CN108496581A - 一种多滚筒联合收获机凹板间隙自动调节脱粒分离装置及调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多滚筒联合收获机凹板间隙自动调节脱粒分离装置及调节方法，包括机架、切流脱粒滚筒、整体式凹板筛、凹板间隙调节系统、横轴流流脱粒滚筒，可通过对整体式凹板筛上的压力进行检测，由数据采集与处理系统对采集的数据进行处理与分析，依据产生反馈信号并传输到电磁换向阀，由液压推杆调节凹板间隙。本发明可用于联合收获机田间收获时脱粒分离装置的整体式凹板筛压力检测以及凹板间隙的自适应调整，检测设备成本低、安装拆卸方便、检测方法及结果处理智能化程度高，凹板间隙调节系统安装拆卸方便、调节信号处理快速准确。除此之外，还能够通过控制器相关参数的调整来实现不同作物的收获，通用性强，适用范围广。

Description

一种多滚筒联合收获机凹板间隙自动调节脱粒分离装置及调 节方法

技术领域

本发明涉及一种收获机械的脱粒分离装置，具体是一种多滚筒联合收获机凹板间隙自动调节脱粒分离装置及调节方法。

背景技术

脱粒分离装置是联合收获机的核心工作部件之一，决定了田间收获时机器的性能。现有脱粒分离装置型式主要有单切流滚筒、单纵轴流滚筒、切流滚筒+横轴流滚筒、切流滚筒+纵轴流滚筒、切流滚筒+双纵轴流滚筒、切流滚筒+双横轴流滚筒等。脱粒装置主要包括脱粒滚筒、凹板筛和顶盖。联合收获机田间收获时，谷物被割台割下，经中间输送装置喂入到脱粒分离装置，在脱粒滚筒高速打击下与凹板筛产生挤压、揉搓、梳刷、碰撞实现脱粒，同时在凹板筛和顶盖的作用下做轴向运动。脱下的谷粒从凹板筛孔分离出来，进入后续清选，大量完整的茎秆被排出机外。工作收获时，喂入量会随着田间作物的分布密度不同发生波动，这就直接导致脱粒滚筒的负荷会发生变化，不仅会导致脱粒分离性能的降低，严重时甚至会导致堵塞停机。

现有的脱粒分离装置中，赵光军等发明的收割机脱粒间隙调整装置(CN203340634 U)，它能够针对不同的作物选择不同的脱粒间隙，以获得最佳的脱粒效果。秦永峰等发明的双凹板可调脱粒分离装置(CN201097513Y)，通过铰接的方式，利用两个调节手柄来分别调节两个凹板间隙。崔冶等发明的收割机轴流凹板间隙调节及密封装置(CN205431058U)，通过调整凹板间隙调整螺栓，带动轴流凹板间隙调整轴上下运动，直到调至需要的轴流凹板间隙。这些以及传统的脱粒分离装置，可以手动调节凹板间隙，但在工作过程中，脱粒间隙(凹板间隙)是固定不变的，无法根据实时的工作载荷，自动调整凹板间隙，预防堵塞，工作可靠性和工作效率都比较低。

丁月芝等发明的电控凹板间隙调节机构(CN2927646)通过一端铰接的方式电动调节凹板间隙，能够有效降低破碎率，提高脱净率。宋斌等发明的一种凹板间隙调节装置及脱粒装置和收获机(CN107155532A)通过动力机构沿预定方向的往复运动，在换向机构的作用下，实现凹板间隙的调节。这些结构虽然能够实现凹板间隙的调节，但这些结构都是针对单滚筒的，对于多滚筒装置还没有相关凹板间隙自动调节装置。

发明内容

为了克服上述脱粒分离装置存在的技术缺点，本发明提供一种多滚筒联合收获机凹板间隙自动调节脱粒分离装置及调节方法，在田间收获喂入量发生波动的情况下，能根据负载实现凹板间隙自动调节；检测设备成本低、安装拆卸方便、检测方法及结果处理智能化程度高，凹板间隙调节系统安装拆卸方便，调节信号处理快速准确，工作安全可靠。

