CN101608979A - 纵轴流脱粒清选试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纵轴流脱粒清选试验装置，包括物料输送装置、物料喂入装置、纵轴流脱粒分离装置、清选装置及检测和控制装置。物料输送装置的后部连接到喂入装置中喂入螺旋的前部，喂入螺旋的后部通过输送槽连接到切流脱粒分离装置，切流脱粒分离装置连接到辅助喂入装置，辅助喂入装置后部连接到纵轴流脱粒分离装置，在纵轴流脱粒分离装置下面安装清选装置，检测和控制装置对上述所有装置的运动参数进行控制，并检测和保存相应的参数。本发明装置不仅可以模拟田间的纵轴流脱粒分离与清选试验，而且具有成本低、使用安全、监测全面、操作简便，调整方便、便于测量、能模拟田间的工作情况、再现机械化收获过程中的输送、脱粒分离和清选过程等特点。

Description

纵轴流脱粒清选试验装置

技术领域

本发明涉及一种纵轴流脱粒清选试验装置。

背景技术

目前国内生产的水稻联合收割机基本上都采用横向布置的轴流滚筒脱粒分离装置，这种布置方式结构紧凑，在喂入量较小时作业性能也不错。但由于脱粒滚筒横向布置，受到空间位置的限制，脱粒滚筒不能太长，因此，这类收割机普遍存在以下问题：一是由于脱粒滚筒较短，脱粒和分离能力受到限制，在喂入量稍大时夹带损失会增大；二是对潮湿作物和一些难脱作物适应性较差；三是清选筛面上物料分布不均匀，在喂入量较大时清选效果较差，速度稍快时还会出现“跑粮”现象。因此，这种结构形式一般只适合喂入量较小的中小型联合收割机。随着水稻种植面积的不断扩大，产量的提高，对联合收割机的动力、工作性能、作业效率、可靠性等要求也越来越高。横向轴流式联合收割机由于结构上的原因，其发展空间受到一定的限制；而纵向配置的轴流式联合收割机，由于滚筒纵置，可以在不增大机体的情况下加大脱粒滚筒长度和分离面积，与横向轴流联合收割机相比，具有以下优点：一是可以在不增大机体体积的情况下提高生产率、脱净率和减少破碎率；二是作物适应性广，对潮湿作物和难脱作物效果也较好；三是分离面积大，分离效果好，适应性强。

近年来，我国企业在纵轴流脱粒装置的研制应用方面也取得了可喜成绩，如国内约翰·迪尔生产的3518CTS型联合收割机采用了“滚筒板齿分离”技术。约翰·迪尔佳联收获机械有限公司根据市场需求研制了体积小、成本低的单切流脱粒滚筒与单纵轴流分离滚筒组合式联合收割机，并申请了一项“切流与纵轴流组合式脱粒分离装置”(专利号00137715.9)，提出了将切流单滚筒与纵轴流双滚筒有机地结合在一起，采用纵向带板齿的双分离滚筒装置(技术)，用分离部件代替空间结构较大的键式逐稿器承担籽粒、茎杆的分离功能。利用大间隙、低转速，使脱粒作用柔和、分离过程长，对谷粒损伤小，尤其对难脱和易破碎的作物有较好的适应性。黑龙江省八五三农场针对传统的切流滚筒式联合收割机收获水稻，损失率和破碎率都比较高这一技术问题，在吸收日本洋马、凯斯2366等机型先进技术基础上，开发研制了较为新颖的TZ-5型双轴流滚筒脱粒装置，取得了良好的效果。山东福田重工股份有限公司申请了一项专利“纵轴流式滚筒收割机分离装置”(专利号200520085673.8)，提出了一种新型纵轴流式滚筒收割机分离装置：即在纵轴流滚筒尾部的籽粒出口后侧设置两个逐稿轮，逐稿轮前后设置，以实现两级分离，不易造成夹带损失，分离和排草能力强。

