CN109932257A - 一种农业角果物料瞬时破碎力检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业机械设备领域，具体的说是一种农业角果物料瞬时破碎力检测装置。包括机架、载物台、冲击模块、检测模块以及调整模块；冲击模块包括位于载物台正上方的罩壳和用于驱动冲击板在罩壳中往复升降的步进电机；检测模块为设置在载物台上的压电薄膜传感器；调整模块包括设置在机架上并位于载物台下方的电动推杆，电动推杆的缸套端固定设置在机架上，电动推杆的伸缩端与载物台固定连接，在电动推杆的固定端位置还设有用于检测载物台升降高度的位移传感器。本发明为研究单个角果物料瞬时破碎力大小进行定量检测，从本质上揭示脱粒机理，对脱粒方式、脱粒装置、破壳装置的设计具有指导意义。

Description

一种农业角果物料瞬时破碎力检测装置

技术领域

本发明涉及农业机械设备领域，具体的说是一种农业角果物料瞬时破碎力检测装置。

背景技术

现有的脱粒原理主要以冲击、疏刷、搓擦、碾压为主，以白菜角果为例，脱粒的过程中必然存在着角果与脱粒元件之间的碰撞，角果在脱粒元件的碰撞作用下发生破碎，实现种子与角果的分离。角果受力大小决定了其破碎程度，过大导致种子破碎，过小无法使角果破裂。因此，确定角果脱粒所需最佳力，具有重要意义。

目前，国内学者对于角果破碎所需力方面的研究很是匮乏，大部分学者专注于研究脱粒方式及其脱粒原件的改进，均没有从单个角果所受瞬时力的大小的角度去考虑其对脱粒效果的影响，不能从本质上揭示脱粒机理，对于脱粒方式、脱粒装置以及破壳装置的设计具有盲目性。

发明内容

本发明旨在提供一种农业角果物料瞬时破碎力检测装置，为研究单个角果物料瞬时破碎力大小进行定量检测，从本质上揭示脱粒机理，对脱粒方式、脱粒装置、破壳装置的设计具有指导意义。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案为：一种农业角果物料瞬时破碎力检测装置，包括机架，在机架上设有用于放置实验角果的载物台、用于通过冲击板冲击实验角果以使实验角果完成脱粒的冲击模块、用于检测实验角果脱粒中所受冲击力的检测模块以及用于调整载物台与冲击模块中的冲击板之间间距的调整模块；冲击模块包括固定在机架上并位于载物台正上方的罩壳和用于驱动冲击板在罩壳中往复升降的步进电机，罩壳上开设有用于将实验角果投送至载物台的进料口，步进电机输出轴通过曲柄连杆与冲击板相连；检测模块为设置在载物台上的压电薄膜传感器；调整模块包括设置在机架上并位于载物台下方的电动推杆，电动推杆的缸套端固定设置在机架上，电动推杆的伸缩端与载物台固定连接，在电动推杆的固定端位置还设有用于检测载物台升降高度的位移传感器。

优选的，曲柄连杆包括传动连接在步进电机输出轴上的曲轴和铰接连接在载物台上的推拉杆，曲轴相背于步进电机的端部与推拉杆远离载物台的一端铰接连接。

优选的，罩壳和冲击板均为圆形。

优选的，在罩壳的内壁上设有多条沿罩壳轴向分布的滑轨，在冲击板的外缘对应设有多个分别与滑轨配合滑动的滑槽。

优选的，机架包括用于支撑电动推杆和罩壳的第一四脚支撑架和用于支撑步进电机的第二四脚支撑架。

有益效果

本发明中，当实验角果在载物台上由冲击模块中的冲击板击打时，可通过压电薄膜传感器作为检测模块对实验角果进行实时的压力监测，外接显示器和计算机后进行压力信息的反馈和储存，以便于通过计算机信号采集软件在脱粒与角果破碎时对所施加力的大小产生的不同脱粒和角果破碎效果进行分析。进而对于后续研究者的脱粒方式、脱粒装置、破壳装置的设计具有指导意义。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明中罩壳部分的剖面结构示意图；

图3为本发明中载物台和调整模块部分的立体结构示意图；

图中标记：1、冲击模块，101、曲轴，102、步进电机，103、推拉杆，104、罩壳，105、进料口，106、冲击板，2、调整模块，201、电动推杆，202、位移传感器，3、机架，301、第一四脚支撑架，302、第二四脚支撑架，4、检测模块，5、载物台。

具体实施方式

如图1至图3所示，本发明的一种农业角果物料瞬时破碎力检测装置，包括机架3和设置在机架3上的载物台5、冲击模块1、检测模块4以及调整模块2。其中的载物台5用于防止实验角果，并供冲击模块1中的冲击板106对实验角果进行冲击，至实验角果破碎，种子从角果中脱除；检测模块4用于以压力的形式检测实验角果脱粒过程中所受冲击力，进而揭示角果脱粒的最优冲击力度，为设计脱粒机构、装置提供理论指导依据；调整模块2用于精确调整载物台5与冲击板106下限行程之间的的间距，进而调整载物台5上实验角果受到的冲击力，或调整载物台5与冲击板106下限行程之间的间距以适应不同大小类型的角果的实验。

