一种测量玉米籽粒间接触力的装置

本发明涉及玉米脱粒，尤其涉及一种测量玉米籽粒间接触力的装置。

背景技术：

1、玉米是典型的多用途高产作物，也是我国的第一大粮食作物，在我国经济发展中起到不可替代的作用。目前，我国正处在由玉米果穗收获转变为籽粒直收的关键阶段。脱粒过程是玉米籽粒直收过程中最重要的工序，而玉米含水率的大小会影响玉米果穗及其籽粒的物理力学特性，进而影响玉米收获的脱净率和损伤率。

2、玉米直收脱粒过程中主要面临玉米高含水率造成的籽粒损伤大等问题，由于高含水率玉米在进行脱粒的时候会提高玉米籽粒的脱净率和损伤率，目前国内高含水率籽粒收获仍处于脱粒技术的探索阶段，国内外对于高含水率玉米籽粒之间的接触力研究较少，若能够分析了解到玉米籽粒之间的接触力传递关系，对于玉米脱粒过程中各因素参数的选择研究提供一定的帮助。

3、如何设计一种设计巧妙，结构简单，科学合理，使用方便，测量准确，能够增加现有情况对玉米籽粒间接触力传递问题的分析的一种测量玉米籽粒间接触力的装置是目前需要解决的问题。

技术实现思路

1、为了解决现有的高含水率玉米籽粒之间的接触力研究较少，玉米籽粒间接触力测量不方便等技术问题，本发明提供一种测量玉米籽粒间接触力的装置，来实现设计巧妙，结构简单，科学合理，使用方便，测量准确，能够增加现有情况对玉米籽粒间接触力传递问题分析的目的。

2、本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种测量玉米籽粒间接触力的装置，包括机架、滑台安装板、右滑台模块、压力传感器模块、左下滑台模块、滑台夹持盘支架、三指夹持盘和支持架，支持架竖直设置在机架内部偏右侧位置，滑台安装板竖直安装在支持架上，并通过紧定螺钉固定，所述右滑台模块整体安装在滑台安装板上；所述左下滑台模块位于右滑台模块左下方，左下滑台模块的固定部通过滑台安装板固定在机架底部架框上，压力传感器模块设置在左下滑台模块右侧，且方向正对右滑台模块；所述滑台夹持盘支架设置在右滑台模块上，三指夹持盘固定在机架底部架框上，且夹持方向正对滑台夹持盘支架下方；右滑台模块上下滑动，滑台夹持盘支架和三指夹持盘共同夹持固定玉米，并通过压力传感器模块与左下滑台模块之间配合对固定后的玉米进行测量籽粒间的接触力。

3、作为上述一种测量玉米籽粒间接触力的装置的进一步优化方案，所述右滑台模块包括z轴第一滑台、z轴第二滑台两个啮合的滑台，其中z轴第一滑台安装在竖直设置的滑台安装板上，z轴第二滑台的底座安装在z轴第一滑台上，滑台夹持盘支架安装在z轴第二滑台上，z轴第一滑台和z轴第二滑台之间的啮合依靠轨道之间齿轮与齿条的啮合进行相对运动，z轴第一滑台的顶端和下端均设置有限位部，以限制z轴第一滑台和z轴第二滑台向外滑脱；所述滑台夹持盘支架的下端设置有圆锥形的夹持盘，夹持盘与其正下方的三指夹持盘进行配合，共同固定玉米的作用；所述右滑台模组的行程范围为0-58mm。