国内、外对纵轴流收获技术研究虽取得了一定的成绩，但仍存在的一些难题且缺乏有效手段和方法，如纵轴流脱粒滚筒入口易堵塞、脱出物沿分离凹板径向分布不均匀、茎秆破碎大、分选筛面上轻杂余多，从而造成夹带损失大等等。为了解决上述问题，有必要在纵轴流技术方面作进一步研究，进行结构改进和参数优化，进一步提高脱粒分离性能，提高其适应性和可靠性。然而目前对收获机械各部件的研究改进，主要是利用样机在田间进行，而农业田间试验受气候、田间情况和机器各参数变化局限性的影响，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.脱粒滚筒的更换以及脱粒元件的非常麻烦，因此不同滚筒形式以及不同脱粒元件的脱粒效果对比困难。

4.清选机构中各个参数调节困难，包括风速、风机倾角脱、风机的扭矩、筛子的振动频率和振幅等。

5.脱粒损失率、清选损失率难以精确测量。

总之，进行田间试验只是对联合收割机整机的性能和作业质量进行评价和检测。而要测量脱粒装置在不同的喂入量、不同工作速度、不同脱粒滚筒转速、不同脱粒间隙、不同凹板形式、不同的顶板导向角下，脱出物的分布情况、夹带损失和未脱净损失、脱粒滚筒的功耗以及籽粒和茎秆在脱粒过程中的运动规律的测定在田间是很难完成的。同样的情况也存在于清选装置中。在对联合收割机中各个部件的优化和改进设计仅仅依靠田间试验是不够的，必须依靠可靠的室内台架试验装置进行大量的试验来进行，现在还没有检索到相关的专利。

发明内容

本发明是为了对纵轴流联合收割机进行结构改进和参数优化，进一步提高脱粒分离性能，提高其适应性和可靠性，并结合田间试验的同时，克服现有田间试验存在的上述缺点而提供的一种纵轴流脱粒清选试验装置。为了达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种纵轴流脱粒清选试验装置，包括物料输送装置、喂入装置、纵轴流脱粒分离装置、清选装置及检测和控制装置。其特征在于：物料输送装置的后部连接到喂入装置中喂入螺旋的前部，喂入螺旋的后部通过输送槽连接到切流脱粒分离装置，切流脱粒分离装置连接到辅助喂入装置，辅助喂入装置后部连接到纵轴流脱粒分离装置，清选装置安装在纵轴流脱粒分离装置下方，物料输送装置、喂入装置、纵轴流脱粒分离装置和清选装置都分别与检测和控制装置相连接，检测和控制装置对这些装置的运动参数进行检测和控制以及数据的记录。

所述喂入装置包括位于输送装置和纵轴流脱粒分离装置之间的喂入螺旋、输送槽、切流脱粒分离装置和辅助喂入装置。

所述切流脱粒分离装置包括切流滚筒和切流凹板，切流滚筒位于切流凹板的上方；切流滚筒直径通过支撑座调节，从而调节脱粒间隙；脱粒元件通过方头螺栓连接到支撑座并可更换；切流凹板更换方便。

所述辅助喂入装置包括辅助喂入滚筒、底板和顶板。底板位于喂入滚筒的下方，顶板位于喂入滚筒的上方，喂入滚筒设置于由底板和顶板构成的横向桶状空间中。

所述纵轴流滚筒脱粒分离装置有单纵轴流和双纵轴流两种型式；所述纵轴流滚筒脱粒分离装置由纵轴流滚筒、上盖板、分离凹板组成；所述纵轴流滚筒上设有支撑座，纵轴流滚筒的直径通过支撑座调节，脱粒元件通过方头螺栓连接到支撑座并可更换，纵轴流滚筒的前端有喂入螺旋叶片，更换方便。在纵轴流脱粒滚筒的下方设有分离凹板，在纵轴流滚筒的上方设有上盖板，纵轴流脱粒滚筒设置于由上盖板和分离凹板构成的纵向桶状空间中；上盖板前段与辅助喂入装置的顶板连接处起呈收缩状过渡连接到上盖板的中前部，在上盖板内表面设有与脱粒元件相对应的导流叶片。

