CN111282822B - 一种往复弧线组合式玉米清选装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种往复弧线组合式玉米清选装置，包括机架，上筛，下筛和多杆驱动装置，其中：上筛和下筛安装在机架上，多杆驱动装置与上筛和下筛连接并用于驱动上筛和下筛运动，所述上筛的筛面为曲面，所述下筛的曲面为平面，上筛的筛孔大于下筛的筛孔。通过本发明清选后的玉米颗粒含杂率极低。

Description

一种往复弧线组合式玉米清选装置

技术领域

本发明涉及农业机械，尤其涉及一种往复弧线组合式玉米清选装置。

背景技术

玉米作为我国主要粮食产物，近年来我国对玉米种植业的大力发展，使我国玉米种植的面积已经超过了小麦的种植面积，成为仅次于水稻的粮食产物。玉米种植面积的增加则对我国玉米机械化收获普及的推广要求更高。而清选装置作为玉米收获中的重要一个环节，其清选性能将直接影响着收获机的整机性能。

目前，清选筛装置多为弹簧振动筛或曲轴连杆机构筛，即筛子的运动轨迹为一个平面上的往复直线运动。筛分谷物时，单一平面运动的清选筛对聚集在一起的谷物分散效率不高，且透筛率也不高，甚至会导致筛孔堵塞，尤其是当谷物产量达到一定高时，其清选效果更加低，不利于玉米收获的发展。

为了解决上述问题，本文提出了一种往复弧线组合式玉米清选装置。

发明内容

为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：

一种往复弧线组合式玉米清选装置，包括机架，上筛，下筛和多杆驱动装置，其中：上筛和下筛安装在机架上，多杆驱动装置与上筛和下筛连接并用于驱动上筛和下筛运动，所述上筛的筛面为曲面，所述下筛的曲面为平面，上筛的筛孔大于下筛的筛孔。

所述的清选装置，其中：还包括第一侧板和第二侧板，第一侧板和第二侧板固定在机架上，且分别安装在上筛两侧壁的两侧，滑动轴穿过上筛两侧壁后插在第一侧板和第二侧板的弧线轨迹滑槽中。

所述的清选装置，其中：上筛的两侧壁开设有对称的通孔，滑动轴穿过上筛的通孔后两端分别伸入第一侧板和第二侧板的弧线轨迹滑槽中。

所述的清选装置，其中：轴承安装在上筛的通孔中，滑动轴插入轴承后再伸入第一侧板和第二侧板的弧线轨迹滑槽中。

所述的清选装置，其中：多杆驱动装置包括：原动杆、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆及连架杆。

所述的清选装置，其中：原动杆一端为动力输入端，用于与电机轴相连，另一端与第一连杆的一端铰链连接；第一连杆的另一端在第二连杆上的中下部的位置与第二连杆铰接连接；第二连杆一端与杂料箱铰链连接，另一端与第三连杆的一端及下筛通过铰链连接；第三连杆的另一端与上筛通过铰链相连接；第四连接杆的一端与连架杆的一端以及下筛通过铰链相连，第四连接杆的另一端与上筛铰链相连，连架杆的另一端与杂料箱铰链相连；第一支撑杆的一端与杂料箱铰链连接，第一支撑杆的另一端与第二支撑杆的一端以及第三支撑杆的一端铰链连接，第二支撑杆的另一端与上筛铰链相连，第三支撑杆的另一端与下筛铰链相连。

所述的清选装置，其中：上筛的两侧壁在靠近风机承载板的一端开设有对称的通孔，滑动轴穿过上筛的通孔后两端分别伸入第一侧板和第二侧板的弧线轨迹滑槽中。

所述的清选装置，其中：轴承安装在通孔中，滑动轴插入轴承口后再伸入第一侧板和第二侧板的弧线轨迹滑槽中。

所述的清选装置，其中：滑槽的弧线轨迹用以下参数方程表示：

x为曲线在侧板长边方向的坐标，y为曲线在侧板短边方向的坐标，A点为圆心坐标，r为滚动基圆半径，θ为基圆滚动的角度。

所述的清选装置，其中：上筛为不规则曲面筛面，以与滑动轴的轴线相垂直的平面与上筛垂直相交后得到的交线来表示曲面筛的曲面形状，该交线由A1和A2两部分组成，则该交线用以下通式表达：

y_i＝A_isin(x_i+π)

