CN104221620A - 一种多切流组合式油菜脱粒分离及秸秆粉碎一体化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多切流组合式油菜脱粒分离及秸秆粉碎一体化装置，该装置包括喂入初脱装置、主脱装置、复脱装置、秸秆粉碎装置、夹带损失监测装置和凹板间隙调节装置。该装置可适应油菜成熟度不一致时进行分级脱粒，脱粒分离效率高、损失小，通过夹带损失监测装置的反馈系统对凹版间隙进行实时调节。本发明不仅能够提高我国农业机械化智能水平，还有利于提高油菜收获质量，具有广阔的市场空间。

Description

一种多切流组合式油菜脱粒分离及秸秆粉碎一体化装置

技术领域

本发明涉及一种多切流组合式油菜脱粒分离及秸秆粉碎一体化装置及间隙调整方法，主要应用于全喂入油菜联合收获机的脱粒分离部分，脱粒间隙调节装置及调节方法，属于联合收获机智能化控制领域。

背景技术

油菜是我国种植面积最大的油料作物，现有油菜联合收割机的脱粒分离装置主要是借鉴稻麦联合收割机的脱粒分离原理，通过脱粒元件对油菜果荚产生冲击、揉搓以及碾压等作用，使得果荚炸口、开裂或粉碎，从而分离出油菜籽粒。由于油菜在生长过程中成熟度和含水率存在较大差异，油菜籽粒和茎秆的物料特性和稻麦的籽粒和茎秆有很大差异，因此如果单单采用现有稻麦联合收割机对油菜进行脱粒分离，会出现脱粒元件和脱粒滚筒转速不适合油菜脱粒的现象，从而导致脱粒损失大，生产效率低。另一方面，如果采用轴流滚筒的脱粒分离方式，由于油菜茎秆较粗，不仅容易出现物料运动不顺畅和堵塞的现象，还会增加功率的消耗。油菜脱粒分离的过程是脱粒滚筒和凹版筛共同作用的结果，因此根据油菜在脱粒分离装置内不同时期的物料特性选择合适的脱粒方式和凹版分离形式可以提高脱粒分离的效果。

高效智能化是国际先进联合收获机发展的方向，根据联合收割机的作业质量自动调整各种工作参数，有助于提高收获质量和收获效率，我国联合收获机整体的自动化水平与国外相比还有着较大差距。夹带损失率是衡量脱粒分离装置性能的主要指标，试验发现，脱粒间隙的调节是影响夹带损失率的关键因素之一，可以通过脱粒间隙调节来控制夹带损失率，现阶段国内联合收获机脱粒间隙主要依靠改变滚筒直径进行间接调节，由此可见，此种脱粒间隙调节方法不仅不能得到及时调节而且工作量大降低收获效率，目前脱粒间隙自动调节的装置还未见报道。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述提出的油菜脱粒分离的缺点，提出一种多级脱粒、作业顺畅、喂入量大、适应性强、结构合理的多切流组合式油菜脱粒分离及秸秆粉碎一体化装置，并且自带一种脱粒间隙实时自动调节装置。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种多切流组合式油菜脱粒分离及秸秆粉碎一体化装置，其特征在于，包括喂入初脱装置、主脱装置和复脱装置，所述喂入初脱装置包括喂入初脱轮（1），所述主脱装置包括纹杆式主脱轮（4），所述复脱装置包括钉齿式复脱轮（7），所述喂入初脱轮（1）、纹杆式主脱轮（4）和钉齿式复脱轮（7）呈阶梯状排布。

进一步的，还包括秸秆粉碎装置，所述秸秆粉碎装置包括碎草切割轮（10），纹杆式主脱轮（4）的轴心高于喂入初脱轮（1）的轴心120~150mm，钉齿式复脱轮（7）的轴心高于纹杆式主脱轮（4）的轴心140~180mm，碎草切割轮（10）的轴心高于钉齿式复脱轮（7）的轴心80~120mm。

进一步的，所述喂入初脱轮（1）直径为400~450mm，所述纹杆式主脱轮（4）直径为500~600mm，所述钉齿式复脱轮（7）直径为400~450mm，所述碎草切割轮（10）直径为300~360mm，所述四个轮轴的长度相同，均为600~1000mm。