所述清选装置包括离心风机、抖动板和振动清选筛。把接料箱放置在滑板的上方，可单独进行脱粒分离试验。抖动板位于切流凹板的下方，延伸到纵轴流分离凹板的前端，振动清选在抖动板的后下方，离心风机在振动清选筛的前下方。

所述的输送装置、喂入螺旋与输送槽、切流滚筒、辅助喂入滚筒、纵轴流滚筒、抖动版、离心风机和振动清选筛均由独立的变频电机驱动。所述的检测和控制装置包括控制台、转速传感器、扭矩传感器和控制线。扭矩传感器(18)和转速传感器(16)的信号经控制线进入控制台(15)。

本发明所提供的一种物纵轴流脱粒清选试验装置不仅可以模拟田间的纵轴流脱粒分离与清选试验，而且具有成本低、使用安全、监测全面、操作简便，并且可组合、参数调整方便、便于测量、能再现各种工况等特点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是纵轴流脱粒清选试验装置结构示意图。

图2是切流滚筒结构示意图。

图3是切流脱粒分离装置结构示意图。

图4是辅助喂入装置结构示意图。

图5是单纵轴流脱粒分离装置结构示意图。

图6是双纵轴流脱粒分离装置结构示意图。

图7是单纵轴流脱粒分离装置及传动示意图。

图中：1物料输送装置2变频电机3喂入螺旋4输送槽5变频电机6切流脱粒分离装置601支撑座602方头螺栓603脱粒元件604切流凹板605切流滚筒

7辅助喂入装置701和双纵轴流配合的辅助喂入滚筒702齿板703螺旋叶片704和单纵轴流配合的辅助喂入滚筒705底板706顶板

8纵轴流脱粒分离装置801纵轴流滚筒802螺旋叶片803方头螺栓804脱粒元件805分离凹板806支撑座807上盖板

9抖动版10离心风机11振动清选筛12滑板13接料箱14控制线15控制台16转速传感器17变频电机18扭矩传感器

具体实施方式

请参阅图1～7，纵轴流脱粒清选试验装置结构示意图和各部件结构示意图，包括物料输送装置、物料喂入装置、纵轴流脱粒分离装置、清选装置及检测和控制装置。物料输送装置1的后部连接到喂入装置中的喂入螺旋3的前部，喂入螺旋3的后部通过输送槽4连接到切流脱粒分离装置6，切流脱粒分离装置6连接到辅助喂入装置7，辅助喂入装置7后部连接到纵轴流脱粒分离装置8，清选装置安装在纵轴流脱粒分离装置8下方，检测和控制装置对上述所有装置的运动参数进行控制，并检测和保存相应的参数。

所述输送装置1中的输送带速度由控制装置调节调频电机2控制。所述喂入装置包括输送装置1和纵轴流脱粒分离装置8之间的喂入螺旋3、输送槽4、切流脱粒分离装置6和辅助喂入装置7。所述喂入螺旋3和输送槽4由变频电机5分别连接且带动；所述切流脱粒分离装置6包括切流滚筒605和切流凹板604，切流滚筒605位于切流凹板604的上方；切流滚筒605的直径大小通过调节支撑座601改变，从而调节脱粒间隙；脱粒元件603通过方头螺栓602连接到支撑座601并可更换；切流凹板604的型式有栅格式、冲孔式和光板式三种可更换；所述辅助喂入装置7包括强制喂入滚筒701/704、底板705和顶板706，底板705位于喂入滚筒701的下方，顶板706位于喂入滚筒701的上方，喂入滚筒701设置于由底板705和顶板706构成的横向桶状空间中。强制喂入滚筒包括和单纵轴流配合的强制喂入滚筒704(图4B)及和双纵轴流配合的强制喂入滚筒701(图4A)两种型式，每种强制喂入滚筒上的喂入齿板有齿板702式和齿板702加螺旋叶片703组合式两种型式，螺旋叶片703的线数为2～6线。

