CN104855060B - 收割机滚筒进料堵塞故障检测和主动调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种收割机滚筒进料堵塞故障检测和主动调节方法，属于农业脱粒设备技术领域。该方法包括：1)设置脱粒装置和驱动电机，脱粒装置包括滚筒、凹板、调节电机、中央处理器、第一测力传感器和转速传感器，滚筒和凹板之间形成有脱粒间隙；2)转速传感器测量实时滚筒转速V_i并输出到中央处理器，预设标准滚筒转速V₁，所述第一测力传感器测量实时滚筒阻力f_i1并输出到中央处理器，预设所述标准滚筒阻力f₁；3)当V_i<V₁且f_i1>f₁时，中央处理器将所述滚筒和凹板之间的脱粒间隙的堵塞信号输出。该方法实现了间接实时测量滚筒堵塞的情况，可以在不停机的情况下准确的间接测量滚筒间隙并主动调节。

Description

收割机滚筒进料堵塞故障检测和主动调节方法

技术领域

本发明涉及一种收割机滚筒进料堵塞故障检测和主动调节方法，属于农业脱粒设备技术领域。

背景技术

谷物联合收割机的脱粒装置，是谷物联合收割机的重要工作部件。脱粒装置的重要特点是由高速旋转的滚筒和固定的弧型凹板配合,使谷物从滚筒与凹板之间通过，经脱粒元件的打击、揉搓、碾压和梳刷，通过破坏谷粒与穗轴的连接力而实现脱粒。

脱粒装置是联合收割机中最重要的组成部分，也是收割机能耗最大的部件之一，也是最容易发生故障的部件。在收割机作业过程中，经常会因为谷物含水量变化，转速过低，凹板间隙过小等原因，导致谷物在凹板与滚筒之间堆积，形成堵塞。

申请人发现，凹板间隙过小是堵塞的重要原因之一，当将凹板间隙调大一点，因凹板间隙过大，会造成脱粒不尽，含杂量过大等问题。申请人在调节凹板间隙发现现有的手工调节和弹簧调节具有如下缺点：

1)传统手工调节均采用手工来调节凹板间隙，当凹板间隙被谷物堵塞后，必须停下机器，由驾驶员手工增大凹板间隙，故障排除后，再手工回复凹板间隙。手工调节的最大缺点是，必须停机手工调节，降低工作效率。

2)弹簧调节机构采用弹簧控制凹板间隙，反过来说，凹板间隙有一定的弹性，这种调节机构的缺点是，无法确定弹簧的压力。弹簧压力过大，当堵塞发生时，秸秆压力无法将凹板推开，堵塞无法避免。而弹簧压力过小，则稍有压力，就会导致凹板间隙过大，而凹板间隙过大会产生脱粒不尽等问题。弹簧调节机构实际生产中无法使用。

因此，在实际中真正可以使用的调节机构，必须是主动调节机构，

申请人发现，秸秆堵塞与秸秆流量及秸秆对凹板压力有关，但是实际工作中，由于谷物流量与谷物对凹板的压力很难用传感器测量，并且传感器测量不准确，因而不能及时反映堵塞情况。

经检索，申请号为201210251777.6的中国专利“滚筒式脱粒部件阻塞故障自动监测排除装置”，公开了一种可安装在收割机上用于检测阻塞故障发生并排除故障的装置，该装置包括脱粒滚筒、脱粒凹板以及控制电路组成；在收割机在作业时，测量固定凹板一端的压力作为堵塞是否发生的依据，并自动排除堵塞故障。申请人仔细研究发现：该装置在一定程度上能检测堵塞故障的发生，但由于该装置仅仅是在活动凹板远离固定凹板的一端设置压力传感器测量凹板压力，固定凹板的一端压力与堵塞相关性并不十分明显，该装置对堵塞故障反应不敏感。因此，实时测量滚筒堵塞的情况，在不停机的情况下准确的测量滚筒间隙并进行主动调节，是及其困难的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术不足，提出一种准确的间接实时测量滚筒堵塞的收割机滚筒进料堵塞故障检测和主动调节方法。

本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种收割机滚筒进料堵塞故障检测和主动调节方法，包括以下步骤：

1)设置脱粒装置和驱动电机，所述脱粒装置包括用于脱粒的滚筒、位于滚筒一侧的圆弧形的凹板、用于转动凹板的调节电机以及中央处理器，所述滚筒和凹板之间形成有脱粒间隙；

所述滚筒的侧面上设有用于测量滚筒转速的转速传感器，所述滚筒的主轴驱动端上设有用于测量滚筒阻力的第一测力传感器；

所述转速传感器和第一测力传感器的输出端均与中央处理器的输入端连接，所述中央处理器的输出端与调节电机的控制端连接；

2)所述转速传感器测量实时滚筒转速V_i并输出到中央处理器，预设所述标准滚筒转速V₁，所述第一测力传感器测量实时滚筒阻力f_i1并输出到中央处理器，预设所述标准滚筒阻力f₁；