进一步的，喂入初脱轮（1）包括平面喂入齿（101），齿高35~45mm，齿宽30~40mm，初脱栅格凹板（2）的轴向栅格间距为14~18mm；纹杆式主脱轮（4）包括8排均布纹杆，纹杆宽35~45mm，主脱栅格凹板（5）的轴向栅格间距为17~20mm；钉齿式复脱轮（7）包括齿高70~80mm的钉齿脱粒元件，复脱冲孔凹板（8）的冲孔为18×18mm的矩形孔。

根据权利要求2所述的一种多切流组合式油菜脱粒分离及秸秆粉碎一体化装置，其特征在于，喂入初脱轮（1）的转速为750~850r/min，纹杆式主脱轮（4）的转速为600~700 r/min，钉齿式复脱轮（7）的转速为900~1000 r/min，碎草切割轮（10）的转速为2600~2800 r/min。

进一步的，还包括夹带损失监测装置，所述夹带损失监测装置包括夹带损失传感器（15）和传感器固定座（16），所述夹带损失传感器（15）安装在所述传感器固定座（16）上，传感器固定座（16）安装在复脱冲孔凹板（8）上，所述夹带损失传感器（15）采用阵列式PVDF夹带损失传感器，所述夹带损失传感器（15）的监测面积为，所述夹带损失传感器（15）的几何中心到所述钉齿式复脱轮（7）的竖直中心面的距离为180~200mm，所述夹带损失传感器（15）的上表面到所述复脱冲孔凹板（8）的底面的距离为70~100mm，所述夹带损失传感器（15）的轴向安装位置在所述复脱冲孔凹板（8）的中间；。

进一步的，还包括凹版间隙调节装置（17），所述夹带损失监测装置包括夹带损失传感器（15）和传感器固定座（16），所述凹版间隙调节装置（17）包括支撑梁（1701）、推杆（1702）、滚子（1703）、凸轮（1704）和凸轮轴（1705），凹版间隙调节装置安装在复脱冲孔凹板（8）的尾部，支撑梁（1701）一端和复脱冲孔凹板（8）焊合在一起，一端和推杆（1702）焊合在一起，推杆（1702）和滚子（1703）铰接在一起，滚子（1703）在凸轮（1704）的滚道内转动，凸轮（1704）通过变频电机驱动凸轮轴（1705）旋转，从而带动推杆上下移动进行脱粒凹板间隙的调节。

进一步的，通过夹带损失监测装置的反馈系统对复脱冲孔凹板（8）的凹版间隙进行调节，夹带损失监测装置反馈系统的工作步骤如下：

步骤1：将油菜喂入权利要求1~7所述的多切流组合式油菜脱粒分离及秸秆粉碎一体化装置，记脱粒间隙为，经脱粒分离后夹带损失质量为，落在夹带损失检测装置上的籽粒质量为，为试验次数，，得到联合收获机脱粒分离装置的脱粒间隙和脱粒分离后夹带损失质量之间的关系：，建立监测区域籽粒量和脱粒分离时总夹带损失籽粒量之间的关系：；

步骤2：联立、以及三个数学模型，就能得到脱粒分离时夹带损失传感器的监测量与脱粒间隙之间的关系 ；

步骤3：确定合适的脱粒分离时籽粒夹带损失监测传感器的监测量，根据步骤2获得的公式，得到对应的脱粒间隙，并对脱粒间隙进行调节。

本发明的有益效果是：

1、根据油菜的物料特性，采用多级切流组合的脱粒方式，并且初脱喂入轮、纹杆式主脱轮、钉齿式复脱轮和碎草切割轮依次成阶梯式排列，可以让物料在脱粒分离装置内的运动更加顺畅。

2、喂入初脱轮采用平面喂入齿，可以提高油菜的喂入效果，并且对油菜产生冲击作用使油菜果荚开裂；纹杆式主脱轮采用纹杆式的脱粒形式，通过脱粒元件与果荚之间以及果荚与其他部件之间的揉搓作用，使油菜籽粒顺畅的从油菜果荚中脱落出来，这样既能保证较高的脱净率，同时又能减少籽粒破损，并且纹杆式主脱轮的直径较大，可以增加脱粒分离的效果；钉齿式复脱轮采用钉齿式的脱粒方式，可以对比较难脱的油菜进行脱粒，并且与复脱冲孔凹版配合使用，可以提高分离效果，降低功耗；秸秆粉碎装置在碎草切割轮的下面安装有定刀组件，与碎草切割轮配合使用，可以使秸秆粉碎更彻底。

