一种谷物流量检测实验平台的制作方法

本发明属于农业智能装备领域，具体地说是一种谷物流量检测实验平台。

背景技术：

在精准农业中，谷物流量传感器是测产系统的重要组成之一。目前应用的谷物流量传感器主要有四种类型：即冲量式流量传感器、射线式流量传感器、光电式流量传感器以及容积式流量传感器。从安全性和精度上考虑，冲量式流量传感器是比较适合在田间测产系统中应用，欧美等国的商品化测产系统中大多采用了冲量式流量传感器。受气候和条件的影响，冲量式流量传感器在收割机上设计开发时较为困难。在设计冲量式流量传感器时国内外搭建专门的实验平台，把传感器的开发过程从收割机上转移到实验室内进行。这样做的优点是：首先根据提升器的结构和谷物抛出位置不但能够确定传感器的安装位置和角度，而且还能设计出合理的传感器尺寸。其次，克服了气候和条件的影响，对传感器精度能够多次重复检验。但是，所研制的谷物流量检测实验平台，测量的精度不高，而且不适合我国大型联合收割机净量提升器的结构特点。

技术实现要素：

为了标定和验证谷物流量传感器，本发明的目的在于提供一种谷物流量检测实验平台。该物流量检测实验平台主要用于谷物流量传感器的标定与精度验证。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括基架、进给机构、提升机构、称重机构及动力机构，其中称重机构位于基架的顶部，包括称重箱、挡板及称重传感器，所述称重传感器安装在称重箱与基架之间，所述称重箱的底部设有可开关的挡板；所述进给机构位于称重机构的下方，包括存储箱及进给滑道，该存储箱安装在基架上，底部设有可抽拉的阀板，所述进给滑道位于存储箱的下方，并与所述基架的承载平面倾斜设置；所述提升机构包括输送绞龙、升运器及均粮绞龙，该升运器倾斜地安装在基架上，顶端位于所述称重箱的上方，并设有待检测的谷物流量传感器，所述输送绞龙与均粮绞龙分别连接于升运器的两端、并安装在所述基架 上；所述动力机构安装在基架上，驱动所述提升机构运转；所述提升机构接收来自进给机构的谷物，把谷物传送提升、并抛进称重机构中，对所述谷物流量传感器进行标定和精度验证。

其中：所述升运器的下端外侧设有牙嵌式安全离合器，该包括螺母、挡圈、弹簧、大皮带轮、摩擦片及轮毂，所述大皮带轮可转动地套设在所述输送绞龙的输送绞龙中心轴上，该大皮带轮内设有套在输送绞龙中心轴上、并与输送绞龙中心轴连动的轮毂，所述轮毂与大皮带轮之间设有两个摩擦片；所述大皮带轮外侧的输送绞龙中心轴上装有弹簧，该弹簧的外侧依次设有套设在输送绞龙中心轴上的挡圈及螺母，所述弹簧通过螺母与挡圈将大皮带轮、两个摩擦片和轮毂压合在一起；所述输送绞龙中心轴通过轴承与升运器的下端转动连接，该轴承与轮毂之间设有套在输送绞龙中心轴上的轴套，该轴套的两端分别抵接在轮毂和轴承上；

所述进给滑道的两端分别通过长支柱及短支柱固定在基架的承载平面上，所述长支柱支撑的一端高于短支柱支撑的另一端，所述进给滑道与所述承载平面之间呈45°倾角；所述升运器的顶端位于称重箱一端的上方，所述称重箱长度方向的两侧及另一端均设有支座，每个所述支座与基架之间均设有安装在基架上称重传感器；

所述动力机构包括异步电机、连接轴、小皮带轮及v型带，该异步电机安装在所述基架上，输出端与连接轴的一端相连，所述连接轴的另一端与所述小皮带轮连接，所述小皮带轮通过v型带将动力输出到所述提升机构；所述v型带上设有安装在承载平面上的张紧轮；

