测量玉米果穗裸手脱粒力大小的装置及其方法
【专利摘要】测量玉米果穗裸手脱粒力大小的装置及其方法，该装置包括转矩测量仪、机架和转矩传感器，转矩传感器的信号输出端与转矩测量仪连接，转矩传感器的一端设有用于固定玉米果穗试样的柔性夹具；测量方法：沿玉米果穗试样的轴向方向将其划分为等长度的多个待测区间，将试样一端装卡在柔性夹具中，调整标尺使其与第n待测区间的起始脱粒位置对齐，手工转动玉米果穗试样的悬空端使其脱粒，当从起始脱粒位置转动到终点位置的同时触动终点触发器，转矩测量仪显示出当前部位的转矩，通过数据处理可得出第n待测区间的不同脱粒时刻的脱粒力。本发明的装置是对裸手脱粒时，测量玉米果穗所受的脱粒力大小，为脱粒装置的参数设置提供理论依据。
【专利说明】测量玉米果穗裸手脱粒力大小的装置及其方法【技术领域】
[0001]本发明属于农业机械领域，具体的说一种测量玉米果穗裸手脱粒力大小的装置及其方法。
【背景技术】
[0002]现有的联合收割机大都是直接收获玉米棒，然后通过玉米脱粒机进行脱粒处理，玉米脱粒机是主要的农业机械产品之一，其性能的好坏直接影响到玉米脱粒的效率和质量，在进行玉米果穗脱粒时，现有脱粒机的脱损率比较高，损失较大。损伤是玉米品质降低的主要形式之一，有损伤的玉米在输送过程中易产生破碎，在储存过程中易吸湿、霉变和产生病虫害，影响加工后的等级、精度以及种子的发芽率等。机械化收获中的脱粒损伤是玉米等谷物损伤的重要因素，直接影响到后续的输送、储存和加工等环节。因此，需要确定脱粒装置的最佳脱粒力，以及玉米果穗上的最佳脱粒位置，可以为以后的脱粒装置提供理论依据，但现有的测力器械不足以完成这个目的。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种能够测试出玉米果穗上的最佳脱粒位置及最佳脱粒力的装置及测量方法，即一种测量玉米果穗裸手脱粒力大小的装置及其方法。
[0004]本发明为实现上述目的所采用的技术方案为:测量玉米果穗裸手脱粒力大小的装置，包括转矩测量仪、机架和固定在机架上用于测量玉米果穗试样脱粒时转矩大小的转矩传感器，所述的机架上还设有用于指示玉米果穗试样起始脱粒位置的标尺以及与转矩传感器的控制器连接的终点触发器，所述转矩传感器的信号输出端与转矩测量仪连接，且转矩传感器的一端设有法兰盘，另一端设有用于固定玉米果穗试样且可适应其形状和尺寸变化的柔性夹具。
[0005]上述装置中的柔性夹具包括中空的筒体，筒体的一端固定在转矩传感器端部的法兰盘上，另一端均布有若干穿过筒体圆周壁面并与其螺纹连接的螺栓，螺栓的端部设有用于橡胶垫片，玉米果穗试样装卡在适应其形状和尺寸变化的橡胶垫片形成的空间中。
[0006]上述装置中的标尺设置在手握住玉米果穗试样准备转动脱粒前与手部中指掌指关节相对的位置，所述终点触发器设置在手握住玉米果穗试样转动一个角度使玉米脱粒后中指掌指关节能够碰触的位置。
[0007]利用上述装置测量玉米果穗裸手脱粒力大小的方法为:取玉米果穗试样，沿其轴向方向将其划分为等长度的多个待测区间，另取游标卡尺测量出每个待测区间的直径，然后将玉米果穗试样的一端装卡在柔性夹具中，从玉米果穗试样的装卡端将各待测区间依次
标记为第I待测区间、第2待测区间.....第η-1待测区间和第η待测区间，各待测区间靠
近玉米果穗试样装卡端的一侧为各待测区间的起始脱粒位置；
调整标尺使其与第η待测区间的起始脱粒位置对齐，手工沿固定方向转动玉米果穗试样的悬空端使其脱粒，当从起始脱粒位置转动到终点位置的同时触动终点触发器，玉米果穗试样产生的转矩传递到转矩传感器上，转矩传感器将采集到的信号经电荷放大器放大后传送给转矩测量仪，转矩测量仪显示出当前部位的转矩，通过数据处理可得出第η待测区间不同脱粒时刻的脱粒力大小；按照同样的测量方法依次测量第η-1待测区间、…、第2待测区间和第I待测区间不同脱粒时刻的脱粒力大小。
