一种脱粒直径可调的脱粒滚筒及联合收割机的制作方法

本实用新型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滚筒及联合收割机。

背景技术：

脱粒滚筒是联合收获机脱粒装置的核心部件，与凹板筛一起，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，本实用新型提供了一种自动、实时的可调直径脱粒滚筒及联合收割机，调节方式方便快捷，不需要停机即可实现滚筒脱粒直径的无级调节，有效提高了脱粒滚筒的动平衡稳定性。

本实用新型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；

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；

所述驱动装置包括可转动的装在变速箱外壳上的第一轴，可转动的套在滚筒轴上的第二轴，固定在滚筒轴上的主轴齿轮，第一轴与第二轴之间的减速齿轮系、增速齿轮系，减速齿轮系、增速齿轮系中的齿轮与第一轴为固定连接，与第二轴为可相对转动的连接；在第一轴上固定与主轴齿轮啮合的第一轴传动齿轮；电动推杆固定在变速箱外壳上，端部与换挡拨叉固定连接；换挡拨叉套在同步器槽内，同步器位于减速齿轮系、增速齿轮系之间、且通过花键套在第二轴上；第二轴末端固定有换挡离合器；驱动盘与换挡离合器接触，驱动盘齿轮通过花键固定在驱动盘上，且与锁定离合器齿轮啮合；锁定离合器一端固定在第一轴上，另一端和锁定离合器齿轮固定连接；

所述直径调节装置包括内套筒、外套筒、连杆机构、支撑板、支撑环、连接杆，内套筒可转动的装在滚筒轴上，一端穿过前支撑幅盘与驱动盘固定连接，所述内套筒上有螺纹，外套筒与内套筒螺纹连接构成丝杠机构，且位于前支撑幅盘、中支撑幅盘之间；支撑环装在滚筒轴上，且位于中支撑幅盘、后支撑幅盘之间，外套筒、支撑环之间连接有连接杆；前支撑幅盘与中支撑幅盘之间、中支撑幅盘与后支撑幅盘之间固定有支撑板，支撑板上具有滑槽；外套筒、支撑环上分别设置两段式连杆机构用于驱动脱粒齿杆在脱粒滚筒径向上移动，两段式连杆机构的中间铰接点限位在支撑板的滑槽内。

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、换挡离合器、锁定离合器相连。

进一步地，减速齿轮系包括相互啮合的第一轴慢挡齿轮、第二轴慢挡齿轮，增速齿轮系包括相互啮合的第一轴快挡齿轮、第二轴快挡齿轮；第一轴快挡齿轮、第一轴慢挡齿轮与第一轴固定连接，第二轴快挡齿轮、第二轴慢挡齿轮与第二轴可相对转动连接。

进一步地，第二轴通过轴承套在滚筒轴上；第一轴通过轴承座装在变速箱外壳上；主轴齿轮通过花键连接在滚筒轴。

进一步地，第二轴快挡齿轮、第二轴慢挡齿轮分别通过轴承套在第二轴上。

进一步地，所述内套筒通过轴承套在主轴上，内套筒和前支撑幅盘之间设有轴承。

进一步地，所述连接杆与中支撑幅盘之间设置轴承。

进一步地，所述内套筒通过轴承套在主轴上，内套筒和前支撑幅盘之间设有轴承；内套筒外部螺纹是梯形螺纹。

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，所述连杆机构的端部铰接在齿杆连杆上。

一种联合收割机，装有所述脱粒直径可调的脱粒滚筒。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型所述的脱粒直径可调的滚筒，在脱粒过程中直径调节装置在滚筒轴的带动下随脱粒滚筒一起旋转，驱动装置固定在联合收获机机架上，不随脱粒滚筒一起旋转，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，电动推杆推动换挡拨叉进行向左或者向右移动，推动同步器与第二轴快挡齿轮或者第二轴慢挡齿轮啮合，完成换挡；同步器获得动力输入，通过第二轴，动力传递到换挡离合器上，换挡离合器吸合，同时锁定离合器分离，驱动盘由第二轴驱动开始旋转，转速和滚筒转速不一致，变快或变慢，产生转速差，驱动内套筒相对滚筒发生顺时针或逆时针旋转；内套筒相对外套筒旋转，内套筒与外套筒构成的丝杠机构使外套筒前进或后退，同时通过长连杆驱动支撑环同步前进或后退。此时连杆机构使脱粒齿杆上升或下降，滚筒直径发生改变；当直径值达到联合收获机工作要求时，换挡离合器分离，同时锁定离合器吸合，此时驱动盘由第一轴驱动，转速和滚筒转速一致，内外套筒不发生相对旋转，滚筒直径被锁定。内套筒与外套筒构成的丝杠机构，采用的是梯形螺纹，本身具有自锁性，驱动装置属于二级锁定方式，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。

