CN105409472B - 一种移动式脱粒清选试验台 - Google Patents

Abstract

一种移动式脱粒清选试验台，包括机架、前端割台、位于机架下方的行走底盘以及设置在机架上方的脱粒滚筒、拨草轮、碎草装置、清选机构、控制柜、监测系统和无线通信设备；所述脱粒滚筒设置在前端割台的输出端，清选室设置在脱粒滚筒下方，所述清选机构包括位于脱粒滚筒下方的振动筛及风机，所述拨草轮设置在脱粒滚筒与碎草装置之间，将脱粒滚筒输出的秸秆送至碎草装置；所述控制柜通过无线通信设备与计算机终端连接；所述监测系统与控制柜连接，监测系统包括针对脱粒滚筒、碎草装置设置的扭矩测量机构以及布置在清选室中风场测量系统。本发明试验台结构设计新颖，相较于传统试验装置，具有更好的试验可操作性。

Description

一种移动式脱粒清选试验台

技术领域

本发明涉及一种农业设备，属于机械领域，具体涉及一种可在田间作业的移动式脱粒清选试验台。

背景技术

目前，国内稻麦油等粮食作物种植面积虽广，但机械化收获水平一直不高，故研发收获效果较好的收割机对于推动现代化农业发展尤为重要。对于收割机的设计过去一直采用的是经验设计，设计比较粗放，没有具体的参数研究。有研究者对于联合收割机的收获性能做了试验室的模拟试验，得到了一些的数据，对于联合收割机的设计有一定的指导意义。但是，试验室采用的试验作物和田间实际的作物性状不一样，所以试验室的试验数据有时不能准确说明问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种移动式脱粒清选试验台，可在试验室内完成模拟试验，也可在田间进行实际的试验作业，通过监测各部件在实际作业中的性能状态，采集相应的参数，为后期分析联合收割机针对不同作物适配的作业方式和结构改进提供更准确、更具参考价值的依据。

为实现上述技术目的， 本发明公开的技术方案为：

一种移动式脱粒清选试验台，包括试验台本体和计算机终端，其特征在于，所述试验台本体包括机架、前端割台、位于机架下方的行走底盘以及设置在机架上方的脱粒滚筒、拨草轮、碎草装置、清选机构、控制柜、监测系统和无线通信设备；

所述脱粒滚筒设置在前端割台的输出端，清选室设置在脱粒滚筒下方，所述清选机构包括位于脱粒滚筒下方的振动筛及风机，所述拨草轮设置在脱粒滚筒与碎草装置之间，将脱粒滚筒输出的秸秆送至碎草装置；

所述控制柜与无线通信设备连接，通过无线通信设备与计算机终端连接；所述监测系统与控制柜连接，监测系统包括针对脱粒滚筒、碎草装置设置的扭矩测量机构以及布置在清选室中的风场测量系统。

在上述方案中，进一步的技术方案还包括：

所述风场测量系统由传感器及安装支架构成，各传感器分别与所述控制柜通信连接；所述安装支架包括多根横向设置在清选室中的支撑连杆，每根支撑连杆配有至少一个传感器；所述支撑连杆之间相互平行，支撑连杆的两端固定在清选室的侧壁上，其杆体上设有一个以上固定传感器的卡扣，在多根支撑连杆上的卡扣组成的卡扣阵列中，包括两个以上的卡扣纵列。

在靠近风机出风口的位置设有导向可调的导风板，所述导风板包括上导风板和下导风板，风机出风口的上沿与上导风板之间形成上风道，上导风板与下导风板之间形成中风道，下导风板下方为下风道；所述安装支架包括位于所述上风道出口处的至少一根支撑连杆和位于所述中风道出口处的至少一根支撑连杆。

风机位于振动筛下输粮机构的一侧，所述安装支架还包括位于振动筛上方的若干支撑连杆和位于振动筛下方输粮机构上方的支撑连杆，位于振动筛上方的若干支撑连杆处于同一水平高度。

