一种清选干燥装置及方法和收获机与流程

本发明属于农机技术领域，尤其涉及一种清选干燥装置及方法和收获机。

背景技术：

履带式水稻联合收获机在工作时振动筛是通过往复运动对脱粒籽粒进行筛选，在往复式运动过程中振动筛上的滚动轴承在导轨上将产生很大的压力，但是该部分的能量是以摩擦生热的形式耗散掉了，也导致联合收获机清选装置能量利用效率较低，对联合收获机整机造成了很大的浪费。由于水稻脱出混合物在清选时常存在籽粒含水率较高，导致后续清选效率降低，因此可以通过在线干燥的方式对清选中的籽粒进行清选。但是对清选过程中籽粒的在线干燥还需要外加能源，因此提高联合收获机的能量利用效率具有重要意义。

目前与清选装置及振动筛相关的能量回收和利用装置及方法相关的专利主要有：授权公告号为cn204136758u，名称为“能量回收及利用装置和混合动力汽车”的中国发明专利公开了一种能量回收及利用装置和混合动力汽车，将制动能量以动能形式储存在飞轮电池中，在车辆启动、加速时再释放出电能，以作为第二动力源辅助动力电池提供动力。申请公布号为cn106223391a，名称为“一种挖掘机能量回收及利用系统”的中国发明专利公开了一种挖掘机能量回收及利用系统，其通过第一控制阀使第一油缸缩回，第一油缸无杆腔经第二控制阀、第二油缸使回收油液增压进入液压蓄能器，实现动臂势能的回收；当动臂提升时，根据第一油缸流量需要，控制变量液压泵和液压蓄能器驱动第一油缸运行，实现动臂势能的利用；授权公告号为cn103448545a，名称为“基于轮轴发电机的车用能量回收及利用方法”的中国发明专利公开了一种基于轮轴发电机的车用能量回收及利用方法，采用由普通汽车离合器至车轮传动系轴驱动的双电压汽车发电机取代原由发动机直接驱动的发电机，在智能系统的控制下利用汽车刹车、滑行的动能发电，充分回收能量，并由超级电容、低压电瓶和高压蓄电池组分别储存回收电能供车辆电器使用，同时对车辆提供电制动功能，减少刹车装置的损耗。

以上专利可以实现在特定领域的能量回收并降低能量损失，但无法适用于水稻联合收获机振动筛工作时的压力的能量回收和利用。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明提出了一种清选干燥装置及方法，利用压电原理实现对收获机清选装置工作时的压力能的回收和利用，在不影响清选装置正常工作的情况下，实现了能量的回收和利用，结构简单，可靠性强。本发明在水稻清选过程中实现了振动筛往复运动能量的回收和利用，将收集得能量用于清选装置清选时的水稻干燥以及车载蓄电池的充电，减少清选过程中不必要能量的浪费，有效提高了能量的利用和转化效率。

本发明还提供一种包括所述清选干燥装置的收获机。

本发明的技术方案是：一种清选干燥装置，包括能量转换装置、电能收集处理系统、电能流向控制系统、蓄电池、振动筛加热装置、支撑装置和振动筛轴承滚动导轨；

所述支撑装置上设有多个能量转换装置，所述能量转换装置的上部与振动筛轴承滚动导轨连接，能量转换装置用于将振动筛筛体往复运动所产生的压力能转换为电能；

所述电能收集处理系统分别与能量转换装置、电能流向控制系统、蓄电池和振动筛加热装置连接，电能收集处理系统用于将能量转换装置产生的电能进行收集；

所述电能流向控制系统分别与蓄电池和振动筛加热装置连接，蓄电池和振动筛加热装置连接；所述电能流向控制系统用于根据蓄电池的soc值和振动筛加热装置的实际工作电流判断将电能用于蓄电池充电或者用于振动筛加热装置的工作，以及是否利用蓄电池为振动筛加热装置提供电能。

上述方案中，所述能量转换装置包括受压弹头、圆柱壳体、弹簧、压片、压电材料和安装底壳；

所述受压弹头下端与弹簧上端连接，受压弹头上端与振动筛滚动轴承滚动导轨连接，圆柱壳体的底部与安装底壳连接，受压弹头和弹簧竖向安装在圆柱壳体内，受压弹头能够沿着圆柱壳体内壁上下移动，弹簧下端与压片连接，压片能够与压电材料接触，压电材料安装在底壳内，安装底壳安装在支撑装置上。