每段交线方程及取值范围分别为：

A1段：y₁＝A₁sin(x₁+π),x₁∈[0,1/4L)A₁∈[40,50]

A2段：y₂＝A₂sin(x₂+π)，x₂∈[1/4L,L]A₂∈[20,30]

其中，A_i表示振动幅度(mm)，L表示上筛长边长度(mm)，且L长度为1000～1200，x表示距离曲面筛最左端的距离(靠近通孔61一端)(mm)，y表示随着x变化的曲面筛纵向深度(mm)。

所述的清选装置，其中：该曲面分为A1和A2两段，A1段长度比A2段长度短，且L_A1＝1/3L_A2。

附图说明

图1为往复弧线组合式玉米清选装置的前视图；

图2为往复弧线组合式玉米清选装置的后视图；

图3为机架示意图；

图4为下筛示意图；

图5为上筛示意图；

图6为侧板示意图；

图7为多杆驱动装置示意图；

图8为多风口风机示意图。

其中，图中各编号为：

机架1 杂料箱2

下筛3 第一侧板4

滑动轴5 曲面上筛6

第二侧板7 风机8

物料滑板9 多杆驱动装置10

支撑立柱11 风机承载板12

横向连接梁13 下筛孔31

通孔61 上筛孔62

弧线轨迹滑槽71 原动杆100

第一连杆101 第二连杆102

第三连杆103 第一支撑杆104

第二支撑杆105 第三支撑杆106

第四连杆107 连架杆108

下风机口81 上风机口82

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

如图1-8所示，往复弧线组合式玉米清选装置包括：包括机架1、下筛3、上筛6、风机8、物料滑板9、多杆驱动装置10、安装在机架上的杂料箱2、第一侧板4及第二侧板7。其中杂料箱2、下筛3、上筛6由下到上依次安装在机架1上。

所述的机架包括四根支撑立柱11、2根横向连接梁13、风机承载板12；2根横向连接梁13平行设置在杂料箱2的下部，并且每根横向连接梁13的首尾端分别与两根相邻的支撑立柱11焊接连接，杂料箱2焊接在横向连接梁13上。第一侧板4及第二侧板7分别设置在上筛6两侧，且分别与支撑立柱11通过螺栓连接固定。

物料滑板9与下筛的最末端通过焊接相连固定，且向下倾斜安置；多杆驱动装置包括：滑动轴5、原动杆100、第一连杆101、前后对称的第二连杆102、第三连杆103、第四连杆107、第一支撑杆104、第二支撑杆105、第三支撑杆106及连架杆108。当此清选装置配合收获机作业时，电机轴与原动杆100的动力输入端相连。原动杆100、第一连杆101、第二连杆102及机架组成曲柄摇杆机构。启动电机，原动杆100作为曲柄在电机的驱动下做圆周运动带动第一连杆101、第一连杆101从而带动第二连杆102，第二连杆102作为摇杆做圆弧运动从而带动后面整个多杆机构动作并驱动滑动轴5在弧线轨迹滑槽71中按滑槽的弧线轨迹而运动，同时与多杆驱动装置相连的上筛6和下筛3也随着多杆驱动装置10按照弧线轨迹运动。

如图1和图3所示，第一侧板4和第二侧板7与机架的四根立柱11通过螺栓连接固定；风机承载板12通过两块挂板分别与前第一侧板4、第二侧板7通过多个螺栓连接，且风机承载板12的安装高度低于第一侧板4和第二侧板7的底边高度；杂料箱2与机架的四根立柱11螺栓相连固定，两根横向连接梁13设置在杂料箱2的下部。

