CN101387580A - 半喂入式物料输送-脱粒分离-清选试验装置和试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半喂入式物料输送－脱粒分离－清选试验装置和试验方法。包括：物料输送系统、脱粒分离系统、清选系统、碎草装置以及监测与控制系统，可模拟半喂入式联合收割机田间多种工作状况，再现机械化收获过程中的输送、脱粒分离、清选过程。该装置既可单独进行脱粒分离试验，也可将同时进行物料输送、脱粒分离和清洗试验；输送系统、脱粒分离系统和清洗系统采用多个变频驱动电机独立驱动，参数选择方便；扭矩、转速传感器的信号都记录在计算机中；改变输送带上物料的层厚和输送带速度，可获得不同喂入量，通过调整脱粒分离装置的参数、更换不同的脱粒分离装置可以模拟目前各种收获机械的脱粒分离情况，分析脱粒分离性能；通过调整清选装置的参数、更换不同结构的筛面、可以模拟各种清选情况，分析清选性能。本发明成本低、使用安全、监测全面、操作简便，能消除现有田间试验方法存在的缺陷，获取更加详细、科学的信息。

Description

半喂入式物料输送-脱粒分离-清选试验装置和试验方法

技术领域

本发明涉及一种半喂入式物料脱粒分离、清选的室内试验装置。

背景技术

目前对收获机械各部件的研究改进，主要依赖样机的田间试验情况，但是收获机械田间试验受气候、田间情况和机器本身参数可调整范围局限性的影响，使得这种试验方法存在很多限制，也使得某些指标无法实时测量。主要表现在以下几个方面：

1.脱粒滚筒转速的改变困难，很难得到不同转速下的脱粒分离效果。

2.脱粒滚筒的扭矩不易测量，很难得到脱粒装置所消耗的功率。

3.脱粒滚筒及弓齿的更换比较麻烦，因此不同弓齿排列的滚筒脱粒效果对比困难。

4.清选机构中各个参数调节困难，包括风速、筛子的振动频率和振幅等。

5.未脱净损失率、夹带损失率及清选损失率难以精确测量。

6.在田间试验不能实时观察也很难得到作物在脱粒过程中脱出混合物的分布状态。

总之，进行田间试验的目的是对半喂入式联合收割机整机的性能和作业质量进行检测和评价。而要通过田间田间试验对不同喂入量、工作速度、脱粒滚筒转速、脱粒间隙、凹板形式、未脱净损失率、夹带损失率、脱粒滚筒的功耗以及脱粒过程中籽粒的运动规律等进行测量是很难完成的。同样的情况也存在于清选装置中。因此对联合收割机各个部件的优化改进仅仅依靠田间试验是不够的，必须通过大量的室内台架试验来进行，而相关的内容还没有检索到相关的专利。

发明内容

本发明是为了克服现有田间试验存在的上述缺点而提供的一种物料输送-脱粒分离-清选试验装置及其试验方法，具有可组合、参数调整方便、便于测量、能再现各种工况等特点，能消除现有试验方法存在的缺点。为了解决田间试验存在的问题，本发明采取的技术方案是：一种物料输送-脱粒分离-清选试验装置，包括：物料输送系统、脱粒分离系统、清选系统、碎草装置以及监测与控制系统；所述的物料输送系统包括平胶带输送装置及其传动系统；所述的脱粒分离系统包括试验机架结构、滚筒、凹板、上盖、夹持机构及脱粒分离装置的传动系统；所述的清选系统包括清选筛机构、抖动板机构、径向风机、离心风机、贯流风机、籽粒搅龙、杂余搅龙及清选装置的传动系统；所述的监测与控制系统包括安装的扭矩传感器、转速传感器和控制台。所述的脱粒分离系统和清选系统可以分别进行试验，也可以组合在一起同时进行试验。

