CN104756680B - 一种谷物联合收获机用清选风机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种谷物联合收获机用清选风机，包括液压马达、进风口、上出风口、蜗壳和下出风口，所述下出风口处设有下出风口分风板Ⅰ和下出风口分风板Ⅱ，所述进风口处安装有进风量调节机构，所述下出风口分风板Ⅰ上安装有第一角度调节机构，所述下出风口分风板Ⅱ上安装有第二角度调节机构，所述液压马达、所述进风量调节机构、所述第一角度调节机构和所述第二角度调节机构均与控制处理器连接。应用本专利提出的清选风机后,将能显著提高谷物联合收获机的生产效率及整机无故障工作时间。
Description
技术领域
本发明属于谷物联合收获机设计领域，具体涉及一种谷物联合收获机用清选风机。
背景技术
清选装置是联合收获机的“消化系统”，是影响整机作业质量、效率和适应性的核心工作部件。我国市场上保有量最大的水稻联合收获机大多采用传统的风筛式清选装置，清选风机作为清选装置的一个重要组成部分，主要用于产生清选气流并根据脱出物中各组分（包括籽粒、短茎秆、颖壳和少量轻杂余等）漂浮特性的不同，配合双层振动编织筛或鱼鳞筛，共同完成籽粒与茎秆、杂余等的分离清选。由于联合收获机作业对象差异显著、作业工况千变万化、作业环境异常复杂均对清选装置的性能造成了显著影响，传统清选风机部分结构与运动参数只能通过手工方式、依照经验进行有级调节，无法根据作业对象和环境的变化，自动调整清选风机的作业状态参数来保证联合收获机的作业性能，其收获适应性较差。
在保障清选性能的条件下，清选风机的工作参数可根据作业条件进行自适应调整是清选技术发展的必然趋势。纵观国外先进联合收获机，电子信息技术在其上得到了广泛运用，联合收获机能根据作业过程中的作业质量自动调整各种工作参数，在提高生产效率的同时，将故障率控制在一定范围内，同时大大提高了整机的无故障工作时间。与欧美跨国公司先进的联合收获机相比，我国谷物联合收获机大都仅安装有堵塞、粮箱满等少量报警装置，普遍缺乏工作参数与作业性能监测、工作参数电动/自动调节等智能化监控装置，使得机器作业性能不稳定，作业效率依赖机手的熟练程度，且操纵强度大，堵塞故障频发，其无故障工作时间不到国外机型的五分之一，无法适应满足我国水稻规模化生产及稻油（麦）轮作区抢收抢种等作业要求。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供了一种谷物联合收获机用作业参数可自适应调节的清选风机。
为实现上述发明目的，本发明采用了通过以下技术手段：一种谷物联合收获机用清选风机，包括液压马达、进风口、上出风口、蜗壳和下出风口，所述下出风口处设有下出风口分风板和下出风口分风板，所述进风口处安装有进风量调节机构，所述下出风口分风板上安装有第一角度调节机构，所述下出风口分风板上安装有第二角度调节机构，所述液压马达、所述进风量调节机构、所述第一角度调节机构和所述第二角度调节机构均与控制处理器连接。
进一步地，所述蜗壳上设有半月形遮风板上连接孔和半月形遮风板下连接孔，所述风机进风量调节机构包括直流电动推杆和半月形遮风板，所述直流电动推杆安装在蜗壳，所述半月形遮风板的一端通过半月形遮风板上连接孔与直流电动推杆的伸出轴上的杆端关节固定相连，所述半月形遮风板的另一端通过半月形遮风板下连接孔与蜗壳转动副连接，所述控制处理器通过控制所述直流电动推杆伸出轴的运动来控制进风口风量。
进一步地，所述下出风口分风板上固定有吊耳和吊耳，所述蜗壳上开有圆弧形第一滑道，所述第一角度调节机构包括第一步进电动机、第一旋转杆和第一步进电动机支撑架；第一步进电动机通过第一步进电动机支撑架安装在蜗壳上，第一旋转杆的一端固定安装在第一步进电动机的输出轴上，所述吊耳与所述第一步进电动机的输出轴转动副连接，所述第一旋转杆的另一端与所述吊耳转动副连接；所述第一步进电动机在控制处理器的控制下带动下出风口分风板在所述圆弧形第一滑道内滑动，从而实现下出风口分风板的角度调节。
