CN109937708A - 一种联合收获机拨禾轮自适应调节系统及联合收割机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种联合收获机拨禾轮自适应调节系统及联合收割机，包括碰撞力监测装置、转速调节监测装置、测控系统和前进速度监测雷达。测控系统通过碰撞力监测装置、转速调节监测装置和前进速度监测雷达的信号来监测拨禾轮的碰撞力、转速和前进速度情况，根据预设的控制策略实时控制拨禾轮的转速，以使联合收获机的拨禾轮在作业过程中减小拨禾轮对作物的碰撞力，减少割台损失，提高作业效率。

Description

一种联合收获机拨禾轮自适应调节系统及联合收割机

技术领域

本发明属于测量技术领域，具体涉及一种联合收获机拨禾轮自适应调节系统及联合收割机。

背景技术

拨禾轮是联合收获机割台部位的重要组成部分，拨禾轮作业时将待割作物向切割器方向引导，并将并把割断的茎秆推向割台输送装置。而拨禾轮在拨禾扶禾过程中跟作物的碰撞打击现象会造成割台落粒损失。尤其是在收割类似油菜这样的具有易裂荚特性的作物时，割台损失较大。而且不同作物(水稻、小麦、油菜)的植物特性不同，需要针对性地调整拨禾轮工作参数。

目前市场上出现的联合收获机大多都能实现驾驶室内手动控制拨禾轮转速和高度，但是严重依赖驾驶员个人经验，驾驶员很难对拨禾轮工作参数进行精确控制，也很难针对不同作物的生物特性择优选择拨禾轮工作参数，从而影响了联合收获机对不同作物的通用性和适用性。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供了一种联合收回拨禾轮自适应调节系统，解决了现有联合收获机拨禾轮工作参数难以精确控制，无法适应不同作物的生物特性以致割台损失较大的问题。令联合收获机在收获不同品种作物时可以根据实际情况调节拨禾轮转速，提高其收获适用性和作业稳定性，减少割台损失。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案实现：

一种联合收获机拨禾轮自适应调节系统，其特征在于，

包括碰撞力监测装置、转速调节监测装置、测控系统、前进速度监测雷达；

所述碰撞力监测装置用于安装在拨禾轮上，检测拨禾轮所受到的碰撞力；

前进速度监测雷达用于安装在底盘机架上，检测联合收割机的行走速度；

所述转速调节监测装置用于固定在拨禾轮支架上，检测拨禾轮的转速，并根据测控系统的指令调整拨禾轮的转速；

所述测控系统与碰撞力监测装置通过无线信号连接，与转速调节监测装置和前进速度监测雷达通信连接，根据拨禾轮所受到的碰撞力、联合收割机的行走速度、拨禾轮的转速以及内置的控制策略，通过转速调节监测装置调整拨禾轮的转速。

上述技术方案中，所述碰撞力监测装置安装在拨禾轮的管轴上，包括无线数据采集模块和力传感器，无线数据采集模块固定在拨禾轮的管轴上，力传感器固定在弹齿上；无线数据采集模块将力传感器采集的碰撞力信号无线传输至测控系统。

上述技术方案中，所述力传感器为应变片传感器，所述应变片传感器外部设置能够遮挡应变片传感器的防护套。

上述技术方案中，应变片传感器间隔180°对称粘贴在靠近管轴的弹齿上下表面，所述防护套固定在管轴上。

上述技术方案中，所述防护套为防护管夹，包括上管夹、下管夹、螺栓、螺母，所述上管夹和下管夹形状相同，其整体截面均呈半圆环状，半圆环内径与管轴外径相同，上管夹和下管夹两侧具有连接座、并通过螺栓螺母呈对扣式连接，连接座部分区域削薄，在两连接座之间形成空间，容纳住管轴附近的弹齿齿身及粘贴在弹齿上的应变片传感器，形成遮挡保护。

