CN108507908B - 一种测定燕麦籽粒最大打击速度的测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种燕麦籽粒最大打击速度的测量装置,包括气压动力装置、燕麦籽粒导管、活塞、燕麦籽粒挡板、装置底座和拍摄装置,燕麦籽粒导管水平设置在装置底座上方并连接气压动力装置,活塞设置在燕麦籽粒导管中,活塞通过连接线与气压动力装置相连,用连接线限制活塞最大行程,燕麦籽粒挡板竖直固定在装置底座上,燕麦籽粒在活塞的推动下从管口飞出后与燕麦籽粒挡板碰撞,通过高速数字摄像机获得燕麦籽粒的运动轨迹和运动时间,根据挡板与管口距离计算燕麦籽粒的运动速度,并观察碰撞后籽粒受损情况,通过测定燕麦籽粒的力学性能,为采用打击式脱离原理的燕麦收获机性能优化提供了理论依据。
Description
技术领域
本发明属于农业机械领域,具体涉及一种测定燕麦籽粒最大打击速度的测量装置。
背景技术
燕麦是我国主要的杂粮作物,由于近年来我国市场对燕麦需求量的不断加大,继而针对燕麦杂粮的农用联合收获机械的发展也越来越快。并且燕麦联合收获机中的脱粒装置所应用的脱粒原理大部分采用打击式脱粒原理,而打击式脱粒方式会加大燕麦籽粒的破碎率,从而使燕麦籽粒容易生霉菌、生虫,这会对燕麦籽粒在后期的储藏造成一定的影响。因此,若想对采用打击式脱粒原理的脱粒装置进行脱粒性能优化,需研究燕麦籽粒的力学性能,即测定燕麦籽粒腹面所能承受的最大的打击速度,而现在现有的测定装置无法完成对燕麦籽粒腹面所能承受的最大打击速度的测定。因此,研究一种测定燕麦籽粒腹面所能承受的最大打击速度的测量装置是必要的。
发明内容
本发明主要针对上述打击式脱粒容易产生对燕麦籽粒损坏的问题,继而发明一种测定燕麦籽粒力学性能、即燕麦籽粒腹面所能承受的最大打击速度的测量装置,以便为打击式脱粒的性能优化提供依据。
为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:
一种测定燕麦籽粒最大打击速度的测量装置,包括气压动力装置、燕麦籽粒导管、活塞、燕麦籽粒挡板、装置底座和拍摄装置,其特征在于:燕麦籽粒导管水平设置在装置底座上方并通过连接装置连接气压动力装置,气压动力装置用于向燕麦籽粒导管中提供气流,活塞设置在燕麦籽粒导管中,活塞通过连接线与气压动力装置相连,连接线限制活塞的最大行程,燕麦籽粒导管的长度略大于活塞的最大运动行程,活塞朝向燕麦籽粒挡板的一面设有略大于燕麦籽粒腹面形状的凹槽,燕麦籽粒挡板竖直固定在装置底座上,燕麦籽粒挡板正对燕麦籽粒导管管口并与燕麦籽粒导管管口保持一定距离,燕麦籽粒在活塞的推动下从管口飞出后与燕麦籽粒挡板碰撞,拍摄装置设置在管口到燕麦籽粒挡板之间的路径侧方。
优选地,所述气压动力装置包括空压机、气流输送管以及喷射气嘴,喷射气嘴固定在装置底座一端并与燕麦籽粒导管连接,活塞通过连接线与喷射气嘴连接,空压机的排压口通过气流输送管与喷射气嘴的输压口进行连接,喷射气嘴对空压机排出的气体加压,通过控制空压机排压口的气流流量进而控制喷射气嘴喷射口的气流速度,从而使燕麦籽粒导管中的活塞得到不同的初速度。
优选地,所述活塞由PVC材质构成。
优选地,所述燕麦籽粒导管为硬质材料透明管。
优选地,所述装置底座包括台面和支撑脚,台面上开设有两条平行、等长的长方形方槽,用于安装燕麦籽粒挡板,台面一端还固定有立柱,立柱用于将喷射气嘴通过固定装置固定在装置底座上。
优选地,燕麦籽粒导管通过连接螺母与喷射气嘴连接,喷射气嘴通过U形锁固定在装置底座一端的立柱上。
优选地,所述燕麦籽粒挡板为Q235材质的钢板,燕麦籽粒挡板通过L形连接板与装置底座相连,燕麦籽粒挡板下端和L形连接板的竖直平面上均设有相对应的通孔,L形连接板的水平平面上还开设有两排与装置底座上的两条方槽对应的通孔,L形连接板通过螺栓分别与燕麦籽粒挡板和装置底座相连接,将燕麦籽粒挡板竖直固定在装置底座上。
