CN104855058A - 一种轴流脱粒分离装置脱出物分布智能调节机构与调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轴流脱粒分离装置脱出物分布智能调节机构及调节方法，包括顶盖、脱粒滚筒、凹板筛、脱出物装置、籽粒清选损失监测控制器、清选筛和PLC控制器；凹板筛下部连接有固定板，相邻两个固定板之间设有脱出物装置；脱出物装置包括步进式电动推杆、圆弧底板和弹簧，步进式电动推杆和弹簧分别连接圆弧底板的两端，圆弧底板上设置有多个导流组件；清选筛位于脱出物装置的下方，籽粒清选损失监测控制器安装于清选筛尾端；PLC控制器连接籽粒清选损失监测控制器和步进式电动推杆。本发明避免了脱出物在筛面上局部堆积造成清选性能下降等问题，使脱出物分布较为均匀，促进籽粒的透筛和气流的吹托，提高了清选效率和性能，具有广阔的应用前景。

Description

一种轴流脱粒分离装置脱出物分布智能调节机构与调节方法

技术领域

本发明属于联合收获机智能化控制领域，尤其是一种轴流脱粒分离装置脱出物分布智能调节机构及调节方法。

背景技术

为提高收获机械清选效率，国内学者对收获机械清选环节积极开展研究。如专利CN202232226涉及的清选负荷调节装置，在收获干燥作物出现脱出物过多，从而导致清选负荷过大的现象时，采用封闭板阻挡住部分脱出物从凹板筛中分离，使大量不包括籽粒的脱出物直接由排草口排出，避免其进入清选室，减小清选负荷；在脱出物正常时，手动调节封闭板的位置避免阻挡到脱出物，减少清选损失。该装置工作原理实质是减小凹板筛分离面积控制脱出物量，但实际情况是，联合收获机作业环境复杂，被收获作物的物料特性差别很大，减小凹板筛分离面积更容易出现有效分离面积减小带来的籽粒夹带损失增加问题；此外，该发明采用的是手动调节，且调节位置依赖凭操作者经验，无法根据当前收获情况进行实时调节，对作物的收获适应性较差。

高效智能化是国际先进联合收割机发展的主要方向。我国联合收获机整体的自动化水平还比较低，已经严重制约了收获机械化的发展，国家也越来越重视这一不足，积极开展科研攻关。切纵流联合收获机脱粒分离装置的参数优化试验发现，轴流脱粒分离装置脱出物在离心力作用下自然径向分布非常部均匀，受到机架两侧内壁影响，横向分布呈两边高中间低的态势，必然会导致清选筛筛面两侧物料形成堆积、影响透筛等问题，从而使得清选效率降低、性能下降。凹板分离出的脱出物在筛面上的分布越均匀，越有利于籽粒的透筛和气流的吹托，在清选面积一定的条件下，能显著提高清选效率和性能。而根据籽粒损失量实时智能调节脱粒装置脱出物分布的装置和方法还未见报道。

发明内容

针对现有技术中存在的轴流脱粒分离装置因脱出物分布不均匀导致清选筛筛面两侧堆积、影响透筛，从而导致清选效率和性能显著下降的不足，本发明提供了一种轴流脱粒分离装置脱出物分布智能调节机构及调节方法，根据籽粒损失量实时智能调节脱粒装置脱出物装置中的导流板开度，使脱出物分布均匀，进而提高清选效率和性能。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种轴流脱粒分离装置脱出物分布智能调节机构，包括顶盖、脱粒滚筒、凹板筛、脱出物装置、籽粒清选损失监测控制器、清选筛、机架和PLC控制器；

所述脱粒滚筒位于顶盖和凹板筛之间；所述凹板筛下部连接有固定板，所述相邻两个固定板之间设有脱出物装置；所述脱出物装置包括步进式电动推杆、圆弧底板和弹簧，所述步进式电动推杆和弹簧均安装在机架上，且分别连接圆弧底板的两端；位于凹板筛下方的圆弧底板上设置有多个导流组件，所述导流组件包括多个连接板、转轴和两块导流板，所述导流板的两端各连接一个连接板，所述两块导流板分别位于圆弧底板的两面，所述转轴穿过多个连接板和圆弧底板，所述转轴两端固定在相应固定板上；

所述清选筛位于脱出物装置的下方，所述籽粒清选损失监测控制器安装于清选筛尾端；所述PLC控制器连接籽粒清选损失监测控制器和步进式电动推杆，用于接收籽粒清选损失监测控制器所传递的信号并发出相应指令给步进式电动推杆执行。

