CN106733630A - 一种振动筛振动频率自动调节装置及调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明为涉及一种振动筛振动频率自动调节装置及调节方法，包括主动链轮、机架、主从动轴、振动筛、主动轴、扭转应力测试系统、无级变速装置、副从动轴和信号接收与处理系统，利用对主从动轴上的扭转应力进行监测并进行数据处理分析，将反馈信号传输到液压控制单元，从而改变无级变速装置的传动比，完成振动筛振动频率的自动调节。本发明可用于联合收获机田间收获时主从动轴上的扭转应力监测以及振动筛振动频率的自动调节，监测设备安装拆卸方便，监测系统智能化，液压控制单元控制无级变速装置改变传动比快速准确、精度高，工作安全可靠，使用寿命长，并且能够通过信号接收与处理系统参数的调整实现不同作物在不同喂入量下的清选作业。

Description

一种振动筛振动频率自动调节装置及调节方法

技术领域

本发明涉及一种振动筛振动频率自动调节装置及调节方法，具体讲的是通过对主从动轴上的扭转应力采集与处理产生反馈信号控制液压控制单元工作，调节无级变速装置的传动比，可实现振动筛振动频率的自动调节。

背景技术

振动筛是联合收获机的清选装置的核心部件，与风机组合形成风扇筛子式清选装置。谷粒混合物先集中在抖动滑板或阶梯板上，而后送至筛子的前端。轻杂物沿风道被吹走，大杂物由筛尾排出，谷粒通过筛孔流入螺旋推运器或出粮口，完成谷粒的清选。现有的振动筛分为单层振动筛、双层振动筛以及三层振动筛，按筛孔类型分为鱼鳞筛、冲孔筛以及网眼筛等形式。刘正阶等人发明的联合收割机的简易双层振动筛（CN 202310641 U）和顾宗凯等人发明的花生联合收获机用振动筛清选机构（CN 105723955 A）都对振动筛进行了优化改进，对清选性能有了一定的提高。

由于联合收获机作业对象有比较明显的差别，作业工况千变万化，各不相同，作业环境比较复杂，这些均对清选装置的性能造成了显著影响，传统清选装置的振动筛振动频率只能通过手工方式、依照经验通过换传动轮的直径改变传动比进行有级调节，无法根据作业对象和环境的变化，自动调整振动筛的振动频率来保证清选性能，其收获适应性比较差。振动筛振动频率过低会导致谷粒还未透过筛孔与脱出混合物分离就被带出机外，增大了清选损失；振动频率过大，籽粒的透筛能力并不能显著提高，而且振动筛的功耗会比较大，会造成比较严重的不必要的能量消耗，经济性比较差。在保证清选性能的条件下，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。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服上述振动筛的技术缺点，提供一种联合收获机田间收获清选负荷发生波动情况下，能实现自动调节振动频率的一种振动筛；本发明可用于联合收获机田间收获时主从动轴的扭转应力检测，监测设备成本低，安装拆卸方便，检测方法及结果处理智能化程度高，液压控制单元控制无级变速装置改变传动比快速准确、精度高，工作安全可靠，使用寿命长。

本发明所采取的技术方案是，一种振动筛振动频率自动调节装置及调节方法，包括主动链轮、机架、主从动轴、振动筛、主动轴、扭转应力测试系统、无级变速装置、副从动轴和信号接收与处理系统；主动链轮通过键安装在主动轴的一端；主从动轴通过轴承安装在机架上，主从动轴的一端安装有配重块，配重块与主动链轮在机架同一侧，主从动轴的另一端安装有扭转应力测试系统和无级变速装置的从动工作部分；振动筛由连接板、偏心轴承、筛体组成；连接板和筛体用螺栓连接，连接板和偏心轴承用螺栓连接，偏心轴承通过键安装在主从动轴和副从动轴上；主动轴通过轴承安装在机架上，一端安装有主动链轮，另一端安装有无级变速装置的主动工作部分；副从动轴通过轴承安装在机架上；