上述技术方案中，所述弹齿由金属杆钣金折弯制成，金属杆两端对称折弯90°伸出两根弹齿齿身，中间部分金属杆折弯成能够勾扣在管轴的扣环状，两根弹齿齿身穿过管轴上预留孔位，扣环状部分勾住管轴上。

上述技术方案中，所述转速调节监测装置包括直流电机、转速测量齿轮、小带轮、转速传感器、安装管套、大带轮，

直流电机的动力输出轴上依次安装有转速测量齿轮和小带轮，转速传感器固定在安装管套上并且正对着转速测量齿轮，小带轮通过皮带将动力传递给大带轮，大带轮安装在拨禾轮的拨禾轮中间轴上带动拨禾轮同轴同速转动。

上述技术方案中，所述测控系统内置的控制策略为：当拨禾轮转速和联合收割机前进速度的比值λ＞1，且碰撞力大小超出预设碰撞力范围，则控制直流电机降低转速；当λ≤1，则控制直流电机提高转速。

上述技术方案中，预设碰撞力为2～3N。

一种装有本发明所述的联合收获机拨禾轮自适应调节系统的联合收割机。

拨禾轮的转速和前进速度对拨禾轮的运动轨迹和碰撞打击力密切相关，转速与前进速度的比值即λ决定了拨禾轮工作余摆线轨迹：λ＞1时拨禾轮向内推动作物茎秆向割台方向移动；λ≤1时拨禾轮向外推开作物茎秆。

拨禾轮是联合收割机割台部位的重要元件之一，主要作用是将待割的作物向切割器方向引导，并把割断的茎秆推向割台输送装置。而拨禾轮在拨禾扶禾过程中跟作物的碰撞打击现象会造成割台落粒损失，尤其是在收割类似于油菜这样的具有易裂荚特性的作物时，割台损失较大。本发明中采用电阻应变片，通过弹齿的形变大小来测量弹齿所受到的碰撞力。本发明所述的联合收获机拨禾轮自适应调节系统，根据拨禾轮作业过程中碰撞打击力状况对拨禾轮的转速进行实时调整，减小割台损失，提高收获效率。可用于水稻、小麦、油菜等作物的收获，提高了联合收获机对不同作物的通用性和适用性，推动了收获机械行业的进步。

附图说明

图1是联合收获机拨禾轮自适应调节系统的结构图。

图2是碰撞力监测装置结构简图。

图3是碰撞力测量装置结构示意图。

图4是弹齿的结构图。

图5是防护管夹结构示意图。

图6是拨禾轮和转速调节监测装置结构图。

图7是转速调节监测装置左视图。

图8是转速调节监测装置主视图。

图9是联合收获机拨禾轮自适应调节控制策略流程图。

附图标记说明：

1碰撞力监测装置，2拨禾轮，3转速调节监测装置，4拨禾轮支架，5测控系统，6前进速度监测雷达，7底盘机架，101无线数据采集模块，102应变片传感器，201拨禾轮管轴，202拨禾轮中间轴，203弹齿，204防护管夹，205上管夹，206下管夹，207螺栓，208螺母，301直流电机，302转速测量齿轮，303小带轮，304转速传感器，305安装管套，306大带轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，本发明所述的联合收获机拨禾轮自适应调节系统，包括碰撞力监测装置1、拨禾轮2、转速调节监测装置3、拨禾轮支架4、测控系统5、前进速度监测雷达6和底盘机架7。碰撞力监测装置1安装在拨禾轮2上，与测控系统5实现无线信号连接，用于检测拨禾轮2所受到的碰撞力。转速调节监测装置3固定在拨禾轮支架4上，用于检测拨禾轮2的转速，并根据测控系统5的指令调整拨禾轮2的转速。前进速度监测雷达6安装在底盘机架7上，通过监测履带转动检测联合收割机的行走速度。