进一步的，所述脱出物装置为两个；所述固定板为三个，且分别位于所述凹板筛的两端和中部位置。

进一步的，所述圆弧底板左半部所设的多个导流组件和右半部所设的多个导流组件关于圆弧底板中心纵向平面呈对称布置。

进一步的，所述圆弧底板左半部和右半部所设的多个导流组件均为等距离分布。

进一步的，所述圆弧底板左半部的多个导流组件的导流板初始设置状态为与脱粒滚筒转速切线方向夹角为30°。

进一步的，所述凹板筛、圆弧底板、籽粒清选损失监测控制器和清选筛的两端距机架的内壁距离为10-30mm。

进一步的，所述圆弧底板位于所述凹板筛下方10-40mm处。

一种轴流脱粒分离装置脱出物分布智能调节方法，包括如下步骤：

(1)在联合收割机上装配好轴流脱粒分离装置脱出物分布智能调节机构后，开始运行，作物在顶盖、脱粒滚筒和凹板筛形成的脱粒空间中实现脱粒，脱出物从凹板筛中分离，在脱出物分布组件的导引下落入清选筛实现清选，籽粒清选损失监测控制器实时监测籽粒清选损失量Q，并将信号传递给PLC控制器；

(2)所述PLC控制器将监测到的籽粒清选损失量Q与该联合收割机清选损失量的设计参数T相比较，当Q≤T时，不发出执行指令，使步进式电动推杆保持现有位置，导流板维持目前的开度；当Q＞T时，PLC控制器根据籽粒清选损失Q、所对应导流板开度Ki和步进式电动推杆位移距离Si间的关系，向步进式电动推杆发出相应指令，控制步进式电动推杆活塞的移动，实现导流板的开度调节以满足Q≤T。

进一步的，所述籽粒清选损失Q、所对应导流板开度Ki和步进式电动推杆位移距离Si间的关系是通过以下步骤得到：

(1)根据轴流脱粒分离装置的具体结构和运动参数，建立轴流脱粒分离试验台；

(2)试验时，通过改变步进式电动推杆的位移Si(i＝1,2,3...n)，改变导流板的开度Ki(i＝1,2,3...n)，同时获得相对应的籽粒清选损失质量Qi(i＝1,2,3...n)，进而建立籽粒清选损失Q、所对应导流板开度Ki和步进式电动推杆位移距离Si间的关系。

本发明的有益效果：

本发明所述的一种轴流脱粒分离装置脱出物分布智能调节机构，以籽粒清选损失监测控制器监测到的籽粒清选损失量为采样信息，以导流板开度为被控对象，通过在凹板筛下方设置多个包括步进式电动推杆、设置有多个导流组件的圆弧底板和弹簧的脱出物装置，实现了改变步进式电动推杆的位移来调节导流组件中导流板开度，避免了脱出物在筛面上局部堆积造成清选性能下降等问题，使脱出物分布较为均匀，保证籽粒损失量始终维持在设计范围内，有利于籽粒的透筛和气流的吹托，在清选面积一定的条件下，能显著提高清选效率和性能，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明所述轴流脱粒分离装置脱出物分布智能调节机构的左视图及物料分布示意图。

图2为本发明所述轴流脱粒分离装置脱出物分布智能调节机构的主视图。

图3为脱出物装置结构示意图。

图4为图3中导流组件和圆弧底板结构示意图。

图5为所述轴流脱粒分离装置无脱出物分布调节装置时物料分布示意图。

图6为所述固定板的结构示意图。

附图标记说明如下：

1-顶盖，2-脱粒滚筒，3-凹板筛，4-脱出物装置，5-籽粒清选损失监测控制器，6-清选筛，7-机架，8-固定板，401-步进式电动推杆，402-圆弧底板，403-连接板，404-转轴，405-导流板，406-弹簧。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，本发明所述的轴流脱粒分离装置脱出物分布智能调节机构，包括顶盖1、脱粒滚筒2、凹板筛3、脱出物装置4、籽粒清选损失监测控制器5、清选筛6、机架7和PLC控制器。所述顶盖1、脱粒滚筒2和凹板筛3的两端固定在机架7上，所述脱粒滚筒2位于顶盖1和凹板筛3形成的脱粒空间内部。

如图2所示，所述凹板筛3两端和中间的下部均连接有固定板8，每两个相邻固定板8之间设有脱出物装置4。所述脱出物装置4的宽度略小于相邻固定板8的间距，使得两个脱出物装置4的宽度足以覆盖整个凹板筛3。所述凹板筛3、圆弧底板402、籽粒清选损失监测控制器5和清选筛6且两端均与机架7的内壁保持10-30mm间距。如图3所示，所述脱出物装置4包括步进式电动推杆401、圆弧底板402和弹簧406，步进式电动推杆401和弹簧406均安装在机架7上，且分别连接圆弧底板402的两端。所述圆弧底板402位于凹板筛3下方40mm处；所述清选筛6位于脱出物装置4的下方，用于完成均匀分布后脱出物籽粒与杂余的分离；所述籽粒清选损失监测控制器5安装于清选筛6尾端，用于实时监测籽粒的清选损失量；所述PLC控制器连接籽粒清选损失监测控制器5和步进式电动推杆401，用于接收籽粒清选损失监测控制器5所传递的信号并发出相应指令给步进式电动推杆401执行。

