自动计量式单株大豆脱粒的制造方法
【专利摘要】自动计量式单株大豆脱粒机，包括机架，所述机架底部设有自动计量装置和动力驱动装置，机架上部设有脱粒装置，动力驱动装置的动力输出端与脱粒装置的动力输入端传动连接，脱粒装置顶部设有喂入口，脱粒装置的下方设有凹板筛，机架上设有位于脱粒装置和自动计量装置之间的旋风分离装置，旋风分离装置的进口连接有位于凹板筛的下方的导流结构，旋风分离装置的出口与自动计量装置的进口连接。本发明脱粒干净完全，籽粒无损伤，在机内无残留；清选干净，无参杂；自动计数和称重快速准确，且具有记忆存储功能，方便试验后查看和处理。
【专利说明】自动计量式单株大豆脱粒机
【技术领域】
[0001]本发明属于农业机械【技术领域】，尤其涉及一种农业科研育种专用的自动计量式单株大豆脱粒机。
【背景技术】
[0002]大豆是粮食作物中蛋白质含量最丰富的作物之一，也是食用植物油的重要来源，对于维护油脂供给安全、改善居民膳食结构和发展畜牧业，具有极其重要的意义。大豆科研是大豆产业安全的重要保障，科研上大豆种子脱粒和大豆产量测定，需要对大量单株、株行或少量试验材料进行完全且无损失无混杂脱粒和准确的计数及称重。
[0003]目前，我国在大豆科研的育种和测产过程中，很少有专用的设备，单株脱粒工作通常由人工或普通脱粒机完成，而计量工作则完全靠人工完成。采用人工脱粒，效率较低，耗费时间较长，籽粒损伤小但间接损失大，试验数据可比性差。采用普通大豆脱粒机脱粒，籽粒损伤和夹带损失较大，作业结束后机器内部清理困难，籽粒残留量大，造成实验数据可靠性较差。人工计量时由于长时间的观察、计数，容易引起视觉及大脑的疲劳，进而影响计量的准确率。此外人工计量效率较低，影响了整个试验的进程。若能实现大豆单株脱粒和计量的机械化和自动化，可以节省大量的科研成本、缩短生产周期和提高试验精度，大大有利于我国大豆产业的发展。
【发明内容】
[0004]本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种操作简单、脱粒损伤小、脱净率高、脱粒效率高且能自动记录脱下的总粒数和重量的自动计量式单株大豆脱粒机。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:自动计量式单株大豆脱粒机，包括机架2，所述机架2底部设有自动计量装置19和动力驱动装置4，机架2上部设有脱粒装置11，动力驱动装置4的动力输出端与脱粒装置11的动力输入端传动连接，脱粒装置11顶部设有喂入口 10，脱粒装置11的下方设有凹板筛12，机架2上设有位于脱粒装置11和自动计量装置19之间的旋风分离装置13，旋风分离装置13的进口连接有位于凹板筛12的下方的导流结构，旋风分离装置13的出口与自动计量装置19的进口连接。
[0006]所述自动计量装置19包括箱体35，箱体35内设有微电脑控制器20、接种盒21、分体式称重盒22、称重传感器30和驱动电机23，接种盒21和分体式称重盒22的顶部均敞口，旋风分离装置13的出口位于接种盒21的上方，接种盒21内底部设有分种定盘24，分种定盘24上设有分种动盘25，驱动电机23设在分体式称重盒22下方，驱动电机23的主轴上端竖直穿过接种盒21和分种定盘24后与分种动盘25传动连接，接种盒21内壁设有支架38，支架38上设有位于分种动盘25上方的上小下大的分流筒47，分种动盘25的圆周边沿设有一圈间隔并均匀布置的下料孔26，支架38下部设有与分种动盘25的下料孔26接触的刮种毛刷27，接种盒21底部设有穿过分种定盘24与下料孔26连通的排种管28，排种管28上设有用于监测排种量的光电传感器29，排种管28的出口位于分体式称重盒22的上方，分体式称重盒22设在称重传感器30上，微电脑控制器20上设有显示面板31和控制按钮32，微电脑控制器20的信号输入端分别连接有光电计量器33和称重计量器34，光电计量器33与光电传感器29连接，称重计量器34与称重传感器30连接。