所述纵轴流滚筒脱粒分离装置8有单纵轴流和双纵轴流两种型式；所述纵轴流滚筒脱粒分离装置8由纵轴流滚筒801、分离凹板805、上盖板807组成；所述纵轴流滚筒801上设有支撑座806，纵轴流滚筒801的直径大小通过调节支撑座806改变，脱粒元件804通过方头螺栓803连接到支撑座806并可更换，纵轴流滚筒801的前端有喂入螺旋叶片802。在纵轴流脱粒滚筒801的下方设有分离凹板805，在纵轴流分离滚筒的上方设有上盖板807，纵轴流脱粒滚筒801设置于由上盖板807和分离凹板805构成的纵向桶状空间中；上盖板807前段与辅助喂入装置7的顶板706连接处起呈收缩状过渡连接到上盖板807的中前部，在上盖板807内表面设有与脱粒元件804相对应的导流叶片。所述双纵轴流滚筒脱粒分离装置，其结构如图6所示，由两个纵轴流滚筒801、两个上盖板807和两个分离凹板805组成。做双纵轴流滚筒试验时，将单纵轴流滚筒脱粒分离装置(图5)，从机架上整体拆下，把双纵轴流滚筒脱粒分离装置(图6)装置到机架上，和双纵轴流配合的强制喂入滚筒701(图4A)相配合即可。

所述清选装置包括离心风机10、抖动版9和振动清选筛11。把接料箱13放置在滑板12的上方，可单独做脱粒分离试验。抖动板9位于切流凹板604的下方，延伸到纵轴流分离凹板805的前端，振动清选11在抖动板9的后下方，离心风机10在振动清选筛11的前下方。所述的切流滚筒605、强制喂入滚筒701/704、纵轴流滚筒801、离心风机10、抖动板9和振动清选筛11都是由独立的变频电机17驱动。所述检测和控制装置包括控制台15、转速传感器16、扭矩传感器18和控制线14。扭矩传感器18安装在变频电机17和各工作部件如切流滚筒605、强制喂入滚筒701/704、纵轴流滚筒801、离心风机10、抖动板9和振动清选筛11等传动轴之间，用来采集各工作部件的实时扭矩信号，采集到的数据通过控制线保存在控制台15的计算机中。转速传感器16安装在各工作部件如切流滚筒605、强制喂入滚筒701/704、纵轴流滚筒801、离心风机10、抖动板9和振动清选筛11等传动带轮或链轮的侧边，用来采集各工作部件的实时转速信号，采集到的数据通过控制线保存在控制台15的计算机中。计算机根据同时采集到的扭矩信号和转速信号可很方便地计算出当前工作部件的实时功耗。

试验时主要步骤如下：

A、根据试验作物的不同调整脱粒分离装置和清选装置各部件的结构参数；

B、开启试验台驱动系统电源；

C、调整输送装置的输送速度；

D、将一定质量的作物按顺序均匀铺放在输送带上；

E、对监测与控制系统进行参数设置，将试验台调节到试验所需的各运动参数；

F、利用检测与控制系统采集、记录并显示转速传感器、扭矩传感器所采集到的数据；

G、通过对检测与控制系统的设置，当发生异常时可自动报警，必要时可自行停止试验，避免造成危险；

H、试验结束，切断所有动力电源，检验其脱粒分离性能(未脱净损失率、夹带损失率、脱出物成分、脱出物沿滚筒轴向分布等)或其清选性能(清选损失率、清选含杂率、吹出物沿分布等)。

Claims (6)