如图4所述，所述导流组件包括四个连接板403、一个转轴404和两个导流板405，所述两个导流板405分别位于圆弧底板402的两面，所述导流板405的两端与两个连接板403固定连接，所述转轴404穿过于四个连接板403和圆弧底板402。所述圆弧底板402左半部所设的多个导流组件和右半部所设的多个导流组件关于圆弧底板402中心纵向平面呈对称布置，即在圆弧底板402左半部的导流板405与脱粒滚筒2转速切线方向呈30°夹角，在圆弧底板402右半部分的导流板405与脱粒滚筒2转速切线方向呈150°夹角，此为导流板405的初始安装位置，导流板405对称安装有利于工作状态下电动推杆401的调节，进而使脱出物分布比较均匀。如图5所示，所述转轴404的两端固定在相应固定板8所设的孔内。

导流板405开度调节过程为：当步进式电动推杆401的活塞缩短提升圆弧底板402，弹簧406被拉长，左半部分导流板405可顺时针绕转轴404旋转，右半部分导流板405绕转轴404逆时针旋转，增大导流板405开度；当步进式电动推杆401的活塞伸长压缩圆弧底板402时，弹簧406收缩，在步进式电动推杆401及弹簧406共同作用下，圆弧底板402位置下降，左半部分导流板405逆时针绕转轴404旋转，右半部分绕转轴405顺时针旋转，实现导流板405开度的减小。通过将导流板405开度调至恰当位置，使得大量脱出物能够直接落在对应区域的清选筛6上，而不因导流板405开度过大导致脱出物掉落到机架7内壁后被反弹，同时也不因导流板405开度过小而使脱出物过于集中清选筛6的中心位置，最终实现清选筛6的筛面上脱出物的均匀分布，从而有利于籽粒的透筛和气流的吹托，在清选面积一定的条件下，能显著提高清选效率和性能。

如图6所示，现有联合收割机中若没有安装脱出物分布智能调节机构的轴流脱粒分离装置时，脱出物在离心力主要作用下从凹板筛3栅格中飞出，经过多次碰撞后落在清选筛6上，分布非常不均匀、容易在清选筛6两侧堆积，降低了籽粒的透筛能力，限制了清选效率。然而，如图1所示，当联合收割机中安装本发明所述的轴流脱粒分离装置脱出物分布智能调节机构后，脱出物装置4工作，通过导流板405导向作用，使脱出物通过凹板筛3后能均匀落在清选筛6上，避免过度集中在同一块区域，促进籽粒的透筛和气流的吹托，显著提高清选效率和性能。

利用本发明轴流脱粒分离装置脱出物分布智能调节机构的调节方法包括下列步骤：

(1)在联合收割机上装配好轴流脱粒分离装置脱出物分布智能调节机构后，开始运行，作物在顶盖1、脱粒滚筒2和凹板筛3形成的脱粒空间中实现脱粒，脱出物从凹板筛3中分离，在脱出物分布组件4的导引下落入清选筛6实现清选，籽粒清选损失监测控制器5实时监测籽粒清选损失量Q，并将信号传递给PLC控制器；

(2)所述PLC控制器将监测到的籽粒清选损失量Q与该联合收割机清选损失量的设计参数T相比较，当Q≤T时，不发出执行指令，使步进式电动推杆401保持现有位置，导流板405维持目前的开度；当Q＞T时，PLC控制器根据籽粒清选损失Q、所对应导流板开度Ki和步进式电动推杆401位移距离Si间的关系，向步进式电动推杆401发出相应指令，控制步进式电动推杆401活塞的移动，实现导流板405的开度调节以满足Q≤T。

其中，所述籽粒清选损失Q、所对应导流板开度Ki和电动推杆401位移距离Si间的关系是由以下步骤得到：根据轴流脱粒分离装置的具体结构和运动参数，建立轴流脱粒分离试验台；通过改变步进式电动推杆401的位移Si(i＝1,2,3...n)，改变导流板405的开度Ki(i＝1,2,3...n)，同时获得相对应的籽粒清选损失质量Qi(i＝1,2,3...n)，进而建立籽粒清选损失Q、所对应导流板开度Ki和电动推杆401位移距离Si间的关系。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种轴流脱粒分离装置脱出物分布智能调节机构，其特征在于，包括顶盖(1)、脱粒滚筒(2)、凹板筛(3)、脱出物装置(4)、籽粒清选损失监测控制器(5)、清选筛(6)、机架(7)和PLC控制器；