4、作为上述一种测量玉米籽粒间接触力的装置的进一步优化方案，所述左下滑台模块固定在机架底部架框上，左下滑台模块包括x轴第一滑台和x轴第二滑台组成的两个x轴滑台及z轴第四滑台、z轴第三滑台组成的两个z轴滑台，z轴第三滑台的底部固定在机架横向设置的滑台安装板上，z轴第四滑台的底座安装在z轴第三滑台上，并与z轴第三滑台啮合；z轴第四滑台的背部开设有螺纹孔，x轴第一滑台通过螺钉竖直固定在螺纹孔内；x轴第二滑台固定安装在x轴第一滑台上，并依靠轨道之间齿轮与齿条的啮合进行相对运动；x轴第二滑台的右侧设置有用于安装压力传感器模块的螺纹孔，压力传感器模块通过螺钉固定在x轴第二滑台；上述两个z轴滑台的左端和右端和上述两个x轴滑台的上端和下端均设置有限位部以限制滑台向外滑脱；所述左下滑台模块的z轴滑台的行程范围为0-58mm，x轴滑台的行程范围为0-108mm。

5、作为上述一种测量玉米籽粒间接触力的装置的进一步优化方案，所述压力传感器模块包括转轴安装板、转轴、转轴连接件、转盘、压力探针、柔性压力传感器和压力采集仪，所述转轴安装板通过多个紧固螺钉连接在x轴第二滑台上，转轴左侧的法兰盘与转轴安装板通过紧定螺钉固定连接，转轴的右侧为扁平平板结构，平板结构上设置有螺纹孔，该螺纹孔与转轴连接件左侧设置的螺纹孔孔径匹配，并通过螺栓连接相互紧固；所述转轴连接件的右端设置有敞口中空结构的角度调节盘，转盘设置在角度调节盘内，角度调节盘的两侧设置有l型轨道，转盘的轴柄卡设在l型轨道内，用于调节转盘的转动角度；所述转盘的中心处开设有安装孔，压力探针固定设置在安装孔内，柔性压力传感器安装在转轴连接件和转盘之间的间隙中，用以感知传递压力探针插入玉米籽粒的压力至压力采集仪。

6、作为上述一种测量玉米籽粒间接触力的装置的进一步优化方案，所述的机架采用铝型材材质,方便进行其他零部件的安装。

7、作为上述一种测量玉米籽粒间接触力的装置的进一步优化方案，所述的右滑台模块中z轴滑台可以灵活地运动，对不同长度的玉米进行轴向定位。

8、作为上述一种测量玉米籽粒间接触力的装置的进一步优化方案，所述的压力传感器模块中压力探针的厚度为0.8mm，材料选用镀锌钢板。

9、作为上述一种测量玉米籽粒间接触力的装置的进一步优化方案，作为上述一种测量玉米籽粒间接触力的装置的进一步优化方案，所述的压力传感器模块中转盘在角度调节盘的旋转范围为0至90度，便于测量玉米籽粒轴向和径向两个方向的接触力。

10、作为上述一种测量玉米籽粒间接触力的装置的进一步优化方案，所述的柔性压力传感器选用flexiforce a201型力传感器。

11、作为上述一种测量玉米籽粒间接触力的装置的进一步优化方案，所述的柔性压力传感器传感的力范围为0-440n，响应时间小于5微秒。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

13、一、本发明包括机架、滑台安装板、右滑台模块、压力传感器模块、左下滑台模块、滑台夹持盘支架、三指夹持盘和支持架，右滑台模块上下滑动，滑台夹持盘支架和三指夹持盘共同夹持固定玉米，并通过压力传感器模块与左下滑台模块之间配合对固定后的玉米进行测量籽粒间的接触力，本发明结构科学合理，使用方便，能够增加现有情况对玉米籽粒间接触力传递问题的分析。

14、二、本发明能够对玉米籽粒间接触力进行测量，本发明设置有支持盘和三指支持盘对玉米果穗进行固定，右滑台模块可以根据不同高度的玉米果穗进行高度的调节。同时位于左侧的压力传感器模块通过滑台的移动可以将压力探针插入玉米籽粒间隙，由于力的相互作用，将力传递给转盘，由于柔性传感器在转轴连接件和转盘之间，可以更加有效地测得实际的接触力数据。能够满足预期的要求，实用效果较好。

