一种变刚度柔性碾搓谷物脱粒装置

本发明涉及农业机械，具体是指一种变刚度柔性碾搓谷物脱粒装置。

背景技术：

1、谷物脱粒是谷物收获的重要环节之一。目前，谷物脱粒以人工收获脱粒和机器收获脱粒两种方式为主。人工收获脱粒，费时费力，生产效益低，需大力提高机械化收获水平。市面上常用的传统机器收获脱粒装置无法根据谷物喂入量的大小进行自适应调节，难以实现柔性脱粒，在谷物喂入量过大情况下，容易造成谷物籽粒破碎率高、脱粒率低，易堵塞等问题，严重影响收获效率和收获质量。

2、针对现有谷物机械收获脱粒存在的不足，亟需一种变刚度柔性碾搓谷物脱粒装置，实现对不同喂入量谷物的自适应柔性脱粒，使脱粒作业过程中破碎率少，脱净率高，能耗低，并提高收获脱粒时的作业效率。

技术实现思路

1、本发明针对传统谷物机械收获过程中存在的碎率高、脱粒率低，易堵塞等问题，提供了一种变刚度柔性碾搓谷物脱粒装置，该装置结构形式简单，生产成本低。作业过程中，脱粒部件的结构形状可依据谷物喂入量进行自适应调节，谷物损伤率低，能耗低，作业效率高，能够实现谷物低损高效脱粒。

2、本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种变刚度柔性碾搓谷物脱粒装置，包括变刚度柔性脱粒机构，所述变刚度柔性脱粒机构包括上下排布的两个脱粒带组件，所述脱粒带组件包括从动轮、主动轮、多个支撑轮以及绕过从动轮、主动轮和多个支撑轮的外脱粒带，所述外脱粒带外包裹有内脱粒带，两个脱粒带组件的内脱粒带之间构成脱粒间隙，外脱粒带靠近内脱粒带的一侧设有多个沿外脱粒带长度方向排布的梯形的外脱粒带凸起，相邻外脱粒带凸起之间构成梯形槽，所述内脱粒带靠近外脱粒带的一侧设有插入梯形槽的内脱粒带凸起。

3、本方案中谷物在上下两侧脱粒带组件差速同向运转，在主动轮14的驱动下，外脱粒带17先运动，然后借助于摩擦副16，带动内脱粒带19运动。正常喂入量状态下，通过内脱粒带19与谷物之间相对运动时产生的作用力实现碾搓脱粒；谷物大喂入量状态下，内脱粒带19在大量谷物压力的作用下沿摩擦副16的方向产生滑移，两条内脱粒带19之间的脱粒间隙变大，待该状态下的谷料脱粒完成后，两条内脱粒带19之间的脱粒间隙变小，从而可以适应不同喂入量的谷物。

4、作为优化，所述内脱粒带凸起和梯形槽之间构成密闭的气室腔，所述气室腔上连通有气阀。本方案中谷物大喂入量状态下，气室腔18气体体积被压缩，通过对摩擦副16的形状和系数等参数的设置，产生特定的摩擦力，配合气室腔18内气体压力，实现变刚度柔性设计；待该状态下的谷料脱粒完成后，在气室腔18内气体的压力和摩擦副16处的摩擦力的共同作用下，两条内脱粒带19之间的脱粒间隙变小。

5、作为优化，所述气阀设置在外脱粒带侧面。本方案中设置在侧面，便于从外部给气室腔18充入气体。

6、作为优化，所述内脱粒带凸起沿内脱粒带长度方向的尺寸小于梯形槽的尺寸。从而使内脱粒带凸起可以在梯形槽内前后滑动。

7、作为优化，所述内脱粒带凸起侧面与外脱粒带凸起侧面贴合形成摩擦副。

8、作为优化，还包括机架，以及安装在机架前端的割刀和喂入机构。本方案中的割刀用于收割谷物，喂入机构将收割后的谷物输送至变刚度柔性脱粒机构。

9、作为优化，所述机架上装有脱粒罩，所述脱粒罩前端开有与喂入机构适配的进料口，脱粒罩后端开有出料口，所述变刚度柔性脱粒机构设置在脱粒罩内。本方案中变刚度柔性脱粒机构设置在脱粒罩内，用于防止物料飞溅，同时对变刚度柔性脱粒机构8起到支撑和保护作用。