测控系统5与碰撞力监测装置1实现无线信号连接，与转速调节监测装置3和前进速度监测雷达6通过导线连接，测控系统5根据拨禾轮2所受到的碰撞力、联合收割机的行走速度、拨禾轮2的转速以及内置的控制策略，通过转速调节监测装置3控制调节拨禾轮2的转速。

拨禾轮2是一个旋转部件，在实际作业过程中，联合收割机一边沿着一个方向直线前行时，一边令拨禾轮2旋转，因此，碰撞力监测装置1与测控系统5的数据传输不宜采用有线信号传输方式。拨禾轮2与作物相接触的主要部位是管轴201和弹齿203，其中弹齿203本身是细小金属杆，安装空间有限，需采用体积较小的力传感器。

如图2、图3所示，碰撞力监测装置1包括无线数据采集模块101和应变片传感器102。无线数据采集模块101捆绑固定在拨禾轮2上的管轴201上，应变片传感器102粘贴在在弹齿203上，位置靠近管轴201，无线数据采集模块101将应变片传感器102采集的信号无线传输至测控系统5。

所述应变片传感器102外部设置能够遮挡应变片传感器102的防护套。应变片传感器102间隔180°对称粘贴在靠近管轴201的弹齿203上下表面，所述防护套固定在管轴201上。

具体的，本实施例中所述防护套为防护管夹204，如图5所示，包括上管夹205、下管夹206、螺栓207、螺母208，所述上管夹205和下管夹206形状相同，其整体截面均呈半圆环状，半圆环内径与管轴201外径相同，上管夹205和下管夹206两侧具有连接座、并通过螺栓207螺母208呈对扣式连接，连接座部分区域削薄，在两连接座之间形成空间，容纳住管轴201附近的弹齿203齿身及粘贴在弹齿203上的应变片传感器102，形成遮挡保护，防止应变片传感器102暴露在外，减少碰撞干扰。

所述弹齿203由金属杆钣金折弯制成，如图4所示，金属杆两端对称折弯90°伸出两根弹齿203齿身，中间部分金属杆折弯成能够勾扣在管轴201的扣环状，两根弹齿5齿身穿过管轴201上预留孔位，扣环状部分勾住管轴201上。

如图6、图7、图8所示，转速调节监测装置3包括直流电机301、转速测量齿轮302、小带轮303、转速传感器304、安装管套305和大带轮306。直流电机301的动力输出轴上通过键依次安装有转速测量齿轮302和小带轮303。转速传感器304底部焊接在安装管套305上，并且正对着转速测量齿轮302，将转速测量齿轮302的转速信号传输至测控系统5。小带轮302通过皮带将动力传递给大带轮306，大带轮306与拨禾轮2的拨禾轮中间轴202之间通过键连接并且带动拨禾轮2实现同轴同速转动。测控系统5通过获取转速测量齿轮302的转速信号，再根据小带轮303和大带轮306之间的传动比计算出拨禾轮2的转速。测控系统5与直流电机301相连，可控制直流电机301的转速，从而控制拨禾轮2的转速。

如图9所示，测控系统5通过拨禾轮2工作过程中的碰撞力大小的时域变化来表征拨禾轮2的作业状态。测控系统5对监测到的拨禾轮实时作业状态进行分析处理，如果拨禾轮转速和联合收割机前进速度的比值λ＞1，且碰撞力大小超出预设碰撞力范围，则控制直流电机301降低转速，拨禾轮2转速降低；如果λ≤1，则控制直流电机301提高转速，拨禾轮2转速提高。直流电机301的动力从小带轮303传递到大带轮306，再从大带轮306传递给拨禾轮中间轴202，实现拨禾轮2转速变化控制。

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 (10)

