一种脱粒直径可调的脱粒装置及联合收割机的制作方法

本发明涉及收获机械技术领域，具体是用于收获谷类作物的联合收割机，尤其是脱粒直径可调的脱粒装置。

背景技术：

脱粒装置是联合收获机脱粒装置的核心部件，起到将植株脱粒的作用。其中脱粒装置的脱粒间隙是影响联合收割机工作质量的重要因素，实际收获过程中，联合收获机的作业条件会实时变化，如果不随着作业条件的变化调节脱粒装置的作业参数，会严重影响联合收获机的作业性能。现有的改变脱粒间隙的方式多为调节凹板筛与脱粒滚筒的距离，进而改变整个脱粒间隙，但这种调节方式一是会造成脱粒装置内脱粒间隙的不均匀，影响物料在脱粒装置内的流动性；二是只是单一的改变脱粒间隙，并不能够改变脱粒元件的线速度，对联合收获机脱粒适应性提升不大。

技术实现要素：

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种可调直径脱粒装置，分为手动调节和电动调节两种，调节方式方便快捷，不需要将脱粒滚筒拆卸下来即可实现脱粒装置脱粒直径的无级调节，有效提高了脱粒滚筒的脱粒适应性。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种脱粒直径可调的脱粒滚筒，其特征在于，包括脱粒滚筒、直径调节装置、驱动装置、锁定装置；

所述脱粒滚筒包括滚筒轴，沿动力传递方向由前至后依次装在滚筒轴上的前支撑幅盘、中支撑幅盘、后支撑幅盘，以及脱粒齿杆，所述脱粒齿杆在脱粒滚筒径向可移动的安装在前支撑幅盘、中支撑幅盘、后支撑幅盘上；

所述直径调节装置包括驱动盘齿轮、驱动大齿轮、驱动小齿轮、传动轴、蜗杆、涡轮、固定螺母一、固定螺母二、活动螺母、梯形丝杆，驱动大齿轮通过轴承套在滚筒轴上，驱动盘齿轮通过花键连接固定在驱动大齿轮上，驱动小齿轮与驱动大齿轮啮合，传动轴一端固定于驱动小齿轮、另一端穿过前支撑幅盘、中支撑幅盘、后支撑幅盘，蜗杆通过键连接固定的套在传动轴上，和传动轴同步旋转；涡轮通过键连接套在梯形丝杆上，被固定螺母一和固定螺母二夹在中间，限制其轴向移动；涡轮和蜗杆啮合连接，固定螺母一和固定螺母二通过螺栓连接固定于支撑幅盘上，活动螺母固定在齿杆连杆上，梯形丝杆和固定螺母一和固定螺母二、活动螺母分别构成丝杠机构，用以驱动脱粒齿杆在脱粒滚筒径向上移动；

所述驱动装置固定在联合收获机机架上，不和脱粒滚筒同步旋转，用于驱动所述驱动盘齿轮；

所述锁定装置包括牙嵌套筒、拨叉、压缩弹簧、拉伸弹簧，牙嵌套筒轴向可移动的套在滚筒轴上，并时刻随滚筒轴转动，两端分别有牙嵌齿，可与机身或者驱动大齿轮啮合，构成牙嵌结构；牙嵌套筒中间是环形槽，拨叉一端卡在环形槽里，在拨叉与机架之间安置压缩弹簧，拨叉另一端穿过机架板、端部固定一拉伸弹簧。

进一步地，所述锁定装置中的拉伸弹簧由拉手和/或电动推杆提供牵拉力，所述拉手卡进支撑套管的凹槽内，支撑套管固定在机架外边，一端有长凹槽和短凹槽，拉伸弹簧和拨叉的长轴套进支撑套管内；电动推杆固定在机架上、且穿过机身，电动推杆的推杆端固定推杆锁销；拉手、推杆锁销均与拉伸弹簧的端部连接。