进一步的，所述圆柱壳体底部存在挡环，挡环用于限制压片的位置。

上述方案中，所述电能收集处理系统包括汇流电路、整流电路、电能存储装置和变压器；

所述汇流电路依次与整流电路、电能存储装置和变压器连接。

上述方案中，所述电能流向控制系统包括控制开关a、soc监测装置、功率电阻、保护电阻、单片机、电流监测装置、控制开关b和控制开关c；

所述控制开关a、功率电阻和蓄电池串联；

所述保护电阻、电流监测装置、控制开关b和振动筛加热装置串联；

所述蓄电池、控制开关c和振动筛加热装置串联；

所述单片机分别与控制开关a、soc监测装置、电流监测装置、控制开关b和控制开关c连接。

上述方案中，所述振动筛加热装置包括导线和电阻丝；

所述电阻丝和导线连接，电阻丝和导线用于安装在振动筛筛体的横向筛条上，且导线固定在振动筛筛体的纵向筛条的位置上，电阻丝通过导线悬空在纵向筛条之间。

上述方案中，所述振动筛轴承滚动导轨设有多个通孔，所述受压弹头的上端伸入通孔。

一种收获机，包括所述的清选干燥装置。

一种根据所述的清选干燥装置的控制方法，包括以下步骤：

所述能量转换装置将振动筛筛体往复运动所产生的压力能转换为电能；所述电能收集处理系统将产生的电能进行收集；所述电能流向控制系统根据蓄电池的soc值和振动筛加热装置的实际工作电流判断电能用于蓄电池充电或者用于振动筛加热装置对振动筛筛体进行加热，以及是否利用蓄电池为振动筛加热装置提供电能。

上述方案中，所述电能流向控制系统的判断过程具体为：

当电能流向控制系统监测到蓄电池soc＞50％，且振动筛加热装置的实际工作电流i≥0.5i0时，其中i0为振动筛加热装置正常工作时的额定电流，电能流向控制系统将电能收集处理系统收集的电能用于给振动筛加热装置提供电能；

当电能流向控制系统监测到蓄电池soc＞50％，且振动筛加热装置的实际工作电流i＜0.5i0时，电能流向控制系统控制蓄电池为振动筛加热装置提供电能；

当电能流向控制系统监测到蓄电池soc＜50％，且振动筛加热装置的实际工作电流i≥0.5i0时，电能流向控制系统将电能收集处理系统收集的电能同时用于蓄电池的充电和为振动筛加热装置提供电能；

当电能流向控制系统监测到蓄电池soc＜50％，且振动筛加热装置的实际工作电流i＜0.5i0时，电能流向控制系统将电能收集处理系统收集的电能只用于给蓄电池充电。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明实现对联合收获机清选装置工作时振动筛在往复式运动过程中滚动轴承在导轨上产生的压力能的回收和利用，提高了能量的利用和转化效率。

2.本发明通过能量转换装置将振动筛筛体往复运动所产生的压力能转换为电能，通过电能收集处理系统将能量转换装置产生的电能进行收集，用于清选装置的干燥，不仅提高了水稻的分离效率，并且减少了用于干燥水稻的能量消耗，提高了整机的工作效率，解决了水稻联合收获机脱粒后的水稻籽粒含水率较高，对后续的清选造成了很大的困难，且使用其他能量对其单独进行干燥，还需要耗费较多能源的技术问题。

3.本发明通过电能流向控制系统实现电能的有效利用，当蓄电池电量较低时，可以将所收集到的能量用于蓄电池的充电，提高了蓄电池的续航能力，提高了能量的利用效率和整机的工作可靠性。解决了水稻联合收获机上的车载电源长时间工作后会出现电量不足导致机器无法启动的情况，需要对将车载电池拆下进行充电，农忙时如果没有备用电源，就会浪费较多时间影响机器的正常工作的技术问题。

4.本发明通过振动筛加热装置实现对水稻联合收获机工作时振动筛的水稻干燥，减少了后续能量的消耗，并且通过蓄电池和电能收集处理系统的交替工作提高了振动筛加热装置的工作可靠性，并且通过电能流向控制系统控制使得能量的流向更加合理有效，也解决了机器刚开始工作时，经能量转换装置转换后所收集的电能可能存在不足的情况，从而影响干燥装置的工作。

5.本发明结构简单、成本较低、安装方便、可靠性高，能够有效将水稻联合收获机振动筛工作时所产生的压力能进行回收利用，可广泛适用于市场上现有联合收获机振动筛能量的回收和利用，通用性好。