本发明具体技术方案为：

一种多滚筒联合收获机凹板间隙自动调节脱粒分离装置，其特征在于，包括机架、切流脱粒滚筒、整体式凹板筛、凹板间隙调节系统、横轴流脱粒滚筒；

切流脱粒滚筒在机架内部的左上方，横轴流脱粒滚筒在机架内部的中上方，整体式凹板筛在机架的内部，在切流脱粒滚筒和横轴流脱粒滚筒的下方，凹板间隙调节系统固定在机架上；

所述整体式凹板筛包括切流凹板筛、第I过渡板、横轴流凹板筛和第II过渡板上、第II过渡板下，所述切流凹板筛与横轴流凹板筛通过第I过渡板连接，切流凹板筛与横轴流凹板筛共用左端板，切流凹板筛右端与横轴流凹板筛的中间共用第I中弧板，所述第II过渡板下铰接在横轴流凹板筛的第II出口板上，第II过渡板上能够在第II过渡板下内滑动，第II过渡板上通过铰链和后面的滚筒进口板相连；

所述凹板间隙调节系统包括两个分别通过油缸固定在机架上两侧的L形推杆，两根两端装在两个L形推杆上的支撑轴，装在支撑轴上的第I托板、第II托板、第III托板，所述整体式凹板筛由第I托板、第II托板、第III托板支撑；油缸与L形推杆之间设置测力传感器，L形推杆与机架之间设置位移传感器，两个油缸与液压系统和油泵相连，所述液压系统能够控制两个油缸同步动作；所述测力传感器、位移传感器、液压系统均与控制器相连，所述控制器根据测力传感器和位移传感器的信号，控制液压系统驱动两个油缸同步工作，以调整凹板间隙。

进一步地，液压系统包括油压变送器、油缸、同步液压马达、阻尼孔、蓄能器、溢流阀、双向液压锁、带整流板的调速阀、电磁换向阀，油泵出口和电磁换向阀连接，电磁换向阀的回油口接油箱，电磁换向阀1口连接带整流板的调速阀进油口，带整流板的调速阀的出油口、电磁换向阀2口分别接双向液压锁的a口、b口；双向液压锁的c口通过四通接头连接蓄能器、同步液压马达的进油口、溢流阀的进油口；同步液压马达的两个出油口分别通过一个三通接头连接一个油缸的无杆腔、两个油压变送器；用一个四通接头连接两个油缸的有杆腔和一个油压变送器，剩下的一个口连接一个三通接头，此三通接头的另外两端连接双向液压锁的d口和溢流阀的出油口。

进一步地，所述同步液压马达也可以是同步缸、分流集流阀。

进一步地，油泵出口和电磁换向阀之间设置单向阀，蓄能器前面的阻尼孔。

进一步地，两根支撑轴的两端部均装有轴承，轴承放置在轴承滑座内，轴承滑座焊接在机架上。

进一步地，测力传感器与L形推杆之间采用转动副连接。

进一步地，所述整体式凹板筛上设置有第I加强弧板、第II加强弧板、第III加强弧板、第IV加强弧板，第I格条卡在第I加强弧板的槽内，第II格条卡在第II加强弧板的槽内，第III格条卡在第III加强弧板的槽里，第IV格条卡在第IV加强弧板的槽内。

进一步地，所述凹板间隙的调节范围为10～50mm。

所述的多滚筒联合收割机凹板间隙自动调节脱粒分离装置的调节方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)多滚筒联合收获机工作过程中，控制器实时采集液压系统油压变送器中的油压，测力传感器所测得的L形推杆受力，位移传感器测得的L形推杆的位移；

(2)控制器对采集数据进行异常数据替代、缺失数据补齐、数据消噪预处理；

(3)将经过预处理的油压信号、测力传感器信号和位移传感器信号作为输入信号，实时输出相应的控制信号作用于液压系统的电磁换向阀来完成凹板间隙的自动调节，以使凹板筛上的压力分布在合理的范围内。

