩測量儀，轉矩測量儀顯示出當前部位的轉矩，通過數據處理可得出第η待測區間不同脫粒時刻的脫粒力大小；按照同樣的測量方法依次測量第η-1待測區間、…、第2待測區間和第I待測區間不同脫粒時刻的脫粒力大小。
[0008]上述手工轉動玉米果穗試樣的各待測區間使玉米脫粒的差速值為6.39-6.55m/s。
[0009]有益效果:(I)、本發明的裝置是針對裸手脫粒時，測量玉米果穗所受的脫粒力的大小，可以直接讀出、計算出玉米果穗上每一部分脫粒所需的轉矩和脫粒力，測量誤差較小，且該裝置能夠為玉米果穗的脫粒損傷等定量分析提供科學依據；
(2)、本發明通過手工轉動通過柔性夾具固定在轉矩傳感器上的玉米果穗試樣，用足夠的力使玉米籽粒脫粒而不破壞玉米籽粒，此時產生的轉矩通過柔性夾具傳遞到轉矩傳感器上，在轉矩測量儀上顯示出當前部位的轉矩，通過數據處理可得出第η待測區間不同脫粒時刻脫粒力的大小，通過連續大量的裸手脫粒測量，就可得出玉米果穗脫粒時的最佳脫粒部位和最佳脫粒力，為玉米果穗的脫粒裝置的參數設置提供理論依據，進而提高脫粒效果，降低脫損率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明的結構示意圖；
圖2為圖1中筒體的A向視圖。
[0011]附圖標記:1、轉矩測量儀，2、機架，3、轉矩傳感器，4、法蘭盤，5、筒體，6、橡膠墊片，7、螺栓，8、玉米果穗試樣，9、終點觸發器，10、標尺。
【具體實施方式】
`[0012]如圖1所示，測量玉米果穗裸手脫粒力大小的裝置，包括轉矩測量儀1、機架2和固定在機架2上用於測量玉米果穗試樣8脫粒時轉矩大小的轉矩傳感器3，所述的機架2上還設有用於指示玉米果穗試樣8起始脫粒位置的標尺10以及與轉矩傳感器3的控制器連接的終點觸發器9，終點觸發器9用於指示轉動玉米果穗試樣8至終點位置。所述轉矩傳感器3的信號輸出端與轉矩測量儀I連接，且轉矩傳感器3的一端設有法蘭盤，另一端設有用於固定玉米果穗試樣8且可適應其形狀和尺寸變化的柔性夾具。其中，柔性夾具包括中空的筒體5，筒體5的一端固定在轉矩傳感器3端部的法蘭盤上，另一端均布有若干穿過筒體5圓周壁面並與其螺紋連接的螺栓7，螺栓7的端部設有橡膠墊片6，玉米果穗試樣8裝卡在適應其形狀和尺寸變化的橡膠墊片6形成的空間中；如圖1和圖2所示，所述的筒體5為圓柱形，在其圓周上等角度設有三個可擰進擰出的螺栓7，螺栓7的端部與橡膠墊片6相抵設置，各螺栓7呈120°夾角分布於與筒體5中軸線垂直的平面內。
[0013]其中，標尺10設置在手握住玉米果穗試樣8準備轉動脫粒前與手部中指掌指關節相對的位置，所述終點觸發器9設置在手握住玉米果穗試樣8轉動一個角度使玉米脫粒後中指掌指關節能夠碰觸的位置。
[0014]利用上述裝置測量玉米果穗裸手脫粒力大小的方法，包括以下步驟:
步驟一、取玉米果穗試樣8，沿其軸向方向將其劃分為等長度的多個待測區間，另取遊標卡尺測量並記錄出每個待測區間的直徑；步驟二、將玉米果穗試樣8的一端裝卡在測量裝置的柔性夾具中，從玉米果穗試樣8的
裝卡端將各待測區間依次標記為第I待測區間、第2待測區間.....第η-1待測區間和第η
待測區間，各待測區間靠近玉米果穗試樣8裝卡端的一側為各待測區間的起始脫粒位置；步驟三、調整標尺10使其與玉米果穗試樣8的第η待測區間的起始脫粒位置對齊，手工沿固定方向勻速轉動玉米果穗試樣8的懸空端使其脫粒，當從起始脫粒位置轉動到終點位置的同時觸動終點觸發器9，施力過程要一氣呵成無停頓。玉米果穗試樣8產生的轉矩傳遞到轉矩傳感器3上，轉矩傳感器3將採集到的信號經電荷放大器放大後傳送給轉矩測量儀I，轉矩測量儀I顯示出當前部位的轉矩，通過數據處理:轉矩=力*半徑，可計算出當前部位的脫粒力的大小。記錄玉米果穗試樣8的第η待測區間脫粒時所計算的脫粒力的大小，並記錄第η待測區間被脫離掉的玉米籽粒的粒數，然後按照同樣的測量方法依次測量第η-1待測區間、…、第2待測區間和第I待測區間不同脫粒時刻的脫粒力大小。