上所述的半喂入式物料输送-脱粒分离-清选试验装置，其特征在于：输送系统中的平胶带输送装置靠主、从动轮筒连接，用一个变频电机驱动，调整张紧装置可调节平胶带的张紧度。所述的半喂入式物料输送-脱粒分离-清选试验装置，其特征在于：整个装置用地脚螺栓固定，脱粒滚筒、凹板及清选筛可任意组合配置，脱粒装置后测用透明强化玻璃做成。所述的半喂入式物料输送-脱粒分离-清选试验装置，其特征在于：脱粒装置的脱粒滚筒由一个变频电机驱动。复脱装置的驱动由变频电机驱动，其传动比可通过更换皮带轮调整。所述的半喂入式物料输送-脱粒分离-清选试验装置，其特征在于：清选装置中的径向风机转速、离心风机转速、贯流风机转速、籽粒搅龙和杂余搅龙转速与清选筛振动频率成比例变化，通过更换皮带轮可调整其传动比。当需要得到作物在脱粒过程中脱出混合物的分布状态时，应将清选筛从机体中抽出，将清选托盘安装到清选筛的位置上，将托盘上放上料盒存放脱出混合物。所述的半喂入式物料输送-脱粒分离-清选试验装置，其特征在于：所述的碎草装置的驱动由变频电机驱动，其传动比可通过更换皮带轮调整。当不需要时可拿掉传动带停止驱动。所述的半喂入式物料输送-脱粒分离-清选试验装置，其特征在于：所述的监测与控制系统中的扭矩感器设在脱粒滚筒的动力输入轴上；所述的转速传感器分设在减速器主动轮、脱粒滚筒、清选振动筛、复脱装置、贯流风机、径向风机、离心风机、杂余搅龙、籽粒搅龙、碎草装置及输送带的驱动轮上；所述的半喂入式物料输送-脱粒分离-清选试验装置，其特征在于：监测与控制系统的控制台包括工控机、急停按钮、调速旋钮、启动开关、数字仪表和显示器。

一种半喂入式物料脱粒分离、清选试验方法，其特征在于依次包括如下步骤：

(1)开启试验台驱动系统电源，根据试验作物的不同选定调整输送平胶带的输送速度、脱粒滚筒的转速、夹持输送链速度和振动筛频率；

(2)将一定质量的作物根部对齐，茎秆与输送方向垂直均匀铺放在输送平胶带上。

(3)顺序开启脱粒滚筒、夹持链、清选装置的启动开关，待上述装置各转动件达到并稳定预先选定的参数后，开启输送平胶带开关。

(4)利用监测与控制系统采集、记录并显示转速传感器、扭矩传感器所采集到的数据；

(5)物料在输送带的带动下进入脱粒分离装置入口处，茎秆由夹持装置夹持，穗头送入脱粒装置进行脱粒。脱出物经分离凹板落入抖动板上，经振动后到达清选筛上。此时在风扇形成的气流作用下，颖壳等被送出机体外，杂余落入螺旋搅龙并进入复脱器进行复脱后再回到抖动板上，籽粒落入螺旋搅龙送出机体外收集，而脱粒后的作物秸秆则经夹持链送出机体外。

(6)手工收集与处理接料口的籽粒、排草口排出的物料、清选筛的排出物和杂余搅龙中的物料，根据国家有关标准，可计算出未脱净损失率、夹带损失率、清选损失率、清选含杂率等指标等。

本发明成本低、使用安全、监测全面、操作简便，能消除现有田间试验方法存在的缺陷。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明装置主体结构示意图。

图2是图1中输送系统结构示意图。

图3是图1中脱粒分离清选系统结构示意图。

图4是图脱粒滚筒的传动和扭矩检测结构示意图。

图5是图1中控制台7的面板主视图。

图中：1输送装置2夹持输送链3顶盖4半喂入脱粒分离装置5夹持装置6碎草装置7控制台8转速传感器9驱动轮10输送装置驱动电机11输送带12输送带张紧装置13喂入口14滚筒转速传感器15滚筒皮带轮16脱离滚筒17抖动版18振动筛19籽粒输出口20减速器21减速器主动轮22转速传感器23碎草传动装置24切割器转速传感器25贯流风机26贯流风机转速传感器27振动筛转速传感器28振动筛驱动轮29夹持输送链驱动电机30复脱装置31复脱装置转速传感器32杂余搅龙33杂余搅龙转速传感器34籽粒搅龙35籽粒搅龙转速传感器36离心风机37离心风机转速传感器38径向风机39径向风机转速传感器40驱动电机41链轮42轴承座43双排链44扭矩传感器45滚筒驱动电机46显示器47数字仪表48启动开关49调速旋钮50急停按钮51工控机