本发明将切流凹板筛和横轴流凹板筛做成整体式凹板筛，通过两根支撑轴穿过弧形托板和整体式凹板筛下方的支撑孔将整体式凹板筛撑起，两个L形推杆在机架两侧连接两根支撑轴，通过液压系统同步调节两个油缸，推动两个L形推杆实现整体式凹板筛的上下移动；控制器通过采集液压系统的油压信号、所测得的L形推杆受力，位移传感器测得的L形推杆的位移，经过数据处理产生反馈信号，实时输出相应的控制信号作用于液压系统的电磁换向阀来完成凹板间隙的自动调节，以使凹板筛上的压力分布在合理的范围内。

田间收获时，当喂入量突然增大，油压信号和测力传感器信号突然变大，控制器控制电磁阀调大凹板间隙到与位移传感器信号相适应的位置，不仅预防滚筒堵塞，还不过分加大凹板间隙影响脱粒性能；当喂入量减小，油压信号和测力传感器信号变小，控制器控制电磁阀调小凹板间隙到与位移传感器信号相适应的位置，能够保证滚筒的脱粒分离性能。不但提高了脱粒分离装置工作可靠性和工作效率，而且保证了脱粒分离性能。除此之外，还能够通过控制器相关参数的调整来实现不同作物的收获。

本发明适应于田间复杂工况环境，检测设备成本低、安装拆卸方便、检测方法及结果处理智能化程度高，凹板间隙调节系统安装拆卸方便，调节信号处理快速准确，工作安全可靠。通用性强，适用范围广，具有良好的市场前景和市场竞争力。

附图说明

图1为本发明所述多滚筒联合收获机凹板间隙自动调节脱粒分离装置结构示意图。

图2为所述整体式凹板筛的结构示意图。

图3为所述凹板间隙调节系统的结构示意图。

图4为所述液压系统结构原理图。

图中：

1机架，2切流脱粒滚筒，3整体式凹板筛，，301第I进口板，302第I格条，303第I栅条，304第I圆条，305第I加强弧板，306第I出口板，307第I过渡板，308第II进口板，309第II栅条，310第II格条，311第II圆条，312左端板，313第II加强弧板，314连接板，315第I中弧板，316第III格条，317第III栅条，318第III圆条，319第III加强弧板，320第II中弧板，321第II过渡板上，322第II过渡板下，323铰链，324螺栓组，325第II出口板，326第IV格条，327第IV栅条，328第IV圆条，329右端板，330第IV加强弧板，4凹板间隙调节系统，401轴承滑座，402轴承，403支撑轴，404L形推杆，405带销PIN，406测力传感器，407双螺纹连接头，408油缸，409油缸安装座，410位移传感器安装座，411位移传感器，412第I托板，413第II托板，414第III托板，415液压系统，415-1油压变送器，415-2同步液压马达，415-3阻尼孔，415-4蓄能器，415-5溢流阀，415-6双向液压锁，415-7带整流板的调速阀，415-8电磁换向阀，415-9单向阀，5横轴流脱粒滚筒。

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，本发明所述的多滚筒联合收获机凹板间隙自动调节脱粒分离装置，包括机架1、切流脱粒滚筒2、整体式凹板筛3、凹板间隙调节系统4、横轴流脱粒滚筒5；

切流脱粒滚筒2在机架1内部的左上方，横轴流脱粒滚筒5在机架1内部的中上方，整体式凹板筛3在机架1的内部，在切流脱粒滚筒2和横轴流脱粒滚筒5的下方，凹板间隙调节系统4在机架1的两侧；

整体式凹板筛3包括切流凹板筛、第I过渡板307、横轴流凹板筛和第II过渡板上321、第II过渡板下322，所述切流凹板筛与横轴流凹板筛通过第I过渡板307连接，切流凹板筛与横轴流凹板筛共用左端板312，切流凹板筛右端与横轴流凹板筛的中间共用第I中弧板315，所述第II过渡板下322铰接在横轴流凹板筛的第II出口板325上，第II过渡板上321能够在第II过渡板下322内滑动，第II过渡板上321通过铰链323和后面的滚筒进口板相连。具体的：