进一步地，所述下出风口分风板固定有吊耳IV和吊耳III，所述蜗壳上开有圆弧形第二滑道，所述第二角度调节机构包括第二步进电动机、第二旋转杆和第二步进电动机支撑架；第二步进电动机通过第二步进电动机支撑架安装在蜗壳上，所述第二旋转杆一端固定安装在第二步进电动机的输出轴上，所述吊耳IV与所述第二步进电动机的输出轴转动副连接，所述第二旋转杆的另一端与所述吊耳III转动副连接；所述第二步进电动机在控制处理器的控制下带动下出风口分风板在所述圆弧形第二滑道内滑动，从而实现下出风口分风板的角度调节。
进一步地，还包括液压马达安装板，联轴器，风机叶片，风机轴, 轴承座；所述风机叶片均布安装在风机轴上，风机轴通过两端的轴承座安装在机架上，液压马达安装板通过螺栓连接到机架上，液压马达安装在液压马达安装板上，并使液压马达输出轴的中心线与风机轴的中心线重合，风机轴通过联轴器与液压马达的伸出轴相连；液压马达在控制器的控制下实现清选风机转速的调节。
本发明的有益效果：本发明提供的谷物联合收获机用清选风机，由于液压马达、进风量调节机构、第一角度调节机构和第二角度调节机构均与控制处理器连接，控制处理器能根据作业过程中的作业质量自动调整风机转速、进风量出风方向等参数，克服了大喂入量水稻联合收获机的作业性能、效率和收获适应性的技术瓶颈，实现根据作业过程中的作业质量自动调整各种工作参数，在提高生产效率的同时，将故障率控制在一定范围内，同时大大提高了整机的无故障工作时间。
附图说明
图1是清选风机主视图。
图2是清选风机进风量调节机构安装位置主视图。
图3是清选风机转速调节机构结构图。
图4是清选风机下出风口分风板主视图。
图5是清选风机第一步进电动机、第一旋转杆和第一步进电动机支撑架的结构主视图。
图6是清选风机第一步进电动机、第一旋转杆和第一步进电动机支撑架的结构左视图。
图7是清选风机下出风口分风板主视图。
图8是清选风机第二步进电动机、第二旋转杆和第二步进电动机支撑架的主视图。
图9是清选风机第二步进电动机、第二旋转杆和第二步进电动机支撑架的左视图。
图中：1-上出风口，2-清选风机进风量调节机构，3-清选风机转速调节机构，4-蜗壳，5-下出风口，6下出风口分风板I， 7-下出风口分风板II；2-1-直流电动推杆，2-2-半月形遮风板上连接孔，2-3-半月形遮风板，2-4-半月形遮风板下连接孔，3-1-液压马达，3-2-液压马达安装板，3-3-联轴器，3-4-清选风机叶片，3-5-清选风机轴，3-6-轴承座；6-1-吊耳I，6-2-第一步进电动机，6-3-第一旋转杆，6-5-第一滑道，6-6-吊耳II，6-7-第一步进电动机支撑架，7-1-吊耳IV，7-2-第二步进电动机，7-3第二旋转杆，7-5-第二滑道，7-6吊耳III，7-7第二步进电动机支撑架。
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，清选风机由上出风口1，清选风机进风量调节机构2，清选风机转速调节机构，蜗壳4，下出风口5，下出风口分风板 6，下出风口分风板 7组成。
如图2所示，清选风机进风量调节机构2包括直流电动推杆2-1，半月形遮风板上连接孔2-2，半月形遮风板2-3，半月形遮风板下连接孔2-4组成；直流电动推杆2-1安装在蜗壳4侧壁上，半月形遮风板2-3的一端通过半月形遮风板上连接孔2-2与直流电动推杆2-1的伸出轴上的杆端关节轴承相连，半月形遮风板2-3的另一端通过半月形遮风板下连接孔2-4与风机下出风口504的外壁活动连接；直流电动推杆2-1通过信号线与控制处理器相连，工作过程中，控制处理器控制着直流电动推杆2-1伸出轴的运动，进而推动半月形遮风板2-3绕着半月形遮风板下连接孔2-4转动，实现风机进风口开度的调节，以控制风机进风口风量。