[0015]脫粒下一待測區間時，要鑿去前一待測區間未脫離掉的籽粒，以免影響到下一待測區間的實驗結果；當測試至玉米果穗試樣8的裝卡端時，取下玉米果穗試樣8，鑿去先前脫粒實驗時剩餘的籽粒，再將玉米果穗試樣8的測試端裝卡到柔性夾具中，沿之前同樣的方法測試玉米果穗試樣8剩餘部分，直至測試完整個玉米果穗試樣8。通過連續大量的測試，就可知道玉米果穗的最佳脫粒部位和最佳脫粒力。其中，手工轉動玉米果穗試樣8的各待測區間使玉米脫粒的差速值為6.39-6.55m/s。
[0016]本發明中，柔性夾具是指用同一夾具系統，完成形狀尺寸不同的果穗裝夾的裝備，柔性夾具有能正確、可靠、快速`的定位裝夾功能，同時與果穗柔性接觸，對果穗無損傷。
【權利要求】
1.測量玉米果穗裸手脫粒力大小的裝置，其特徵在於:包括轉矩測量儀(I)、機架(2)和固定在機架(2)上用於測量玉米果穗試樣(8)脫粒時轉矩大小的轉矩傳感器(3)，所述的機架(2 )上還設有用於指示玉米果穗試樣(8 )起始脫粒位置的標尺(10 )以及與轉矩傳感器(3)的控制器連接的終點觸發器(9)，所述轉矩傳感器(3)的信號輸出端與轉矩測量儀(I)連接，且轉矩傳感器(3)的一端設有法蘭盤，另一端設有用於固定玉米果穗試樣(8)且可適應其形狀和尺寸變化的柔性夾具。
2.根據權利要求1所述的測量玉米果穗裸手脫粒力大小的裝置，其特徵在於:所述的柔性夾具包括中空的筒體(5)，筒體(5)的一端固定在轉矩傳感器(3)端部的法蘭盤上，另一端均布有若干穿過筒體(5)圓周壁面並與其螺紋連接的螺栓(7)，螺栓(7)的端部設有用於裝卡玉米果穗試樣(8)的橡膠墊片(6)。
3.根據權利要求1所述的測量玉米果穗裸手脫粒力大小的裝置，其特徵在於:所述的標尺(10)設置在手握住玉米果穗試樣(8)準備轉動脫粒前與手部中指掌指關節相對的位置，所述終點觸發器(9)設置在手握住玉米果穗試樣(8)轉動一個角度使玉米脫粒後中指掌指關節能夠碰觸的位置。
4.根據權利要求1所述的測量玉米果穗裸手脫粒力大小的方法，其特徵在於:取玉米果穗試樣(8)，沿其軸向方向將其劃分為等長度的多個待測區間，另取遊標卡尺測量出每個待測區間的直徑，然後將玉米果穗試樣(8)的一端裝卡在柔性夾具中，從玉米果穗試樣(8)的裝卡端將各待測區間依次標記為第I待測區間、第2待測區間.....第(η-1)待測區間和第η待測區間，各待測區間靠近玉米果穗試樣(8)裝卡端的一側為各待測區間的起始脫粒位置；· 調整標尺(10)使其與第η待測區間的起始脫粒位置對齊，手工沿固定方向轉動玉米果穗試樣(8)的懸空端使其脫粒，當從起始脫粒位置轉動到終點位置的同時觸動終點觸發器(9),玉米果穗試樣(8)產生的轉矩傳遞到轉矩傳感器(3)上，轉矩傳感器(3)將採集到的信號經電荷放大器放大後傳送給轉矩測量儀(I )，轉矩測量儀(I)顯示出當前部位的轉矩，通過數據處理可得出第η待測區間不同脫粒時刻的脫粒力大小；按照同樣的測量方法依次測量第(η-1)待測區間、…、第2待測區間和第I待測區間不同脫粒時刻的脫粒力大小。
5.根據權利要求4所述的測量玉米果穗裸手脫粒力大小的方法，其特徵在於:步驟三中手工轉動玉米果穗試樣(8)的各待測區間使玉米脫粒的差速值為6.39-6.55m/s。
【文檔編號】G01L5/00GK103822744SQ201410069198
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月27日 優先權日:2014年2月27日
【發明者】李心平, 杜哲, 馬義東, 高春燕, 馬福麗 申請人:河南科技大學