专利名称：多滚筒脱粒分离试验装置及试验方法
技术领域：
本发明涉及一种多滚筒脱粒分离试验装置，主要适用于水稻、油菜、小麦、大豆、玉米等多种作物的脱粒分离作业。
背景技术：
脱粒分离中的脱净率、夹带损失率、籽粒破碎率和脱粒功耗等是联合收割机作业中必须控制的关键技术指标，直接影响联合收割机的作业质量和生产效率。目前联合收割机各部件性能的研究改进，主要通过田间试验，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.脱粒滚筒及脱粒元件的更换比较麻烦，因此不同脱粒元件排列的滚筒脱粒效果对比困难。4.脱净率、夹带损失率及脱粒功耗难以精确测量。5. 在田间试验不能实时观察，也很难得到作物在脱粒过程中脱出混合物的分布状态。田间试验的目的是对多滚筒联合收割机整机性能和作业质量进行检测和评价。而要通过田间试验对不同喂入量、脱粒滚筒转速、凹板间隙、脱净率、夹带损失率、滚筒的脱粒功耗以及脱粒过程中籽粒的运动规律等进行测量是很难完成的。因此对多滚筒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。目前，有关能够消除田间因素对多滚筒联合收割机的性能和部件进行检测的相关专利还没有检索到。
发明内容
本发明是为了克服现有田间试验存在的上述缺点而提供的一种多滚筒脱离分离试验装置及试验方法，具有参数调整方便、便于测量、能再现各种工况等特点，能消除现有试验方法存在的缺点。为了解决田间试验存在的问题，本发明采取的技术方案是包括物料输送装置从前部通过喂入口连接到脱粒分离装置，脱粒分离装置的后部安装秸杆粉碎抛洒装置与控制台；所述物料输送装置的输送带由驱动电机驱动；所述脱粒分离装置包括割台搅龙、输送槽、第一滚筒、第二滚筒和第三滚筒，所述割台搅龙连接在物料输送装置的输送带之后，在割台搅龙驱动轴上安装一个转速-扭矩传感器B，割台搅龙后连接输送槽，输送槽连接喂入口和第一滚筒，在输送槽动力输入轴上安装一个转速传感器，第一滚筒连接到第二滚筒，第二滚筒连接到第三滚筒，在三个滚筒的动力输入轴上分别安装转速-扭矩传感器A ;所述秸杆粉碎抛洒装置设置于第三滚筒之后，在秸杆粉碎抛洒装置驱动轴上安装一个转速-扭矩传感器c ;将所述的转速传感器、转速-扭矩传感器A、转速-扭矩传感器C、转速-扭矩传感器B分别连接到检测与控制系统的工控机进行检测和控制。上述的多滚筒脱离分离试验装置，其特征在于割台搅龙由一个变频电机单独驱动，可以实现搅龙转速的无级调。所述的多滚筒脱粒分离试验装置，其特征在于所述第一滚筒、第二滚筒、第三滚筒分别由三个变频电机单独驱动，且各滚筒均有顶盖和凹板，既可进行多筒脱粒分离试验，也可进行单滚筒脱粒分离试验或双滚筒脱粒分离试验。所述的多滚筒脱粒分离试验装置，其特征在于所述脱粒分离装置的顶盖部分用钢化透明玻璃，外围设置高强度照明系统，配合高速摄影进行记录和观察。本发明试验方法采用的技术方案依次包括如下步骤
a.启动输送带驱动电机、割台搅龙驱动电机、第一滚筒驱动电机、第二滚筒驱动电机、第三滚筒驱动电机，调整输送带的输送速度，割台搅龙、第一滚筒、第二滚筒、第三滚筒和秸杆粉碎动刀的转速，调整好后关闭输送带驱动电机、割台搅龙驱动电机、第一滚筒驱动电机、第二滚筒驱动电机、第三滚筒驱动电机；
b.将物料均匀铺放在输送带上；
c.顺序开启秸杆粉碎动刀、第三滚筒、第二滚筒、第一滚筒、割台搅龙的启动开关，待上述装置各转速达到并稳定在预先选定的参数值后，开启输送带启动开关；
