CN100514029C - 茎秆切割试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于室内模拟农作物茎秆切割试验装置及其试验方法，包括安装在输送装置上的茎秆夹持装置、在茎秆夹持装置上部安装拨禾装置、切割装置连接割刀驱动机构后安装在茎秆夹持装置的一侧，将转速传感器安装在输送带的滚筒轴端；在动力输入轴上安装扭矩传感器，在切割器的割刀和摇臂连杆相连接处安装一个压力传感器；利用计算机的测控系统采集、记录并显示转速传感器、压力传感器、扭矩传感器所采集到的数据进行切割试验，装置简单合理，操作方法稳定可靠，从根本上解决了目前茎秆切割试验参数调节和试验数据的实时采样、处理的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于农作物茎秆的切割试验装置及其试验方法，可用于在室内模拟田间对水稻、油菜、小麦、大豆、玉米、甘蔗等作物茎秆的切割过程。
背景技术
目前对农作物的收获机械割台部分的研究改进，主要包括切割器、拨禾装置的结构参数和运动参数变化对割台的影响规律。但是农业田间试验受气候、田间情况和机器各参数变化的影响。割台部分的切割器、拨禾装置的结构参数和运动参数的变化范围小，信号的实时采集和处理很困难。切割器部分的切割性能的好坏与切割速度大小密切相关，切割速度越大性能越好，随着切割速度的增大，切割阻力也有所降低，但割台震动加剧而且增加功耗，其间的相互影响规律及最佳参数组合很难确定。拨禾装置部分的拨禾轮的上下前后相对位置的变化和不同速比条件下割台的损失率不易准确测定。急需设计一种新型试验装置解决现存问题，而目前还没有检索到与此相关的文献资料。
发明内容
本发明为克服现有技术存在的缺陷，提供了一种可在室内进行茎秆切割试验的装置及其试验方法。
本发明装置采用的技术方案是：包括安装在输送装置上的茎秆夹持装置、在茎秆夹持装置上部安装拨禾装置、切割装置连接割刀驱动机构后安装在茎秆夹持装置的一侧，所述输送装置包括驱动电机连接可调速的输送带，将第一转速传感器安装在输送带的滚筒轴端；所述茎秆夹持装置包括固定在输送带上的可夹持农作物茎秆的茎秆夹持器；所述切割装置包括连接驱动电机的动力输入轴、在动力输入轴上安装扭矩传感器，动力输入轴连接摇臂连杆的一端，摇臂连杆的另一端连接到双层可拆卸往复运动的切割器上，在切割器的割刀和摇臂连杆相连接处安装一个压力传感器；所述的拨禾装置包括偏心拨禾轮通过升降杆固定在机架上，在偏心拨禾轮的轮面上安装第二转速传感器，在偏心拨禾轮的轮边缘均布若干个拨禾齿，使拨禾齿靠近茎秆夹持器上的茎秆，驱动电机经传动系统后连接到偏心拨禾轮的皮带轮上；将所述的第一转速传感器、第二转速传感器、压力传感器、扭矩传感器分别连接到计算机，通过安装在计算机上的操纵台可进行监测和控制。
本发明方法采用的技术方案依次包括如下步骤
a、将试验农作物按照所需的行距和株距插排在夹持孔上，将输送带转到离切割器较远处以便切割时获得平稳速度；通过调节升降杆来控制拨禾轮相对切割器的位置；
b、启动驱动电机；通过计算机进行参数设置，调节切割器的频率，调节拨禾轮的转速和输送带的速度；通过操纵台依次打开切割器和拨禾轮的转速开关，此时切割器的频率、拨禾轮的转速和输送带的速度信息直接记录在计算机中；
c、利用计算机的测控系统采集、记录并显示第一转速传感器、第二转速传感器、压力传感器、扭矩传感器所采集到的数据进行切割试验；
d、关闭切割器和拨禾轮的转速开关，关闭信息采集开关，测控系统自动记录并保存整个过程试验数据，完成切割试验；