优选地,所述的拍摄装置包括高速数字摄像机、数据传输线以及计算机,高速数字摄像机将籽粒在运动过程中的轨迹以及运动的时间通过数据传输线传输给计算机。
有益效果:
本发明提供了一种测定燕麦籽粒承受最大速度的测量装置,通过将气流的动能转化为活塞的动能,带动燕麦籽粒在导管中运动,并用连接线限制活塞最大行程,保证燕麦籽粒从导管管口飞出时拥有一个水平的速度,并通过在装置底座上设置挡板,模拟燕麦籽粒碰撞,通过高速数字摄像机获得燕麦籽粒的运动轨迹和运动时间,根据挡板与管口距离计算燕麦籽粒的运动速度,通过调节空压机输出给予活塞不同的初速度,结合燕麦籽粒碰撞后的受损情况,通过测试获得燕麦籽粒腹面所能承受最大速度,装置结构简洁,操作方便,容易实现,通过测定燕麦籽粒的力学性能,为采用打击式脱离原理的燕麦收获机性能优化提供了强有力理论依据。
附图说明
图1为本发明整体结构的主视图;
图2为本发明底座的主视图;
图3为本发明底座的俯视图;
图4为本发明燕麦籽粒挡板左视图;
图5为本发明L形连接板主视图;
图6为本发明L形连接板俯视图;
图7为本发明活塞左视图;
图8为本发明活塞主视图;
附图标记:1、空压机,2、气流输送管,3、U形锁,4喷射气嘴,5、连接螺母,6、连接线,7、活塞,8、燕麦籽粒导管,9、高速数字摄像机,10、燕麦籽粒挡板,11、L形连接板,12、装置底座,13、数据传输线,14、显示器,15、台面,16、支撑脚,17、方槽,18、凹槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
一种测定燕麦籽粒承受最大打击速度的测量装置,如图1所示,包括气压动力装置、燕麦籽粒导管8、活塞7、燕麦籽粒挡板10、装置底座12和拍摄装置,燕麦籽粒导管8水平设置在装置底座12上方并通过连接装置连接气压动力装置,活塞7设置在燕麦籽粒导管8中,活塞7通过连接线6与气压动力装置相连,连接线6限制活塞7的最大行程,燕麦籽粒导管的长度略大于活塞的最大运动行程,气压动力装置用于向燕麦籽粒导管8中提供气流推动活塞7移动,从而推动燕麦籽粒运动,燕麦籽粒挡板10竖直固定在装置底座12上,燕麦籽粒挡板10正对燕麦籽粒导管8管口并与燕麦籽粒导管8管口保持一定距离,燕麦籽粒在活塞7的推动下从管口飞出后与燕麦籽粒挡板10碰撞,拍摄装置设置在管口到燕麦籽粒挡板10之间的路径侧方,用于采集燕麦籽粒运动过程的信息。
活塞7优选地为PVC材质构成,以减缓气流动能与活塞7动能转换过程中对燕麦籽粒的冲击作用。活塞7通过连接线6与气压动力装置相连,如图8,可在活,7后方设置连接环,用于连接连接线6,连接线6用于限制活塞7的最大行程。
优选地,燕麦籽粒导管8为硬质材料透明管,以方便观察导管中活塞7和燕麦籽粒的位置及状态。燕麦籽粒导管8的长度应略大于活塞7的最大运动行程,保证活塞7与燕麦籽粒的分离在导管内进行,可以保证分离后燕麦籽粒依然沿水平方向运动。若活塞7最大行程大于导管长度,则分离时,由于连接线6限制作用,活塞7可能会朝其他方向偏摆,从而引起燕麦籽粒运动方向变化,会导致测量失效。
活塞7朝向燕麦籽粒挡板10的一面设有略大于燕麦籽粒腹面形状的凹槽18,如图7所示,可以使活塞7与燕麦籽粒在共同运动中固定燕麦籽粒的相对位置,使燕麦籽粒保持测量所需位置的形态射向燕麦籽粒挡板10。
参见图1和图4,燕麦籽粒挡板10竖直固定在装置底座12上,燕麦籽粒挡板10正对燕麦籽粒导管8管口并与燕麦籽粒导管8管口保持一定距离,燕麦籽粒从管口飞出后与燕麦籽粒挡板10碰撞,以观察碰撞后燕麦籽粒的破裂情况。燕麦籽粒挡板10与管口的距离不宜过大,该距离的具体数值可根据燕麦籽粒质量的大小具体而定,以尽可能保证燕麦籽离在管口到燕麦籽粒挡板10之间的运动方向近似水平,减少测量和计算误差。当燕麦籽粒在燕麦籽粒导管8进行动能转换时其得到的动能一定,因此,燕麦籽粒质量大小的不同其所得到的初速度也不同,这会决定燕麦籽粒在飞行时的初速度,所以该距离应根据具体情况而定,试验时该距离通常设置为20-30mm。