d.物料在输送带的带动下进入脱粒分离装置喂入口，在割台搅龙的作用下，物料进入输送槽，输送槽内的链板将物料送入第一滚筒，第一滚筒高速旋转，在第一滚筒顶盖和第一滚筒凹板的作用下，一部分籽粒通过凹板落入接料小车；未脱净的物料进入第二滚筒，第二滚筒高速旋转，在第二滚筒顶盖和第二滚筒凹板的作用下，一部分籽粒通过第二滚筒凹板落入接料小车；剩余未脱净的物料进入第三滚筒，第三滚筒高速旋转，在第三滚筒顶盖和第三滚筒凹板的作用下，籽粒通过第三滚筒凹板落入接料小车；秸杆由第三滚筒进入秸杆粉碎抛洒装置，在秸杆粉碎动刀和定刀的作用下秸杆被粉碎抛洒到机外；
e.利用检测与控制系统采集、记录并显示转速传感器、转速-扭矩传感器所采集到的数据；
f.手工收集与处理接料小车的籽粒、排草口排出的物料，计算出喂入量、脱净率、夹带损失、籽粒破碎率和脱粒功耗指标。本发明功能多、实时监测、操作调整方便，能消除现有田间试验方法存在的缺陷。
下面结合附图及具体实施方式
对本发明作进一步说明。图1是本发明装置主体结构示意图。图2是本发明装置主体结构俯视示意图。图3是操纵台33的面板主视图。图中1输送带,2输送带驱动电机,3喂入口，4割台搅龙,5转速传感器6割台搅龙驱动电机，7输送槽，8第一滚筒，9第一滚筒顶盖，10第一滚筒凹板，11第二滚筒，12第二滚筒顶盖，13第二滚筒凹板，14第三滚筒，15第三滚筒顶盖，16第三滚筒凹板，17秸杆粉碎抛洒装置，18秸杆粉碎动刀，19秸杆粉碎驱动电机，20定刀，21接料小车，22第三滚筒驱动电机，23第二滚筒驱动电机，24第一滚筒驱动电机，25第一滚筒驱动轴，26转速-扭矩传感器A，27第二滚筒驱动轴，28第三滚筒驱动轴，29秸杆粉碎抛洒装置驱动轴，30转速-扭矩传感器C，31割台搅龙驱动轴，32转速-扭矩传感器B，33操纵台，34显示器，35数字仪表，36调速旋钮，37启动开关，38急停开关，39工控机。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细说明。一种多滚筒脱粒分离试验装置包括物料输送装置通过喂入口 3连接到脱粒分离装置前部，脱粒分离装置的后部安装秸杆粉碎抛洒装置17与控制台35 ;所述物料输送装置的输送带I由输送带驱动电机2驱动；所述脱粒分离装置包括割台搅龙4、输送槽7、第一滚筒8、第二滚筒11和第三滚筒14，所述割台搅龙4连接在物料输送装置的输送带I之后，在割台搅龙驱动轴31上安装一个转速-扭矩传感器B32，割台搅龙4后连接输送槽7，输送槽7连接喂入口 3和第一滚筒8，在输送槽动力输入轴上安装一个转速传感器5，第一滚筒8连接到第二滚筒11，第二滚筒11连接到第三滚筒14，在三个滚筒的动力输入轴上分别安装转速-扭矩传感器A26 ;所述秸杆粉碎抛洒装置17设置于第三滚筒14之后，在秸杆粉碎抛洒装置驱动轴29上安装一个转速-扭矩传感器C30。检测与控制系统将转速传感器5、转速-扭矩传感器A26、转速-扭矩传感器C30、转速-扭矩传感器B32分别连接到工控机39，通过工控机39内的监控软件和检测与控制系统的操纵台33进行检测和控制所述试验装置。割台搅龙驱动电机6和秸杆粉碎驱动电机19均为变频电机，秸杆粉碎抛洒装置的传动比均通过更换不同直径的皮带轮来进行调整。第一滚筒8在第一滚筒顶盖9和第一滚筒凹板10组成的空腔内，第一滚筒8与第一滚筒顶盖9的间隙为40mm 60mm,第一滚筒8与第一滚筒凹板10的间隙为30mm 50mm，且由第一滚筒驱动电机24驱动；第二滚筒11在第二滚筒顶盖12和第二滚筒凹板13组成的空腔内，第二滚筒11与第二滚筒顶盖12的间隙为30mm 50mm，第二滚筒11与第二滚筒凹板13的间隙为20mm 40mm，且由第二滚筒驱动电机23驱动；第三滚筒14在第三滚筒顶盖15和第三滚筒凹板16组成的空腔内，第三滚筒14与第三滚筒顶盖15的间隙为20mm 40mm，第三滚筒14与第三滚筒凹板16的间隙为IOmm 30臟，且由第三滚筒驱动电机22驱动。第一滚筒顶盖9、第二滚筒顶盖12和第三滚筒顶盖15分别用钢化透明玻璃制成，钢化玻璃的厚度为5mm 10mm，第一滚筒顶盖9、第二滚筒顶盖12和第三滚筒顶盖15的形状均为半圆桶形，圆桶内径为350mm 500mm,在半圆桶形顶盖两端铸有高度为5mm 20mm高的侧边。一种多滚筒脱粒分离试验方法依次包括如下步骤
