专利名称：物料输送-脱粒分离-清选试验装置和试验方法
技术领域：
本发明涉及一种对农业物料进行输送、脱粒分离和清选的室内试验装置。
技术背景目前对收获机械各部件的研究改进，主要依赖样机的田间试验情况，但是收获机械田 间试验受气候、田间情况和机器本身参数可调整范围局限性的影响，使得这种试验方法存 在很多限制，也使得某些指标无法实时测量。主要表现在以下几个方面1. 脱粒滚筒转速的改变困难，很难得到不同转速下的脱粒分离效果。2. 脱粒滚筒的扭矩不易测量，很难得到脱粒装置所消耗的功率。3. 脱粒滚筒的更换以及脱粒元件的非常麻烦，因此不同滚筒形式以及不同脱粒元件 的脱粒效果对比困难。4. 清选机构中各个参数调节困难，包括风速、风机倾角脱、风机的扭矩、筛子的振 动频率和振幅等。5. 脱粒损失率、清选损失率难以精确测量。总之，进行田间试验的目的是对联合收割机整机的性能和作业质量进行检测和评价。 而要通过田间田间试验对不同喂入量、工作速度、脱粒滚筒转速、脱粒间隙、凹板形式、 顶板导向角下脱出物的分布、夹带损失率、未脱净损失率、脱粒滚筒的功耗以及脱粒过程 中籽粒和茎秆的运动规律等进行测量是很难完成的。同样的情况也存在于清选装置中。因 此对联合收割机各个部件的优化改进仅仅依靠田间试验是不够的，必须通过大量的室内台 架试验来进行，而相关的内容还没有检索到相关的专利。 发明内容本发明为克服现有田间试验存在的缺陷而提供一种物料输送-脱粒分离-清选试验装 置，可以模拟多种参数下的工作状况。l.本发明采用的技术方案是包括物料输送系统、脱粒分离系统、清选系统以及监测 与控制系统；所述的物料输送系统包括输送小车装置及其传动系统；所述的脱粒分离系统 包括试验机架结构、滚筒、凹板、顶盖、活门、强制喂入装置及脱粒分离装置的传动系统； 所述的清选系统包括清选试验机架、上筛机构、中-下筛机构、抖动板机构、离心风机、径 向风机、双风机小车、贯流风机小车及清选装置的传动系统；所述的监测与控制系统包括 安装的扭矩传感器、转速传感器和控制台。所述的脱粒分离系统和清选系统可以分别进行 试验，也可以组合在一起同时进行试验，当组合起来时，中间用脱出物输送小车相连接。2. 所述的物料输送-脱粒分离-清选试验装置，其特征在于输送系统中的输送小车下 方有轨道，各输送车之间采用链传动相连接，用一个变频电机驱动。3. 所述的物料输送-脱粒分离-清选试验装置，其特征在于脱粒分离系统中机架用地 脚螺栓固定，凹板下方有活门，活门下方接料小车，接料小车中有接料盒，脱粒滚筒和凹 板以及顶盖可任意组合配置，物料由强制喂入装置喂入脱粒装置，顶盖和机架四周用透明 强化玻璃做成，强制喂入装置由一个变频电机驱动，脱粒滚筒由一个变频电机驱动。4. 所述的物料输送-脱粒分离-清选试验装置，其特征在于离心风机和径向风机在同 一小车支架上，贯流风机在一小车支架上，它们相对于筛面的垂直、水平位置可以任意调 整；有8个变频电动机分别驱动离心风机、径向风机、贯流风机、上筛、下筛、抖动板、籽粒搅龙和杂余搅龙。5. 所述的物料输送-脱粒分离-清选试验装置，其特征在于所述的监测与控制系统中 的扭矩感器，分别设在脱粒滚筒、强制喂入装置和离心风机、径向风机、贯流风机、抖动 板、上筛、下筛、籽粒搅龙、杂余搅龙的动力输入轴上；所述的转速传感器分设在输送小 车、强制喂入装置中的强制喂入螺旋和输送槽、脱粒滚筒、离心风机、径向风机、贯流风 机、籽粒搅龙和杂余搅龙的从动轮上；6. 