10、作为优化，两个脱粒带组件上下对称设置。

11、作为优化，所述支撑轮设置在从动轮和主动轮连线的一侧，且多个支撑轮的轴线共面。通过多个支撑轮共面，从而使两个脱粒带组件的内脱粒带之间构成脱粒间隙。

12、作为优化，所述从动轮和主动轮连线的另一侧设有张紧轮。本方案中的张紧轮起到张紧脱粒带组件的作用。

13、本发明的有益效果为：

14、1、整体结构简单，成本低，作业能耗低。

15、2、通用性强，可以实现对多种谷物的柔性脱粒，变刚度弹性结构，不易产生谷物堵塞影响装置正常运转的问题。

16、3、采用变刚度柔性脱粒机构，脱粒时，通过借助气室腔内气体压力和摩擦副摩擦力的共同作用，实现自适应调节脱粒带对谷物的作用力，获得最佳的柔性脱粒效果，因而脱粒损伤率低，脱净率高，具有更高的可靠性。

技术特征：

1.一种变刚度柔性碾搓谷物脱粒装置，其特征在于：包括变刚度柔性脱粒机构（8），所述变刚度柔性脱粒机构（8）包括上下排布的两个脱粒带组件，所述脱粒带组件包括从动轮（10）、主动轮（14）、多个支撑轮（13）以及绕过从动轮（10）、主动轮（14）和多个支撑轮（13）的外脱粒带（17），所述外脱粒带（17）外包裹有内脱粒带（19），两个脱粒带组件的内脱粒带（19）之间构成脱粒间隙，外脱粒带（17）靠近内脱粒带（19）的一侧设有多个沿外脱粒带（17）长度方向排布的梯形的外脱粒带凸起，相邻外脱粒带凸起之间构成梯形槽，所述内脱粒带（19）靠近外脱粒带（17）的一侧设有插入梯形槽的内脱粒带凸起。

2.根据权利要求1所述的一种变刚度柔性碾搓谷物脱粒装置，其特征在于：所述内脱粒带凸起和梯形槽之间构成密闭的气室腔（18），所述气室腔（18）上连通有气阀（12）。

3.根据权利要求2所述的一种变刚度柔性碾搓谷物脱粒装置，其特征在于：所述气阀（12）设置在外脱粒带（17）侧面。

4.根据权利要求1所述的一种变刚度柔性碾搓谷物脱粒装置，其特征在于：所述内脱粒带凸起沿内脱粒带（19）长度方向的尺寸小于梯形槽的尺寸。

5.根据权利要求1所述的一种变刚度柔性碾搓谷物脱粒装置，其特征在于：所述内脱粒带凸起侧面与外脱粒带凸起侧面贴合形成摩擦副（16）。

6.根据权利要求1所述的一种变刚度柔性碾搓谷物脱粒装置，其特征在于：还包括机架（3），以及安装在机架（3）前端的割刀（1）和喂入机构（2）。

7.根据权利要求6所述的一种变刚度柔性碾搓谷物脱粒装置，其特征在于：所述机架（3）上装有脱粒罩（7），所述脱粒罩（7）前端开有与喂入机构（2）适配的进料口（9），脱粒罩（7）后端开有出料口（6），所述变刚度柔性脱粒机构（8）设置在脱粒罩（7）内。

8.根据权利要求1所述的一种变刚度柔性碾搓谷物脱粒装置，其特征在于：两个脱粒带组件上下对称设置。

9.根据权利要求1所述的一种变刚度柔性碾搓谷物脱粒装置，其特征在于：所述支撑轮（13）设置在从动轮（10）和主动轮（14）连线的一侧，且多个支撑轮（13）的轴线共面。

10.根据权利要求9所述的一种变刚度柔性碾搓谷物脱粒装置，其特征在于：所述从动轮（10）和主动轮（14）连线的另一侧设有张紧轮（11）。

技术总结
本发明涉及一种变刚度柔性碾搓谷物脱粒装置，包括机架、割刀、喂入机构和变刚度柔性脱粒机构，变刚度柔性脱粒机构包括上下排布的两个脱粒带组件，脱粒带组件包括从动轮、主动轮、多个支撑轮以及绕过从动轮、主动轮和多个支撑轮的外脱粒带，外脱粒带外包裹有内脱粒带，两个脱粒带组件的内脱粒带之间构成脱粒间隙，脱粒过程中通过气室腔内气体压力与摩擦副摩擦力的共同作用，内脱粒带相对外脱粒带在垂直脱粒带的方向产生相对运动，脱粒间隙改变，可以实现对不同喂入量谷物的柔性脱粒，本发明针对传统机械收获脱粒，谷物大喂入量时容易造成谷物籽粒破碎、脱粒堵转以及脱粒滚筒高速运转能耗高等问题，实现对不同喂入量谷物的高效低损脱粒。

技术研发人员：郭晶,邹亮亮,牛子孺,程浩,李扬,薛雨娇,王浩宇
受保护的技术使用者：山东农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27