如图3所示，清选风机转速调节机构3由液压马达3-1，液压马达安装板3-2，联轴器3-3，风机叶片3-4，风机轴3-5，轴承座3-6组成；风机叶片3-4均布安装在风机轴3-5上，风机轴3-5通过两端的轴承座3-6安装在机架上，液压马达安装板3-2通过螺栓连接到机架上，液压马达3-1安装在液压马达安装板3-2上，并使液压马达3-1输出轴的中心线与风机轴3-5的中心线重合，用联轴器3-3把风机轴3-5与液压马达3-1的伸出轴相连。液压马达3-1通过信号线与控制处理器相连，在控制处理器的控制下，液压马达3-1的控制器驱动液压马达3-1的相关执行部件以控制液压马达3-1转速，进而实现清选风机转速的调节。
如图4、5、6所示，清选风机分风板6上设有吊耳 6-1和吊耳II6-6，第一角度调节机构包括第一步进电动机6-2、第一旋转杆6-3和第一步进电动机支撑架6-7；第一步进电动机6-2通过第一步进电动机支撑架6-7安装在蜗壳4上，第一旋转杆6-3的一端安装在第一步进电动机6-2的输出轴上，吊耳 6-1固定在第一步进电动机6-2的输出轴上；在蜗壳4上开出圆弧形第一滑道6-5，第一旋转杆6-3的另一端经过圆弧形第一滑道6-5与吊耳 6-6相连。第一步进电动机6-2通过信号线与控制处理器相连，工作过程中，第一步进电动机6-2在控制处理器的控制下实现正向或反向转动，进而带动清选风机分风板6转动，实现清选风机分风板6角度的调节。
如图7、8、9所示，清选风机分风板 7上设有7-1-吊耳IV和7-6吊耳III，第二角度调节机构包括第二步进电动机7-2、第二旋转杆7-3和第二步进电动机支撑架7-7；第二步进电动机7-2通过第二步进电动机支撑架7-7安装在蜗壳4上，第二旋转杆7-3的一端安装在第二步进电动机7-2的输出轴上，吊耳IV 7-1固定在步进电动机7-2的输出轴上；在蜗壳4上开出圆弧形第二滑道7-5，第二旋转杆7-3的另一端经过圆弧形第二滑道7-5与吊耳III 7-6相连。第二步进电动机7-2通过信号线与控制处理器相连，工作过程中，第二步进电动机7-2在控制处理器的控制下实现正向或反向转动，进而带动下出风口分风板 7转动，实现下出风口分风板 7角度的调节。
以ARM处理器为核心搭建的嵌入式控制系统硬件平台，在Embedded Linux操作系统上以C++为编译语言设计的控制处理器。工作过程中， 首先利用控制处理器实时获取清选风机的4个工作参数（下出风口分风板的角度、下出风口分风板的角度、风机转速、风机进风口开度），并根据籽粒损失监测传感器及粮箱籽粒含杂率自动监测装置实时获取2个性能参数（籽粒清选损失率、粮箱籽粒含杂率）来表征清选风机的作业状态；然后，控制处理器对监测数据进行异常数据替代、缺失数据补齐、数据消噪等预处理，以消除随机、不确定性因素对后续数据分析的影响；接着，将清选风机的4个工作参数及2个性能参数时间序列视为关联变量，基于监测数据预处理，以预测有效度作为预测精度的评估准则，分别应用贝叶斯网络推理提取清选装置各性能参数时间序列强关联变量，通过混沌相空间重构方法确定多变量清选装置各性能参数时间序列样本重构维数并结合灰色关联聚类分析方法和高斯过程回归模型，动态确定清选装置各性能参数时间序列样本最佳重构维数；再应用希尔伯特—黄变换（HHT）分析方法，通过经验模态分解（EMD）将清选装置性能参数的时间序列分解成不同瞬时频率固有模态函数（IMF）分量的叠加，依据清选装置性能参数时间序列的瞬时特征建立清选装置各性能参数自适应预测模型；以清选装置性能参数自适应预测模型的预测值为样本输入，以变量拟合残差作为样本输出，通过多元核支持向量回归机（MSVR）对清选装置各性能参数自适应预测模型的的拟合残差进行回归分析，进一步对预测值进行修正；最后控制处理器以通过多元核支持向量回归机（MSVR）模型修正后的清选装置各性能指标参数预测值为输入变量，应用模糊控制理论，进过综合分析判断，实时输出相应的控制信号作用于清选风机的下出风口分风板的角度、下出风口分风板的角度、风机转速、风机进风口开度调节机构上并完成对清选风机各工作参数的实时调节，以使清选装置各性能参数分布在合理的范围内。