附图说明

图1是本发明一实施方式的能源转换装置在振动筛上的安装示意图；

图2是本发明一实施方式的能源转换装置的安装示意图；

图3是本发明一实施方式的能源转换装置在支撑装置上的布置示意图；

图4是本发明一实施方式的能源转换装置的主视剖视图；

图5是本发明一实施方式的电能收集处理系统的示意图；

图6是本发明一实施方式的电能流向控制系统的结构原理示意图；

图7是本发明一实施方式的振动筛加热装置的布置示意图；

图8是本发明一实施方式的振动筛轴承导轨的示意图。

图中，1.能量转换装置，101.受压弹头，102.圆柱壳体，103.弹簧，104.压片，105.压电材料，106.安装壳体，2.电能收集处理系统，201.汇流电路，202.整流电路，203.电能存储装置，204.变压器，3.电能流向控制系统，301.控制开关a，302.蓄电池，303.soc监测装置，304.功率电阻，305.保护电阻，306.单片机，307.电流检测装置，308.控制开关b，309.控制开关c，4.振动筛加热装置，401.导线，402.电阻丝，5.支撑装置，6.振动筛轴承导轨，7.振动筛滚动轴承，8.振动筛筛体，801.横向筛条，802.纵向筛条。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

图1所示为本发明所述清选干燥装置的一种较佳实施方式，所述清选干燥装置，包括能量转换装置1、电能收集处理系统2、电能流向控制系统3、蓄电池302、振动筛加热装置4、支撑装置5和振动筛轴承滚动导轨6。

如图2和3所示，所述支撑装置5上设有多个能量转换装置1，所述能量转换装置1的上部与振动筛轴承滚动导轨6连接，能量转换装置1用于将振动筛筛体8往复运动所产生的压力能转换为电能；所述电能收集处理系统2分别与能量转换装置1、电能流向控制系统3、蓄电池302和振动筛加热装置4连接，电能收集处理系统2用于将能量转换装置1产生的电能进行收集；所述电能流向控制系统3分别与蓄电池302和振动筛加热装置4连接，蓄电池302和振动筛加热装置4连接；所述电能流向控制系统3用于根据蓄电池302的soc值和振动筛加热装置4的实际工作电流判断将电能用于蓄电池302充电或者用于振动筛加热装置4的工作，并判断是否利用蓄电池302为振动筛加热装置4提供电能。

如图4所示，根据本实施例，优选的，所述能量转换装置1包括受压弹头101、圆柱壳体102、弹簧103、压片104、压电材料105和安装底壳106；所述受压弹头101下端与弹簧103上端连接，受压弹头101上端与振动筛滚动轴承滚动导轨6相连，圆柱壳体102与安装底壳106连接并且包裹在受压弹头101和弹簧103外侧，受压弹头101和弹簧103竖向安装在圆柱壳体102内，受压弹头101能够沿着圆柱壳体102内壁上下移动，弹簧103下端与压片104连接，压片104与压电材料105直接接触，并与压电材料105一起设置在安装底壳106内，安装底壳106安装在支撑装置5上。所述圆柱壳体102底部存在挡环，挡环用于限制压片104的位置。

根据本实施例，优选的，所述弹簧103底部固定在压片104的圆心，压片104为具有一定厚度的圆片，圆柱壳体102底部焊接在安装底壳106表面，圆柱壳体102顶部焊接在振动筛轴承滚动导轨6底部，受压弹头101可沿着圆柱壳体102内壁上下移动，压片104通过胶水固定在压电材料105表面。

如图5所示，所述电能收集处理系统2包括汇流电路201、整流电路202、电能存储装置203和变压器204；汇流电路201与整流电路202通过导线进行连接，用于实现电流的整合处理，并通过导线将电能输送至电能存储装置203进行存储，电能存储装置203与变压器204进行连接，将电能进行电压转换从而满足相应的工作要求。

根据本实施例，优选的，所述压电材料105之间通过导线并联连接，并将收集的电能通过导线输送至汇流电路201中进行能量整合。

如图6所示，根据本实施例，优选的，所述电能流向控制系统3包括控制开关a301、soc监测装置303、功率电阻304、保护电阻305、单片机306、电流监测装置307、控制开关b308和控制开关c309；控制开关a301、功率电阻304和蓄电池302通过导线连接，经过电能收集处理系统2后的电能通过控制开关a301经功率电阻304与蓄电池302相连组成一个回路，保护电阻305、电流监测装置307、控制开关b308和振动筛加热装置4通过导线串联组成一个回路，蓄电池302、控制开关c309和振动筛加热装置4通过导线串联组成一个回路。

根据本实施例，优选的，所述soc监测装置303用于测量蓄电池302的soc值，所述功率电阻304用于限制回路中的电流，保证蓄电池302的正常充电，保护电阻305用于防止加热回流出现短路情况损坏电路，所述电流监测装置307用于测量振动筛加热装置4的实际工作电流大小。