监测碎草装置的扭矩测量机构串接在碎草装置与其动力驱动机构之间，包括依次设置的输入带轮、变速箱、静液压无级变速器、扭矩转速传感器与输出带轮；所述静液压无级变速器的输入轴与输出轴位于同一侧，所述变速箱的输入、输出轴亦设于同一侧，且与静液压无级变速器相对，用于变向；所述静液压无级变速器固定安装在变速箱壳体的后侧面上，其输入轴高于变速箱的顶端，与位于变速箱前侧的输入带轮连接，通过输入带轮与碎草装置的动力驱动机构连接；所述变速箱的输入轴与静液压无级变速器的输出轴连接，变速箱的输出轴穿过静液压无级变速器，与位于静液压无级变速器后侧的扭矩转速传感器的输入轴连接；所述扭矩转速传感器固定在传感器支撑座上，与控制柜通信连接，其输出轴通过传动轴和输出带轮与碎草装置连接。

监测脱粒滚筒的扭矩测量机构包括扭矩转速传感器和连接发动机与脱粒滚筒的传动机构，所述扭矩转速传感器串接在所述传动机构中，与控制柜通信连接；所述传动机构的传动轴包括通过套筒联轴器连接的中间轴与过渡轴，所述中间轴上安装有动力带轮，中间轴通过动力带轮与发动机连接；所述过渡轴上安装有第一链轮，并通过第一链轮和位于扭矩转速传感器输入端的第二链轮连接，位于扭矩转速传感器输出端的第三链轮则与脱粒滚筒的滚筒链轮连接。

固定传动轴或链轮轴的轴承座侧面设有可调整同轴度的夹持机构，所述夹持机构包括设置在轴承座左右两侧的固定夹板以及水平安装在两固定夹板上的调节螺栓；所述调节螺栓的头部卡在固定夹板外侧，尾端抵住轴承座，调节螺栓通过螺纹锁紧在固定夹板上。

脱粒滚筒的齿杆通过齿杆座与幅盘连接，齿杆座与幅盘在连接的位置分别设有两组镜像对称的安装孔组，所述安装孔组由若干单元孔组成，使齿杆座和幅盘在一个相对应的安装孔组内的任意两个单元孔不会同时对准。例如，设幅盘上安装孔组内其各单元孔之间的横向距离与齿杆座上安装孔组内各单元孔之间的横向距离相等；幅盘上安装孔组内其各单元孔之间的纵向距离与齿杆座上安装孔组内各单元孔之间的纵向距离不等，将幅盘与齿杆座通过不同的单元孔对准连接时，脱粒滚筒的脱粒间隙不同，以此实现对脱粒滚筒脱离间隙的调节。

本发明试验台的试验过程可在田间实际作业中进行，也可在室内进行模拟操作，一机多用，在田间作业时，在割台上加装拨禾轮；在室内进行模拟试验时，可将拨禾轮拆除，配合输送带使用，试验台主体可在现有联合收割机基础上改装获得。

本发明试验台可实时监测脱粒滚筒、碎草装置、清选机构等联合收割机重要组成部分在作业状态时的状态，并采集参数值，在远端的计算机终端中进行数据显示和后续处理。通过进一步的结构设计，试验台测量方式灵活可调，满足工作人员需针对不同作物、基于不同结构布置、参数设置进行多次试验的需求，且测量精准，为后期分析联合收割机针对不同作物适配的作业方式和结构改进提供更准确、更具参考价值的依据。本发明试验台结构设计新颖，操作方便，相较于传统试验装置，具有更好的试验可操作性。