进一步地，所述直径调节装置还包括直径调节装置保护罩，所述直径调节装置保护罩位于前支撑幅盘、中支撑幅盘、后支撑幅盘之间、且固定于幅盘上，包裹住整个直径调节装置。

进一步地，传动轴的数量为六根，六根传动轴均匀分布、且和滚筒轴平行，与前支撑幅盘、中支撑幅盘、后支撑幅盘之间设有轴承。

进一步地，所述驱动装置为手动驱动装置，所述手动驱动装置包括可转动的装在联合收获机机架上的手动驱动轴、固定在手动驱动轴一端的手动驱动齿轮、套在手动驱动轴另一端的盘型把手，手动驱动轴穿过联合收获机机身，通过轴承固定在联合收获机机架上，盘型把手位于联合收获机外部，通过方形槽固定的套在手动驱动轴上；

进一步地，所述驱动装置为电动驱动装置，所述电动驱动装置包括可转动的装在联合收获机机架上的电动驱动轴、固定在电动驱动轴上的牙嵌离合器、通过轴承套在电动驱动轴一端的电动驱动齿轮、固定在机架上的电机，电动驱动齿轮和牙嵌离合器是固定连接，牙嵌离合器可以控制电动驱动齿轮的动力输入，电动驱动轴通过花键固定套进电机的输出孔内。

进一步地，所述中支撑幅盘的数量为两个，在前支撑幅盘、中支撑幅盘、后支撑幅盘上均有一套直径调节装置，在其中两套直径调节装置中，涡轮蜗杆为右旋，梯形丝杆在固定螺母侧是正旋牙，在活动螺母侧是反旋牙；而另两套直径调节装置轮蜗杆为左旋，梯形丝杆在固定螺母侧是反旋牙，在活动螺母侧是正旋牙。

进一步地，梯形丝杆和固定螺母一、固定螺母二啮合螺纹与和活动螺母啮合的螺纹旋向相反，梯形丝杆和固定螺母一、固定螺母二啮合螺纹相啮合两段螺纹之间是一段内键轴，用以和涡轮啮合连接，用以驱动活动螺母上下移动。

进一步地，还包括控制器、位移传感器，所述位移传感器装在前支撑幅盘、中支撑幅盘或后支撑幅盘上，用于检测脱粒齿杆移动的距离；所述位移传感器与控制器通信连接，所述控制器还与电动推杆、牙嵌离合器、电机相连，所述控制器根据位移传感器所检测的脱粒齿杆移动的距离，控制电动推杆、牙嵌离合器、电机的工作，实现脱粒齿杆调节的启停。

进一步地，所述前支撑幅盘、中支撑幅盘、后支撑幅盘上均设置有径向设置的工型导轨，齿杆连杆可滑动的装在工型导轨内，脱粒齿杆固定在齿杆连杆的端部，梯形丝杆上端啮合的活动螺母固定在齿杆连杆上。

本发明所述的脱粒直径可调的滚筒的有益效果是：

本发明中，调节滚筒脱粒直径的调节方式方便快捷，不需要将滚筒拆下或者打开联合收获机的外壳即可实现滚筒脱粒直径的无级调节，比传统的滚筒脱粒直径有级调节方式更加灵活，当联合收获机在田间作业时可根据谷物实际情况对脱粒滚筒直径进行无级调节，使脱粒元件线速度与脱粒间隙达到合适值，极大提高联合收获机的适应性和收获效率。

直径调节装置由于采用的是蜗轮蜗杆加丝杠机构驱动，故具有双重自锁性，同时在锁定里采用牙嵌装置，能保证滚筒直径的被锁定或者调节，从而保证脱粒滚筒的作业稳定性。

通过有效控制滚筒的脱粒直径，提高了物料的输送通过能力，避免了物料的堵塞；驱动装置安置在脱粒滚筒外部，不和滚筒一起旋转，同时将直径调节装置以滚筒轴为轴心安装固定，有效保证了脱粒滚筒的动平衡稳定性，不会发生因增加调节设备而引起的滚筒动平衡不稳定等问题。

