CN109238959A - 一种玉米苞叶剥离力学测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种玉米苞叶剥离力学测试设备，包括机架，机架前侧安装有剥皮辊，剥皮辊由电机带动旋转，剥皮辊上方安装有用于夹持玉米的装夹装置，所述机架上还安装有调节装夹装置位置的升降机构、前后调节机构、左右调节机构及旋转调节机构。本发明将玉米两端通过装夹装置固定，作为一个整体受到剥皮辊的打击作用力，采用X、Y、Z三向传感器可快速测得玉米苞皮在剥离过程中所受的三向动态剥离力，对玉米联合收获机苞叶剥离装置提供了理论依据，通过测得的动态剥离力，可以对剥皮辊的材料、尺寸和形状等提供参考依据，从而提高玉米联合收获机的剥皮性能，提升整机的可靠性。

Description

一种玉米苞叶剥离力学测试设备

技术领域

本发明属于力学测试设备领域，尤其涉及一种测试玉米苞叶被剥离时所受的动态剥离力的设备。

背景技术

玉米是我国主要的粮食作物之一，从机收水平看，玉米机械化收获仍是影响玉米生产全程机械化的瓶颈。当前玉米联合收获机的主要机型是一次完成摘穗、剥皮、集穗或摘穗、剥皮、脱粒（籽粒湿度≤23%）。不管哪种机型，苞叶剥离环节是重要的收获工艺之一，普遍存在剥皮不干净的问题。当前玉米联合收获机大多集中在应用研究方面，对机具的基础理论研究还不多，玉米联合收获机的研制缺乏理论依据。

发明内容

本发明针对玉米联合收获机的研制，尤其是玉米苞叶剥离机构设计缺乏理论依据的技术问题，提出一种具有优点、效果的一种能够持续测试玉米苞叶剥离时所受动态力的设备，可以对剥皮辊的材料、尺寸和形状等设计提供参考依据，从而提高玉米联合收获机的剥皮性能。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种玉米苞叶剥离力学测试设备，包括机架，机架前侧安装有剥皮辊，剥皮辊由电机带动旋转，剥皮辊上方安装有用于夹持玉米的装夹装置，所述机架上还安装有调节装夹装置位置的升降机构、前后调节机构、左右调节机构及旋转调节机构；

所述装夹装置包括保持架，保持架一端安装有螺杆，螺杆上连接有X向压力传感器，X向压力传感器上连接有锥形帽，保持架另一端安装有传感器固定板，传感器固定板内安装有Y向压力传感器和Z向压力传感器，Y向压力传感器和Z向压力传感器相交的一端与固定板之间夹持有尾杆，锥形帽与尾杆之间的空间用于安装玉米；所述升降机构包括活动安装在机架上的底板，底板下表面与机架之间安装有顶升装置；所述前后调节机构包括固定在底板上的导轨安装板，导轨安装板上设置有两根导轨，导轨上安装有可沿导轨滑动的安装座，两导轨之间安装有水平气缸，气缸活塞推动安装座前后移动；

所述旋转调节机构包括两个可相对转动的第一分度盘和第二分度盘，第一分度盘安装在安装座上；第二分度连接左右调节机构；所述左右调节机构包括固定在第二分度盘上的左右调节座，左右调节座内安装有左右调节气缸及水平光轴，水平光轴的两端通过横梁与保持架连接，所述左右调节气缸的活塞杆与水平光轴连接，活塞杆伸缩时带动装夹装置左右移动。

作为优选，所述机架上设置有侧板，侧板上端固定有顶板，顶板与机架之间设置有竖直光轴，竖直光轴上套装有导向筒，所述导向筒与底板连接。

作为优选，所述剥皮辊一端连接有转盘，电机通过减速机及皮带带动转盘旋转。

作为优选，所述尾杆与玉米接触的一端为锥形，另一端连接有轴承。

作为优选，所述螺杆的自由端设置有手柄。

作为优选，所述压力传感器的输出端连接电脑。

作为优选，所述导轨上安装有滑块，安装座与滑块连接。

作为优选，所述顶升装置包括安装在机架上的传动箱，传动箱内安装有想不啮合的水平锥齿轮和竖直锥齿轮，所述水平锥齿轮通过旋转杆连接至机架一侧的手轮，所述竖直锥齿轮中心安装有一丝杠螺母，该丝杠螺母套装在丝杠上，丝杠顶端固定在底板的底面。

作为优选，所述顶升装置包括安装在机架上的顶升气缸，顶升气缸的活塞连接在底板的下表面。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1、上述玉米苞叶剥离力学测试设备将玉米两端通过装夹装置固定，作为一个整体受到剥皮辊的打击作用力，采用X、Y、Z三向传感器可快速测得玉米苞皮在剥离过程中所受的三向动态剥离力。

2、该测试设备设置有升降机构、前后调节机构、左右调节机构，可调节玉米与剥皮辊之间的相对位置，还设置有旋转调节机构，可调整玉米的水平安装角度，通过上述调节机构可获得不同安装位置下玉米苞皮剥离受力与剥离效果的关系。