1.一种联合收获机拨禾轮自适应调节系统，其特征在于，包括碰撞力监测装置(1)、转速调节监测装置(3)、测控系统(5)、前进速度监测雷达(6)；

所述碰撞力监测装置(1)用于安装在拨禾轮(2)上，检测拨禾轮(2)所受到的碰撞力；

前进速度监测雷达(6)用于安装在底盘机架(7)上，检测联合收割机的行走速度；

所述转速调节监测装置(3)用于固定在拨禾轮支架(4)上，检测拨禾轮(2)的转速，并根据测控系统(5)的指令调整拨禾轮(2)的转速；

所述测控系统(5)与碰撞力监测装置(1)通过无线信号连接，与转速调节监测装置(3)和前进速度监测雷达(6)通信连接，根据拨禾轮(2)所受到的碰撞力、联合收割机的行走速度、拨禾轮(2)的转速以及内置的控制策略，通过转速调节监测装置(3)调整拨禾轮(2)的转速。

2.根据权利要求1所述的联合收获机拨禾轮自适应调节系统，其特征在于，所述碰撞力监测装置(1)安装在拨禾轮(2)的管轴(201)上，包括无线数据采集模块(101)和力传感器，无线数据采集模块(101)固定在拨禾轮(2)的管轴(201)上，力传感器(102)固定在弹齿(203)上；无线数据采集模块(101)将力传感器(102)采集的碰撞力信号无线传输至测控系统(5)。

3.根据权利要求2所述的联合收获机拨禾轮自适应调节系统，其特征在于，所述力传感器为应变片传感器(102)，所述应变片传感器(102)外部设置能够遮挡应变片传感器(102)的防护套。

4.根据权利要求3所述的联合收获机拨禾轮自适应调节系统，其特征在于，应变片传感器(102)间隔180°对称粘贴在靠近管轴(201)的弹齿(203)上下表面，所述防护套固定在管轴(201)上。

5.根据权利要求4所述的联合收获机拨禾轮自适应调节系统，其特征在于，所述防护套为防护管夹(204)，包括上管夹(205)、下管夹(206)、螺栓(207)、螺母(208)，所述上管夹(205)和下管夹(206)形状相同，其整体截面均呈半圆环状，半圆环内径与管轴(201)外径相同，上管夹(205)和下管夹(206)两侧具有连接座、并通过螺栓(207)螺母(208)呈对扣式连接，连接座部分区域削薄，在两连接座之间形成空间，容纳住管轴(201)附近的弹齿(203)齿身及粘贴在弹齿(203)上的应变片传感器(102)，形成遮挡保护。

6.根据权利要求1所述的联合收获机拨禾轮自适应调节系统，其特征在于，所述弹齿(203)由金属杆钣金折弯制成，金属杆两端对称折弯90°伸出两根弹齿(203)齿身，中间部分金属杆折弯成能够勾扣在管轴(201)的扣环状，两根弹齿(203)齿身穿过管轴(201)上预留孔位，扣环状部分勾住管轴(201)上。

7.根据权利要求1所述的联合收获机拨禾轮自适应调节系统，其特征在于，所述转速调节监测装置(3)包括直流电机(301)、转速测量齿轮(302)、小带轮(303)、转速传感器(304)、安装管套(305)、大带轮(306)，

直流电机(301)的动力输出轴上依次安装有转速测量齿轮(302)和小带轮(303)，转速传感器(304)固定在安装管套(305)上并且正对着转速测量齿轮(302)，小带轮(302)通过皮带将动力传递给大带轮(306)，大带轮(306)安装在拨禾轮(2)的拨禾轮中间轴(202)上带动拨禾轮(2)同轴同速转动。

8.根据权利要求1所述的联合收获机拨禾轮自适应调节系统，其特征在于，所述测控系统(5)内置的控制策略为：当拨禾轮转速和联合收割机前进速度的比值λ＞1，且碰撞力大小超出预设碰撞力范围，则控制直流电机(301)降低转速；当λ≤1，则控制直流电机(301)提高转速。

9.根据权利要求1所述的联合收获机拨禾轮自适应调节系统，其特征在于，预设碰撞力为2～3N。

10.一种具有权利要求1-9任一项所述的联合收获机拨禾轮自适应调节系统的联合收割机。