上述方案中，扭转应力测试系统由双模块安装支架、螺钉、应力采集模块、应变片信号线、电阻应变片、电源模块组成；电阻应变片贴在主从动轴上，双模块安装支架通过螺钉安装在从动工作轮固定部分上，应力采集模块和电源模块位于双模块安装支架内，电阻应变片、应力采集模块和电源模块通过应变片信号线相连。

上述方案中，信号接收与处理系统由无线信号接收器、信号处理显示器组成;无线信号接收器、信号处理显示器均位于联合收获机驾驶室内；无线信号接收器接收应力采集模块通过无线信号发射的信号，并传输到信号处理显示器内，信号处理显示器将反馈信号通过无线信号传输到液压控制单元。

上述方案中，无级变速装置由从动工作轮固定部分、金属带、从动工作轮可动部分、从动工作轮液压控制缸、主动工作轮液压控制缸、主动工作轮可动部分、主动工作轮固定部分、液压泵、液压控制单元组成；从动工作轮固定部分、从动工作轮可动部分和从动工作轮液压控制缸由内侧向外侧布置，并安装在主从动轴上；主动工作轮液压控制缸、主动工作轮可动部分、主动工作轮固定部分、液压泵和液压控制单元由内侧向外侧布置，并安装在主动轴上；金属带连接主动工作轮和从动工作轮，并张紧。

本发明还提供了利用振动筛振动频率自动调节装置进行自动调节的方法，包括以下步骤：

S1：田间收获过程中，信号接收与处理系统实时获取主从动轴上的扭转应力这一工作参数；

S2：信号接收与处理系统对监测数据进行预处理，主要有异常数据替代、缺失数据补齐、数据消噪等，目的是消除随机、不确定性因素对后续数据分析的影响；

S3：将经过预处理的扭转应力参数作为输入信号，实时输出相应的控制信号作用于振动筛振动频率调节机构上并完成振动筛振动频率的实时调节，以使主从动轴上的扭转应力分布在预设定的范围内。

优选的，所述振动筛与水平面的夹角为-10º~+10º，振动频率为4Hz~10Hz。

本发明的有益效果是：（1）提供了一种适应于田间多工况复杂环境下联合收获机田间收获振动筛的基于主从动轴扭转应力监测的振动频率自动调节装置及调节方法，可用于联合收获机田间收获时主从动轴的扭转应力监测以及振动筛振动频率的自适应调整，检测设备安装拆卸方便，监测系统智能化；（2）液压控制单元控制无级变速装置改变传动比快速准确、精度高，工作安全可靠，使用寿命长。（3）由于田间作物分布不均，当清选负荷突然变大时，主从动轴上的扭转应力突然变大，信号处理系统控制液压控制单元调大无级变速装置传动比完成振动筛振动频率的增大，从而提高抛掷强度，达到提高物料透筛能力的目的；当清选负荷过小时，主从动轴上的扭转应力过小，信号处理系统控制液压控制单元调小无级变速装置传动比完成振动筛振动频率的减小，在保证清选性能的前提下，降低振动筛的功耗，节约能源。（4）该装置不仅提高了清选性能，还节约能源。（5）此外，该装置还可以通过控制系统参数的调节，实现对不同作物在不同喂入量下的清选作业，不需要人为地去调节振动筛的振动频率，操作方便省力快捷。

附图说明

图1是振动筛振动频率结构示意图。

图2是无级变速装置结构示意图。

图3是扭转应力测试系统结构和安装位置示意图。

图4是振动筛结构示意图。

图5是无线信号接收与处理过程示意图。

图中：1主动链轮，2机架，3主从动轴，4振动筛，5主动轴，6扭转应力测试系统，7无级变速装置，8副从动轴。401连接板，402偏心轴承，403筛体，601双模块安装支架，602螺钉，603应力采集模块，604应变片信号线，605电阻应变片，606电源模块，701从动工作轮固定部分，702金属带，703从动工作轮可动部分，704从动工作轮液压控制缸，705主动工作轮液压控制缸，706主动工作轮可动部分，707主动工作轮固定部分，708液压泵，709液压控制单元，901无线信号接收器，902信号处理显示器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体型号的一种振动筛振动频率自动调节装置及调节方法具体实施过程作进一步说明。