a.启动输送带驱动电机2、割台搅龙驱动电机6、第一滚筒驱动电机24、第二滚筒驱动电机23、第三滚筒驱动电机22，调整输送带I的输送速度，割台搅龙4、第一滚筒8、第二滚筒11、第三滚筒14和秸杆粉碎动刀18的转速，调整好后关闭输送带驱动电机2、割台搅龙驱动电机6、第一滚筒驱动电机24、第二滚筒驱动电机23、第三滚筒驱动电机22 ；
b.将物料均匀铺放在输送带上；
c.顺序开启秸杆粉碎动刀18、第三滚筒14、第二滚筒11、第一滚筒8、割台搅龙4的启动开关，待上述装置各转速达到并稳定在预先选定的参数值后，开启输送带I启动开关；
d.物料在输送带的带动下进入脱粒分离装置喂入口3，在割台搅龙4的作用下，物料进入输送槽7，输送槽7内的链板将物料送入第一滚筒8，第一滚筒8高速旋转，在第一滚筒顶盖9和第一滚筒凹板10的作用下，一部分籽粒通过凹板10落入接料小车21 ;未脱净的物料进入第二滚筒11，第二滚筒11高速旋转，在第二滚筒顶盖12和第二滚筒凹板13的作用下，一部分籽粒通过第二滚筒凹板13落入接料小车21 ;剩余未脱净的物料进入第三滚筒14，第三滚筒14高速旋转，在第三滚筒顶盖15和第三滚筒凹板16的作用下，籽粒通过第三滚筒凹板16落入接料小车21 ;秸杆由第三滚筒14进入秸杆粉碎抛洒装置17，在秸杆粉碎动刀18和定刀20的作用下秸杆被粉碎抛洒到机外；
e.利用检测与控制系统采集、记录并显示转速传感器5、转速-扭矩传感器所采集到的数据；
f.手工收集与处理接料小车21的籽粒、排草口排出的物料，计算出喂入量、脱净率、夹带损失、籽粒破碎率和脱粒功耗指标。下面结合附图对本发明的具体型号的一种多滚筒脱粒分离试验装置具体实施过程作进一步说明。如图1、2所示，主要包括物料输送装置、脱粒分离装置、秸杆抛洒粉碎装置和检测与控制装置。输送装置包括输送带驱动电机2、输送带I和张紧轮。试验时可根据所需要的喂入量调整输送带驱动电机2的转速。脱粒分离装置包括括割台搅龙4，在割台搅龙驱动轴31上安装一个转速-扭矩传感器32，量程为0 ±400N m、0 lOOOrpm，试验过程中测量割台搅龙传动扭矩和转速的变化；输送槽7连接喂入口 3和第一滚筒8，在输送槽动力输入轴上安装一个转速传感器5，量程为0 SOOrpm，测量输送槽的转速；第一滚筒8连接到第二滚筒11，第二滚筒11连接到第三滚筒14，在三个滚筒的动力输入轴上分别安装三个转速-扭矩传感器26，量程为0 ±500N *m,0 lOOOrpm，试验过程中测量各滚筒传动扭矩和转速的变化。秸杆粉碎抛洒装置17包括秸杆粉碎动刀18、秸杆粉碎抛洒装置驱动电机
19、定刀20，在秸杆粉碎抛洒装置驱动轴29上安装一个转速-扭矩传感器30，量程为0 ±100N m、0 lOOOrpm，试验过程中测量秸杆粉碎抛洒装置传动扭矩和转速的变化。如图1所示脱粒分离装置，既可进行多滚筒脱粒分离试验，也可进行单滚筒脱粒分离试验或双滚筒脱粒分离试验。当进行单滚筒脱粒分离试验时，拆卸掉第二滚筒11和第三滚筒14，使用第一滚筒8 ;当进行双滚筒脱粒分离试验时，拆卸掉第三滚筒14，使用第一滚筒8和第二滚筒11。