3、安装有凹版间隙调节装置和夹带损失检测装置，可以根据检测到的夹带损失数据通过夹带损失检测装置的反馈系统对凹版间隙进行实时调节，提高了收获质量和收获效率。

附图说明

图1为本发明实施的结构示意图；

图2为本发明实施的喂入初脱轮平面喂入齿的结构示意图；

图3为本发明实施的脱粒间隙调节机构。

附图中：1、喂入初脱轮，101、平面喂入齿，2、初脱栅格凹板，3、初脱顶盖，4、纹杆式主脱轮，5、主脱栅格凹板，6、主脱顶盖，7、钉齿式复脱轮，8、复脱冲孔凹板，9、复脱顶盖，10、碎草切割轮，11、定刀，12、切割轮安装座，13、抛撒罩壳，14、清选筛，15、夹带损失传感器，16、传感器固定座，17、凹板间隙调节装置，1701、支撑梁，1702、推杆，1703、滚子，1704、凸轮，1705、凸轮轴。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1-3所示，一种多切流组合式油菜脱粒分离及秸秆粉碎一体化装置，主要包括喂入初脱装置、主脱装置、复脱装置、秸秆粉碎装置、夹带损失监测装置和凹板间隙调节装置，所述喂入初脱装置包括喂入初脱轮1、初脱栅格凹板2和初脱顶盖3；主脱装置包括纹杆式主脱轮4、主脱栅格凹板5和主脱顶盖6；复脱装置包括钉齿式复脱轮7、复脱冲孔凹板8和复脱顶盖9；秸秆粉碎装置包括碎草切割轮10、定刀11、切割轮安装座12和抛撒罩壳13；夹带损失监测装置包括夹带损失传感器15和传感器固定座16；凹板间隙调节装置17包括支撑梁1701、推杆1702、滚子1703、凸轮1704和凸轮轴1705。初脱装置、主脱装置、复脱装置和秸秆粉碎装置成阶梯状排布，各装置滚筒轴高度由低到高依次是初脱装置、主脱装置、复脱装置、秸秆粉碎装置，物料从进草口喂入，依次经过初脱装置、主脱装置、复脱装置和秸秆粉碎装置，最后经排草口排出。

更具体的，喂入初脱轮1直径为400~450mm，纹杆式主脱轮4直径为500~600mm，钉齿式复脱轮7直径为400~450mm，碎草切割轮10直径为300~360mm，四个轮轴的长度相同，均为600~1000mm；纹杆式主脱轮4的轴心高于喂入初脱轮1的轴心120~150mm，钉齿式复脱轮7的轴心高于纹杆式主脱轮4的轴心140~180mm，碎草切割轮10的轴心高于钉齿式复脱轮7的轴心80~120mm；喂入初脱轮1的转速为750~850r/min，纹杆式主脱轮4的转速为600~700 r/min，钉齿式复脱轮7的转速为900~1000 r/min，碎草切割轮10的转速为2600~2800 r/min；喂入初脱轮1采用平面喂入齿101，齿高35~45mm，齿宽30~40mm，初脱栅格凹板2的轴向栅格间距为14~18mm；纹杆式主脱轮4采用8排均布纹杆，纹杆宽35~45mm，主脱栅格凹板5的轴向栅格间距为17~20mm；钉齿式复脱轮7采用齿高70~80mm的钉齿脱粒元件，复脱冲孔凹板8的冲孔为18×18mm的矩形孔。