本发明所提供的茎秆切割装置简单合理，操作方法稳定可靠，解决了田间试验受外部因素影响的局限性，可对试验参数进行调节和不同参数组合，试验过程中的数据可自动采样、自动控制和处理，可对其不同结构参数和性能进行研究，可完成不同品种、不同含水率、不同喂入速度、不同切割方式(切割频率、切割角、切割量等)和不同拨禾装置参数下的试验，从根本上解决了目前茎秆切割试验参数调节和试验数据的实时采样、处理的问题。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：
图1是本发明结构示意图；
图2是图1中的切割装置的俯视图；
图3是图2的主视图。
图4是图1中的输送装置主视图。
图5是图4的俯视图。
图6是图1中茎秆夹持装置的俯视图。
图中：1、输送带，2、茎秆夹持装置，3、第一转速传感器，4、压力传感器，5、拨禾齿，6、偏心拨禾轮，7、第二转速传感器，8、摇臂连杆，9、切割器，10、机架，11、电动机，12、扭矩传感器，13、传动系统，14、拨禾轮升降杆，15、计算机，16、操纵台，17、下层切割器，18、切割器动力输入轴，19、茎杆夹持孔，20、夹紧螺栓。
具体实施方式
如图1所示是茎秆切割试验装置结构图，主要包括输送装置、切割装置、拨禾装置以及监测控制系统。输送装置包括驱动电机11连接可调速的输送带1，将第一转速传感器3安装在输送带1的滚筒轴端。如图4、5、6所示，固定在输送带1上的可夹持农作物茎秆的茎秆夹持器2，主要由茎秆夹持孔19和夹紧螺栓20组成，农作物茎秆按一定行距、株距的尺寸摆放入茎秆夹持孔19中，茎秆夹持器2通过夹紧螺栓20固定于输送带1上，试验时可根据不同作物的株距和行距来调节茎秆夹持装置2以达到所需的株距和行距要求，并且可根据不同作物的茎秆直径大小不同来选择不同茎秆夹持孔19的茎秆夹持装置2，从而满足不同茎秆切割的试验需要。
如图1、2、3所示，切割装置包括连接驱动电机11的动力输入轴18、在动力输入轴18上安装扭矩传感器12，动力输入轴18连接摇臂连杆8的一端，摇臂连杆8的另一端连接到双层可拆卸往复运动的切割器9、17上，在切割器的割刀和摇臂连杆8相连接处安装一个压力传感器4。工作时可根据试验需要选择同时使用双层割刀或单层割刀，即切割器9、17可只安装其一，切割频率范围可在300～800转/分可调，切割角度0～15范围内可调，割幅为900mm。压力传感器4实时测量切割力的大小。扭矩传感器1实时测量扭矩的大小变化。由于输送装置相对切割装置的速度模拟的是田间机器的前进速度，因此输送带1的传输速度是可调的，在电动机11的带动下速度调节范围为0～2m/s。
如图1所示，拨禾装置包括偏心拨禾轮6通过升降杆14固定在机架10上，升降杆14的长短可以调节，在偏心拨禾轮6的轮面上安装第二转速传感器7，在偏心拨禾轮6的轮边缘均布若干个拨禾齿5，使拨禾齿5靠近茎秆夹持器2上的茎秆，驱动电机11经传动系统13后连接到偏心拨禾轮6的皮带轮上，可根据作物的不同高度调节升降杆14以达到所需的试验条件，并且拨禾轮6转速与输送带1的速度比值可通过传送系统13的无级变速来调节。
将第一转速传感器3、第二转速传感器7、压力传感器4、扭矩传感器12分别连接到计算机15，通过安装在计算机15内的监控软件和安装在计算机15上的操纵台16可对茎杆切割试验装置进行监测和控制。