将转速传感器5、转速-扭矩传感器26、转速-扭矩传感器30、转速-扭矩传感器32分别连接到工控机39，通过安装在工控机39内的监控软件和安装工控机39的操纵台33进行检测和控制。操作台33上的启动开关37用来控制各个运动部件的启停，调速旋钮36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38防止出现意外。试验时，首先开启电源，检查检测控制系统线路，确保状态良好；然后对测控系统进行参数设置，将输送带速度调至所需大小，并将割台搅龙、三个滚筒、秸杆粉碎动刀转速调至所需转速后关闭电机。将试验物料均匀铺放在输送带I上，顺序开启秸杆粉碎抛洒驱动电机19、第三滚筒驱动电机22、第二滚筒驱动电机23、第一滚筒驱动电机24和割台搅龙驱动电6，待装置达到并稳定在预先选定的参数后，开启驱动电机2。试验过程中，输送带速度等信息直接记录在工控机39中；利用检测与控制装置采集、记录并显示转速传感器5、转速-扭矩传感器26、转速-扭矩传感器30、转速-扭矩传感器32所采集到的数据。为便于观察物料在脱粒空间的运动，脱粒分离装置的分离部分侧板用钢化透明玻璃制成，外围设置高强度照明系统，配合高速摄影，经图像处理，可获得物料在脱粒落料过程中的运动规律。试验结束时关闭各控制装置开关，检测与控制装置自动记录保存整个试验过程数据，达到试验目的。
权利要求
1.一种多滚筒脱粒分离试验装置，其特征在于，包括物料输送装置通过喂入口(3)连接到脱粒分离装置前部，脱粒分离装置的后部安装秸杆粉碎抛洒装置(17)与控制台(35)； 所述物料输送装置的输送带(I)由输送带驱动电机(2)驱动；所述脱粒分离装置包括割台搅龙(4)、输送槽(7)、第一滚筒(8)、第二滚筒(11)和第三滚筒(14)，所述割台搅龙(4)连接在物料输送装置的输送带(I)之后，在割台搅龙驱动轴(31)上安装一个转速-扭矩传感器B (32)，割台搅龙(4)后连接输送槽(7)，输送槽(7)连接喂入口(3)和第一滚筒(8)， 在输送槽动力输入轴上安装一个转速传感器(5),第一滚筒(8)连接到第二滚筒(11),第二滚筒(11)连接到第三滚筒(14)，在三个滚筒的动力输入轴上分别安装转速-扭矩传感器A(26);所述秸杆粉碎抛洒装置(17)设置于第三滚筒(14)之后，在秸杆粉碎抛洒装置驱动轴(29)上安装一个转速-扭矩传感器C (30)。
2.根据权利要求1所述的多滚筒脱粒分离试验装置，其特征在于还包括检测与控制系统，所述检测与控制系统将转速传感器(5)、转速-扭矩传感器A (26)、转速-扭矩传感器C (30)、转速-扭矩传感器B (32)分别连接到工控机(39)，通过工控机(39)内的监控软件和检测与控制系统的操纵台(33)进行检测和控制所述试验装置。
3.根据权利要求1所述的多滚筒脱粒分离试验装置，其特征在于所述割台搅龙驱动电机(6)和秸杆粉碎驱动电机(19)为变频电机，秸杆粉碎抛洒装置的传动比通过更换不同直径的皮带轮来进行调整。
4.根据权利要求1、2或3所述的多滚筒脱粒分离试验装置，其特征在于所述第一滚筒(8)在第一滚筒顶盖(9)和第一滚筒凹板(10)组成的空腔内，第一滚筒(8)与第一滚筒顶盖(9)的间隙为40mm 60mm,第一滚筒(8)与第一滚筒凹板(10)的间隙为30mm 50mm,第一滚筒(8)由第一滚筒驱动电机(24)驱动；第二滚筒(11)在第二滚筒顶盖(12)和第二滚筒凹板(13 )组成的空腔内，第二滚筒(11)与第二滚筒顶盖(12 )的间隙为30mm 50mm,第二滚筒(11)与第二滚筒凹板(13)的间隙为20mm 40mm，第二滚筒(11)由第二滚筒驱动电机(23)驱动；第三滚筒(14)在第三滚筒顶盖(15)和第三滚筒凹板(16)组成的空腔内，第三滚筒(14)与第三滚筒顶盖(15)的间隙为20mm 40mm，第三滚筒(14)与第三滚筒凹板(16)的间隙为IOmm 30mm，第三滚筒(14)由第三滚筒驱动电机(22)驱动。