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 (4)
1.一种谷物联合收获机用清选风机，包括液压马达（3-1）、进风口、上出风口（1）、蜗壳（4）和下出风口（5），所述下出风口（5）处设有下出风口分风板和下出风口分风板，其特征在于，所述进风口处安装有进风量调节机构（2），所述下出风口分风板（6）上安装有第一角度调节机构，所述下出风口分风板（7）上安装有第二角度调节机构，所述液压马达（3-1）、所述进风量调节机构（2）、所述第一角度调节机构和所述第二角度调节机构均与控制处理器连接; 所述蜗壳（4）上设有半月形遮风板上连接孔（2-2）和半月形遮风板下连接孔（2-4），所述风机进风量调节机构（2）包括直流电动推杆（2-1）和半月形遮风板（2-3），所述直流电动推杆（2-1）安装在蜗壳（4）上，所述半月形遮风板（2-3）的一端通过半月形遮风板上连接孔（2-2）与直流电动推杆（2-1）的伸出轴上的杆端关节固定相连，所述半月形遮风板（2-3）的另一端通过半月形遮风板下连接孔（2-4）与蜗壳（4）转动副连接，所述控制处理器通过控制所述直流电动推杆（2-1）伸出轴的运动来控制进风口风量。
2.根据权利要求1所述的一种谷物联合收获机用清选风机，其特征在于，所述下出风口分风板（6）上固定有吊耳（6-1）和吊耳（6-6），所述蜗壳（4）上开有圆弧形第一滑道（6-5），所述第一角度调节机构包括第一步进电动机（6-2）、第一旋转杆（6-3）和第一步进电动机支撑架（6-7）；第一步进电动机（6-2）通过第一步进电动机支撑架（6-7）安装在蜗壳（4）上，第一旋转杆（6-3）的一端固定安装在第一步进电动机（6-2）的输出轴上，所述吊耳（6-1）与所述第一步进电动机（6-2）的输出轴转动副连接，所述第一旋转杆（6-3）的另一端与所述吊耳（6-6）转动副连接；所述第一步进电动机（6-2）在控制处理器的控制下带动下出风口分风板（6）在所述圆弧形第一滑道（6-5）内滑动，从而实现下出风口分风板（6）的角度调节。
3.根据权利要求1所述的一种谷物联合收获机用清选风机，其特征在于，所述下出风口分风板（7）固定有吊耳IV（7-1）和吊耳III（7-6），所述蜗壳（4）上开有圆弧形第二滑道（7-5），所述第二角度调节机构包括第二步进电动机（7-2）、第二旋转杆（7-3）和第二步进电动机支撑架（7-7）；第二步进电动机（7-2）通过第二步进电动机支撑架（7-7）安装在蜗壳（4）上，所述第二旋转杆（7-3）一端固定安装在第二步进电动机（7-2）的输出轴上，所述吊耳IV（7-1）与所述第二步进电动机（7-2）的输出轴转动副连接，所述第二旋转杆（7-3）的另一端与所述吊耳III（7-6）转动副连接；所述第二步进电动机（7-2）在控制处理器的控制下带动下出风口分风板（7）在所述圆弧形第二滑道（7-5）内滑动，从而实现下出风口分风板（7）的角度调节。
4.根据权利要求1所述的一种谷物联合收获机用清选风机，其特征在于，还包括液压马达安装板（3-2），联轴器（3-3），风机叶片（3-4），风机轴（3-5), 轴承座（3-6）；所述风机叶片(3-4)均布安装在风机轴（3-5)上，风机轴（3-5）通过两端的轴承座（3-6）安装在机架上，液压马达安装板（3-2）通过螺栓连接到机架上，液压马达（3-1）安装在液压马达安装板（3-2）上，并使液压马达（3-1）输出轴的中心线与风机轴（3-5）的中心线重合，风机轴（3-5)通过联轴器（3-3）与液压马达（3-1）的伸出轴相连；液压马达（3-1）在控制器的控制下实现清选风机转速的调节。
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