附图说明

图1为本发明所述脱粒直径可调的脱粒滚筒结构示意图。

图2是脱粒直径可调的脱粒滚筒结构剖视图。

图3是电机驱动版的直径调节装置与驱动装置的示意图。

图4是手动驱动版的直径调节装置与驱动装置的示意图。。

图5是直径调节结构局部放大图。

图中，

101.支撑幅盘一，102.支撑幅盘二，103.支撑幅盘三，104.支撑幅盘四，105脱粒齿杆，106.齿杆连杆，107.滚筒轴，108工型导轨，109螺旋喂入轮；

201.驱动盘齿轮，202.驱动大齿轮，203.驱动小齿轮，204.传动轴，205.蜗杆，206.涡轮，207.固定螺母一，208.固定螺母二，209.活动螺母，210.梯形丝杆，211.直径调节装置保护罩；

301.手动驱动轴，302.手动驱动齿轮，303.盘型把手，304.电动驱动轴，305.牙嵌离合器，306.电动驱动齿轮，307电机，308.驱动装置保护罩；

401.牙嵌套筒，402.拨叉，403.压缩弹簧，404.拉伸弹簧，405.支撑套管，406.拉手，407.电动推杆，408.推杆锁销；

501.机身。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，本发明所述的直径可调的脱粒滚筒，包括脱粒滚筒、直径调节装置、驱动装置、锁定装置，直径调节装置位于脱粒滚筒内部，贯穿支撑幅盘四104、支撑幅盘三103、支撑幅盘二102、支撑幅盘一101，驱动装置和锁定装置位于脱粒滚筒尾部，安装在脱粒滚筒支撑幅盘一101外侧。

所述脱粒滚筒包括滚筒轴107，沿物料传递方向由前至后依次装在滚筒轴107上的螺旋喂入轮109、支撑幅盘四104、支撑幅盘三103、支撑幅盘二102、支撑幅盘一101，安装在支撑幅盘四104、支撑幅盘三103、支撑幅盘二102、支撑幅盘一101上的脱粒齿杆105，所述脱粒齿杆105能在脱粒滚筒径向移动。具体的，本实施例中，脱粒齿杆105在和支撑幅盘接触的地方焊接齿杆连杆106，齿杆连杆106安置在支撑幅盘上的工型导轨108内，通过齿杆连杆106在工型导轨108内的滑动实现脱粒齿杆105在脱粒滚筒径向移动，保证脱粒滚筒直径的可变。

如图2所示，所述直径调节装置包括驱动盘齿轮201、驱动大齿轮202、驱动小齿轮203、传动轴204、蜗杆205、涡轮206、固定螺母一207、固定螺母二208、活动螺母209、梯形丝杆210、直径调节装置保护罩211。直径调节装置保护罩211固定于幅盘上，包裹住整个直径调节装置。驱动盘齿轮201通过花键连接固定在驱动大齿轮202上，驱动大齿轮202通过滚针轴承套在滚筒轴107上，在滚筒轴107上可转动。同时驱动大齿轮202和支撑幅盘之间装有推力轴承，限制其轴承移动，传动轴204和支撑幅盘之间均有轴承限制其轴向和径向位移。

六根传动轴204穿过支撑幅盘四104、支撑幅盘三103、支撑幅盘二102、支撑幅盘一101，通过轴承装在辐盘上的孔内。驱动小齿轮203固定于传动轴204端部，和驱动大齿轮202啮合连接。六根传动轴204和六个驱动小齿轮203和六组直径调节装置等间距分布在幅盘上，和滚筒轴平行放置。

如图5所示，蜗杆205通过键连接固定的套在传动轴204上，和传动轴204同步旋转。涡轮206通过键连接套在梯形丝杆210上，被固定螺母一207和固定螺母二208夹在中间，限制其轴向移动，涡轮206和蜗杆205啮合连接；固定螺母一207和固定螺母二208通过螺栓连接固定于支撑幅盘上，活动螺母209固定在齿杆连杆106上，梯形丝杆210和固定螺母一207和固定螺母二208、活动螺母209分别构成丝杠机构，用以驱动脱粒齿杆在脱粒滚筒径向上移动，在支撑幅盘之间均有直径调节装置保护罩211，固定于幅盘上，包裹住整个直径调节装置。