[0007]所述脱粒装置11包括设在机架I上的复合式滚筒36、水平转动连接在机架I上并位于复合式滚筒36内的脱粒辊37，喂入口 10设在复合式滚筒36顶部一侧，脱粒辊37上设有板状齿39和弧形圆头钉齿40，板状齿39位于喂入口 10下方并呈螺旋排列布置，弧形圆头钉齿40沿脱粒辊37轴向至少设有两排，相邻两排的弧形圆头钉齿40间隔布置。
[0008]所述动力驱动装置4为电动机,动力驱动装置4的动力输出端设有主动带轮3,脱粒辊37的中心轴一端设有从动带轮9，主动带轮3通过传动带5与从动带轮9连接，机架I上设有将主动带轮3、从动带轮9和传动带5罩住的安全罩6。
[0009]所述旋风分离装置13包括旋风分离筒41和风机42，旋风分离筒41的切向方向设有进料口 43，旋风分离筒41的下端和上端分别设有籽粒出口 44和杂余出口 45，风机42的进风口通过抽风管道46与杂余出口 45连接，风机42的出风口连接有杂物收集袋。
[0010]所述导流结构包括导流板8和导流管7，导流管7的出口与进料口 43连接。
[0011]所述机架I下设有万向轮I。
[0012]采用上述技术方案，大豆植株经喂入口喂进脱粒系统，由复合式滚筒脱粒，复合式滚筒的脱粒辊上设有呈螺旋排列布置的板状齿，主脱粒区为弧形圆头钉齿，动力驱动装置带动脱粒辊高速旋转，脱粒辊上的弧形圆头钉齿将大豆植株粉碎，籽粒和杂物一同通过凹板筛下落到导流板，在 风机的作用下，籽粒和杂物通过导流管进入到旋风分离筒，轻质的杂物被风机抽到杂物收集袋内存储，较重的籽粒落到接种盒内，分流筒可以使种子在自身的重力下滑落到分种动盘的下料孔的面上，下料孔正好容纳一粒豆粒，驱动电机带动分种动盘转动，分种动盘的边缘开有和豆粒相匹配的下料孔。在分种动盘转动的过程中，接种盒中的豆粒在重力的作于下填充在分种动盘的下料孔中，刮种毛刷可将落入下料孔中多余的种子刮下，确保籽粒的单粒下落。刮种毛刷防止刮种造成籽粒的机械损伤。落入到下料孔中的豆粒随分种动盘一起运动，当种子随分种动盘一起运动到排种管的进口时种子进入排种管，落到分体式称重盒内，光电传感器安装在排种管上并与光电计量器连接，大豆籽粒经过光电传感器时能够切断照到光敏元件上的光线，在负载电阻上就能得到随光照强度变化而变化的电信号。将此信号输入到光电计量器即可完成计数。同样，电阻应变式称重传感器安装在分体式称重盒下面，当种子进入分体式称重盒内时，在种子重力的作用下，弹性体带动应变片发生形变，导致电阻变化，通过桥路把这种变化转化为电信号传输给称重计量器即可完成称重。信号计量器处理过的数据经微电脑控制器整合后在显示面板上显示，待示数稳定后，整个自动计量系统停止，显示最终结果并将数据储存在系统中，便于查看应用。
[0013]光电式传感器和电阻应变式称重传感器作为检测元件，具有制作简单、工艺成熟、准确度高、反应快等优点，而且可测参数多，结构简单，形式灵活多样，在生产过程中的检测、控制等领域应用非常广泛。为了能够在不同地区、不同场合使用，把传感器和计量器组成的计量单元与微电脑控制器相融合实现自动调零和校准、自动锁定测量结果和自动控制分种盘驱动电机动作，以及测量数据的记忆和存储。此种方案技术难度较小、可操作行强，处理模块固化，性能稳定，抗干扰性强，测量准确。
[0014]凹板筛的作用是分离脱出物中的籽粒，并配合脱粒辊实现揉搓脱粒。本设计选用冲孔筛，筛孔边缘做钝化处理，减小脱粒分离过程中破皮现象的发生。为保证大豆籽粒顺利通过筛孔，筛孔直径应大于籽粒的最大尺寸。脱粒间隙为脱粒辊的齿顶和凹板筛面之间的间隙，调小间隙可增大脱净率，但过小又会使谷粒破碎和堵塞。收获干燥、完熟的谷物时，可加大间隙以提高喂人量，这样既能保证脱净率，又能提高生产率，根据资料和经验脱粒间隙取 25 mm。
[0015]脱粒后的混合籽粒经机内导流板切向进入旋风分离筒内。在旋风分离筒内受到旋转气流和惯性力作用，较轻的荚皮和短茎杆的杂物在分离过程中向筒内高速气流区运动，随上行气流经吸风机排出机外落入杂物收集袋中。较重的籽粒沿筒壁落入自动计量装置的接种盒中，清选工作完成。