5.根据权利要求1、2或3所述的多滚筒脱粒分离试验装置，其特征在于第一滚筒顶盖(9)、第二滚筒顶盖(12)和第三滚筒顶盖(15)分别用透明钢化玻璃制成，钢化玻璃的厚度为5mm IOmm,第一滚筒顶盖(9)、第二滚筒顶盖(12)和第三滚筒顶盖(15)的形状均为半圆桶形，圆桶内径为350mm 500mm,在半圆桶形顶盖两端铸有高度为5mm 20mm高的侧边。
6.实施权利要求1所述的一种多滚筒脱粒分离试验装置的试验方法，其特征在于依次包括如下步骤a.启动输送带驱动电机(2)、割台搅龙驱动电机(6)、第一滚筒驱动电机(24)、第二滚筒驱动电机(23)、第三滚筒驱动电机(22)，调整输送带(I)的输送速度，割台搅龙(4)、第一滚筒(8)、第二滚筒(11)、第三滚筒(14)和秸杆粉碎动刀(18)的转速，调整好后关闭输送带驱动电机(2 )、割台搅龙驱动电机(6 )、第一滚筒驱动电机(24 )、第二滚筒驱动电机(23 )、第三滚筒驱动电机(22)；b.将物料均匀铺放在输送带上；C.顺序开启秸杆粉碎动刀(18)、第三滚筒(14)、第二滚筒(11)、第一滚筒(8)、割台搅龙(4)的启动开关，待秸杆粉碎动刀(18)、第三滚筒(14)、第二滚筒(11)、第一滚筒(8)、割台搅龙(4)各转速达到并稳定在预先选定的参数值后，开启输送带(I)启动开关； d.物料在输送带的带动下进入脱粒分离装置喂入口(3)，在割台搅龙(4)的作用下，物料进入输送槽(7),输送槽(7)内的链板将物料送入第一滚筒(8),在第一滚筒顶盖(9)和第一滚筒凹板(10)的作用下，一部分籽粒通过凹板(10)落入接料小车(21);未脱净的物料进入第二滚筒(11)，在第二滚筒顶盖(12)和第二滚筒凹板(13)的作用下，一部分籽粒通过第二滚筒凹板(13)落入接料小车(21);另一部分未脱净的物料进入第三滚筒(14)，在第三滚筒顶盖(15)和第三滚筒凹板(16)的作用下，籽粒通过第三滚筒凹板(16)落入接料小车(21);秸杆由第三滚筒(14)进入秸杆粉碎抛洒装置(17)，在秸杆粉碎动刀(18)和定刀(20)的作用下秸杆被粉碎抛洒到机外； e.利用检测与控制系统采集、记录并显示转速传感器(5)、转速-扭矩传感器所采集到的数据； f.手工收集与处理接料小车(21)的籽粒、排草口排出的物料，计算出喂入量、脱净率、夹带损失、籽粒破碎率和脱粒功耗指标。
全文摘要
本发明公开了一种多滚筒脱粒分离装置和试验方法。包括物料输送装置、脱粒分离装置、秸秆粉碎抛洒装置以及检测与控制装置。该装置可进行物料输送、脱粒分离和秸秆粉碎试验；物料输送装置、秸秆粉碎抛洒装置分别采用一个变频驱动电机独立驱动，脱粒分离装置采用三个变频驱动电机驱动，参数选择方便；转速-扭矩传感器的信号都记录在计算机中；改变物料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的组合方式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。本发明可以消除现有田间试验方法存在的缺陷，获取更加详细、科学的信息与数据。
文档编号G01M99/00GK103063454SQ201210409588
公开日2013年4月24日 申请日期2012年10月24日 优先权日2012年10月24日
发明者李耀明, 徐立章, 唐忠, 赵湛, 许太白 申请人:江苏大学