梯形丝杆210分为三段，和固定螺母一207啮合的是一段直径稍小的螺纹，和固定螺母二208啮合的是一段直径稍大的螺纹，两段螺纹旋向相同，导程相同，两段螺纹之间是一段内键轴，和活动螺母209啮合的是一段旋向相反的螺纹，用以驱动活动螺母209上下移动。

在四个幅盘上均有一套直径调节装置，在其中两套直径调节装置中，涡轮206蜗杆205为右旋，梯形丝杆210在固定螺母侧是正旋牙，在活动螺母209侧是反旋牙；而另两套直径调节装置轮蜗杆205为左旋，梯形丝杆210在固定螺母侧是反旋牙，在活动螺母209侧是正旋牙。这两种直径调节装置的方向相反是为了抵消掉蜗轮蜗杆驱动时的轴向力。

梯形丝杆210中间段的内键轴和涡轮206内孔啮合，涡轮206可沿内键轴滑动，但保持同步旋转。在固定螺母一207和固定螺母二208之间的涡轮206通过两端的推力轴承，被固定螺母一207和固定螺母二208固定在中间，限制其轴承移动，同时又可以正常转动。

如图3、图4所示，所述驱动装置分为手动驱动装置和电动驱动装置两种，整个驱动装置固定在联合收获机机架上，不和脱粒滚筒同步旋转。

所述手动驱动装置包括可转动的装在联合收获机机架上的手动驱动轴301、固定在手动驱动轴301一端的手动驱动齿轮302、套在手动驱动轴301另一端的盘型把手303，手动驱动轴301穿过联合收获机机身501，通过轴承固定在联合收获机机架上，盘型把手303位于联合收获机外部，通过方形槽固定的套在手动驱动轴301上；

所述电动驱动装置包括可转动的装在联合收获机机架上的电动驱动轴304、固定在电动驱动轴304上的牙嵌离合器305、通过轴承套在电动驱动轴304一端的电动驱动齿轮306、固定在机架上的电机307，电动驱动齿轮306，和牙嵌离合器305是固定连接，牙嵌离合器305可以控制电动驱动齿轮306的动力输入，电动驱动轴304通过花键固定套进电机307的输出孔内；

电动驱动装置采用了牙嵌离合器305，当需要调节滚筒直径时，牙嵌离合器305吸合，电动驱动齿轮306获得动力输入；当不需要调节滚筒直径时，牙嵌离合器305分离，电动驱动齿轮306断开与电机307的动力连接，避免电机307损坏。

进一步地，整个驱动装置都被驱动装置保护罩308套住，保护驱动装置。

所述锁定装置分为手动锁定装置和电动锁定装置两种；

所述手动锁定装置包括牙嵌套筒401、拨叉402、压缩弹簧403、拉伸弹簧404、支撑套管405、拉手406，牙嵌套筒401通过花键套在滚筒轴107上，可在滚筒轴107上滑动，并时刻随滚筒轴107转动，两端分别有牙嵌齿，可以与机身501或者驱动大齿轮202啮合，构成牙嵌结构；牙嵌套筒401中间是环形槽，拨叉402一端卡在环形槽里，在拨叉402与机架之间安置压缩弹簧403，另一端穿过机架板，端部固定一拉伸弹簧404，拉伸弹簧404另一端固定拉手406；支撑套管405固定在机架外边，一端有长凹槽和短凹槽，拉伸弹簧404和拨叉402的长轴套进支撑套管405内，拉手406卡进支撑套管405的凹槽内；当把拉手406拉到支撑套管405的短凹槽时，拉伸弹簧404处于被拉伸状态，压缩弹簧403处于被压缩状态，但拉伸弹簧404的弹力大于压缩弹簧403，所以拨叉402受到向机身501方向的力，最终使牙嵌套筒401和机身501啮合，此时脱粒滚筒和机架固定在一起，防止调节滚筒直径的时候滚筒被驱动旋转；当把拉手406拉到支撑套管405的长凹槽时，拉伸弹簧404处于自由状态，压缩弹簧403处于被压缩状态，所以拨叉402受到向驱动大齿轮202方向的力，最终使牙嵌套筒401和驱动大齿轮202啮合，此时脱粒滚筒和直径调节装置固定在一起，防止脱粒滚筒在工作过程中，直径发生变化，造成意外。