所述控制开关a301、soc监测装置303、电流监测装置307、控制开关b308和控制开关c309均通过控制线与单片机306进行连接，单片机306根据soc监测装置303、电流监测装置307的状态控制控制开关a301、控制开关b308和控制开关c309从而控制电路中各个回路的工作状态。

如图7所示，根据本实施例，优选的，所述振动筛加热装置4包括导线401和电阻丝402；多组电阻丝402和导线401相间布置并连接成一条直线，均布在振动筛的横向筛条801上并连接供电源组成回路实现电能转化为热能从而对振动筛上的水稻进行加热干燥。所述导线401和电阻丝402连成的各个回路之间为并联连接。所述导线401固定在振动筛筛体8的纵向筛条802的位置上，电阻丝402通过导线401悬空在纵向筛条802之间，从而便于热量散发，同时保护筛分装置因过热影响水稻分离效果。

根据本实施例，优选的，所述支撑装置5为直角型角钢，一面用于安装能量转换装置1，另一面焊接在机架上，用于支撑整个能量回收装置。

如图8所示，根据本实施例，优选的，所述振动筛轴承滚动导轨6为直角型角钢，一面焊接在机架上，另一面用于支撑振动筛轴承的滚动，并且其上钻有多个通孔，所述受压弹头101的上端伸入通孔，通孔的背面为圆弧面与受压弹头101契合，用于受压弹头101的伸出，当振动筛轴承滚动时实现受压弹头101的上下移动。所述受压弹头101与振动筛滚动轴承滚动导轨6连接时，其顶部弹头部分高于振动筛滚动轴承滚动导轨6平面，弹簧103始终处于被压缩状态，用于反弹受压弹头101使其被压后恢复原位，圆柱壳体102底部存在挡环，防止压片104脱离安装底壳106。

本发明所述能量转换装置1通过支撑装置5安装在水稻联合收获机振动筛轴承滚动导轨6的下方，振动筛轴承滚动导轨6用于支撑振动筛轴承滚动以及能量转换装置1中的受压弹头101的安装；所述能量转换装置1用于将振动筛工作时滚动轴承在导轨上往复运动所产生的压力能转换为电能，电能收集处理系统2将产生的电能通过汇流电路201进行收集，通过整流电路202及变压器204处理成可用于后续蓄电池302充电及振动筛加热装置4加热的电能，电能流向控制系统3根据各个状态监测装置的状态，将数据经单片机306分析处理，从而控制电路中各个开关的闭合实现将电能用于蓄电池302充电或者振动筛加热装置4工作的目的，振动筛加热装置4通过电阻丝402将收集的电能转换为热量从而实现对清选时的水稻进行加热的目的。

实施例2

一种收获机，所述收获机包括实施例1所述的清选干燥装置，因此具有实施例1的有益效果，此处不再赘述。

实施例3

一种根据实施例1所述清选干燥装置的控制方法，包括以下步骤：

所述能量转换装置1将振动筛筛体8往复运动所产生的压力能转换为电能；所述电能收集处理系统2将产生的电能进行收集；所述电能流向控制系统3根据蓄电池302的soc值和振动筛加热装置4的实际工作电流判断电能用于蓄电池302充电或者用于振动筛加热装置4对振动筛筛体8进行加热，以及是否利用蓄电池302为振动筛加热装置4提供电能。

所述电能流向控制系统3的判断过程具体为：

当电能流向控制系统3的soc监测装置303监测到蓄电池302soc＞50％时，且电流监测装置307检测的实际工作电流i≥0.5i0时，单片机306将控制开关b308闭合，由电能收集处理系统2收集的电能对振动筛加热装置4提供电能。

当电能流向控制系统3的soc监测装置303监测到蓄电池302soc＞50％，且电流监测装置307监测到的电流大小i＜0.5i0时，单片机306闭合控制开关a301，断开控制开关b308，由蓄电池302为振动筛加热装置4提供电能。

当电能流向控制系统3的soc监测装置303监测到蓄电池302soc＜50％时，且电流监测装置307监测到的实际工作电流i≥0.5i0时，将信号传输给单片机306，单片机306将控制开关a301闭合，电能收集处理系统2用于蓄电池302充电，同时用于振动筛加热装置4的加热，

当电能流向控制系统3的soc监测装置303监测到蓄电池302soc＜50％，且电流监测装置307监测到的实际工作电流i＜0.5i0时，电能流向控制系统3将电能收集处理系统2收集的电能只用于给蓄电池302充电。

i0为振动筛加热装置4正常工作时的额定电流，该数值可根据具体加热需要热量q以及加热电阻值r大小计算，具体计算公式为q＝i0²rt，t为加热时间。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。