油菜通过进草口，进入转动的喂入初脱轮1，通过平面喂入齿101的冲击作用使油菜果荚开裂，并将容易脱下的籽粒进行初脱分离；未脱籽粒和茎秆被抛向纹杆式主脱轮4，由于经过喂入初脱轮1的冲击作用，使大部分果荚开裂，所以在脱粒元件与果荚之间以及果荚与其他部件之间的揉搓作用下，使油菜籽粒顺畅的从油菜果荚中脱落出来，这样既能保证较高的脱净率，同时又能减少籽粒破损；接着剩余的部分难脱的籽粒和秸秆被抛向钉齿式复脱轮7，复脱轮采用钉齿式的脱粒方式，对比较难脱的油菜脱粒效果较好，并且与复脱冲孔凹版配合使用，可以提高分离效果，降低功耗；最后茎秆进入高速转动的秸秆粉碎装置，在碎草切割轮10和定刀11的配合作用下将秸秆粉碎并从排草口排出，完成了油菜的脱粒分离全过程。

脱粒凹版间隙智能调节的具体实施过程为：夹带损失传感器15采用阵列式PVDF夹带损失传感器，夹带损失传感器15的监测面积为，夹带损失传感器15的几何中心到钉齿式复脱轮7的竖直中心面的距离为180~200mm，夹带损失传感器15的上表面到复脱冲孔凹板8的底面的距离为70~100mm，夹带损失传感器15的轴向安装位置在复脱冲孔凹板8的中间；夹带损失传感器15安装在传感器固定座16上，传感器固定座16安装在复脱冲孔凹板8上；

凹版间隙调节装置安装在复脱冲孔凹板8的尾部，支撑梁1701一端和复脱冲孔凹板8焊合在一起，一端和推杆1702焊合在一起，推杆1702和滚子1703铰接在一起，滚子1703在凸轮1704的滚道内转动，凸轮1704通过变频电机驱动凸轮轴1705旋转，从而带动推杆上下移动进行脱粒凹板间隙的调节。

可以通过夹带损失监测装置的反馈系统对复脱冲孔凹板8的凹版间隙进行调节，夹带损失监测装置反馈系统的工作步骤如下：

步骤1：将油菜喂入多切流组合式油菜脱粒分离及秸秆粉碎一体化装置，记脱粒间隙为，经脱粒分离后夹带损失质量为，落在夹带损失检测装置上的籽粒质量为，为试验次数，，得到联合收获机脱粒分离装置的脱粒间隙和脱粒分离后夹带损失质量之间的关系：，建立监测区域籽粒量和脱粒分离时总夹带损失籽粒量之间的关系：。

步骤2：联立、以及三个数学模型，就能得到脱粒分离时夹带损失传感器的监测量与脱粒间隙之间的关系。

步骤3：确定合适的脱粒分离时籽粒夹带损失监测传感器的监测量，根据步骤2获得的公式，得到对应的脱粒间隙，并对脱粒间隙进行调节。

该型号的多切流组合式油菜脱粒分离及秸秆粉碎一体化装置，根据油菜的物料特性，对油菜进行多级切流组合式的脱粒方式，并且合理的布置各装置之间的位置关系使作物运动顺畅；对不同状态的物料选择合适的脱粒形式和凹版形式，不仅能保证脱粒分离的效果，而且能降低破碎率，减小功耗；通过夹带损失检测装置的反馈系统和脱粒凹版间隙调节装置的作用，可以对凹版脱粒间隙进行实时调节，提高了收获质量和收获效率。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种多切流组合式油菜脱粒分离及秸秆粉碎一体化装置，其特征在于，包括喂入初脱装置、主脱装置和复脱装置，所述喂入初脱装置包括喂入初脱轮（1），所述主脱装置包括纹杆式主脱轮（4），所述复脱装置包括钉齿式复脱轮（7），所述喂入初脱轮（1）、纹杆式主脱轮（4）和钉齿式复脱轮（7）呈阶梯状排布。

2.根据权利要求1所述的一种多切流组合式油菜脱粒分离及秸秆粉碎一体化装置，其特征在于，还包括秸秆粉碎装置，所述秸秆粉碎装置包括碎草切割轮（10），纹杆式主脱轮（4）的轴心高于喂入初脱轮（1）的轴心120~150mm，钉齿式复脱轮（7）的轴心高于纹杆式主脱轮（4）的轴心140~180mm，碎草切割轮（10）的轴心高于钉齿式复脱轮（7）的轴心80~120mm。