附图说明

图1为本发明试验台在室内进行模拟试验的结构示意图；

图2为本发明试验台在田间试验作业的结构示意图；

图3为风场测量系统的结构示意图；

图4为支撑连杆与传感器的安装示意图；

图5为脱粒滚筒一实施例的结构示意图；

图6为齿杆与齿杆座的结构示意图；

图7为幅盘的结构示意图；

图8为齿杆与幅盘的安装示意图；

图9为安装孔组的结构示意图；

图10为脱粒滚筒扭矩测量机构的结构示意图；

图11为轴承座夹持机构的结构示意图；

图12为碎草装置扭矩测量结构的结构示意图。

上图中，1-割台，2-行走底盘，3-前脱粒滚筒，4-风机，5-振动筛，6-风速传感器，7-后脱粒滚筒，8-拨草轮，9-无线发射器，10-信号线，11-控制柜，12-碎草装置，13-无线接收器，14-三角架，15-信号线，16-计算机终端，17-输送带，18-清选室，19-上导风板，20-下导风板，21-输粮机构，22-支撑连杆，231- 输入带轮，232-变速箱，233-静液压无级变速器，234-输出轴，235扭矩转速传感器，236-传感器支撑座，237-轴承座，238-输出带轮，241-第二链轮，242-第一链轮，243-过渡轴，244-中间轴，245-扭矩转速传感器，246-轴承座，247-第三链轮，248-滚筒链轮，249-动力带轮， 301-脱粒滚筒筒轴，302-齿杆，303-幅盘，304-齿杆座。

具体实施方式

为了阐明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。

如图1、图2所示，一种移动式脱粒清选试验台，包括试验台本体和计算机终端16。

所述试验台本体包括机架、前端割台1、设置在机架下方的行走底盘2以及安装在机架上方的前脱粒滚筒3、后脱粒滚筒7、拨草轮8、碎草装置12、清选机构、输粮机构21、监测系统、控制柜11、无线通信设备以及发动机和传动设备等组成部分。本发明试验台在田间试验作业时，在割台1上加装拨禾轮，如图2所示；在室内进行模拟试验时，可将拨禾轮拆除，配合输送带17使用，如图1所示。所述脱粒滚筒3设置在前端割台1的输出端，清选室18设置在脱粒滚筒下方，清选机构布置在清选室18中，包括位于脱粒滚筒下方的振动筛5及风机4等。

试验台工作过程中，作物通过前端割台1进入到前脱粒滚筒3，而后进入后脱粒滚筒7完成脱粒。作物通过脱粒，大秸秆通过拨草轮8送给碎草装置12将其粉碎排出，籽粒和颖壳、碎秸秆等杂物一起进入到振动筛5上，在风机作用下，杂物被吹出机体外，籽粒落入清选室下部，通过输粮机构21输送走。

所述监测系统包括针对脱粒滚筒、碎草装置12设置的扭矩测量机构以及布置在清选室18中的风场测量系统，所述风场测量系统由传感器及安装支架构成，传感器包括风速、风向及风量传感器中的一种或多种。

所述监测系统主要用于：

（一）风场测量;

各传感器与控制柜11通信连接，并通过安装支架固定在清选室中，所述安装支架包括多根横向（垂直于风机4的出风方向）设置在清选室18中的支撑连杆22，每根支撑连杆22配有至少一个传感器6。所述支撑连杆之间相互平行，支撑连杆的两端固定在清选室18的侧壁上，其杆体上设有多个固定传感器的弹簧卡扣。在多根支撑连杆上的卡扣组成的卡扣阵列中，包括多个卡扣纵列。

风机4出风口的位置设有导向可调的导风板，包括上导风板19和下导风板20，风机4出风口的上沿与上导风板之间形成上风道，上导风板19与下导风板20之间形成中风道，下导风板20下方为下风道；所述安装支架包括位于所述上风道出口处的至少一根支撑连杆和位于所述中风道出口处的至少一根支撑连杆。而下风道中是否安装支撑连杆和传感器需根据实际情况选择。由于下导风板20较为靠近输粮机构21,收割时下导风板20下方仓体会堆满谷物,一般不在下风道中设置传感器。

所述风机4位于振动筛下输粮机构21的一侧，所述安装支架还包括位于振动筛5上方的三个支撑连杆和位于振动筛下方输粮机构21上方的若干支撑连杆。

如图3所示，以清选室风速场的测量为例：

可在清选室18风场中，迎着风机4的出风方向选定八个参数采集点8，包括位于振动筛5上方的三处同一高度的采集点、位于上风道出风口处的一处采集点、位于中风道出口处的一处采集点、位于输粮机构21上方的三处不同高度位置的采集点。然后根据各采集点在风场中所在的横向方向（垂直于风机的出风方向）布置各支撑连杆，在每根支撑连杆的两端和中间各设有一弹簧卡扣，使各支撑连杆上对应位次的弹簧卡扣前后对齐，形成三列卡扣纵列，如图4所示。