整体式凹板筛3由第I进口板301、第I格条302、第I栅条303、第I圆条304、第I加强弧板305、第I出口板306、第I过渡板307、第II进口板308、第II栅条309、第II格条310、第II圆条311、左端板312、第II加强弧板313、连接板314、第I中弧板315、第III格条316、第III栅条317、第III圆条318、第III加强弧板319、第II中弧板320、第II过渡板上321、第II过渡板下322、铰链323、螺栓组324、第II出口板325、第IV格条326、第IV栅条327、第IV圆条328、右端板329、第IV加强弧板330组成；第I栅条303和第I圆条304穿过第I格条302的孔，第I格条302卡在第I加强弧板305的槽内，并与第I进口板301、第I出口板306一起焊接在左端板312和第I中弧板315的左边，第II栅条309和第II圆条311穿过第II格条310的孔，第II格条310卡在第II加强弧板313的槽内，并与第II进口板308一起焊接在左端板312和第I中弧板315的右边，第I过渡板307通过螺栓组324和第I过渡板307、第II进口板308相连，第III栅条317和第III圆条318穿过第III格条316，第III格条卡在第III加强弧板319的槽里，并一起焊接在第I中弧板315和第II中弧板320之间，第IV栅条327和第IV圆条328穿过第IV格条326，第IV格条卡在第IV加强弧板330的槽内，并一起焊接在第II中弧板320和右端板329之间。整体式凹板筛通过第I加强弧板、第II加强弧板、第III加强弧板、第IV加强弧板实现了第I格条、第II格条、第III格条、第IV格条的焊接定位。第II过渡板下322通过铰链323和第II出口板325连接，第II过渡板上321可以在第II过渡板下322内滑动，第II过渡板上321通过铰链323和后面的滚筒进口板相连。

凹板间隙调节系统4包括轴承滑座401、轴承402、支撑轴403、L形推杆404、带销PIN405、测力传感器406、双螺纹连接头407、油缸408、油缸安装座409、位移传感器安装座410、位移传感器411、第I托板412、第II托板413、第III托板414、液压系统415、控制器416。两根支撑轴403穿过第I托板412、第II托板413、第III托板414，两端固定在两个L形推杆404上，两根支撑轴403的两端部均装有轴承402，轴承402放置在轴承滑座401内，轴承滑座401焊接在机架上，轴承402和轴承滑座401起导向和减少摩擦的作用。测力传感器406的一端通过带销PIN405与L形推杆404连接，另一端通过双螺纹连接头407和油缸408连接，油缸408通过油缸安装座409安装在机架上，油缸安装座409焊接在机架上。位移传感器411一端与L形推杆404连接，另一端装在位移传感器安装座410上，位移传感器安装座410焊接在机架上。液压系统415布置在机架1的外侧，连接油泵和油缸408。控制器416安装在驾驶室内，并分别与测力传感器406、位移传感器411、液压系统415相连，所述控制器根据测力传感器和位移传感器的信号，控制液压系统415驱动两个油缸同步工作，以调整凹板间隙。凹板间隙的调节范围为10～50mm。

液压系统415包括油压变送器415-1、油缸408、同步液压马达415-2、阻尼孔415-3、蓄能器415-4、溢流阀415-5、双向液压锁415-6、带整流板的调速阀415-7、电磁换向阀415-8，油泵出口和电磁换向阀415-8连接，油泵出口和电磁换向阀415-8之间设置单向阀415-9。电磁换向阀415-8的回油口接油箱，电磁换向阀415-81口连接带整流板的调速阀415-7进油口，带整流板的调速阀415-7的出油口、电磁换向阀415-82口分别接双向液压锁415-6的a口、b口。双向液压锁415-6的c口通过四通接头连接蓄能器415-4、同步液压马达415-2的进油口、溢流阀的进油口，蓄能器415-4前面的阻尼孔。同步液压马达415-2的两个出油口分别通过一个三通接头连接一个油缸的无杆腔、两个油压变送器415-1；用一个四通接头连接两个油缸的有杆腔和一个油压变送器，剩下的一个口连接一个三通接头，此三通接头的另外两端连接双向液压锁415-6的d口和溢流阀的出油口。