[0008]上述手工转动玉米果穗试样的各待测区间使玉米脱粒的差速值为6.39-6.55m/s。
[0009]有益效果:(I)、本发明的装置是针对裸手脱粒时，测量玉米果穗所受的脱粒力的大小，可以直接读出、计算出玉米果穗上每一部分脱粒所需的转矩和脱粒力，测量误差较小，且该装置能够为玉米果穗的脱粒损伤等定量分析提供科学依据；
(2)、本发明通过手工转动通过柔性夹具固定在转矩传感器上的玉米果穗试样，用足够的力使玉米籽粒脱粒而不破坏玉米籽粒，此时产生的转矩通过柔性夹具传递到转矩传感器上，在转矩测量仪上显示出当前部位的转矩，通过数据处理可得出第η待测区间不同脱粒时刻脱粒力的大小，通过连续大量的裸手脱粒测量，就可得出玉米果穗脱粒时的最佳脱粒部位和最佳脱粒力，为玉米果穗的脱粒装置的参数设置提供理论依据，进而提高脱粒效果，降低脱损率。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中筒体的A向视图。
[0011]附图标记:1、转矩测量仪，2、机架，3、转矩传感器，4、法兰盘，5、筒体，6、橡胶垫片，7、螺栓，8、玉米果穗试样，9、终点触发器，10、标尺。
【具体实施方式】
`[0012]如图1所示，测量玉米果穗裸手脱粒力大小的装置，包括转矩测量仪1、机架2和固定在机架2上用于测量玉米果穗试样8脱粒时转矩大小的转矩传感器3，所述的机架2上还设有用于指示玉米果穗试样8起始脱粒位置的标尺10以及与转矩传感器3的控制器连接的终点触发器9，终点触发器9用于指示转动玉米果穗试样8至终点位置。所述转矩传感器3的信号输出端与转矩测量仪I连接，且转矩传感器3的一端设有法兰盘，另一端设有用于固定玉米果穗试样8且可适应其形状和尺寸变化的柔性夹具。其中，柔性夹具包括中空的筒体5，筒体5的一端固定在转矩传感器3端部的法兰盘上，另一端均布有若干穿过筒体5圆周壁面并与其螺纹连接的螺栓7，螺栓7的端部设有橡胶垫片6，玉米果穗试样8装卡在适应其形状和尺寸变化的橡胶垫片6形成的空间中；如图1和图2所示，所述的筒体5为圆柱形，在其圆周上等角度设有三个可拧进拧出的螺栓7，螺栓7的端部与橡胶垫片6相抵设置，各螺栓7呈120°夹角分布于与筒体5中轴线垂直的平面内。
[0013]其中，标尺10设置在手握住玉米果穗试样8准备转动脱粒前与手部中指掌指关节相对的位置，所述终点触发器9设置在手握住玉米果穗试样8转动一个角度使玉米脱粒后中指掌指关节能够碰触的位置。
[0014]利用上述装置测量玉米果穗裸手脱粒力大小的方法，包括以下步骤:
步骤一、取玉米果穗试样8，沿其轴向方向将其划分为等长度的多个待测区间，另取游标卡尺测量并记录出每个待测区间的直径；步骤二、将玉米果穗试样8的一端装卡在测量装置的柔性夹具中，从玉米果穗试样8的
装卡端将各待测区间依次标记为第I待测区间、第2待测区间.....第η-1待测区间和第η
待测区间，各待测区间靠近玉米果穗试样8装卡端的一侧为各待测区间的起始脱粒位置；步骤三、调整标尺10使其与玉米果穗试样8的第η待测区间的起始脱粒位置对齐，手工沿固定方向匀速转动玉米果穗试样8的悬空端使其脱粒，当从起始脱粒位置转动到终点位置的同时触动终点触发器9，施力过程要一气呵成无停顿。玉米果穗试样8产生的转矩传递到转矩传感器3上，转矩传感器3将采集到的信号经电荷放大器放大后传送给转矩测量仪I，转矩测量仪I显示出当前部位的转矩，通过数据处理:转矩=力*半径，可计算出当前部位的脱粒力的大小。记录玉米果穗试样8的第η待测区间脱粒时所计算的脱粒力的大小，并记录第η待测区间被脱离掉的玉米籽粒的粒数，然后按照同样的测量方法依次测量第η-1待测区间、…、第2待测区间和第I待测区间不同脱粒时刻的脱粒力大小。