3)当V_i<V₁且f_i1>f₁时，所述中央处理器将所述滚筒和凹板之间的脱粒间隙的堵塞信号输出。

申请人在工作中发现，滚筒转速V_i发生变化的原因非常复杂，既可能是堵塞故障导致转筒转速降低，也可能是发动机负载过大转速降低甚至是驾驶员人为降低发动机转速，这些因素都可能影响转筒转速；因此，单纯测量滚筒转速V_i以判断堵塞是否发生是不准确的，但是通过判断V_i<V₁且f_i1>f₁，可大大提高堵塞发生判断的准确性。

上述技术方案的改进是：还包括以下步骤：

4)所述滚筒的主轴驱动端与驱动电机的输出端之间连接有动力输入皮带；所述凹板上设有用于检测脱粒间隙的脱粒间隙传感器，所述滚筒的动力输入皮带上设有用于测量滚筒动力输入阻力的第二测力传感器；

所述第二测力传感器和脱粒间隙传感器的输出端与中央处理器的输入端连接；

5)所述第二测力传感器测量实时滚筒动力输入阻力f_i2并输出到中央处理器，预设所述滚筒动力输入阻力f₂，所述脱粒间隙传感器测量实时脱粒间隙值L_i并输出到中央处理器，预设所述脱粒间隙的标准脱粒间隙值L；

6)设定f_i1>f₁时刻为T₁，f_i2>f₂的时刻为T₂，且T₁早于T₂，设定ΔT＝T₂-T₁；所述中央处理器驱动所述调节电机将凹板转动并增大脱粒间隙为ΔL，所述ΔL＝L_i-L，设定Δf＝f_i2-f_i1；当V_i<V₁且f_i1>f₁时，ΔL＝K₁Δf/K₂ΔT，其中K1和K2为经验系数。

通过在时间点T₁，所述f_i1>f₁，且在时间点T₂，所述f_i2>f₂时，f_i1和f_i2数值会先后产生一个较大的跃迁，因为第一测力传感器和第二测力传感器位置距离堵塞点距离不同，跃迁产生的时间会存在时间差ΔT，在ΔT时间内，f_i1和f_i2有一个差值Δf，Δf实际上是正常工作阻力和堵塞故障阻力的差值。申请人发现，Δf越大，且ΔT越小时，堵塞越严重，为了能准确排除故障，ΔL也必须越大，所述ΔL＝L_i-L。因此测量Δf和ΔT为凹板脱粒间隙ΔL提供重要依据，这个脱粒间隙ΔL与Δf和ΔT有特定的关系，是申请人做了大量的工作，申请人得出了ΔL＝K₁Δf/K₂ΔT，其中K1和K2为经验系数，根据不同的收割机取不同数值，为准确的主动调节凹板脱粒间隙提供了新思路和新方法。

上述技术方案的变化是：所述脱粒滚筒的周向上安装有多个钉齿，所述凹板的一端通过吊杆悬挂在机架上，所述凹板的另一端通过偏心轮悬挂在机架上，所述偏心轮内设有驱动轮，所述驱动轮连接有调节电机。

上述技术方案的变化是：所述多个钉齿是多个螺旋排布的钉齿。

上述技术方案的变化是：所述吊杆与机架之间设有减震弹簧。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明的脱粒装置的结构示意图。

图2是本发明的工作流程图。

图3是本发明的系统架构图。

具体实施方式

实施例

本实施例的收割机滚筒进料堵塞故障检测和主动调节方法，如图1、图2和图3所示，包括以下步骤：

1)设置脱粒装置1和驱动电机，脱粒装置1包括用于脱粒的滚筒1-1、位于滚筒1-1一侧的圆弧形的凹板1-2、用于转动凹板1-2的调节电机1-3以及中央处理器。滚筒1-1和凹板1-2之间形成有脱粒间隙1-4；

滚筒1-1的侧面上设有用于测量滚筒转速的转速传感器，滚筒1-1的主轴驱动端上设有用于测量滚筒阻力的第一测力传感器；

转速传感器和第一测力传感器的输出端均与中央处理器的输入端连接，中央处理器的输出端与调节电机1-3的控制端连接；

2)转速传感器测量实时滚筒转速V_i并输出到中央处理器，预设标准滚筒转速V₁，第一测力传感器测量实时滚筒阻力f_i1并输出到中央处理器，预设标准滚筒阻力f₁；

3)当V_i<V₁且f_i1>f₁时，中央处理器将滚筒和凹板之间的脱粒间隙1-4的堵塞信号输出。

本实施例还包括以下步骤：

4)滚筒1-1的主轴驱动端与驱动电机的输出端之间连接有动力输入皮带；凹板1-2上设有用于检测脱粒间隙的脱粒间隙传感器，滚筒的动力输入皮带上设有用于测量滚筒动力输入阻力的第二测力传感器；