所述的物料输送-脱粒分离-清选试验装置，其特征在于监测与控制系统的控制台 包括工控机、急停按钮、调速旋钮、启动开关、数字仪表和显示器。7. —种物料输送-脱粒分离-清选试验方法，其特征在于依次包括如下步骤(1) 开启试验台驱动系统电源，根据试验作物的不同选定调整输送小车的输送速度、 脱粒滚筒的结构与转速和离心风机、径向风机、贯流风机、上筛、中-下筛的工作 参数；(2) 将一定质量的作物按顺序均匀铺放在输送小车的输送带上；(3) 顺序开启惯流风机、离心风机、径向风机、上筛机构、中-下筛机构、籽粒搅龙机 构、杂余搅龙机构、脱粒滚筒、强制喂入装置和物料输送小车的启动开关；(4) 利用监测与控制系统采集、记录并显示转速传感器、扭矩传感器所采集到的数据;(5) 物料在输送带的带动下进入强制喂入装置，经强制喂入螺和输送槽进入脱粒分离 系统。脱出物经脱出物输送小车进入清选系统的抖动版，在上筛和离心风机、径 向风机的共同作用下部分物料向后运动，部分透过中-下筛落入籽粒搅龙，部分含 有籽粒的杂余进入杂余搅龙以备二次脱粒或清选，少量长秸秆从清选筛排出，大部分秸秆经排草口排出机外。(6)、手工收集与处理接料小车、排草口排出的物料、清选筛的排出物、籽粒搅龙和 杂余搅龙中的物料，根据国家有关标准，可计算出未脱净损失率、夹带损失率、 清选损失率、清选含杂率等指标和脱出物沿滚筒轴向分布、吹出物分布等。本发明成本低、使用安全、监测全面、操作简便，能消除现有田间试验方法存在的缺陷。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 图l是本发明主视图。图2是图1中输送-脱粒分离系统结构示意图。图3是图1中清选系统结构示意图。图4是图1中脱粒滚筒5的传动和扭矩检测结构示意图。图5是图1中控制台8的面板主视图。图6是图1中脱出物输送小车7结构示意图。图中l.物料输送小车，2.强制喂入装置，3.脱粒系统机架，4.顶盖，5.脱粒滚筒， 6.排草口， 7.脱出物输送小车，8.控制台，9.双风机小车机架，IO.抖动板，ll.数据线， 12.清选机架，13.惯流风机小车机架，14.输送小车驱动电机，15.输送小车轨道，16.链传 动，17.强制喂入装置驱动电机，18.接料小车，19.活门，20.凹板，21.径向风机，22.离 心风机，23.上筛机构，24.中-下筛机构，25.惯流风机，26.籽粒搅龙机构，27.杂余搅龙 机构，28.链轮，29.动力输入轴，30.双排链，31.扭矩传感器，32.轴承座，33.从动轮， 34.转速传感器，35.显示器，36.数字仪表，37.启动开关，38.调速旋钮，39.急停按钮， 40.工控机，41.链轮具体实施方式
如图1所示，把脱离分离系统中的活门19和接料小车18拿开，将脱出物输送小车7 放在脱粒分离系统和清选系统之间，用来做脱粒分离-清选连续试验使用。脱出物输送小车 7的动力输入是通过物料输送小车上1的链轮和脱出物输送小车7上的链轮41用链传动实 现的。物料由物料输送小车1送进强制喂入装置2，再由强制喂入装置2输送到脱粒分离 系统， 一方面，脱出的混合物经凹板落到脱出物输送小车7的输送带上，被输送到清选系 统的抖动板10上，由抖动板10喂入清选系统，进行清选；另一方面，茎秆经排草口6排 出机外。图2所示的输送-脱粒分离系统，当与清选系统分别试验时只用此系统。在此系统中，脱粒滚筒5安装在脱粒分离系统机架3上，脱粒分离系统机架3用地脚螺栓固定，凹板20 的下方有活门19，活门19的下方有接料小车18，做试验时为了便于测量脱出物的分布规 律，在接料小车18里放入接料盒。