然后，在各支撑连杆位于第一纵列的弹簧卡扣10上安装上传感器探头1号到8号，如图3所示。调整各传感器探头进风口的方向后，进行探测，完成一个风场纵切面的参数采集。之后，将1至8号传感器取下安装各支撑连杆中间的弹簧卡扣上，重复调整传感器探头进风口、探测和拆装传感器的步骤，依次完成第二、第三个风场纵切面的参数采集。从而收集到风场中三个纵向、八个横向上的共24个采集点的风速参数，完成一次风速场的测量。在完成一次风速场测量后，用户可根据传感器探头采集的数据调整导风板的导向角度，在风机相同的输出功率下、不同功率下以及针对不同作物完成多种测试，从而获得能够实现较好清选效率的风场分布。

（二）碎草装置扭矩及转速测量;

所述碎草装置扭矩测量机构串接在碎草装置12与其动力驱动机构之间，包括依次设置的输入带轮231、变速箱232、静液压无级变速器233、扭矩转速传感器235与输出带轮238,如图12所示。

所述扭矩测量机构采用HST静液压无级变速器233方便在试验中对碎草装置12调节转速，但由于静液压无级变速器233的输入轴与输出轴位于同一侧，故变速箱232的输入、输出轴亦设于同一侧，且与静液压无级变速器233相对，用于变向。静液压无级变速器233固定安装在变速箱壳体的后侧面上，其输入轴高于变速箱232的顶端，与位于变速箱前侧的输入带轮231连接，通过输入带轮231与碎草装置12的动力驱动机构连接。所述变速箱232的输入轴与静液压无级变速器233的输出轴连接，变速箱232的输出轴234穿过静液压无级变速器233，与位于静液压无级变速器233后侧的扭矩转速传感器235的输入轴连接。所述扭矩转速传感器235固定在传感器支撑座236上，与控制柜11通信连接，其输出轴通过传动轴和输出带轮与碎草装置12连接，所述传动轴的两端通过轴承座237固定。

实验时，动力驱动机构转速通过输入带轮231输入，通过HST静液压无级变速器233传递给变速箱232，HST可以方便快捷地调节其输出转速以及无级变速。变速箱232主要起到换向和稳定HST输出的作用，变速箱232输出的转速通过传动轴传递给输出带轮238，通过输出带轮238带动碎草装置12工作。碎草装置12工作时产生的扭矩反作用于转矩转速传感器235，产生的电信号传给控制柜11进行显示。当需要调整碎草转速时，可以调节HST上的调节阀来控制压力和流量来控制输出转速。

（三）脱粒滚筒扭矩及转速测量；

脱粒滚筒的扭矩测量机构包括扭矩转速传感器245和连接发动机与脱粒滚筒的传动机构，所述扭矩转速传感器245串接在所述传动机构中，与控制柜11通信连接。

所述传动机构的传动轴包括通过套筒联轴器连接的中间轴244与过渡轴243，所述中间轴244上安装有动力带轮249，中间轴244通过动力带轮249与发动机连接。所述过渡轴243上安装有第一链轮242，并通过第一链轮242和位于扭矩转速传感器输入端的第二链轮241连接，位于扭矩转速传感器输出端的第三链轮247则与脱粒滚筒一侧的滚筒链轮248连接。

在该测量机构使用链轮结构传动，方便调节脱粒滚筒的转速，通过改变链轮的规格即可。而在链轮结构中，经过链条长时间的拉动，轴承座容易飘移，同轴度偏差会导致传感器采集数据不够精准。故可在固定传动轴或链轮轴的轴承座侧面设有可调整同轴度的夹持机构，所述夹持机构包括设置在轴承座左右两侧的固定夹板252以及安装在两固定夹板252上的调节螺栓251；所述调节螺栓251水平设置，螺母及其头部卡在固定夹板的外侧，尾端抵在轴承座的座体上，通过螺纹锁紧在固定夹板252上。两调节螺栓251配合夹持住轴承座，当轴承座发生飘移时，可将一端的螺栓稍松开，另一端螺栓进一步拧紧，即可实现对轴承座上轴杆同轴度的微调。