所述脱粒滚筒(2)位于顶盖(1)和凹板筛(3)之间；所述凹板筛(3)下部连接有固定板(8)，所述相邻两个固定板(8)之间设有脱出物装置(4)；所述脱出物装置(4)包括步进式电动推杆(401)、圆弧底板(402)和弹簧(406)，所述步进式电动推杆(401)和弹簧(406)均安装在机架(7)上，且分别连接圆弧底板(402)的两端；位于凹板筛(3)下方的圆弧底板(402)上设置有多个导流组件，所述导流组件包括多个连接板(403)、转轴(404)和两块导流板(405)，所述导流板(405)的两端各连接一个连接板(403)，所述两块导流板(405)分别位于圆弧底板(402)的两面，所述转轴(404)穿过多个连接板(403)和圆弧底板(402)，所述转轴(404)两端固定在相应固定板(8)上；

所述清选筛(6)位于脱出物装置(4)的下方，所述籽粒清选损失监测控制器(5)安装于清选筛(6)尾端；所述PLC控制器连接籽粒清选损失监测控制器(5)和步进式电动推杆(401)，用于接收籽粒清选损失监测控制器(5)所传递的信号并发出相应指令给步进式电动推杆(401)执行。

2.根据权利要求1所述的一种轴流脱粒分离装置脱出物分布智能调节机构，其特征在于，所述脱出物装置(4)为两个；所述固定板(8)为三个，且分别位于所述凹板筛(3)的两端和中部位置。

3.根据权利要求2述的一种轴流脱粒分离装置脱出物分布智能调节机构，其特征在于，所述圆弧底板(402)左半部所设的多个导流组件和右半部所设的多个导流组件关于圆弧底板(402)中心纵向平面呈对称布置。

4.根据权利要求3所述的一种轴流脱粒分离装置脱出物分布智能调节机构，其特征在于，所述圆弧底板(402)左半部和右半部所设的多个导流组件均为等距离分布。

5.根据权利要求4述的一种轴流脱粒分离装置脱出物分布智能调节机构，其特征在于，所述圆弧底板(402)左半部的多个导流组件的导流板(405)初始设置状态为与脱粒滚筒(2)转速切线方向夹角为30°。

6.根据权利要求1所述的一种轴流脱粒分离装置脱出物分布智能调节机构，其特征在于，所述凹板筛(3)、圆弧底板(402)、籽粒清选损失监测控制器(5)和清选筛(6)的两端距机架(7)的内壁距离为10-30mm。

7.根据权利要求1所述的一种轴流脱粒分离装置脱出物分布智能调节机构，其特征在于，所述圆弧底板(402)位于所述凹板筛(3)下方10-40mm处。

8.一种轴流脱粒分离装置脱出物分布智能调节方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)在联合收割机上装配好轴流脱粒分离装置脱出物分布智能调节机构后，开始运行，作物在顶盖(1)、脱粒滚筒(2)和凹板筛(3)形成的脱粒空间中实现脱粒，脱出物从凹板筛(3)中分离，在脱出物分布组件(4)的导引下落入清选筛(6)实现清选，籽粒清选损失监测控制器(5)实时监测籽粒清选损失量Q，并将信号传递给PLC控制器；

(2)所述PLC控制器将监测到的籽粒清选损失量Q与该联合收割机清选损失量的设计参数T相比较，当Q≤T时，不发出执行指令，使步进式电动推杆(401)保持现有位置，导流板(405)维持目前的开度；当Q＞T时，PLC控制器根据籽粒清选损失Q、所对应导流板开度Ki和步进式电动推杆(401)位移距离Si间的关系，向步进式电动推杆(401)发出相应指令，控制步进式电动推杆(401)活塞的移动，实现导流板(405)的开度调节以满足Q≤T。

9.根据权利要求8所述的一种轴流脱粒分离装置脱出物分布智能调节方法，其特征在于，所述籽粒清选损失Q、所对应导流板开度Ki和步进式电动推杆(401)位移距离Si间的关系是通过以下步骤得到：

(1)根据轴流脱粒分离装置的具体结构和运动参数，建立轴流脱粒分离试验台；

(2)试验时，通过改变步进式电动推杆(401)的位移Si(i＝1,2,3...n)，改变导流板(405)的开度Ki(i＝1,2,3...n)，同时获得相对应的籽粒清选损失质量Qi(i＝1,2,3...n)，进而建立籽粒清选损失Q、所对应导流板开度Ki和步进式电动推杆(401)位移距离Si间的关系。