具体实施方式

如图1、图3所示，物料由物料输送小车1送进喂入口13，通过喂入口输送到脱粒分离系统4，一方面，脱出混合物(籽粒与颖壳等)经分离凹板落入抖动板17上，经振动后到达振动筛18上。此时在离心风机36、径向风机38、贯流风机25形成的气流场作用下，颖壳等被送出机体外，杂余落入杂余搅龙32并进入复脱装置30进行复脱后再回到抖动板17上，籽粒落入籽粒搅龙34经籽粒输出口19送出机体外收集；另一方面，关闭碎草装置6后作物秸秆则经夹持装置5送出机外，当开启碎草装置6时脱粒后的秸秆被切碎。

图3所示的脱粒分离—清选系统，在此系统中，抖动版17和振动筛18可从机体中抽出，将清选托盘(配件)安装到振动筛18的位置上，做试验时为了便于测量脱出物的分布规律，在清选托盘中放入接料盒。另外，清选装置可独立进行清选试验。清选装置中的径向风机38、离心风机34、贯流风机25、籽粒搅龙34和杂余搅龙32与振动筛18均由驱动电机40驱动，如要变换传动比则需变换该转动部件的带轮直径。夹持输送链驱动电机24带动减速器17，通过减速器17将动力传送给夹持输送链2。

脱粒滚筒的传动检测及传感器安装布置结构如图4所示，变频电机33的动力通过主动带轮、从动带轮带动传动轴，传动轴通过链轮41机构(双排链)传递到扭矩传感器44，由传感器另一侧的链轮机构传递给动力输入轴，在滚筒皮带轮15上安装有转速传感器14。

扭矩传感器44的信号和转速传感器8(及14、22、24、26、27、31、33、35、37、39)的信号经数据线传输到控制台7(请参阅图5)，得到的信号可以通过数字仪表47显示，同时经工控机51处理在显示器46上显示，并把测量信息储存的硬盘上。在控制台7上的启动开关48用来控制各个运动部件的起停，调速旋钮49用来控制各个运动部件速度，当出现异常现象时使用急停按钮50防止出现意外。

试验时，首先调整好输送、脱粒分离、清选系统的各参数，将物料根部对齐，茎秆与输送方向垂直均匀铺放在输送装置1上，开启电源，顺序开启脱粒滚筒16、夹持输送链2、清选装置的启动开关，待上述装置各转动件达到并稳定预先选定的参数后，开启输送系统开关。物料在输送带的带动下送进喂入口13，通过喂入口输送到脱粒分离系统4，脱出混合物(籽粒与颖壳等)经分离凹板落入抖动板17上，经振动后到达振动筛18上。此时在离心风机36、径向风机38、贯流风机25形成的气流作用下，颖壳等被送出机体外，杂余落入杂余搅龙32并进入复脱装置30进行复脱后再回到抖动板17上，籽粒落入籽粒搅龙34送出机体外收集，脱粒后的作物秸秆则经夹持链送出机外。为便于观察物料在脱粒空间的运动，脱粒机体后部用钢化透明玻璃，外围设置有高强度照明系统，配合高速摄影，经图像处理，可获得物料在脱粒、清选空间的运动规律。

Claims (9)

1.一种半喂入式物料输送-脱粒分离-清选试验装置，包括物料输送装置(1)从前部通过喂入口(13)连接到脱粒分离清选装置(4)，脱粒分离清选装置(4)的后部安装碎草装置(6)与控制台(7)。其特征在于：所述的物料输送系统(1)包括平胶带输送装置及其传动系统；所述的脱粒分离-清选系统(4)包括滚筒(16)、凹板、顶盖(3)、夹持输送链(2)、抖动板(17)、振动筛(18)、贯流风机(25)、杂余搅龙(32)、籽粒搅龙(34)、离心风机(36)、径向风机(38)；所述的监测与控制系统包括安装的扭矩传感器(44)、转速传感器(8、14、22、24、26、27、31、33、35、37、39)和控制台(7)。所述的脱粒分离系统和清选系统可以分别进行试验，也可以组合在一起同时进行试验。