3、上述玉米苞叶剥离力学测试设备测得的三向动态剥离力对玉米联合收获机苞叶剥离装置提供了理论依据，通过测得的动态剥离力，可以对剥皮辊的材料、尺寸和形状等提供参考依据，从而提高玉米联合收获机的剥皮性能，提升整机的可靠性。

附图说明

图1为本发明力学测试设备的整体结构示意图；

图2为本发明力学测试设备的另一角度结构示意图；

图3为本发明力学测试设备的另一角度结构示意图；

图4为本发明力学测试设备的装夹装置结构示意图；

以上各图中：1、机架；11、剥皮辊支架；12、转盘；13、侧板；14、顶板；15、竖直光轴；16、导向筒；2、剥皮辊；3、装夹装置；31、保持架；311、横杆；312、竖杆；32、螺杆；33、X向压力传感器；34、锥形帽；35、传感器固定板；36、Y向压力传感器；37、Z向压力传感器；38、尾杆；39、轴承；4、升降机构；41、底板；42、旋转杆；43、手轮；44、传动箱；45、丝杠；5、前后调节机构；51、导轨安装板；52、导轨；53、安装座；54、水平气缸；6、左右调节机构；61、左右调节座；62、水平光轴；63、固定块；64、横梁；7、旋转调节机构；71、第一分度盘；72、第二分度盘；8、玉米。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合附图和实施例做具体说明。

在发明的描述中，需要说明的是，术语“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例：如图1-图3所示，一种玉米苞叶剥离力学测试设备，包括机架1，机架1前侧安装有剥皮辊2，剥皮辊2由电机带动旋转。剥皮辊2上方安装有用于夹持玉米8的装夹装置3，所述机架1上还安装有调节装夹装置3位置的升降机构4、前后调节机构5、左右调节机构6及旋转调节机构7。玉米8安装在夹持装置上，并根据实验参数设置调节至合适的位置后，剥皮辊2转动将玉米苞皮剥离，同时测试玉米8在苞皮剥离过程中的受力情况。

所述机架1上安装有剥皮辊支架11，剥皮辊2两端通过轴承39安装在剥皮辊支架11上，剥皮辊2一端连接有转盘12。电机与减速机连接，减速机的输出轴连接主动轮（图中未示出），主动轮与转盘12之间通过皮带传动。

所述装夹装置3包括保持架31，如图4所示，保持架31包括横杆311，横杆311两端连接竖杆312。其中一竖杆312末端穿插有螺杆32，螺杆32位于保持架31外侧的一端连接手柄，转动手柄即可调整螺杆32插入保持架31内的长度。螺杆32位于保持架31内侧的一端连接X向压力传感器33，X向压力传感器33上连接有锥形帽34。保持架31的另一个竖杆312下端安装有传感器固定板35，传感器固定板35内安装有一个水平安装的Y向压力传感器36和一个竖直安装的Z向压力传感器37，Y向压力传感器36和Z向压力传感器37相交的一端与固定板之间夹持有尾杆38。所述尾杆38与玉米8接触的一端为锥形，可插入玉米8尾部，另一端连接有一轴承3939，Y向压力传感器36和Z向压力传感器37的自由端均连接在轴承39的外圈上。锥形帽34与尾杆38之间的空间用于安装玉米8，玉米8被剥皮辊2带动旋转并剥离苞皮的过程中，三个压力传感器可以分别检测玉米8所受X、Y、Z三个方向的力。压力传感器可选用量程为0-100N的JLBS-1型传感器，压力传感器的输出端连接至电脑，由电脑记录压力数据。

所述升降机构4包括活动安装在机架1上的底板41，底板41下表面与机架1之间安装有顶升装置，该顶升装置可以采用手动调节方式也可采用电动调节方式。手动调节时，所述顶升装置包括安装在机架1上的传动箱44，传动箱44内安装有相互啮合的水平锥齿轮和竖直锥齿轮，所述水平锥齿轮通过旋转杆42连接至机架1一侧的手轮43，所述竖直锥齿轮中心安装有一丝杠螺母，该丝杠螺母套装在丝杠45上，丝杠45顶端固定在底板41的底面。当需抬高装夹装置3的位置时，转动手轮43，横杆311带动水平锥齿轮转动，与之啮合的竖直锥齿轮旋转，同时丝杠螺母转动，则丝杠45上升，将底板41顶升上去，实现底板41上的装夹装置3抬高。

电动调节时，所述顶升装置包括安装在机架1上的顶升气缸，顶升气缸的活塞连接在底板41的下表面。

为使底板41平稳竖直上升，所述机架1上设置有侧板13，侧板13上端固定有顶板14，顶板14与机架1之间设置有竖直光轴15，竖直光轴15上套装有导向筒16，所述导向筒16与底板41连接。底板41抬高时，底板41在套筒的作用下沿竖直光轴15平稳上升。

所述前后调节机构5包括固定在底板41上的导轨安装板51，导轨安装板51上设置有两根导轨52，导轨52上安装有可沿导轨52滑动的安装座53。所述导轨52上安装有滑块，安装座53与滑块连接。两导轨52之间安装有水平气缸54，气缸活塞推动安装座53前后移动。当需调节装夹装置3的前后位置时，启动水平气缸54，活塞杆推动安装座53向前或向后移动，从而带动装夹装置3前后移动。