3.根据权利要求2所述的一种多切流组合式油菜脱粒分离及秸秆粉碎一体化装置，其特征在于，所述喂入初脱轮（1）直径为400~450mm，所述纹杆式主脱轮（4）直径为500~600mm，所述钉齿式复脱轮（7）直径为400~450mm，所述碎草切割轮（10）直径为300~360mm，所述四个轮轴的长度相同，均为600~1000mm。

4.根据权利要求2所述的一种多切流组合式油菜脱粒分离及秸秆粉碎一体化装置，其特征在于，喂入初脱轮（1）包括平面喂入齿（101），齿高35~45mm，齿宽30~40mm，初脱栅格凹板（2）的轴向栅格间距为14~18mm；纹杆式主脱轮（4）包括8排均布纹杆，纹杆宽35~45mm，主脱栅格凹板（5）的轴向栅格间距为17~20mm；钉齿式复脱轮（7）包括齿高70~80mm的钉齿脱粒元件，复脱冲孔凹板（8）的冲孔为18×18mm的矩形孔。

5.根据权利要求2所述的一种多切流组合式油菜脱粒分离及秸秆粉碎一体化装置，其特征在于，喂入初脱轮（1）的转速为750~850r/min，纹杆式主脱轮（4）的转速为600~700 r/min，钉齿式复脱轮（7）的转速为900~1000 r/min，碎草切割轮（10）的转速为2600~2800 r/min。

6.根据权利要求1-5中任意一项权利要求所述的一种多切流组合式油菜脱粒分离及秸秆粉碎一体化装置，其特征在于，还包括夹带损失监测装置，所述夹带损失监测装置包括夹带损失传感器（15）和传感器固定座（16），所述夹带损失传感器（15）安装在所述传感器固定座（16）上，传感器固定座（16）安装在复脱冲孔凹板（8）上，所述夹带损失传感器（15）采用阵列式PVDF夹带损失传感器，所述夹带损失传感器（15）的监测面积为，所述夹带损失传感器（15）的几何中心到所述钉齿式复脱轮（7）的竖直中心面的距离为180~200mm，所述夹带损失传感器（15）的上表面到所述复脱冲孔凹板（8）的底面的距离为70~100mm，所述夹带损失传感器（15）的轴向安装位置在所述复脱冲孔凹板（8）的中间；。

7.根据权利要求6所述的一种多切流组合式油菜脱粒分离及秸秆粉碎一体化装置，其特征在于，还包括凹版间隙调节装置（17），所述夹带损失监测装置包括夹带损失传感器（15）和传感器固定座（16），所述凹版间隙调节装置（17）包括支撑梁（1701）、推杆（1702）、滚子（1703）、凸轮（1704）和凸轮轴（1705），凹版间隙调节装置安装在复脱冲孔凹板（8）的尾部，支撑梁（1701）一端和复脱冲孔凹板（8）焊合在一起，一端和推杆（1702）焊合在一起，推杆（1702）和滚子（1703）铰接在一起，滚子（1703）在凸轮（1704）的滚道内转动，凸轮（1704）通过变频电机驱动凸轮轴（1705）旋转，从而带动推杆上下移动进行脱粒凹板间隙的调节。

8.根据权利要求7所述的一种多切流组合式油菜脱粒分离及秸秆粉碎一体化装置的间隙调整方法，其特征在于：通过夹带损失监测装置的反馈系统对复脱冲孔凹板（8）的凹版间隙进行调节，夹带损失监测装置反馈系统的工作步骤如下：

步骤1：将油菜喂入权利要求1~7所述的多切流组合式油菜脱粒分离及秸秆粉碎一体化装置，记脱粒间隙为，经脱粒分离后夹带损失质量为，落在夹带损失检测装置上的籽粒质量为，为试验次数，，得到联合收获机脱粒分离装置的脱粒间隙和脱粒分离后夹带损失质量之间的关系：，建立监测区域籽粒量和脱粒分离时总夹带损失籽粒量之间的关系：；

步骤2：联立、以及三个数学模型，就能得到脱粒分离时夹带损失传感器的监测量与脱粒间隙之间的关系 ；

步骤3：确定合适的脱粒分离时籽粒夹带损失监测传感器的监测量，根据步骤2获得的公式，得到对应的脱粒间隙，并对脱粒间隙进行调节。