图3所示的清选系统，可独立进行清选试验，包括径向风机21、离心风机22安装在 双风机小车支架9上，贯流风机25安装在贯流风机小车支架13上，清选机架12，抖动板 机构10，上筛机构23，中-下筛机构24，籽粒搅龙26，杂余搅龙27。各风机的转速、抖 动板频率、筛子的频率、搅龙的转速通过各自的变频调速电机进行调节。抖动板及筛子的 振幅通过相应的机构调整。整个系统中的传动系统及传感器安装布置结构如图4所示，变频电机17的动力通过主 动带轮、从动带轮33带动传动轴，传动轴通过链轮28机构(双排链)传递到扭矩传感器 31，由传感器另一侧的链轮机构传递给动力输入轴29，在从动轮上安装有转速传感器34。扭矩传感器31的信号和转速传感器34的信号经数据线11传输到控制台8 (请参阅图 5)，得到的信号可以通过数字仪表33显示，同时经工控机37处理在显示器32上显示，并 把测量信息储存的硬盘上。在控制台83上的起停开关37用来控制各个运动部件的起停， 调速旋钮38用来控制各个运动部件速度，当出现异常现象时使用急停按钮39防止出现意 外。试验时，首先调整好输送、脱粒分离、清选系统的各参数，将物料均匀铺放在物料输 送小车1上，开启电源，先启动惯流风机25、离心风机22、径向风机21、上筛机构23、 中-下筛机构24、籽粒搅龙机构26和杂余搅龙机构27，然后启动脱粒滚筒5、强制喂入装 置2，最后启动物料输送小车l。物料在输送带的带动下进入强制喂入装置2，经强制喂入 螺和输送槽进入脱粒分离系统。脱出物经脱出物输送小车7进入清选系统的抖动版10，在 上筛23和离心风机22、径向风机21的共同作用下部分物料向后运动，部分透过中-下筛 24落入籽粒搅龙26，部分含有籽粒的杂余进入杂余搅龙27以备二次脱粒或清选，少量长 秸秆从清选筛排出，大部分秸秆经排草口6排出机外。为便于观察物料在脱粒空间的运动， 脱粒系统机架3、清选机架12均用钢化透明玻璃作侧壁，外围设置有高强度照明系统，配 合高速摄影，经图像处理，可获得物料在脱粒、清选空间的运动规律。
权利要求
1.一种物料输送-脱粒分离-清选试验装置，包括物料输送系统、脱粒分离系统、清选系统以及监测与控制系统；所述的物料输送系统包括输送小车1及驱动系统；所述的脱粒分离系统包括机架3、脱粒滚筒5、凹板20、活门19、强制喂入装置2及驱动系统；所述的清选系统包括清选机架12、抖动板10、上筛23、中-下筛24、离心风机22、径向风机21、双风机小车、贯流风机25及驱动系统；所述的监测与控制系统包括安装的扭矩传感器31、转速传感器34和控制台8。所述的脱粒分离系统和清选系统可以分别进行试验，也可以组合在一起同时进行试验，当组合起来时，中间用脱出物输送小车7相连接。
2. 根据权利要求书1所述的物料输送-脱粒分离-清选试验装置，其特征在于输送系 统中的输送小车1下方有轨道15，各输送车之间采用链16传动相连接，用一个变频电机 驱动。
3. 根据权利要求书1所述的物料输送-脱粒分离-清选试验装置，其特征在于脱粒分 离系统中机架3用地脚螺栓固定，凹板20下方有活门19，活门19下方接料小车18，接料 小车18中有接料盒，脱粒滚筒5和凹板20以及顶盖4可任意组合配置，顶盖4和机架3 四周用透明强化玻璃做成，强制喂入装置2由一个变频电机驱动，脱粒滚筒5由一个变频 电机驱动。