机架3包括间隔分布的第一四脚支撑架301和第二四脚支撑架302。载物台5水平分布并通过调整模块2设置在第一四脚支撑架301上，可通过调整模块2实现载物台5沿竖直方向的升降。

冲击模块1包括罩壳104、冲击板106以及步进电机102。罩壳104沿竖直方向固定在第一四脚支撑架301上并位于载物台5正上方位置，罩壳104的上下两端均敞口分布，在罩壳104壳壁上靠近下端的位置开设有外小内大的立体梯形形状的进料口105。冲击板106滑动设置在罩壳104中，步进电机102固定在第二四脚支撑架302上，并用于驱动冲击板106沿竖直方向在罩壳104中往复升降，以使冲击板106在下降过程中击打载物台5上的实验角果，完成脱粒实验。在冲击板106上沿的中心位置铰接连接有推拉杆103，在步进电机102输出轴上通过联轴器连接有曲轴101，曲轴101和推拉杆103相互铰连，从而将步进电机102输出轴的圆周运动转换为冲击板106的上下往复直线运动。为保持冲击板106罩壳104中滑动运动的稳定性，罩壳104和冲击板106均设置为圆形，并在罩壳104的内壁上设有多条沿罩壳104轴向分布的滑轨，在冲击板106的外缘对应设有多个分别与滑轨配合滑动的滑槽。

检测模块4为设置在载物台5上的压电薄膜传感器。压电薄膜传感器装有PVDF压电薄膜，在冲击板106击打实验角果时，角果对于载物台5和载物台5上的压电薄膜传感器产生反作用力，压电薄膜传感器用于收集该反作用力，进而通过计算机分析实验角果破碎的最佳冲击力。

本实施例中的检测模块4除压电薄膜传感器外还包括电压信号放大器、信息处理器、A/D转换器、无线通讯模块、计算机以及安装在计算机上的信号采集软件。装有pvdf的压电薄膜的压力传感器安装在载物台512上，压力示波显示器安装在整个工作区的一侧。装有pvdf压电薄膜的压电薄膜传感器通过其信号输出端与电压信号放大器连接进行电压信号的放大，电压信号放大器与信息处理器相连进行信息的处理，信息处理器与A/D转换器进行连接，进行信号之间的转化，A/D转换器与无线通信模块连接将信息传送到计算机信号采集软件系统中进行实时的角果破碎力的检测与显示。

调整模块2包括设置在机架3上位于载物台5下方的电动推杆201、霍尔式位移传感器202、信息处理器、无线通信模块以及计算机控制系统。电动推杆201沿竖直方向分布，其缸套端固定设置在第一四脚支撑架301上，伸缩端与载物台5固定连接。霍尔式位移传感器202设置在在电动推杆201的固定端位置的推杆电机上。霍尔式位移传感器202通过导线与信息处理器相连，信息处理器与无线通信模块相连以将位移变化传输到计算机控制系统中进行信息储存和反馈，控制电动推杆201伸缩推动载物台5升降，以与冲击板106的下限行程位置配合，以不同的冲击力对载物台5上的实验角果进行冲击破碎实验。

Claims (5)

1.一种农业角果物料瞬时破碎力检测装置，其特征在于：包括机架（3），在机架（3）上设有用于放置实验角果的载物台（5）、用于通过冲击板（106）冲击实验角果以使实验角果完成脱粒的冲击模块（1）、用于检测实验角果脱粒中所受冲击力的检测模块（4）以及用于调整载物台（5）与冲击模块（1）中的冲击板（106）之间间距的调整模块（2）；冲击模块（1）包括固定在机架（3）上并位于载物台（5）正上方的罩壳（104）和用于驱动冲击板（106）在罩壳（104）中往复升降的步进电机（102），罩壳（104）上开设有用于将实验角果投送至载物台（5）的进料口（105），步进电机（102）输出轴通过曲柄连杆与冲击板（106）相连；检测模块（4）为设置在载物台（5）上的压电薄膜传感器；调整模块（2）包括设置在机架（3）上并位于载物台（5）下方的电动推杆（201），电动推杆（201）的缸套端固定设置在机架（3）上，电动推杆（201）的伸缩端与载物台（5）固定连接，在电动推杆（201）的固定端位置还设有用于检测载物台（5）升降高度的位移传感器（202）。

2.根据权利要求1所述的一种农业角果物料瞬时破碎力检测装置，其特征在于：曲柄连杆包括传动连接在步进电机（102）输出轴上的曲轴（101）和铰接连接在载物台（5）上的推拉杆（103），曲轴（101）相背于步进电机（102）的端部与推拉杆（103）远离载物台（5）的一端铰接连接。

3.根据权利要求1所述的一种农业角果物料瞬时破碎力检测装置，其特征在于：罩壳（104）和冲击板（106）均为圆形。

4.根据权利要求2所述的一种农业角果物料瞬时破碎力检测装置，其特征在于：在罩壳（104）的内壁上设有多条沿罩壳（104）轴向分布的滑轨，在冲击板（106）的外缘对应设有多个分别与滑轨配合滑动的滑槽。

5.根据权利要求1所述的一种农业角果物料瞬时破碎力检测装置，其特征在于：机架（3）包括用于支撑电动推杆（201）和罩壳（104）的第一四脚支撑架（301）和用于支撑步进电机（102）的第二四脚支撑架（302）。