如图1,气压动力装置设置在测量装置的一端,具体地包括空压机1、气流输送管2以及喷射气嘴4,喷射气嘴4固定在装置底座12一端并通过连接螺母5与燕麦籽粒导管8连接,燕麦籽粒导管8用于将喷射气嘴4喷射出的气流动能转化成活塞7的动能,同时为活塞7的运动提供导向作用。活塞7通过连接线6与喷射气嘴4连接,空压机1的排压口通过气流输送管2与喷射气嘴4的输压口进行连接,喷射气嘴4对空压机1排出的气体具有加压作用,可以使气流速度加大,从而为活塞7提供较大的初速度。通过控制空压机1排压口的气流流量进而控制喷射气嘴4喷射口的气流速度,从而使导管中的活塞7得到不同的初速度。具体地,可以通过控制空压机1气流调节阀的开口大小以控制气流的流量,从而可以调节喷射气嘴4流出的气流速度大小,为后续测定燕麦籽粒所能承受的最大速度的试验过程中提供动力变化。
如图1-3,装置底座12包括台面15和支撑腿16,台面15为Q235材质的钢板,支撑腿16为Q235材质的角钢,台面15和支撑腿16之间通过焊接固定。台面15上开设有两条平行、等长的长方形方槽17,方槽17贯通台面15的厚度方向,用于安装燕麦籽粒挡板10,台面15一端还固定有立柱,立柱为Q235材质的柱形筒,可以通过焊接方式固定在装置底座12一端。如图1所示,立柱用于固定安装喷射气嘴4,喷射气嘴4通过U形锁3固定在立柱上,以保证喷射气嘴4位于台面15上方且出射气流为水平方向。
燕麦籽粒挡板10和装置底座12之间通过L形连接装置固定连接,如图4-5所示,燕麦籽粒挡板10下端和L形连接板11的竖直平面上均设有相对应的通孔,如图6,L形连接板11的水平平面上还开设有两排与装置底座12上的两条方槽17对应的通孔,L形连接板11通过螺栓分别与燕麦籽粒挡板10和装置底座12相连接,将燕麦籽粒挡板10竖直固定在装置底座12上。L形连接板11与装置底座12连接时,参见图1(由于台面边缘处边框阻挡,为了显示L形连接板11与装置底座12的螺栓连接,将连接处进行了局部剖视),螺栓穿过L形连接板水平平面上的通孔并穿过方槽17,之后在螺栓下端拧上螺母将其固定。燕麦籽粒挡板10相对燕麦籽粒导管8管口的距离可以通过松动螺母后使燕麦籽粒挡板10沿方槽17移动进行调节,调节完成后拧紧螺母即可固定燕麦籽粒挡板10位置。
拍摄装置包括高速数字摄像机9、数据传输线13以及计算机,高速数字摄像机9采集燕麦籽粒在运动过程中信息,通过数据传输线13传输给计算机,通过显示器14显示燕麦籽粒的运动轨迹和运动时间。燕麦籽粒的运动时间可由高速数字摄像机9自带的软件,通过计算机将燕麦籽粒运动至燕麦籽粒导管8出口端的时刻以及燕麦籽粒与燕麦籽粒挡板10碰撞时的时刻显示出来,这两个时刻的时间差即为燕麦籽粒的运动时间。
工作原理:在测量燕麦籽粒腹面所能承受的最大速度打击试验时,首先将燕麦籽粒放入活塞7中的凹槽18内,然后由连接线6通过连接螺母5将活塞7与喷射气嘴4相连接,这样可限制活塞7的最大行程,初始时,将活塞7放置在燕麦籽粒导管8中并且放置于靠近喷射气嘴4的一端,装置工作时,将空压机1内的气体通过气流输送管2将其送至喷射气嘴4内,通过扳动喷射气嘴4 的把手将输送管输送的气体加压喷射至燕麦籽粒导管8内,高速喷射的气体的动能转换成活塞7的动能,使活塞7在燕麦籽粒导管8内高速移动,由于连接线6通过连接螺母5将活塞7与喷射气嘴4相连接,所以连接线6的长度限制了活塞7的最大运动行程,在活塞7运动至最大行程时,燕麦籽粒由于惯性作用与活塞7分离,继而从导管管口射出,碰撞到燕麦籽粒挡板10上,燕麦籽粒从管口到燕麦籽粒挡板10运动期间,运用高速数字摄像机9采集燕麦籽粒运动信息,高速数字摄像机9与计算机连接,通过计算机显示器14可以获得燕麦籽粒从管口运动至燕麦籽粒挡板10处的运动时间,并通过高速数字摄像机观察燕麦籽粒的轨迹是否趋于直线,若观察到其轨迹出现明显弯曲可通过缩短导管与燕麦籽粒挡板10间的距离进行调节,进而通过燕麦籽粒挡板10与燕麦籽粒导管8间的距离与燕麦籽粒运动时间的比值可算出其速度大小(由于燕麦籽粒运动距离较小,即可忽略燕麦籽粒在这一运动过程的速度减小量),通过观察燕麦籽粒与燕麦籽粒挡板10碰撞过程中是否出现破裂,进而应用上述原理即可实现燕麦籽粒腹面所能承受的最大打击速度的测量。