4. 根据权利要求书1所述的物料输送-脱粒分离-清选试验装置，其特征在于离心风 机22和径向风机21在同一小车支架上，贯流风机25在一小车支架上，它们相对于筛面的 垂直、水平位置可以任意调整；有8个变频电动机分别驱动离心风机22、径向风机21、贯 流风机25、上筛23、中-下筛24、抖动板IO、籽粒搅龙26和杂余搅龙27。
5. 根据权利要求书1所述的物料输送-脱粒分离-清选试验装置，其特征在于所述的 监测与控制系统中的扭矩感器31，分别设在脱粒滚筒5、强制喂入装置2和离心风机22、 径向风机21、贯流风机25、上筛23、中-下筛24、抖动板10、籽粒搅龙26和杂余搅龙27 的动力输入轴上；所述的转速传感器34分设在输送小车1、强制喂入装置2中的强制喂入 螺旋和输送槽、脱粒滚筒5、离心风机22、径向风机21、贯流风机25、籽粒搅龙26和杂 余搅龙27的从动轮上。
6. 根据权利要求书1所述的物料输送-脱粒分离-清选试验装置，其特征在于监测与 控制系统的控制台8包括工控机40、急停按钮39、调速旋钮38、启动开关37、数字仪表 36和显示器35。
7. —种物料输送-脱粒分离-清选试验方法，其特征在于依次包括如下步骤
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.(1)、开启试验台驱动系统电源，根据试验作物的不同选定调整输送小车1的输送速 度、脱粒滚筒5的结构与转速和离心风机
22、径向风机21、贯流风机25、上筛
23、中-下筛24的工作参数；(2) 、将一定质量的作物按顺序均匀铺放在输送小车1的输送带上；(3) 顺序开启惯流风机25、离心风机22、径向风机21、上筛机构23、中-下筛机构24、 籽粒搅龙机构26、杂余搅龙机构27、脱粒滚筒5、强制喂入装置2和物料输送小 车l的启动开关37;(4) 、利用监测与控制系统采集、记录并显示转速传感器34、扭矩传感器31所采集到 的数据；(5) 物料在输送带的带动下进入强制喂入装置2，经强制喂入螺和输送槽进入脱粒分离 系统。脱出物经脱出物输送小车7进入清选系统的抖动版10，在上筛23和离心风 机22、径向风机21的共同作用下部分物料向后运动，部分透过中-下筛24落入籽 粒搅龙26，部分含有籽粒的杂余进入杂余搅龙27以备二次脱粒或清选，少量长秸 秆从清选筛排出，大部分秸秆经排草口6排出机外。(6) 、手工收集与处理接料小车18、排草口 6排出的物料、清选筛的排出物、籽粒搅 龙和杂余搅龙中的物料，根据国家有关标准，可计算出未脱净损失率、夹带损失 率、清选损失率、清选含杂率等指标和脱出物沿滚筒轴向分布、吹出物分布等。
全文摘要
本发明公开了一种物料输送-脱粒分离-清选试验装置和试验方法，包括物料输送系统、脱粒分离系统、清选系统以及监测与控制系统，输送系统、脱粒分离系统和清洗系统采用多个变频驱动电机独立驱动，参数选择方便；扭矩、转速传感器的信号都记录在计算机中；改变输送带上物料的层厚和输送带速度，可获得不同喂入量，通过调整脱粒分离装置的参数、更换不同的脱粒分离装置可以模拟目前各种收获机械的脱粒分离情况，分析脱粒分离性能；通过调整清选装置的参数、更换不同结构的筛面、可以模拟各种清选情况，分析清选性能。本发明成本低、使用安全、监测全面、操作简便，能消除现有田间试验方法存在的缺陷，获取更加详细、科学的信息。
文档编号G01M99/00GK101256119SQ200710192400
公开日2008年9月3日 申请日期2007年12月26日 优先权日2007年12月26日
发明者张立功, 徐立章, 李洪昌, 李耀明, 马朝兴 申请人:江苏大学