[0016]综上所述，本发明设计主要有三个创新点:1、自动计量装置与脱粒机的有机结合，使脱粒和计量一次完成，减少了作业步骤，降低了外界因素对试验数据的影响，提高了数据的可靠性。传感器和微电脑控制器的运用，提高了脱粒机的自动化程度，在提高试验精度的同时解放了劳动生产力、节约了生产成本、加快了科研精度。
[0017]2、该机的脱粒复合式滚筒喂入端采用螺旋排列的板状齿，该结构具有较强的抓取和断杆能力，且对秸杆的揉搓能力也较强，方便植株的喂入和下一步的全面脱粒。主脱粒区采用弧形圆头钉齿结构，该结构在相同的工作状态，即复合式脱粒辊转速和复合式脱粒辊质量均相同的条件下，对籽粒的打击力小于直杆齿。弧形圆头钉齿的这一特点并不会降低脱净率，因为通过与配套凹板筛的配合对大豆的戳擦能力增强，这样在保证了脱净率的前提下降低了籽粒损伤出现的几率。
[0018]3、该机采用旋风分离清选方式，可明显降低籽粒的含杂率。同时，杂余出口的杂物收集袋的配合使用，便于杂余出口损失豆粒的收集，且消除了脱粒扬尘的出现，保证了良好的科研工作环境，有利于工作人员的身体健康。
[0019]本发明脱粒干净完全，籽粒无损伤，在机内无残留；清选干净，无参杂；自动计数和称重快速准确，且具有记忆 存储功能，方便试验后查看和处理。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中自动计量装置的结构示意图；
图3是本发明中脱粒装置的结构示意图；
图4是图3的左视图；
图5是本发明中旋风分离装置的结构示意图；
图6是图2中支架和分流筒的结构示意图；
图7是图2中分种动盘的俯视图。
【具体实施方式】
[0021]如图1~图7所示,本发明的自动计量式单株大豆脱粒机,包括机架2,所述机架2底部设有自动计量装置19和动力驱动装置4，机架2上部设有脱粒装置11，动力驱动装置4的动力输出端与脱粒装置11的动力输入端传动连接，脱粒装置11顶部设有喂入口 10，脱粒装置11的下方设有凹板筛12，机架2上设有位于脱粒装置11和自动计量装置19之间的旋风分离装置13，旋风分离装置13的进口连接有位于凹板筛12的下方的导流结构，旋风分离装置13的出口与自动计量装置19的进口连接。
[0022]自动计量装置19包括箱体35，箱体35内设有微电脑控制器20、接种盒21、分体式称重盒22、称重传感器30和驱动电机23，接种盒21和分体式称重盒22的顶部均敞口，旋风分离装置13的出口位于接种盒21的上方，接种盒21内底部设有分种定盘24，分种定盘24上设有分种动盘25，驱动电机23设在分体式称重盒22下方，驱动电机23的主轴上端竖直穿过接种盒21和分种定盘24后与分种动盘25传动连接，接种盒21内壁设有支架38，支架38上设有位于分种动盘25上方的上小下大的分流筒47，分种动盘25的圆周边沿设有一圈间隔并均匀布置的下料孔26，支架38下部设有与分种动盘25的下料孔26接触的刮种毛刷27，接种盒21底部设有穿过分种定盘24与下料孔26连通的排种管28，排种管28上设有用于监测排种量的光电传感器29，排种管28的出口位于分体式称重盒22的上方，分体式称重盒22设在称重传感器30上，微电脑控制器20上设有显示面板31和控制按钮32，微电脑控制器20的信号输入端分别连接有光电计量器33和称重计量器34，光电计量器33与光电传感器29连接，称重计量器34与称重传感器30连接。
[0023]脱粒装置11包括设在机架I上的复合式滚筒36、水平转动连接在机架I上并位于复合式滚筒36内的脱粒辊37，喂入口 10设在复合式滚筒36顶部一侧，脱粒辊37上设有板状齿39和弧形圆头钉齿40，板状齿39位于喂入口 10下方并呈螺旋排列布置，弧形圆头钉齿40沿脱粒辊37轴向至少设有两排，相邻两排的弧形圆头钉齿40间隔布置。