所述电动锁定装置包括牙嵌套筒401、拨叉402、压缩弹簧403、拉伸弹簧404、电动推杆407、推杆锁销408，牙嵌套筒401通过花键套在滚筒轴107上，可在滚筒轴107上滑动，两端分别与机身501和驱动大齿轮202啮合，构成牙嵌结构；牙嵌套筒401中间是环形槽，拨叉402一端卡在环形槽里，在拨叉402与机架之间安置压缩弹簧403，另一端穿过机架板，端部固定一拉伸弹簧404，电动推杆407固定在机架上，推杆穿过机身501，推杆端固定推杆锁销408，推杆锁销408另一端固定拉伸弹簧404。

当电动推杆407伸长时，拉伸弹簧404处于被拉伸状态，压缩弹簧403处于被压缩状态，但拉伸弹簧404的弹力大于压缩弹簧403，所以拨叉402受到向机身501方向的力，最终使牙嵌套筒401和机身501啮合，此时脱粒滚筒和机架固定在一起，防止调节滚筒直径的时候滚筒被驱动旋转；当电动推杆407缩短，拉伸弹簧404处于自由状态，压缩弹簧403处于被压缩状态，所以拨叉402受到向驱动大齿轮202方向的力，最终使牙嵌套筒401和驱动大齿轮202啮合，此时脱粒滚筒和直径调节装置固定在一起，防止脱粒滚筒在工作过程中，直径发生变化，造成意外。

进一步地，所述电动推杆407和拨叉402均通过直线轴承穿过机身501，可沿直线方向来回移动。

拨叉402因为两端弹簧弹力，必定处于拨向机架或者驱动大齿轮202的状态，所以牙嵌套筒401时刻处于和机身501啮合、和驱动大齿轮202啮合或者两不啮合的状态，有效避免脱粒滚筒被卡住。

对于采用手动方式的驱动装置和锁定装置，当需要调节脱粒滚筒直径的时候，将联合收获机停机，脱离滚筒停止旋转，先是将锁定装置的拉手406拉到支撑套管405的短凹槽处，牙嵌套筒401受到向机身501的拉力，在经过几次脱粒滚筒旋转后，牙嵌套筒401与机身501啮合，脱粒滚筒被锁定旋转，然后由人力旋转盘型把手303，通过手动驱动轴301带动手动驱动齿轮302，最终驱动驱动大齿轮202，通过改变人力旋转方向，控制驱动大齿轮202不同的旋向，最终通过蜗轮蜗杆驱动梯形丝杆210旋转，带动活动螺母209上下移动，进而驱动脱粒齿杆105上升或下降，调节滚筒直径；当脱粒滚筒直径达到预期值的时候，将锁定装置的拉手406拉到支撑套管405的长凹槽处，牙嵌套筒401受到压缩弹簧403向驱动大齿轮202的压力，在经过几次脱粒滚筒旋转后，牙嵌套筒401与驱动大齿轮202啮合，脱粒滚筒与直径调节装置锁定在一起。

对于采用电动方式的驱动装置和锁定装置，当需要调节脱粒滚筒直径的时候，将联合收获机停机，脱离滚筒停止旋转，电动推杆407伸长，牙嵌套筒401受到向机身501方向的拉力，在经过几次脱粒滚筒旋转后，牙嵌套筒401与机身501啮合，脱粒滚筒被锁定旋转，然后由电机307提供动力，牙嵌离合器305吸合，动力经驱动大齿轮、驱动小齿轮、蜗轮蜗杆205，最终传递到丝杠，通过改变电机307旋转方向，控控制驱动大齿轮不同的旋向，最终通过蜗轮蜗杆205驱动梯形丝杆210旋转，带动活动螺母209上下移动，进而驱动脱粒齿杆105上升或下降，调节滚筒直径；当脱粒滚筒直径达到预期值的时候，牙嵌离合器305分离，同时电动推杆407缩短，牙嵌套筒401受到压缩弹簧403向驱动大齿轮202的压力，在经过几次脱粒滚筒旋转后，牙嵌套筒401与驱动大齿轮202啮合，脱粒滚筒与直径调节装置锁定在一起，。