所述旋转调节机构7包括第一分度盘71和第二分度盘72，第一分度盘71和第二分度盘72通过同心轴串联在一起，二者之间可相对转动。第一分度盘71安装在安装座53上，第二分度盘72连接左右调节机构6。转动第二分度盘72，固定在左右调节机构6上的装夹装置3随之旋转，实现装夹装置3水平度的调节。

所述左右调节机构6包括固定在第二分度盘72上的左右调节座61，左右调节座61内安装有左右调节气缸及水平光轴62，水平光轴62的两端安装有固定块63，固定块63通过横梁64与保持架31连接，所述左右调节气缸的活塞杆与固定块63连接，活塞杆伸缩时带动装夹装置3左右移动。

还包括一控制器，控制器的输出端与上述气缸及电机电连接，控制电机的运行、气缸的伸缩，控制原理为现有技术，不再赘述。

本发明所述的玉米苞叶剥离力学测试设备将玉米两端通过装夹装置3固定，作为一个整体受到剥皮辊2的打击作用力，采用X、Y、Z三向传感器可快速测得玉米苞皮在剥离过程中所受的三向动态剥离力。该测试设备设置有升降机构4、前后调节机构5、左右调节机构6，可调节玉米与剥皮辊2之间的相对位置，还设置有旋转调节机构7，可调整玉米的水平安装角度，通过上述调节机构可获得不同安装位置下玉米苞皮剥离受力与剥离效果的关系。上述玉米苞叶剥离力学测试设备测得的三向动态剥离力对玉米联合收获机苞叶剥离装置提供了理论依据，通过测得的动态剥离力，可以对剥皮辊的材料、尺寸和形状等提供参考依据，从而提高玉米联合收获机的剥皮性能，提升整机的可靠性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是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、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种玉米苞叶剥离力学测试设备，其特征在于：包括机架，机架前侧安装有剥皮辊，剥皮辊由电机带动旋转，剥皮辊上方安装有用于夹持玉米的装夹装置，所述机架上还安装有调节装夹装置位置的升降机构、前后调节机构、左右调节机构及旋转调节机构；

所述装夹装置包括保持架，保持架一端安装有螺杆，螺杆上连接有X向压力传感器，X向压力传感器上连接有锥形帽，保持架另一端安装有传感器固定板，传感器固定板内安装有Y向压力传感器和Z向压力传感器，Y向压力传感器和Z向压力传感器相交的一端与固定板之间夹持有尾杆，锥形帽与尾杆之间的空间用于安装玉米；

所述升降机构包括活动安装在机架上的底板，底板下表面与机架之间安装有顶升装置；

所述前后调节机构包括固定在底板上的导轨安装板，导轨安装板上设置有两根导轨，导轨上安装有可沿导轨滑动的安装座，两导轨之间安装有水平气缸，气缸活塞推动安装座前后移动；

所述旋转调节机构包括两个可相对转动的第一分度盘和第二分度盘，第一分度盘安装在安装座上；第二分度连接左右调节机构；

所述左右调节机构包括固定在第二分度盘上的左右调节座，左右调节座内安装有左右调节气缸及水平光轴，水平光轴的两端通过横梁与保持架连接，所述左右调节气缸的活塞杆与水平光轴连接，活塞杆伸缩时带动装夹装置左右移动。

2.根据权利要求1所述的玉米苞叶剥离力学测试设备，其特征在于：所述机架上设置有侧板，侧板上端固定有顶板，顶板与机架之间设置有竖直光轴，竖直光轴上套装有导向筒，所述导向筒与底板连接。

3.根据权利要求1所述的玉米苞叶剥离力学测试设备，其特征在于：所述剥皮辊一端连接有转盘，电机通过减速机及皮带带动转盘旋转。

4.根据权利要求1所述的玉米苞叶剥离力学测试设备，其特征在于：所述尾杆与玉米接触的一端为锥形，另一端连接有轴承。

5.根据权利要求4所述的玉米苞叶剥离力学测试设备，其特征在于：所述螺杆的自由端设置有手柄。

6.根据权利要求1所述的玉米苞叶剥离力学测试设备，其特征在于：所述压力传感器的输出端连接电脑。

7.根据权利要求6所述的玉米苞叶剥离力学测试设备，其特征在于：所述导轨上安装有滑块，安装座与滑块连接。

8.根据权利要求1所述的玉米苞叶剥离力学测试设备，其特征在于：所述顶升装置包括安装在机架上的传动箱，传动箱内安装有想不啮合的水平锥齿轮和竖直锥齿轮，所述水平锥齿轮通过旋转杆连接至机架一侧的手轮，所述竖直锥齿轮中心安装有一丝杠螺母，该丝杠螺母套装在丝杠上，丝杠顶端固定在底板的底面。

9.根据权利要求1所述的玉米苞叶剥离力学测试设备，其特征在于：所述顶升装置包括安装在机架上的顶升气缸，顶升气缸的活塞连接在底板的下表面。