2.根据权利要求书1所述的半喂入式物料输送-脱粒分离-清选试验装置，其特征在于：输送系统(1)中的输送带(11)输送装置靠带传动，用一个变频电机(10)驱动，调整张紧装置(12)可调节平胶带的张紧度。

3.根据权利要求书1所述的半喂入式物料输送-脱粒分离-清选试验装置，其特征在于：整个脱粒分离-清选系统(4)用地脚螺栓固定，脱粒滚筒(31)、凹板及清选筛可任意组合配置，脱粒分离-清选系统(4)后测用透明强化玻璃做成。

4.根据权利要求书1所述的半喂入式物料输送-脱粒分离-清选试验装置，其特征在于：脱粒装置的脱粒滚筒(16)由滚筒驱动电机(45)驱动。复脱装置(30)的驱动由变频电机(40)驱动，其传动比可通过更换带轮调整。

5.根据权利要求书1所述的半喂入式物料输送-脱粒分离-清选试验装置，其特征在于：清选装置中的径向风机(38)转速、离心风机(36)转速、贯流风机(25)转速、籽粒搅龙(34)和杂余搅龙转速(32)与振动筛(18)振动频率成比例变化，通过更换带轮可调整其传动比。当需要得到作物在脱粒过程中脱出混合物的分布状态时，应将抖动版(17)和振动筛(18)从机体中抽出，将清选托盘安装到振动筛(18)的位置上，将托盘上放上料盒存放脱出混合物。

6.根据权利要求书1所述的半喂入式物料输送-脱粒分离-清选试验装置，其特征在于：所述的碎草装置(6)的驱动由变频电机(40)驱动，其传动比可通过更换皮带轮调整。当不需要时可拿掉传动带停止驱动。

7.根据权利要求书1所述的半喂入式物料输送-脱粒分离-清选试验装置，其特征在于：所述的监测与控制系统中的扭矩感器(44)设在脱粒滚筒(16)的动力输入轴上；所述的转速传感器(8、14、22、24、26、27、31、33、35、37、39)分设在输送带的驱动轮(9)、脱粒滚筒(16)、减速器主动轮(21)、碎草传动装置(23)、贯流风机(225)、清选振动筛(18)、复脱装置(30)、杂余搅龙(32)、籽粒搅龙(34)、离心风机(36)及径向风机(38)的驱动轮上；

8.根据权利要求书1所述的半喂入式物料输送-脱粒分离-清选试验装置，其特征在于：监测与控制系统的控制台(7)包括工控机(51)、急停按钮(50)、调速旋钮(49)、启动开关(48)、数字仪表(47)和显示器(46)。

9.一种半喂入式物料脱粒分离、清选试验方法，其特征在于依次包括如下步骤：

(1)开启试验台驱动系统电源，根据试验作物的不同选定调整输送平胶带的输送速度、脱粒滚筒的转速、夹持输送链速度和振动筛频率；

(2)将一定质量的作物根部对齐，茎秆与输送方向垂直均匀铺放在输送平胶带上。

(3)顺序开启脱粒滚筒、夹持链、清选装置的启动开关，待上述装置各转动件达到并稳定预先选定的参数后，开启输送平胶带开关。

(4)利用监测与控制系统采集、记录并显示转速传感器、扭矩传感器所采集到的数据；

(5)物料在输送带的带动下进入脱粒分离装置入口处，茎秆由夹持装置夹持，穗头送入脱粒装置进行脱粒。脱出物经分离凹板落入抖动板上，经振动后到达清选筛上。此时在风扇形成的气流作用下，颖壳等被送出机体外，杂余落入螺旋搅龙并进入复脱器进行复脱后再回到抖动板上，籽粒落入螺旋搅龙送出机体外收集，而脱粒后的作物秸秆则经夹持链送出机体外。

(6)手工收集与处理接料口的籽粒、排草口排出的物料、清选筛的排出物和杂余搅龙中的物料，根据国家有关标准，可计算出未脱净损失率、夹带损失率、清选损失率、清选含杂率等指标等。

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