第二测力传感器和脱粒间隙传感器的输出端与中央处理器的输入端连接；

5)第二测力传感器测量实时滚筒动力输入阻力f_i2并输出到中央处理器，预设所述滚筒动力输入阻力f₂，脱粒间隙传感器测量实时脱粒间隙值L_i并输出到中央处理器，预设脱粒间隙的标准脱粒间隙值L；

6)设定f_i1>f₁时刻为T₁，f_i2>f₂的时刻为T₂，且T₁早于T₂，设定ΔT＝T₂-T₁；中央处理器驱动调节电机1-3将凹板1-2转动并增大脱粒间隙为ΔL，ΔL＝L_i-L，设定Δf＝f_i2-f_i1；当V_i<V₁且f_i1>f₁时，ΔL＝K₁Δf/K₂ΔT，其中K1和K2为经验系数，根据不同的收割机取不同数值。为准确反映Δf和ΔT对ΔL的影响，一般K₁和K₂不合并，当Δf单位为牛顿，ΔT单位为秒，ΔL单位为米，使用小型收割机时，K₁为0.15-0.18之间；K₂为1400-1800之间。当使用中型收割机时，K₁为0.10-0.12之间；K₂为1100-1600之间。当使用大型收割机时，K₁为0.09-0.11之间；K₂为1000-1300。

本实施例的脱粒滚筒1-1的周向上安装有多个钉齿1-5，凹板1-2的一端通过吊杆1-6悬挂在机架上。凹板1-2的另一端通过偏心轮1-7悬挂在机架上，偏心轮1-7内设有驱动轮，驱动轮连接有调节电机1-3。

本实施例的多个钉齿1-5是多个螺旋排布的钉齿。

本实施例的吊杆1-6与机架之间设有减震弹簧。

本发明不局限于上述实施例。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种收割机滚筒进料堵塞故障检测和主动调节方法，其特征在于包括以下步骤：

1)设置脱粒装置和驱动电机，所述脱粒装置包括用于脱粒的滚筒、位于滚筒一侧的圆弧形的凹板、用于转动凹板的调节电机以及中央处理器，所述滚筒和凹板之间形成有脱粒间隙；

所述滚筒的侧面上设有用于测量滚筒转速的转速传感器，所述滚筒的主轴驱动端上设有用于测量滚筒阻力的第一测力传感器；

所述转速传感器和第一测力传感器的输出端均与中央处理器的输入端连接，所述中央处理器的输出端与调节电机的控制端连接；

2)所述转速传感器测量实时滚筒转速V_i并输出到中央处理器，预设标准滚筒转速V₁，所述第一测力传感器测量实时滚筒阻力f_i1并输出到中央处理器，预设标准滚筒阻力f₁；

3)当V_i<V₁且f_i1>f₁时，所述中央处理器将所述滚筒和凹板之间的脱粒间隙的堵塞信号输出；

4)所述滚筒的主轴驱动端与驱动电机的输出端之间连接有动力输入皮带；所述凹板上设有用于检测脱粒间隙的脱粒间隙传感器，所述滚筒的动力输入皮带上设有用于测量滚筒动力输入阻力的第二测力传感器；

所述第二测力传感器和脱粒间隙传感器的输出端与中央处理器的输入端连接；

5)所述第二测力传感器测量实时滚筒动力输入阻力f_i2并输出到中央处理器，预设滚筒动力输入阻力f₂，所述脱粒间隙传感器测量实时脱粒间隙值L_i并输出到中央处理器，预设脱粒间隙的标准脱粒间隙值L；

6)设定f_i1>f₁时刻为T₁，f_i2>f₂的时刻为T₂，且T₁早于T₂，设定ΔT＝T₂-T₁；所述中央处理器驱动所述调节电机将凹板转动并增大脱粒间隙为ΔL，所述ΔL＝L_i-L，设定Δf＝f_i2-f_i1；当V_i<V₁且f_i1>f₁时，ΔL＝K₁Δf/K₂ΔT，其中K1和K2为经验系数。

2.如权利要求1所述的收割机滚筒进料堵塞故障检测和主动调节方法，其特征在于：所述脱粒滚筒的周向上安装有多个钉齿，所述凹板的一端通过吊杆悬挂在机架上，所述凹板的另一端通过偏心轮悬挂在机架上，所述偏心轮内设有驱动轮，所述驱动轮连接有调节电机。

3.如权利要求2所述的收割机滚筒进料堵塞故障检测和主动调节方法，其特征在于：所述多个钉齿是多个螺旋排布的钉齿。

4.如权利要求2所述的收割机滚筒进料堵塞故障检测和主动调节方法，其特征在于：所述吊杆与机架之间设有减震弹簧。