[0024]动力驱动装置4为电动机,动力驱动装置4的动力输出端设有主动带轮3,脱粒棍37的中心轴一端设有从动带轮9，主动带轮3通过传动带5与从动带轮9连接，机架I上设有将主动带轮3、从动带轮9和传动带5罩住的安全罩6。
[0025]旋风分离装置13包括旋风分离筒41和风机42，旋风分离筒41的切向方向设有进料口 43，旋风分离筒41的下 端和上端分别设有籽粒出口 44和杂余出口 45，风机42的进风口通过抽风管道46与杂余出口 45连接，风机42的出风口连接有杂物收集袋。
[0026]导流结构包括导流板8和导流管7，导流管7的出口与进料口 43连接。
[0027]本发明在工作使用时，大豆植株经喂入口 10喂进脱粒系统，由复合式滚筒36脱粒，复合式滚筒36的脱粒辊37上设有呈螺旋排列布置的板状齿，主脱粒区为弧形圆头钉齿，动力驱动装置带动脱粒辊37高速旋转，脱粒辊37上的弧形圆头钉齿40将大豆植株粉碎，籽粒和杂物一同通过凹板筛12下落到导流板8，在风机42的作用下，籽粒和杂物通过导流管7进入到旋风分离筒41，轻质的杂物被风机抽到杂物收集袋(图中为示意出)内存储，较重的籽粒落到接种盒21内，分流筒47可以使种子在自身的重力下滑落到分种动盘25的下料孔26的面上，下料孔26正好容纳一粒豆粒，驱动电机23带动分种动盘25转动，分种动盘25的边缘开有和豆粒相匹配的下料孔26。在分种动盘25转动的过程中，接种盒21中的豆粒在重力的作于下填充在分种动盘25的下料孔26中，刮种毛刷27可将落入下料孔26中多余的种子刮下，确保籽粒的单粒下落。刮种毛刷27防止刮种造成籽粒的机械损伤。落入到下料孔26中的豆粒随分种动盘25 —起运动，当种子随分种动盘25 —起运动到排种管28的进口时种子进入排种管25，落到分体式称重盒22内，光电传感器29安装在排种管28上并与光电计量器33连接，大豆籽粒经过光电传感器29时能够切断照到光敏元件上的光线，在负载电阻上就能得到随光照强度变化而变化的电信号。将此信号输入到光电计量器33即可完成计数。同样，电阻应变式称重传感器30安装在分体式称重盒22下面，当种子进入分体式称重盒22内时，在种子重力的作用下，弹性体带动应变片发生形变，导致电阻变化，通过桥路把这种变化转化为电信号传输给称重计量器34即可完成称重。信号计量器处理过的数据经微电脑控制器20整合后在显示面板31上显示，待示数稳定后，整个自动计量系统停止，显示最终结果并将数据储存在系统中，便于查看应用。当分体式称重盒22盛装满大豆籽粒后，将分体式称重盒22取出箱体35倒出，再把空的分体式称重盒22放到称重传感器30上。
[0028]光电传感器29和电阻应变式称重传感器30作为检测元件，具有制作简单、工艺成熟、准确度高、反应快等优点，而且可测参数多，结构简单，形式灵活多样，在生产过程中的检测、控制等领域应用非常广泛。为了能够在不同地区、不同场合使用，把传感器和计量器组成的计量单元与微电脑控制器20相融合实现自动调零和校准、自动锁定测量结果和自动控制分种盘驱动电机23动作，以及测量数据的记忆和存储。此种方案技术难度较小、可操作行强，处理模块固化，性能稳定，抗干扰性强，测量准确。
[0029]凹板筛12的作用是分离脱出物中的籽粒，并配合脱粒辊37实现揉搓脱粒。本设计选用冲孔筛，筛孔边缘做钝化处理，减小脱粒分离过程中破皮现象的发生。为保证大豆籽粒顺利通过筛孔，筛孔直径应大于籽粒的最大尺寸。
[0030]凹板筛12的作用是分离脱出物中的籽粒，并配合脱粒辊37上的板状齿39和弧形圆头钉齿40实现揉搓脱粒。本发明选用冲孔筛，筛孔边缘做钝化处理，减小脱粒分离过程中破皮现象的发生。为保证大豆籽粒顺利通过筛孔，筛孔直径应大于籽粒的最大尺寸。根据大豆籽粒的尺寸(见表1)确定筛孔尺寸，取筛孔直径为0=15 mm，筛孔交错排列以提高有效分离面积。凹板筛12弧长为:
【权利要求】