当电磁换向阀415-8左端吸合时，右位工作，液压油通过油泵带动依次流过单向阀415-9、电磁换向阀415-8、带整流板的调速阀415-7、双向液压锁415-6、同步液压马达415-2、油缸、双向液压锁415-6、电磁换向阀415-8后回油箱，油缸做伸出运动，调小凹板间隙。当电磁换向阀415-8失电时，阀芯位于中位，液压系统在双向液压锁415-6和整体式凹板筛自重的作用下停留在原位。当电磁换向阀415-8右端吸合时，左位工作，液压油通过油泵带动依次流过单向阀415-9、电磁换向阀415-8、双向液压锁415-6、油缸、同步液压马达415-2、双向液压锁415-6、带整流板的调速阀415-7、电磁换向阀415-8后回油箱，油缸做缩回运动，增大凹板间隙。

蓄能器415-4用于吸收液压冲击，阻尼孔415-3用于保护蓄能器415-4，防止液压直接冲击破坏蓄能器415-4。所述同步液压马达415-2为两油缸408同步装置，该同步装置也可以是同步缸、分流集流阀等其他液压同步元件。

在工作过程中，控制器416实时采集液压系统415油压变送器中的油压，测力传感器406所测得的L形推杆404受力，位移传感器411测得的L形推杆404的位移。，对采集数据进行异常数据替代、缺失数据补齐、数据消噪预处理之后，将经过预处理的油压信号、测力传感器406信号和位移传感器411信号作为输入信号，实时输出相应的控制信号作用于液压系统415的电磁换向阀来完成凹板间隙的自动调节，以使凹板筛上的压力分布在合理的范围内。信号采集频率为1～50Hz。

当喂入量突然增大，油压信号和测力传感器406信号突然变大，控制器控制电磁阀调大凹板间隙到与位移传感器411信号相适应的位置，不仅预防滚筒堵塞，还不过分加大凹板间隙影响脱粒性能；当喂入量减小，油压信号和测力传感器406信号变小，控制器控制电磁阀调小凹板间隙到与位移传感器411信号相适应的位置，能够保证滚筒的脱粒分离性能。不但提高了脱粒分离装置工作可靠性和工作效率，而且保证了脱粒分离性能。除此之外，还能够通过控制器相关参数的调整来实现不同作物的收获，通用性强，适用范围广。

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 (9)

1.一种多滚筒联合收获机凹板间隙自动调节脱粒分离装置，其特征在于，包括机架(1)、切流脱粒滚筒(2)、整体式凹板筛(3)、凹板间隙调节系统(4)、横轴流脱粒滚筒(5)；

切流脱粒滚筒(2)在机架(1)内部的左上方，横轴流脱粒滚筒(5)在机架(1)内部的中上方，整体式凹板筛(3)在机架(1)的内部，在切流脱粒滚筒(2)和横轴流脱粒滚筒(5)的下方，凹板间隙调节系统(4)固定在机架(1)上；

所述整体式凹板筛(3)包括切流凹板筛、第I过渡板(307)、横轴流凹板筛和第II过渡板上(321)、第II过渡板下(322)，所述切流凹板筛与横轴流凹板筛通过第I过渡板(307)连接，切流凹板筛与横轴流凹板筛共用左端板(312)，切流凹板筛右端与横轴流凹板筛的中间共用第I中弧板(315)，所述第II过渡板下(322)铰接在横轴流凹板筛的第II出口板(325)上，第II过渡板上(321)能够在第II过渡板下(322)内滑动，第II过渡板上(321)通过铰链(323)和后面的滚筒进口板相连；