1.一种纵轴流脱粒清选试验装置，包括物料输送装置、喂入装置、纵轴流脱粒分离装置、清选装置及检测和控制装置；其特征在于：物料输送装置(1)的后部连接到喂入装置中喂入螺旋(3)的前部，喂入螺旋(3)的后部通过输送槽(4)连接到切流脱粒分离装置(6)，切流脱粒分离装置(6)连接到辅助喂入装置(7)，辅助喂入装置(7)后部连接到纵轴流脱粒分离装置(8)，清选装置安装在纵轴流脱粒分离装置(8)下方；物料输送装置、喂入装置、纵轴流脱粒分离装置和清选装置都分别与检测和控制装置相连接，检测和控制装置对这些装置的运动参数进行检测和控制以及数据的记录。

2.根据权利要求1所述的纵轴流脱粒清选试验装置，其特征在于：所述喂入装置包括位于输送装置(1)和纵轴流脱粒分离装置(8)之间的喂入螺旋(3)、输送槽(4)、切流脱粒分离装置(6)和辅助喂入装置(7)；

所述切流脱粒分离装置包括切流滚筒(605)和切流凹板(604)，切流滚筒(605)位于切流凹板(604)的上方；切流滚筒(605)直径通过支撑座(601)调节，从而调节脱粒间隙；脱粒元件(603)通过方头螺栓(602)连接到支撑座(601)并可更换；切流凹板(604)更换方便；

所述辅助喂入装置(7)包括辅助喂入滚筒(701)、底板(705)和顶板(706)，底板(705)位于喂入滚筒(701)的下方，顶板(706)位于喂入滚筒(701)的上方，喂入滚筒(701)设置于由底板(705)和顶板(706)构成的横向桶状空间中。

3.根据权利要求1所述的纵轴流脱粒清选试验装置，其特征在于：所述纵轴流滚筒脱粒分离装置(8)由纵轴流滚筒(801)、上盖板(807)、分离凹板(805)组成；所述纵轴流滚筒(801)上设有支撑座(806)，纵轴流滚筒(801)的直径通过支撑座(806)调节，脱粒元件(804)通过方头螺栓(803)连接到支撑座(806)并可更换，纵轴流滚筒(801)的前端有喂入螺旋叶片(802)，更换方便；在纵轴流脱粒滚筒(801)的下方设有分离凹板(805)，在纵轴流滚筒(801)的上方设有上盖板(807)，纵轴流脱粒滚筒(801)设置于由上盖板(807)和分离凹板(805)构成的纵向桶状空间中；上盖板(807)前段与辅助喂入装置(7)的顶板(706)连接处起呈收缩状过渡连接到上盖板(807)的中前部，在上盖板(807)内表面设有与脱粒元件(804)相对应的导流叶片。

4.根据权利要求3所述的纵轴流脱粒清选试验装置，其特征在于：所述纵轴流滚筒是纵轴流滚筒或双纵轴流滚筒。

5.根据权利要求1所述的纵轴流脱粒清选试验装置，其特征在于：所述清选装置包括离心风机(10)、抖动板(9)和振动清选筛(11)；把接料箱(13)放置在滑板(12)的上方，能单独进行脱粒分离试验；抖动板(9)位于切流凹板(604)的下方，延伸到纵轴流分离凹板(805)的前端，振动清选(11)在抖动板(9)的后下方，离心风机(10)在振动清选筛(11)的前下方。

6.根据权利要求1所述的纵轴流脱粒清选试验装置，其特征在于：所述的输送装置(1)、喂入螺旋(3)与输送槽(4)、切流滚筒(605)、辅助喂入滚筒(701)、纵轴流滚筒(8)、抖动版(9)、离心风机(10)和振动清选筛(11)均由独立的变频电机(17)驱动；所述的检测和控制装置包括控制台(15)、转速传感器(16)、扭矩传感器(18)和控制线(14)，扭矩传感器(18)和转速传感器(16)的信号经控制线进入控制台(15)。

Images