所述脱粒直径可调的脱粒滚筒具体工作过程为：

对于手动驱动的可变直径脱粒装置。

当联合收获机收获过程中根据不同情况需要调整脱粒滚筒的直径时，人为拉动拉手406至支撑套管405的短凹槽处，牙嵌套筒401和机身501啮合，脱粒滚筒被锁定旋转，然后用转动盘型把手303，动力经手动驱动轴301传递至手动驱动齿轮302，手动驱动齿轮302和驱动盘齿轮201常啮合，动力经驱动大齿轮202传递至驱动小齿轮203，驱动小齿轮203带动传动轴204旋转，蜗杆205固定在传动轴204上，带动涡轮206旋转，涡轮206驱动梯形丝杆210旋转，梯形丝杆210在固定螺母处旋入或者旋出，活动螺母209处的螺纹因方向是反的，所以在梯形丝杆210的带动下上下移动，进而齿杆连杆106上升或下降，从而调节脱粒滚筒的直径；

当直径值达到联合收获机工作要求时，人为调整拉手406至支撑套管405的长凹槽处，牙嵌套筒401和驱动大齿轮202啮合，脱粒滚筒与直径调节装置锁定在一起，脱粒滚筒直径被锁定。涡轮206蜗杆205和梯形丝杠本身就有自锁能力，锁定装置属于三级锁定，可有效保证脱粒滚筒直径调节后的锁定性能，从而保证脱粒滚筒的作业稳定性。

对于电机307驱动的可变直径脱粒装置：

当联合收获机收获过程中根据不同情况需要调整脱粒滚筒的直径时，电动推杆407伸长，牙嵌套筒401和机身501啮合，脱粒滚筒被锁定旋转，然后电机307转动，动力经手动驱动轴301传递至牙嵌离合器305，牙嵌离合器305吸合，驱动电动驱动齿轮306，电动驱动齿轮306和驱动盘齿轮201常啮合，动力经驱动大齿轮202传递至驱动小齿轮203，驱动小齿轮203带动传动轴204旋转，蜗杆205固定在传动轴204上，带动涡轮206旋转，涡轮206驱动梯形丝杆210旋转，梯形丝杆210在固定螺母处旋入或者旋出，活动螺母209处的螺纹因方向是反的，所以在梯形丝杆210的带动下上下移动，进而齿杆连杆106上升或下降，从而调节脱粒滚筒的直径；

当直径值达到联合收获机工作要求时，牙嵌离合器305分离，电机307停止旋转，同时电动推杆407缩短，牙嵌套筒401和驱动大齿轮202啮合，脱粒滚筒与直径调节装置锁定在一起，脱粒滚筒直径被锁定。涡轮206蜗杆205和梯形丝杠本身就有自锁能力，锁定装置属于三级锁定，可有效保证脱粒滚筒直径调节后的锁定性能，从而保证脱粒滚筒的作业稳定性。

采用电动驱动方案时，控制过程如下：

当需要调节滚筒直径时，人为在控制器中输入需要设定的直径值，处理器通过将设定的直径值和位移传感器检测到的滚筒当前直径值进行比较计算，确定电机307旋转方向。控制器根据处理器输出信号，控制电动推杆407伸长、牙嵌离合器305吸合、电机307旋转，当处理器检测到设定的直径值和位移传感器检测到的滚筒当前直径值一致时，对控制器发出信号，控制电动推杆407缩短，牙嵌离合器305分离，电机307停止旋转。

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。