所述基架包括通过竖梁依次连接的上支撑梁、中支撑梁和下支撑梁，该上支撑梁的每侧边中心处及中支撑梁的每侧边中心处均设有定位通孔，所述下支撑梁上铺设钢板形成所述承载平面；所述基架的底部安装有用于实验平台自由移动的万向轮；所述升运器底部固定在基架的承载平面上，与该承载平面呈70°倾角，所述升运器的上部搭接在基架的上支撑梁上，中部通过L形连板与所述竖梁固接；所述输送绞龙及均粮绞龙均与所述承载平面平行。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明可使谷物在实验平台中循环使用，省去了人工对谷物的装载和卸载，并可对谷物流量传感器进行标定和精度验证。

2.本发明在升运器下端外侧设置了牙嵌式安全离合器，使本发明的实验平台具有过载保护功能，保证了过载情况下其他传动部件不被损坏。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明基架的立体结构示意图；

图3为本发明进给机构的结构示意图；

图4为本发明提升机构的结构示意图；

图5为本发明升运器的牙嵌式安全离合器的结构示意图；

图6为本发明称重机构的结构主视图；

图7为图6的俯视图；

图8为本发明动力机构的结构示意图；

其中：1为基架，1a为上支撑梁，1b为中支撑梁，1c为下支撑梁，1d为万向轮，1e为定位通孔，1f为承载平面，1g为竖梁，

2为进给机构，2a为存储箱，2b为阀板，2c为进给滑道，2d为长支柱，2e为短支柱，

3为提升机构，3a为输送绞龙，3b为升运器，3c为均粮绞龙，3d为L形连板，3e为牙嵌式安全离合器，3e1为螺母，3e2为挡圈，3e3为弹簧，3e4为大皮带轮，3e5为摩擦片，3e6为轮毂，3e7为输送绞龙中心轴，3e8为轴套，3e9为轴承，

4为称重机构，4a为称重箱，4a1为支座，4b为挡片，4c为称重传感器，

5为动力机构，5a为异步电机，5b为联轴器，5c为轴承座，5d为连接轴，5e为小皮带轮，5f为V型带，5g为张紧轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1所示，本发明包括基架1及分别安装在该基架1上的进给机构2、提升机构3、称重机构4和动力机构5，其中称重机构4位于基架1的顶部，进给机构2位于称重机构4的下方；动力机构5驱动提升机构3使其运转，提升机构3接收来自进给机构2的谷物，并把谷物传送提升、最后抛进称重机构4中，称重机构4可用于谷物流量传感器的标定和精度验证。

如图2所示，基架1包括通过竖梁1g依次连接的上支撑梁1a、中支撑梁1b和下支撑梁1c，该上支撑梁1a及中支撑梁1b均为长方形，四条边的中心处均设有定位通孔1e，用于和称重传感器4c连接。下支撑梁1c上铺设钢板形成一个承载平面1f；基架1的底部安装了四只万向轮1d，用于实验平台的自由移动。

如图3所示，进给机构2包括存储箱2a、阀板2b、进给滑道2c、长支柱2d和短支柱2e，存储箱2a顶部呈长方形，四周均设有支座4a1，每个支座4a1均对应一个中支撑梁1b上的定位通孔1e；存储 箱2a通过螺栓固定在基架1和中支撑梁1b上，长支柱2d和短支柱2e固定在基架1的承载平面上1f，并且支撑着进给滑道2c的两端，长支柱2d支撑的一端高于短支柱2e支撑的另一端，使进给滑道2c与承载平面1f呈45°倾角。存储箱2a的底部设有可抽拉的阀板2b，打开存储箱2a底部的阀板2b，谷物依靠重力能够滑入提升机构3中。

如图4所示，提升机构3包括输送搅龙3a、升运器3b和均粮搅龙3c，升运器3b底部固定在基架1的承载平面1f上，与该承载平面1f呈70°倾角，升运器3b的上部搭接在基架1的上支撑梁1a上，中部通过一块L形连板3d与竖梁1g固接；输送搅龙3a和均粮搅龙3c分别连接于升运器3b的两端，且输送搅龙3a安装在承载平面1f上、均粮搅龙3c安装在上支撑梁1a上，输送搅龙3a和均粮搅龙3c均与承载平面1f平行。本发明的输送搅龙3a、均粮搅龙3c和升运器3b均为现有技术，输送搅龙3a和均粮搅龙3c均为绞龙输送机。