如图1和图7所示，在多杆驱动装置中，原动杆100一端为动力输入端，用于与电机轴相连，另一端与第一连杆101铰链连接；第一连杆101的另一端在第二连杆102上的中下部的位置(靠近偏杂料箱2的位置)与第二连杆102铰接连接；第二连杆102一端与杂料箱2铰链连接，另一端与第三连杆103的一端以及下筛6通过铰链连接；第三连杆103的另一端与上筛6通过铰链相连接；第四连杆107的一端与连架杆108的一端以及下筛3通过铰链相连，第四连杆107的另一端与上筛6铰链相连，连架杆108的另一端与杂料箱2铰链相连；第一支撑杆104的一端与杂料箱2铰链连接，第一支撑杆104的另一端与第二支撑杆105的一端以及第三支撑杆106的一端铰链连接，第二支撑杆105的另一端与上筛6铰链相连，第三支撑杆106的另一端与下筛3铰链相连；上筛6的两侧壁在靠近风机承载板12的一端开设有对称的通孔61，滑动轴5穿过上筛的通孔61后两端分别伸入第一侧板4和第二侧板7的弧线轨迹滑槽71中，优选的轴承安装在通孔61中，滑动轴5插入轴承口后再伸入第一侧板4和第二侧板7的弧线轨迹滑槽71中。第三连杆103与第四连杆107长度相同，在上筛6上的安装高度相同，第二连杆102与连架杆108长度相同，在下筛3上的安装高度相同；第一支撑杆104、第二支撑杆105以及第三支撑杆106安装在第二连杆102与连架杆108和第三连杆103与第四连杆107之间的位置。

启动电机时，原动杆100、第一连杆101、第二连杆102、及机架组成曲柄摇杆机构。原动杆100作为曲柄在电机的驱动下做圆周运动带动第一连杆101、第一连杆101运动从而带动第二连杆102运动，第二连杆102作为摇杆做圆弧运动从而带动后面整个多杆机构动作并驱动滑动轴5在弧线轨迹滑槽71中按滑槽的弧线轨迹而运动，同时与多杆驱动装置相连的上筛6和下筛3也随着多杆驱动装置10按照弧线轨迹运动。

优选的，该滑槽的弧线轨迹可用以下参数方程表示：

其中如图6所示，x轴方向为侧板长边即AB方向，即x为曲线在侧板长边方向的坐标，y轴为侧板短边即垂直AB方向，即y为曲线在侧板短边方向的坐标，A点为圆心坐标。r为滚动基圆半径，取值范围为35～45mm，θ为基圆滚动的角度，0≤θ≤2π。

如图5所示，上筛6为不规则曲面筛面62，筛面上均匀的布置有多个清选型孔63，其孔径大于玉米籽粒直径；上筛左端设置有对称的通孔61，以用来连接滑动轴5。

优选的，以与滑动轴5的轴线相垂直的平面与上筛6垂直相交后得到的交线来表示曲面筛62的曲面形状，该交线由A1和A2两部分组成，则该交线可用以下通式表达：

y_i＝A_isin(x_i+π)

每段交线方程及取值范围分别为：

A1段：y₁＝A₁sin(x₁+π),x₁∈[0,1/4L)A₁∈[40,50]

A2段：y₂＝A₂sin(x₂+π)，x₂∈[1/4L,L]A₂∈[20,30]

其中，A_i表示振动幅度(mm)，L表示上筛长边长度(mm)，且L长度为1000～1200，x表示距离曲面筛最左端的距离(靠近通孔61一端)(mm)，y表示随着x变化的曲面筛纵向深度(mm)。

由上面可知，该曲面分为A1和A2两段，A1段长度比A2段长度短，且L_A1＝1/3L_A2。两段正弦函数的系数A1大于A2，即前部分A1段的振幅大于后半段A2部分；当大量的玉米籽粒落入上筛时，幅度大的A1段既可以容纳更多的玉米籽粒，又可以使玉米籽粒大幅度运动，提高了筛选效率和筛选效果。后半段A2部分，幅度较小，使玉米籽粒在保证筛选效果的情况下减少机械损伤。