[0015]脱粒下一待测区间时，要凿去前一待测区间未脱离掉的籽粒，以免影响到下一待测区间的实验结果；当测试至玉米果穗试样8的装卡端时，取下玉米果穗试样8，凿去先前脱粒实验时剩余的籽粒，再将玉米果穗试样8的测试端装卡到柔性夹具中，沿之前同样的方法测试玉米果穗试样8剩余部分，直至测试完整个玉米果穗试样8。通过连续大量的测试，就可知道玉米果穗的最佳脱粒部位和最佳脱粒力。其中，手工转动玉米果穗试样8的各待测区间使玉米脱粒的差速值为6.39-6.55m/s。
[0016]本发明中，柔性夹具是指用同一夹具系统，完成形状尺寸不同的果穗装夹的装备，柔性夹具有能正确、可靠、快速`的定位装夹功能，同时与果穗柔性接触，对果穗无损伤。
【权利要求】
1.测量玉米果穗裸手脱粒力大小的装置，其特征在于:包括转矩测量仪(I)、机架(2)和固定在机架(2)上用于测量玉米果穗试样(8)脱粒时转矩大小的转矩传感器(3)，所述的机架(2 )上还设有用于指示玉米果穗试样(8 )起始脱粒位置的标尺(10 )以及与转矩传感器(3)的控制器连接的终点触发器(9)，所述转矩传感器(3)的信号输出端与转矩测量仪(I)连接，且转矩传感器(3)的一端设有法兰盘，另一端设有用于固定玉米果穗试样(8)且可适应其形状和尺寸变化的柔性夹具。
2.根据权利要求1所述的测量玉米果穗裸手脱粒力大小的装置，其特征在于:所述的柔性夹具包括中空的筒体(5)，筒体(5)的一端固定在转矩传感器(3)端部的法兰盘上，另一端均布有若干穿过筒体(5)圆周壁面并与其螺纹连接的螺栓(7)，螺栓(7)的端部设有用于装卡玉米果穗试样(8)的橡胶垫片(6)。
3.根据权利要求1所述的测量玉米果穗裸手脱粒力大小的装置，其特征在于:所述的标尺(10)设置在手握住玉米果穗试样(8)准备转动脱粒前与手部中指掌指关节相对的位置，所述终点触发器(9)设置在手握住玉米果穗试样(8)转动一个角度使玉米脱粒后中指掌指关节能够碰触的位置。
4.根据权利要求1所述的测量玉米果穗裸手脱粒力大小的方法，其特征在于:取玉米果穗试样(8)，沿其轴向方向将其划分为等长度的多个待测区间，另取游标卡尺测量出每个待测区间的直径，然后将玉米果穗试样(8)的一端装卡在柔性夹具中，从玉米果穗试样(8)的装卡端将各待测区间依次标记为第I待测区间、第2待测区间.....第(η-1)待测区间和第η待测区间，各待测区间靠近玉米果穗试样(8)装卡端的一侧为各待测区间的起始脱粒位置；· 调整标尺(10)使其与第η待测区间的起始脱粒位置对齐，手工沿固定方向转动玉米果穗试样(8)的悬空端使其脱粒，当从起始脱粒位置转动到终点位置的同时触动终点触发器(9),玉米果穗试样(8)产生的转矩传递到转矩传感器(3)上，转矩传感器(3)将采集到的信号经电荷放大器放大后传送给转矩测量仪(I )，转矩测量仪(I)显示出当前部位的转矩，通过数据处理可得出第η待测区间不同脱粒时刻的脱粒力大小；按照同样的测量方法依次测量第(η-1)待测区间、…、第2待测区间和第I待测区间不同脱粒时刻的脱粒力大小。
5.根据权利要求4所述的测量玉米果穗裸手脱粒力大小的方法，其特征在于:步骤三中手工转动玉米果穗试样(8)的各待测区间使玉米脱粒的差速值为6.39-6.55m/s。
【文档编号】G01L5/00GK103822744SQ201410069198
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月27日 优先权日:2014年2月27日
【发明者】李心平, 杜哲, 马义东, 高春燕, 马福丽 申请人:河南科技大学