如图1所示，一种振动筛振动频率自动调节装置及调节方法，包括主动链轮1、机架2、主从动轴3、振动筛4、主动轴5、扭转应力测试系统6、无级变速装置7、副从动轴8和信号接收与处理系统9；主动轴5通过轴承安装在机架2上，一端通过键安装有主动链轮1，通过链轮将动力传到主动轴5上，另一端安装有无级变速装置7的主动工作部分；主从动轴3通过轴承安装在机架2上，在一端安装有配重块，配重块与主动链轮1在机架2同一侧，用来对主从动轴3进行动静平衡设计，在另一端安装有扭转应力测试系统6和无级变速装置7的从动工作部分；振动筛4安装在主从动轴3和副从动轴8上；副从动轴8通过轴承安装在机架2上。

如图2所示，无级变速装置7由从动工作轮固定部分701、金属带702、从动工作轮可动部分703、从动工作轮液压控制缸704、主动工作轮液压控制缸705、主动工作轮可动部分706、主动工作轮固定部分707、液压泵708、液压控制单元709组成；无级变速装置7的从动工作轮固定部分701、从动工作轮可动部分703和从动工作轮液压控制缸704由内侧向外侧布置，并安装在主从动轴3上；主动工作轮液压控制缸705、主动工作轮可动部分706、主动工作轮固定部分707、液压泵708和液压控制单元709由内侧向外侧布置，并安装在主动轴5上；金属带702连接主动工作轮和从动工作轮，并张紧。

如图3所示，电阻应变片605贴在主从动轴3上，双模块安装支架601通过螺钉602固定在从动工作轮固定部分701上，应力采集模块603和电源模块606位于双模块安装支架601内，电阻应变片605、应力采集模块603和电源模块606通过应变片信号线604相连，应力采集模块603的信号采集频率为0.5Hz~20Hz。

如图4所示，振动筛4由连接板401、偏心轴承402、筛体403组成；连接板401和筛体403用螺栓连接，连接板401和偏心轴承402用螺栓连接，偏心轴承402通过键安装在主从动轴3和副从动轴8上；振动筛4与水平面的夹角为-10º~+10º，振动频率为4Hz~10Hz。

如图5所示，应力采集模块603通过无线信号将采集到的动态信号Y发射到驾驶室内的无线信号接收器901，无线信号接收器901将动态信号Y通过信号线传输到信号处理显示器902内，在信号处理显示器902内先对动态信号Y进行预处理，然后分析处理过的Y*产生反馈信号，分析过程为：系统预设两个临界参数值YMAX、YMIN，若Y*不小于预设定的上临界值YMAX，则产生一个控制液压控制单元709调大无级变速装置7传动比的正反馈信号+；若应力信号Y*小于预设定的下临界值YMIN，则产生一个控制液压控制单元709调小无级变速装置7传动比的负反馈信号—；否则产生不改变无级变速装置7传动比的反馈信号0；反馈信号通过无线信号传输到液压控制单元709。

该型号的一种振动筛振动频率自动调节装置及调节方法具体实施过程为，将双模块安装支架通过螺钉固定到无级变速装置从动工作轮固定部分上，使扭转应力测试系统与主从动轴同步转动；并且应变片信号线连接应力采集模块上的接线柱，应变片信号线沿着主从动轴布置，并用扎丝固定，从而达到消除由线的抖动可能带来的信号误差的目的；应力采集模块采集扭转应力的动态信号，并通过无线信号将动态信号传输到无线信号接收器，然后将接收到的信号传输到信号处理显示器，完成对数据的采集、处理、显示和信号反馈；反馈的信号通过无线信号传输到液压控制单元从而改变传动比，完成振动筛振动频率的调节。

该型号的一种振动筛振动频率自动调节装置及调节方法可用于联合收获机田间收获时主从动轴的扭转应力监测以及振动筛振动频率的自动调节，检测设备安装拆卸方便，监测系统智能化，液压控制单元控制无级变速装置调节传动比快速准确、精度高，工作安全可靠，使用寿命长。振动筛振动频率的自动调节可以实现振动筛振动频率随着清选负荷的变化而变化。该装置不仅提高了清选性能，还节约能源。另外，该装置还可以通过控制系统参数的调节，实现对不同作物在不同喂入量下的清选作业，无需人为地去调节振动筛的振动频率，操作方便省力快捷。