如图4所示，下筛为平面型长方形筛，筛面均匀的布置有多个清选型孔31，该孔为圆形孔且孔径小于玉米籽粒直径。

如图1所示，风机8安装在风机承载板12上，如图8所示，所述风机8有两个出风口，分别为上风机口82和下风机口81，两个出风口分别对准上筛6与下筛3设置。

所述往复弧线组合式玉米清选装置工作时可以配合着联合收获机进行作业，当夹杂着各种杂质的玉米落在所述装置的上筛6时，随着原动杆100运动驱使多杆驱动装置10按照滑动轴5在弧线轨迹滑槽71中的运动轨迹而运动，同时与多杆装置相连接的上筛6和下筛3也跟随多杆驱动装置10按照弧线轨迹运动。此时处在上筛6的玉米按照弧线轨迹以及上筛6曲面叠加后的轨迹运动且大于玉米籽粒直径的大杂质留在上筛面上，玉米籽粒和小的杂质落在下筛筛面3进行第二次清选,上述的叠加轨迹可以增加玉米籽粒及杂质在上筛面运动的幅度，减少筛选时间，增大聚集在一起的玉米的分散效率，推动玉米前进，改善筛选效果；处在下筛3的玉米随着弧线运动轨迹运动且小于玉米籽粒直径的杂质及破碎玉米颗粒掉落在杂料箱2里，此时下筛3上经过二次筛选后的玉米籽粒通过物料滑板9滑落入事先准备好的接料袋里。上筛6和下筛3采用不同的运动轨迹能够使清选效果得到改善，且能保证筛选效率以及降低玉米籽粒的机械损伤。需要清选的玉米首先经过上筛，为避免大量的玉米停留在上筛面导致清选孔堵塞，叠加的运动轨迹减少了清选时间，增大了聚集在一起的玉米的分散效率；当落入下筛进行第二次清选时，为保证清选效果以及减少玉米的机械损伤，下筛面的玉米轨迹为弧线轨迹。在此清选过程中，风机的上风口82对准上筛，下风口81对准下筛，配合着上筛6、下筛3的运动共同进行清选，将含杂率降到最低。

上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (1)

1.一种往复弧线组合式玉米清选装置，包括机架，上筛，下筛和多杆驱动装置，其特征在于：上筛和下筛安装在机架上，多杆驱动装置与上筛和下筛连接并用于驱动上筛和下筛运动，上筛的筛孔大于下筛的筛孔，所述的清选装置还包括第一侧板和第二侧板，第一侧板和第二侧板固定在机架上，且分别安装在上筛两侧壁的两侧，滑动轴穿过上筛两侧壁后插在第一侧板和第二侧板的弧线轨迹滑槽中，上筛的两侧壁开设有对称的通孔，滑动轴穿过上筛的通孔后两端分别伸入第一侧板和第二侧板的弧线轨迹滑槽中；多杆驱动装置包括：原动杆、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆及连架杆，原动杆一端为动力输入端，用于与电机轴相连，另一端与第一连杆的一端铰链连接；第一连杆的另一端在第二连杆上的中下部的位置与第二连杆铰接连接；第二连杆一端与杂料箱铰链连接，另一端与第三连杆的一端及下筛通过铰链连接;第三连杆的另一端与上筛通过铰链相连接；第四连接杆的一端与连架杆的一端以及下筛通过铰链相连，第四连接杆的另一端与上筛铰链相连，连架杆的另一端与杂料箱铰链相连；第一支撑杆的一端与杂料箱铰链连接，第一支撑杆的另一端与第二支撑杆的一端以及第三支撑杆的一端铰链连接，第二支撑杆的另一端与上筛铰链相连，第三支撑杆的另一端与下筛铰链相连。

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