1.自动计量式单株大豆脱粒机，包括机架(2)，其特征在于:所述机架(2)底部设有自动计量装置(19)和动力驱动装置(4)，机架(2)上部设有脱粒装置(11)，动力驱动装置(4)的动力输出端与脱粒装置(11)的动力输入端传动连接，脱粒装置(11)顶部设有喂入口(10)，脱粒装置(11)的下方设有凹板筛(12)，机架(2)上设有位于脱粒装置(11)和自动计量装置(19)之间的旋风分离装置(13)，旋风分离装置(13)的进口连接有位于凹板筛(12)的下方的导流结构，旋风分离装置(13)的出口与自动计量装置(19)的进口连接。
2.根据权利要求1所述的自动计量式单株大豆脱粒机，其特征在于:所述自动计量装置(19)包括箱体(35)，箱体(35)内设有微电脑控制器(20)、接种盒(21)、分体式称重盒(22)、称重传感器(30)和驱动电机(23)，接种盒(21)和分体式称重盒(22)的顶部均敞口，旋风分离装置(13)的出口位于接种盒(21)的上方，接种盒(21)内底部设有分种定盘(24)，分种定盘(24 )上设有分种动盘(25 )，驱动电机(23 )设在分体式称重盒(22 )下方，驱动电机(23)的主轴上端竖直穿过接种盒(21)和分种定盘(24)后与分种动盘(25)传动连接，接种盒(21)内壁设有支架(38)，支架(38)上设有位于分种动盘(25)上方的上小下大的分流筒(47)，分种动盘(25)的圆周边沿设有一圈间隔并均匀布置的下料孔(26)，支架(38)下部设有与分种动盘(25)的下料孔(26)接触的刮种毛刷(27)，接种盒(21)底部设有穿过分种定盘(24)与下料孔(26)连通的排种管(28)，排种管(28)上设有用于监测排种量的光电传感器(29)，排种管(28)的出口位于分体式称重盒(22)的上方，分体式称重盒(22)设在称重传感器(30)上，微电脑控制器(20)上设有显示面板(31)和控制按钮(32)，微电脑控制器(20)的信号输入端分别连接有光电计量器(33)和称重计量器(34)，光电计量器(33)与光电传感器(29 )连接，称重计量器(34 )与称重传感器(30 )连接。
3.根据权利要求1或2`所述的自动计量式单株大豆脱粒机，其特征在于:所述脱粒装置(11)包括设在机架(1)上的复合式滚筒(36 )、水平转动连接在机架(1)上并位于复合式滚筒(36)内的脱粒辊(37)，喂入口(10)设在复合式滚筒(36)顶部一侧，脱粒辊(37)上设有板状齿(39)和弧形圆头钉齿(40)，板状齿(39)位于喂入口(10)下方并呈螺旋排列布置，弧形圆头钉齿(40)沿脱粒辊(37)轴向至少设有两排，相邻两排的弧形圆头钉齿(40)间隔布置。
4.根据权利要求3所述的自动计量式单株大豆脱粒机，其特征在于:所述动力驱动装置(4)为电动机，动力驱动装置(4)的动力输出端设有主动带轮(3)，脱粒辊(37)的中心轴一端设有从动带轮(9)，主动带轮(3)通过传动带(5)与从动带轮(9)连接，机架(1)上设有将主动带轮(3)、从动带轮(9)和传动带(5)罩住的安全罩(6)。
5.根据权利要求1或2所述的自动计量式单株大豆脱粒机，其特征在于:所述旋风分离装置(13)包括旋风分离筒(41)和风机(42)，旋风分离筒(41)的切向方向设有进料口(43),旋风分离筒(41)的下端和上端分别设有籽粒出口(44)和杂余出口(45)，风机(42)的进风口通过抽风管道(46 )与杂余出口( 45 )连接，风机(42 )的出风口连接有杂物收集袋。
6.根据权利要求5所述的自动计量式单株大豆脱粒机，其特征在于:所述导流结构包括导流板(8 )和导流管(7 )，导流管(7 )的出口与进料口( 43 )连接。
7.根据权利要求1或2所述的自动计量式单株大豆脱粒机，其特征在于:所述机架(1)下设有万向轮(I)。
【文档编号】A01F12/44GK103650787SQ201310598322
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月25日 优先权日:2013年11月25日
【发明者】余永昌, 郝玉伟, 李 赫, 陈新昌, 屈哲 申请人:河南农业大学