升运器3b的下端外侧设有牙嵌式安全离合器3e，它的作用是在超负荷下防止升运器3b的其他传动部件不被损坏。如图5所示，牙嵌式安全离合器3e包括螺母3e1、挡圈3e2、弹簧3e3、大皮带轮3e4、摩擦片3e5、轮毂3e6、输送搅龙中心轴3e7、轴套3e8和轴承3e9，输送绞龙中心轴3e7通过轴承3e9与升运器3b的下端转动连接，大皮带轮3e4套在输送搅龙中心轴3e7上，并可以绕输送搅龙中心轴3e7轴心自由地旋转。在大皮带轮3e4和轴承3e9之间安装有轮毂3e6、轴套3e8和两个摩擦片3e5，轮毂3e6套设在输送搅龙中心轴3e7上，利用平键与输送搅龙中心轴3e7连接，轴套3e8套在输送绞龙中心轴3e7上，两端分别抵接在轮毂3e6和轴承3e9上；轮毂3e6与大皮带轮3e4之间设有两个摩擦片3e5。在大皮带轮3e4外侧的输送绞龙中心轴3e7上装有弹簧3e3，该弹簧3e3的外侧依次设有套设在输送绞龙中心轴3e7上的挡圈3e2及螺母3e1，通过螺母3e1与挡圈3e2将大皮带轮3e4、两个摩擦片3e5和轮毂3e6紧密地压合在一起，可通过改变弹簧3e3的承载长度L来调节牙嵌式安全离合器3e的扭矩，当升运器3b发生超负荷时，两个摩擦片3e5之间便开始打滑，输入升运器3b的动力被切断以防工作部件被损坏。

如图6、图7所示，称重机构4包括称重箱4a、挡板4b和三个称重传感器4c，升运器3b的顶端位于称重箱4a一端的上方，其中有两个传感器4c安装在称重箱4a长边的两侧，另一个安装在短边(另一端)的一侧，称重箱4a的这三边上均设有支座4a1，每个支座4a1均对应一个上支撑梁1a上的定位通孔1e；称重传感器4c利用螺栓安装在基架1的上支撑梁1a和称重箱4a的支座4a1之间，称重箱 4a底部设有一块挡板4b，打开挡板4b谷物依靠重力又回到进给机构2中，这样谷物在实验台上可以循环使用。

如图8所示，动力机构包括异步电机5a、联轴器5b、轴承座5c、连接轴5d、小皮带轮5e及v型带5f，异步电机5a安装在基架1上，连接轴5d的一端通过联轴器5b与异步电机5a的输出轴相连，连接轴5d的另一端通过平键和小皮带轮连接5e，连接轴5d的中间部分依靠过盈配合固定在轴承座5c内圈；当异步电机5a启动时，动力通过联轴器5b和连接轴5d传送到小皮带轮5e上，使其旋转，小皮带轮5e又通过v型带5f将动力输出到大皮带轮3e4上。为提高传动效率，在v型带5f上安装一个固定在承载平面1f上的张紧轮5g，调整张紧轮5g的上下位置可适当调整v型带5f的张紧度。

本发明的称重传感器4c及谷物流量传感器均与数据采集系统(本发明的数据采集系统为现有技术)电连接，采集谷物流量传感器和称重传感器4c的相关数据。

本发明的工作原理为：

整个实验平台只靠一台异步电机5a提供动力。打开阀板2b，谷物依靠重力由存储箱2a落到进给滑道2c上，并沿进给滑道2c滑到输送绞龙3a处，通过输送绞龙3a运送至升运器3b的下端，再由升运器3b将谷物提升至顶端并抛出，抛出的谷物冲击谷物流量传感器反弹进入称重箱4a中，可通过均粮绞龙3c的作用均匀地分布在称重箱4a中；打开挡板4b，谷物依靠重力又回到进给机构2中，这样谷物在实验台上可以循环使用。

谷物流量传感器的标定:谷物流量传感器安装在升运器3b的出口处，谷物冲击到谷物流量传感器上时，同时记录谷物流量传感器的输出电压值和称重传感器4c输出谷物质量，采用最小二乘法对电压值和谷物质量的关系进行标定。

谷物流量传感器的精度验证:以称重传感器4c输出谷物质量为基准，与谷物流量传感器计算得到的谷物质量进行对比，通过计算相对误差来检验谷物流量传感器的精度。