在试验台正常作业时，脱粒滚筒产生的反作用力作用于扭矩转速传感器245，转矩转速传感器245将采集信号传给控制柜11进行数据的采集和显示。脱粒滚筒在堵塞发生前，扭矩会呈上升趋势，通过观察滚筒扭矩的变化可以预判堵塞的发生。在堵塞将要发生时，可通过停止行走底盘的行进或降低行进速度来避免堵塞的发生。

所述脱粒滚筒的齿杆302包括长基杆和套在长基杆上的齿板组与齿杆座304，每间隔若干齿板设有一齿杆座304，齿杆302通过齿杆座304与幅盘303连接。所述齿杆座304与幅盘303在连接的位置分别设有两组镜像对称的安装孔组，如图6至图8所示，所述安装孔组由若干单元孔组成，齿杆座304和幅盘303在一个相对应的安装孔组内的任意两个单元孔不会同时对准，则通过不同安装孔的对准可调节脱粒滚筒的脱粒间隙（即齿板到脱粒滚筒底面的距离）。

如图9所示的一实施例中，所述安装孔组包括单元孔A、单元孔B、单元孔C及单元孔0，四孔呈四角形排列：

幅盘303上单元孔A、单元孔B、单元孔C与单元孔O的横向距离分别为22mm、14mm和8mm，单元孔A、单元孔C、单元孔O到单元孔B的纵向距离分别为16mm、14mm和6mm；

齿杆座304上的单元孔A、单元孔B、单元孔C与单元孔O的横向距离分别为22mm、14mm和8mm，而单元孔A、单元孔C、单元孔O到单元孔B的纵向距离则分别为12mm、18mm和2mm。

所述横向距离为垂直于两安装孔组对称中心线的方向，纵向距离为与中心线平行的方向。将幅盘303和齿杆座304通过O-O单元孔对准连接时，对应的脱粒间隙为13mm，A-A单元孔连接对应的脱粒间隙为11mm，B-B单元孔连接对应的脱粒间隙为9mm，C-C单元孔连接对应的脱粒间隙为7mm，方便工作人员针对不同的脱粒间隙进行测试。

本发明试验台在田间试验中，所述监测系统需要将数据进行远距离传送，控制柜11用于信号的集成，上面有触摸屏可以进行数据显示，同时进行数据存储和简单的后处理。控制柜11通过信号线10与无线发射器9连接，通过无线发射器9将信号发出，经过远端支架14上的无线接收器13接收信号，通过信号线15将信号传给计算机终端16进行数据显示与后处理。当未在作物收获期的时候可以将试验台放在实验室，同时拆除拨禾轮，通过外加输送带17实现实验室内模拟实验。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种移动式脱粒清选试验台，包括试验台本体和计算机终端，其特征在于，所述试验台本体包括机架、前端割台（1）、位于机架下方的行走底盘（2）以及设置在机架上方的脱粒滚筒、拨草轮（8）、碎草装置（12）、清选机构、控制柜（11）、监测系统和无线通信设备；

所述脱粒滚筒设置在前端割台（1）的输出端，清选室（18）设置在脱粒滚筒下方，所述清选机构包括位于脱粒滚筒下方的振动筛（5）及风机（4），所述拨草轮（8）设置在脱粒滚筒与碎草装置（12）之间，将脱粒滚筒输出的秸秆送至碎草装置（12）；

所述控制柜（11）与无线通信设备连接，通过无线通信设备与计算机终端连接；所述监测系统与控制柜（11）连接，监测系统包括针对脱粒滚筒、碎草装置（12）设置的扭矩测量机构以及布置在清选室（18）中风场测量系统;

脱粒滚筒的齿杆（302）通过齿杆座(304)与幅盘（303）连接，齿杆座(304)与幅盘（303）在连接的位置分别设有两组镜像对称的安装孔组，所述安装孔组由四个呈四角形排列的单元孔组成，幅盘（303）上安装孔组内各单元孔之间的横向距离与齿杆座（304）上安装孔组内各单元孔之间的横向间距相等；幅盘（303）上安装孔组内各单元孔之间的纵向距离与齿杆座（304）上安装孔组内各单元孔之间的纵向距离不等，使齿杆座(304)和幅盘（303）在一个相对应的安装孔组内的任意两个单元孔不会同时对准。