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种测定燕麦籽粒最大打击速度的测量装置,包括气压动力装置、燕麦籽粒导管(8)、活塞(7)、燕麦籽粒挡板(10)、装置底座(12)和拍摄装置,其特征在于:燕麦籽粒导管(8)水平设置在装置底座(12)上方并通过连接装置连接气压动力装置,所述燕麦籽粒导管(8)为硬质材料透明管,气压动力装置用于向燕麦籽粒导管(8)中提供气流,活塞(7)设置在燕麦籽粒导管(8)中,活塞(7)通过连接线(6)与气压动力装置相连,连接线(6)限制活塞(7)的最大行程,燕麦籽粒导管(8)的长度略大于活塞(7)的最大运动行程,活塞(7)朝向燕麦籽粒挡板(10)的一面设有略大于燕麦籽粒腹面形状的凹槽(18),燕麦籽粒挡板(10)竖直固定在装置底座(12)上,燕麦籽粒挡板(10)正对燕麦籽粒导管(8)管口并与燕麦籽粒导管(8)管口保持一定距离,燕麦籽粒在活塞(7)的推动下从管口飞出后与燕麦籽粒挡板(10)碰撞,拍摄装置设置在管口到燕麦籽粒挡板(10)之间的路径侧方,所述的拍摄装置包括高速数字摄像机(9)、数据传输线(13)以及计算机,高速数字摄像机(9)将燕麦籽粒在运动过程中的轨迹以及运动的时间通过数据传输线(13)传输给计算机。
2.如权利要求1所述的测量装置,其特征在于:所述气压动力装置包括空压机(1)、气流输送管(2)以及喷射气嘴(4),喷射气嘴(4)固定在装置底座(12)一端并与燕麦籽粒导管(8)连接,活塞(7)通过连接线(6)与喷射气嘴(4)连接,空压机(1)的排压口通过气流输送管(2)与喷射气嘴(4)的输压口进行连接,喷射气嘴(4)对空压机(1)排出的气体加压,通过控制空压机(1)排压口的气流流量进而控制喷射气嘴(4)喷射口的气流速度,从而使燕麦籽粒导管(8)中的活塞(7)得到不同的初速度。
3.如权利要求1所述的测量装置,其特征在于:所述活塞(7)由PVC材质制成。
4.如权利要求2所述的测量装置,其特征在于:所述装置底座(12)包括台面(15)和支撑脚(16),台面(15)上开设有两条平行、等长的长方形方槽(17),方槽(17)贯通台面(15)厚度方向,用于安装燕麦籽粒挡板(10),台面(15)一端还固定有立柱,立柱用于将喷射气嘴(4)通过固定装置固定在装置底座(12)上。
5.如权利要求4所述的测量装置,其特征在于:燕麦籽粒导管(8)通过连接螺母(5)与喷射气嘴(4)连接,喷射气嘴(4)通过U形锁(3)固定在装置底座(12)一端的立柱上。
6.如权利要求4所述的测量装置,其特征在于:所述燕麦籽粒挡板(10)为Q235材质的钢板,燕麦籽粒挡板(10)通过L形连接板(11)与装置底座(12)相连,燕麦籽粒挡板(10)下端和L形连接板(11)的竖直平面上均设有相对应的通孔,L形连接板(11)的水平平面上还开设有两排与装置底座(12)上的两条方槽(17)对应的通孔,L形连接板(11)通过螺栓分别与燕麦籽粒挡板(10)和装置底座(12)相连接,将燕麦籽粒挡板(10)竖直固定在装置底座(12)上。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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