Claims (6)

1.一种振动筛振动频率自动调节装置，其特征在于，包括主动链轮（1）、机架（2）、主从动轴（3）、振动筛（4）、主动轴（5）、扭转应力测试系统（6）、无级变速装置（7）、副从动轴（8）和信号接收与处理系统（9）；

主动链轮（1）通过键安装在主动轴（5）的一端；

主从动轴（3）通过轴承安装在机架（2）上，主从动轴（3）的一端安装有配重块，配重块与主动链轮（1）在机架（2）同一侧，主从动轴（3）的另一端安装有扭转应力测试系统（6）和无级变速装置（7）的从动工作部分；

振动筛（4）由连接板（401）、偏心轴承（402）、筛体（403）组成；连接板（401）和筛体（403）用螺栓连接，连接板（401）和偏心轴承（402）用螺栓连接，偏心轴承（402）通过键安装在主从动轴（3）和副从动轴（8）上；

主动轴（5）通过轴承安装在机架（2）上，一端安装有主动链轮（1），另一端安装有无级变速装置（7）的主动工作部分；

副从动轴（8）通过轴承安装在机架（2）上。

2.根据权利要求1所述的一种振动筛振动频率自动调节装置，其特征在于：扭转应力测试系统（6）由双模块安装支架（601）、螺钉（602）、应力采集模块（603）、应变片信号线（604）、电阻应变片（605）、电源模块（606）组成；电阻应变片（605）贴在主从动轴（3）上，双模块安装支架（601）通过螺钉（602）安装在从动工作轮固定部分（701）上，应力采集模块（603）和电源模块（606）位于双模块安装支架（601）内，电阻应变片（605）、应力采集模块（603）和电源模块（606）通过应变片信号线（604）相连。

3.根据权利要求1所述的一种振动筛振动频率自动调节装置，其特征在于：信号接收与处理系统（9）由无线信号接收器（901）、信号处理显示器（902）组成;无线信号接收器（901）、信号处理显示器（902）均位于联合收获机驾驶室内；无线信号接收器（901）接收应力采集模块（603）通过无线信号发射的信号，并传输到信号处理显示器（902）内，信号处理显示器（902）将反馈信号通过无线信号传输到液压控制单元（709）。

4.根据权利要求1所述的一种振动筛振动频率自动调节装置，其特征在于：无级变速装置（7）由从动工作轮固定部分（701）、金属带（702）、从动工作轮可动部分（703）、从动工作轮液压控制缸（704）、主动工作轮液压控制缸（705）、主动工作轮可动部分（706）、主动工作轮固定部分（707）、液压泵（708）、液压控制单元（709）组成；从动工作轮固定部分（701）、从动工作轮可动部分（703）和从动工作轮液压控制缸（704）由内侧向外侧布置，并安装在主从动轴（3）上；主动工作轮液压控制缸（705）、主动工作轮可动部分（706）、主动工作轮固定部分（707）、液压泵（708）和液压控制单元（709）由内侧向外侧布置，并安装在主动轴（5）上；金属带（702）连接主动工作轮和从动工作轮，并张紧。

5.利用振动筛振动频率自动调节装置进行自动调节的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：田间收获过程中，信号接收与处理系统（9）实时获取主从动轴上的扭转应力这一工作参数；

S2：信号接收与处理系统（9）对监测数据进行预处理，主要有异常数据替代、缺失数据补齐、数据消噪等，目的是消除随机、不确定性因素对后续数据分析的影响；

S3：将经过预处理的扭转应力参数作为输入信号，实时输出相应的控制信号作用于振动筛振动频率调节机构上并完成振动筛振动频率的实时调节，以使主从动轴（3）上的扭转应力分布在预设定的范围内。

6.利用振动筛振动频率自动调节装置进行自动调节的方法，其特征在于，所述振动筛（4）与水平面的夹角为-10º~+10º，振动频率为4Hz~10Hz。