本实用新型中，调节滚筒脱粒直径的调节方式方便快捷，不需要停机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，驾驶员可根据谷物的成熟度、含水率以及联合收获机的喂入量、损失率、破碎率等实际情况实时在驾驶室操控界面输入相应的滚筒直径值，或者根据喂入量、损失率、破碎率等数据自适应调节输出调控指令，控制器将输入的直径值与位移传感器获得的当前实际直径值进行比较，确定是对直径扩大还是缩小，然后输出处理信号，同时控制锁定离合器分离、换挡离合器吸合、电动推杆不同的推进量，进而选择不同的变速箱档位，对脱粒滚筒直径进行无级调节，当位移传感器传来的实际直径值等于输入直径值时，控制器输出信号，同时控制锁定离合器吸合、换挡离合器分离，使脱粒元件线速度与脱粒间隙稳定在直径的输入值，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梯形螺纹驱动，故具有自锁性，同时采用双离合驱动装置，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来改变脱粒间隙，保证了脱粒滚筒与同心配合的凹板筛之间的脱粒间隙处处相等，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为本实用新型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是直径调节装置与驱动装置的主视图。

图4是前支撑幅盘两侧驱动装置与直径调节装置装配关系剖视图。

图中，

101.前支撑幅盘，102.中支撑幅盘，103.后支撑幅盘，104.脱粒齿杆，105.齿杆连杆，106.滚筒轴，107工型导轨，108.第二轴，201.支撑板，202.连杆，203.内套筒，204.外套筒，205.连接杆，301.变速箱外壳，302.电动推杆，303.主轴齿轮，304.第二轴快挡齿轮，305同步器，306.第二轴慢挡齿轮，307换挡离合器，308.第一轴，309.第一轴传动齿轮，310.第一轴快挡齿轮，311.第一轴慢挡齿轮，312.锁定离合器，313.锁定离合器齿轮，314.驱动盘齿轮，315.驱动盘，316.换挡拨叉。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。

如图1所示，本实用新型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，直径调节装置位于脱粒滚筒内部，贯穿前支撑幅盘101、中支撑幅盘102，驱动装置位于脱粒滚筒头部，安装在脱粒滚筒前支撑幅盘101外侧。

所述脱粒滚筒包括滚筒轴106，沿动力传递方向由前至后依次装在滚筒轴106上的前支撑幅盘101、中支撑幅盘102、后支撑幅盘103，安装在前支撑幅盘101、后支撑幅盘103、后支撑幅盘103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105，齿杆连杆105安置在支撑幅盘上的工型导轨107上，通过齿杆连杆105在工型导轨107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、图3所示，所述直径调节装置包括内套筒203、外套筒204、连杆机构202、支撑板201、连接杆205以及支撑环。内套筒203外部设有螺纹，内套筒203、外套筒204为螺纹连接，构成丝杠机构，且位于前支撑幅盘101、中支撑幅盘102之间。支撑环装在滚筒轴106上，且位于中支撑幅盘102、后支撑幅盘103之间，外套筒204、支撑环之间连接有连接杆205。

前支撑幅盘101与中支撑幅盘102之间、中支撑幅盘102与后支撑幅盘103之间固定有支撑板201，支撑板201上具有滑槽。连杆机构202为两段式连杆机构，一套连杆机构202的一端铰接外套筒204，另一端和齿杆连杆105铰接；一套连杆机构202的一端铰接支撑环，另一端和齿杆连杆105铰接。两段式连杆机构202的中间铰接点限位在支撑板201的滑槽内上述机构均在支撑板201内，中间的铰链在支撑板201上的滑槽内滑动。两套连杆机构202分别位于前支撑幅盘101与中支撑幅盘102之间、中支撑幅盘102与后支撑幅盘103之间。

支撑板201、连杆机构202外套筒204、支撑环能够随支撑幅盘一起旋转。内套筒203通过轴承套在滚筒轴106上，一端穿过前支撑幅盘101与驱动装置的驱动盘315焊接固定连接。内套筒203和前支撑幅盘101之间设有轴承。内套筒203由驱动盘315驱动，驱动装置驱动内外套筒转速不一致，使内套筒203相对滚筒轴106转动，由于丝杠机构作用，外套筒204在内套筒203上随丝杠机构移动；外套筒204通过连接杆205驱动支撑环同步移动。外套筒204、支撑环的移动通过连杆机构202，连杆机构202的中间铰链在支撑板201滑槽内前后滑动，造成齿杆连杆105上下移动，驱动脱粒齿杆105在脱粒滚筒径向移动，实现脱粒滚筒直径的调节。

进一步地，内套筒203的螺纹为梯形螺纹，与外套筒204通过梯形螺纹连接，具有自锁性。

所述驱动装置包括位于前支撑幅盘101左侧的主轴齿轮303、第一轴传动齿轮309、第二轴快挡齿轮304、第二轴慢挡齿轮306、第一轴快挡齿轮310、第一轴慢挡齿轮311、同步器305、换挡拨叉316、换挡离合器307、驱动盘齿轮314、锁定离合器齿轮313和锁定离合器312，以上机构都位于脱粒滚筒头部的变速箱外壳301内。整个变速箱固定在联合收获机机架上，不和脱粒滚筒同步旋转。