2.根据权利要求1所述的一种移动式脱粒清选试验台，其特征在于:

所述风场测量系统由传感器（6）及安装支架构成，各传感器（6）分别与所述控制柜（11）通信连接；所述安装支架包括多根横向设置在清选室中的支撑连杆（22），每根支撑连杆（22）配有至少一个传感器（6）；所述支撑连杆之间相互平行，支撑连杆的两端固定在清选室的侧壁上，其杆体上设有一个以上固定传感器的卡扣，在多根支撑连杆上的卡扣组成的卡扣阵列中，包括两个以上的卡扣纵列。

3.根据权利要求2所述的一种移动式脱粒清选试验台，其特征在于:

在靠近风机（4）出风口的位置设有导向可调的导风板，所述导风板包括上导风板（19）和下导风板（20），风机（4）出风口的上沿与上导风板之间形成上风道，上导风板（19）与下导风板（20）之间形成中风道，下导风板（20）下方为下风道；所述安装支架包括位于所述上风道出口处的至少一根支撑连杆和位于所述中风道出口处的至少一根支撑连杆。

4.根据权利要求2所述的一种移动式脱粒清选试验台，其特征在于:

风机（4）位于振动筛下输粮机构（21）的一侧，所述安装支架还包括位于振动筛（5）上方的若干支撑连杆和位于振动筛下方输粮机构（21）上方的支撑连杆，位于振动筛（5）上方的若干支撑连杆处于同一水平高度。

5.根据权利要求1所述的一种移动式脱粒清选试验台，其特征在于:

监测碎草装置的扭矩测量机构串接在碎草装置（12）与其动力驱动机构之间，包括依次设置的输入带轮（231）、变速箱（232）、静液压无级变速器（233）、扭矩转速传感器（235）与输出带轮（238）；

所述静液压无级变速器（233）的输入轴与输出轴位于同一侧，所述变速箱（232）的输入、输出轴亦设于同一侧，且与静液压无级变速器（233）相对，用于变向；

所述静液压无级变速器（233）固定安装在变速箱壳体的后侧面上，其输入轴高于变速箱（232）的顶端，与位于变速箱前侧的输入带轮（231）连接，通过输入带轮（231）与碎草装置的动力驱动机构连接；

所述变速箱（232）的输入轴与静液压无级变速器（233）的输出轴连接，变速箱（232）的输出轴（234）穿过静液压无级变速器（233），与位于静液压无级变速器（233）后侧的扭矩转速传感器（235）的输入轴连接；

所述扭矩转速传感器（235）固定在传感器支撑座（236）上，与控制柜（11）通信连接，其输出轴通过传动轴和输出带轮（238）与碎草装置（12）连接。

6.根据权利要求1所述的一种移动式脱粒清选试验台，其特征在于:

监测脱粒滚筒的扭矩测量机构包括扭矩转速传感器（245）和连接发动机与脱粒滚筒的传动机构，所述扭矩转速传感器串接在所述传动机构中，与控制柜（11）通信连接；

所述传动机构的传动轴包括通过套筒联轴器连接的中间轴（244）与过渡轴（243），所述中间轴（244）上安装有动力带轮（249），中间轴（244）通过动力带轮（249）与发动机连接；所述过渡轴（243）上安装有第一链轮（242），并通过第一链轮（242）和位于扭矩转速传感器输入端的第二链轮（241）连接，位于扭矩转速传感器输出端的第三链轮（247）则与脱粒滚筒的滚筒链轮（248）连接。

7.根据权利要求6所述的一种移动式脱粒清选试验台，其特征在于:

固定传动轴或链轮轴的轴承座侧面设有可调整同轴度的夹持机构，所述夹持机构包括设置在轴承座左右两侧的固定夹板（252）以及水平安装在两固定夹板（252）上的调节螺栓（251）；所述调节螺栓(251)的头部卡在固定夹板（252）外侧，尾端抵住轴承座，调节螺栓（251）通过螺纹锁紧在固定夹板(252)上。