试验时，将试验农作物按照所需的行距和株距插排在夹持孔19上，将输送带1转到离切割器9较远处以便切割时获得平稳速度；通过调节升降杆14来控制拨禾轮6相对切割器9、17的位置。开启电源，检查检测控制系统线路，确保状态良好；然后对测控系统进行参数设置，将切割器9频率调至所需频率，并调节拨禾轮6转速和输送带1速度至所需大小；依次打开切割器和拨禾轮转速开关，切割器9频率、拨禾轮6转速、输送带1速度等信息直接记录在计算机中。进行切割试验时在运行过程中，利用计算机15的测控系统采集、记录并显示第一转速传感器3、第二转速传感器7、压力传感器4、扭矩传感器12所采集到的数据进行切割试验。试验结束时关闭切割器和拨禾轮转速开关，并关闭信息采集开关，测控系统自动记录保存整个过程试验数据，达到切割试验的目的。
Claims (5)
1、一种茎秆切割试验装置，包括安装在输送装置上的茎秆夹持装置、在茎秆夹持装置上部安装拨禾装置、切割装置连接割刀驱动机构后安装在茎秆夹持装置的一侧，其特征在于：所述输送装置包括驱动电机(11)连接可调速的输送带(1)，将第一转速传感器(3)安装在输送带(1)的滚筒轴端；所述茎秆夹持装置包括固定在输送带(1)上的可夹持农作物茎秆的茎秆夹持器(2)；所述切割装置包括连接驱动电机(11)的动力输入轴(18)、在动力输入轴(18)上安装扭矩传感器(12)，动力输入轴(18)连接摇臂连杆(8)的一端，摇臂连杆(8)的另一端连接到双层可拆卸往复运动的切割器(9、17)上，在切割器的割刀和摇臂连杆(8)相连接处安装一个压力传感器(4)；所述的拨禾装置包括偏心拨禾轮(6)通过升降杆(14)固定在机架(10)上，在偏心拨禾轮(6)的轮面上安装第二转速传感器(7)，在偏心拨禾轮(6)的轮边缘均布若干个拨禾齿(5)，使拨禾齿(5)靠近茎秆夹持器(2)上的茎秆，驱动电机(11)经传动系统(13)后连接到偏心拨禾轮(6)的皮带轮上；将所述的第一转速传感器(3)、第二转速传感器(7)、压力传感器(4)、扭矩传感器(12)分别连接到计算机(15)，通过安装在计算机(15)上的操纵台(16)可进行监测和控制。
2、根据权利要求1所述的茎秆切割试验装置，其特征在于，上层切割器(9)和下层切割器(17)可只安装其一。
3、根据权利要求1所述的茎秆切割试验装置，其特征在于，农作物茎秆按一定行距、株距的尺寸摆放入茎秆夹持器(2)的夹持孔(19)中，茎秆夹持器(2)通过夹紧螺栓(20)固定于输送带(1)上。
4、根据权利要求1所述的茎秆切割试验装置，其特征在于，升降杆(14)的长短可调节。
5、一种茎秆切割试验方法，其特征在于依次包括如下步骤：
a、将试验农作物按照所需的行距和株距插排在夹持孔(19)上，将输送带(1)转到离切割器(9)较远处以便切割时获得平稳速度；通过调节升降杆(14)来控制拨禾轮(6)相对切割器(9、17)的位置；
b、启动驱动电机(11)；通过计算机(15)进行参数设置，调节切割器(9、17)的频率，调节拨禾轮(6)的转速和输送带(1)的速度；通过操纵台(16)依次打开切割器(9、17))和拨禾轮(6)的转速开关，此时切割器(9、17)的频率、拨禾轮(6)的转速和输送带(1)的速度信息直接记录在计算机(15)中；
c、利用计算机(15)的测控系统采集、记录并显示第一转速传感器(3)、第二转速传感器(7)、压力传感器(4)、扭矩传感器(12)所采集到的数据进行切割试验；
d、关闭切割器(9、17)和拨禾轮(6)的转速开关，关闭信息采集开关，计算机(15)的测控系统自动记录并保存整个过程试验数据，完成切割试验。
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