所述凹板间隙调节系统(4)包括两个分别通过油缸(408)固定在机架上两侧的L形推杆(404)，两根两端装在两个L形推杆(404)上的支撑轴(403)，装在支撑轴(403)上的第I托板(412)、第II托板(413)、第III托板(414)，所述整体式凹板筛(3)由第I托板(412)、第II托板(413)、第III托板(414)支撑；油缸(408)与L形推杆(404)之间设置测力传感器(406)，L形推杆(404)与机架之间设置位移传感器(411)，两个油缸(408)与液压系统(415)和油泵相连，所述液压系统(415)能够控制两个油缸(408)同步动作；所述测力传感器(406)、位移传感器(411)、液压系统(415)均与控制器相连，所述控制器根据液压系统(415)的油压信号、测力传感器(406)和位移传感器(411)的信号，控制液压系统(415)驱动两个油缸(408)同步工作，以调整凹板间隙。

2.根据权利要求1所述的多滚筒联合收割机凹板间隙自动调节脱粒分离装置，其特征在于：液压系统(415)包括油压变送器(415-1)、油缸(408)、同步液压马达(415-2)、阻尼孔(415-3)、蓄能器(415-4)、溢流阀(415-5)、双向液压锁(415-6)、带整流板的调速阀(415-7)、电磁换向阀(415-8)，油泵出口和电磁换向阀(415-8)连接，电磁换向阀(415-8)的回油口接油箱，电磁换向阀(415-8)1口连接带整流板的调速阀(415-7)进油口，带整流板的调速阀(415-7)的出油口、电磁换向阀(415-8)2口分别接双向液压锁(415-6)的a口、b口；双向液压锁(415-6)的c口通过四通接头连接蓄能器(415-4)、同步液压马达(415-2)的进油口、溢流阀的进油口；同步液压马达(415-2)的两个出油口分别通过一个三通接头连接一个油缸的无杆腔、两个油压变送器(415-1)；用一个四通接头连接两个油缸的有杆腔和一个油压变送器，剩下的一个口连接一个三通接头，此三通接头的另外两端连接双向液压锁(415-6)的d口和溢流阀的出油口。

3.根据权利要求2所述的多滚筒联合收割机凹板间隙自动调节脱粒分离装置，其特征在于：所述同步液压马达(415-2)也可以是同步缸、分流集流阀。

4.根据权利要求2所述的多滚筒联合收割机凹板间隙自动调节脱粒分离装置，其特征在于：油泵出口和电磁换向阀(415-8)之间设置单向阀(415-9)，蓄能器(415-4)前面的阻尼孔。

5.根据权利要求1所述的多滚筒联合收割机凹板间隙自动调节脱粒分离装置，其特征在于：两根支撑轴(403)的两端部均装有轴承(402)，轴承(402)放置在轴承滑座(401)内，轴承滑座(401)焊接在机架上。

6.根据权利要求1所述的多滚筒联合收割机凹板间隙自动调节脱粒分离装置，其特征在于：测力传感器(406)与L形推杆(404)之间采用转动副连接。

7.根据权利要求1所述的一种多滚筒联合收割机凹板间隙自动调节脱粒分离装置，其特征在于：所述整体式凹板筛(3)上设置有第I加强弧板(305)、第II加强弧板(313)、第III加强弧板(319)、第IV加强弧板(330)，第I格条(302)卡在第I加强弧板(305)的槽内，第II格条(310)卡在第II加强弧板(313)的槽内，第III格条卡在第III加强弧板(319)的槽里，第IV格条卡在第IV加强弧板(330)的槽内。

8.根据权利要求1所述的一种多滚筒联合收割机凹板间隙自动调节脱粒分离装置，其特征在于：所述凹板间隙的调节范围为10～50mm。

9.权利要求1所述的多滚筒联合收割机凹板间隙自动调节脱粒分离装置的调节方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)多滚筒联合收获机工作过程中，控制器实时采集液压系统(415)油压变送器中的油压，测力传感器(406)所测得的L形推杆(404)受力，位移传感器(411)测得的L形推杆(404)的位移；

(2)控制器对采集数据进行异常数据替代、缺失数据补齐、数据消噪预处理；

(3)将经过预处理的油压信号、测力传感器(406)信号和位移传感器(411)信号作为输入信号，实时输出相应的控制信号作用于液压系统(415)的电磁换向阀来完成凹板间隙的自动调节，以使凹板筛上的压力分布在合理的范围内。