第二轴108通过轴承套在滚筒轴106上，换挡离合器307同心固定在第二轴108一端；第一轴通过轴承座固定在变速箱外壳301上。主轴齿轮303通过花键连接在滚筒轴106上，与第一轴传动齿轮309啮合，第一轴传动齿轮309、第一轴快挡齿轮310、第一轴慢挡齿轮311同心固定在第一轴308上，三者同步旋转。第二轴快挡齿轮304、第二轴慢挡齿轮306均与滚筒轴106同心并通过轴承套在第二轴上。第二轴快挡齿轮304与第一轴快挡齿轮310相互啮合，作为增速齿轮系，第二轴慢挡齿轮306与第一轴慢挡齿轮311相互啮合，作为增速齿轮系。

电动推杆302固定在变速箱外壳301上，电动推杆302首端与换挡拨叉316固定在一起，换挡拨叉316套在同步器305槽内，同步器305位于第二轴快挡齿轮304、第二轴慢挡齿轮306之间，通过花键套在第二轴108上，在第二轴108末端固定有换挡离合器307，能够将第二轴传来的扭矩传递到换挡离合器307上；锁定离合器312一端固定在第一轴上108，和第一轴108同步旋转，另一端和锁定离合器齿轮313固定在一起，锁定离合器312可以将第一轴动力传递到锁定离合器齿轮313上，驱动盘齿轮314和锁定离合器齿轮313啮合连接，内部通过花键和驱动盘315固定在一起。

驱动装置采用了两个离合器，当锁定离合器312吸合时，驱动盘315由锁定离合器驱动，转速和滚筒转速一致，起到锁定直径调节装置的作用；当锁定离合器312分离时，驱动盘315由换挡离合器307驱动，直径调节装置开始运行，两个离合器始终保持一个吸合，另一个就会分离的状态。

图4所示为驱动装置的实施方式，所述驱动装置位于前支撑幅盘101一侧，将滚筒轴106上的动力经过变速，用以驱动直径调节机构，当锁定离合器313吸合时，驱动盘由第一轴308驱动，转速和滚筒转速一致，起到锁定直径调节装置的作用；当锁定离合器313分离时，此时换挡离合器307吸合，驱动盘308由第二轴驱动，直径调节装置开始运行。

所述脱粒直径可调的脱粒滚筒具体工作过程为：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302推动换挡拨叉316进行左右移动，推动同步器305和第二轴换挡齿轮啮合，完成换挡；

同步器305获得动力输入，通过第二轴，动力传递到换挡离合器307上，换挡离合器307吸合，同时锁定离合器分离，驱动盘由第二轴驱动开始旋转，转速和滚筒转速不一致，产生转速差，驱动内套筒203相对滚筒发生顺时针或逆时针旋转；

内套筒203相对外套筒204旋转，丝杠机构使外套筒204前进或后退，通过长连杆202驱动另一组外套筒204，此时连杆202机构使脱粒齿杆105上升或下降，滚筒直径发生改变；

当直径值达到联合收获机工作要求时，换挡离合器307分离，同时锁定离合器312吸合，此时驱动盘由第一轴308驱动，转速和滚筒转速一致，内外套筒不发生相对旋转，滚筒直径被锁定。内外套筒构成的丝杠机构，采用的是梯形螺纹，本身具有自锁性，锁定装置属于二级锁定方式，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。

进一步地，所述脱粒滚筒还包括控制器、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、换挡离合器、锁定离合器相连；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、换挡离合器、锁定离合器的工作，实现脱粒齿杆调节的启停。所述控制器根据所接收到的脱粒直径调节指令，首先控制电动推杆302的推进量，通过推动换挡拨叉316使同步器305选择与减速齿轮系或增速齿轮系的齿轮啮合，完成换挡，在换挡的同时控制换挡离合器307吸合、锁定离合器312分离，同步器305驱动第二轴108、换挡离合器307，使驱动盘315与滚筒轴106产生差速，内套筒203相对于滚筒轴106发生顺时针或逆时针旋转，进而驱动外套筒在轴向移动，通过连杆机构202驱动脱粒齿杆105在脱粒滚筒径向移动；所述控制器根据位移传感器所检测的脱粒齿杆105移动的距离是否达到调节目标，控制电动推杆302的推进量是同步器305与减速齿轮系或增速齿轮系的齿轮脱粒啮合，同时换挡离合器307分离、锁定离合器312吸合停止脱粒齿杆105的调节。

具体的，所述控制器接收的脱粒直径调节指令为人为输入的调控指令，即驾驶员根据谷物的成熟度、含水率以及联合收获机的喂入量、损失率、破碎率等实际情况，实时在驾驶室操控界面输入相应的滚筒直径值。或者是根据所述脱粒滚筒所在的联合收割机实时的收获作业过程中，根据作业参数所作出的自适应调控指令，即联合收割机的自适应调节系统根据喂入量、损失率、破碎率等数据自适应调节输出调控指令。

所述实施例为本实用新型的优选的实施方式，但本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型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实用新型的保护范围。