技术特征：

1.一种测量玉米籽粒间接触力的装置，其特征在于：包括机架（1）、滑台安装板（2）、右滑台模块（3）、压力传感器模块（4）、左下滑台模块（5）、滑台夹持盘支架（9）、三指夹持盘（10）和支持架（11），支持架（11）竖直设置在机架（1）内部偏右侧位置，滑台安装板（2）竖直安装在支持架（11）上，并通过紧定螺钉固定，所述右滑台模块（3）整体安装在滑台安装板（2）上；所述左下滑台模块（5）位于右滑台模块（3）左下方，左下滑台模块（5）的固定部通过滑台安装板（2）固定在机架（1）底部架框上，压力传感器模块（4）设置在左下滑台模块（5）右侧，且方向正对右滑台模块（3）；所述滑台夹持盘支架（9）设置在右滑台模块（3）上，三指夹持盘（10）固定在机架（1）底部架框上，且夹持方向正对滑台夹持盘支架（9）下方；右滑台模块（3）上下滑动，滑台夹持盘支架（9）和三指夹持盘（10）共同夹持固定玉米，并通过压力传感器模块（4）与左下滑台模块（5）之间配合对固定后的玉米进行测量籽粒间的接触力。

2.如权利要求1所述的一种测量玉米籽粒间接触力的装置，其特征在于：所述右滑台模块（3）包括z轴第一滑台（7）、z轴第二滑台（8）两个啮合的滑台，其中z轴第一滑台（7）安装在竖直设置的滑台安装板（2）上，z轴第二滑台（8）的底座安装在z轴第一滑台（7）上，滑台夹持盘支架（9）安装在z轴第二滑台（8）上，z轴第一滑台（7）和z轴第二滑台（8）之间的啮合依靠轨道之间齿轮与齿条的啮合进行相对运动，z轴第一滑台（7）的顶端和下端均设置有限位部，以限制z轴第一滑台（7）和z轴第二滑台（8）向外滑脱；所述滑台夹持盘支架（9）的下端设置有圆锥形的夹持盘（23），夹持盘（23）与其正下方的三指夹持盘（10）进行配合，共同固定玉米的作用；所述右滑台模组（3）的行程范围为0-58mm。

3.如权利要求1所述的一种测量玉米籽粒间接触力的装置，其特征在于：所述左下滑台模块（5）固定在机架（1）底部架框上，左下滑台模块（5）包括x轴第一滑台（12）和x轴第二滑台（13）组成的两个x轴滑台及z轴第四滑台（14）、z轴第三滑台（15）组成的两个z轴滑台，z轴第三滑台（15）的底部固定在机架（1）横向设置的滑台安装板（2）上，z轴第四滑台（14）的底座安装在z轴第三滑台（15）上，并与z轴第三滑台（15）啮合；z轴第四滑台（14）的背部开设有螺纹孔，x轴第一滑台（12）通过螺钉竖直固定在螺纹孔内；x轴第二滑台（13）固定安装在x轴第一滑台（12）上，并依靠轨道之间齿轮与齿条的啮合进行相对运动；x轴第二滑台（13）的右侧设置有用于安装压力传感器模块（4）的螺纹孔，压力传感器模块（4）通过螺钉固定在x轴第二滑台（13）；上述两个z轴滑台的左端和右端和上述两个x轴滑台的上端和下端均设置有限位部以限制滑台向外滑脱；所述左下滑台模块（5）的z轴滑台的行程范围为0-58mm，x轴滑台的行程范围为0-108mm。

4.如权利要求1所述的一种测量玉米籽粒间接触力的装置，其特征在于：所述压力传感器模块（4）包括转轴安装板（16）、转轴（17）、转轴连接件（18）、转盘（19）、压力探针（20）、柔性压力传感器（21）和压力采集仪，所述转轴安装板（16）通过多个紧固螺钉连接在x轴第二滑台（13）上，转轴（17）左侧的法兰盘与转轴安装板（16）通过紧定螺钉固定连接，转轴（17）的右侧为扁平平板结构，平板结构上设置有螺纹孔，该螺纹孔与转轴连接件（18）左侧设置的螺纹孔孔径匹配，并通过螺栓连接相互紧固；所述转轴连接件（18）的右端设置有敞口中空结构的角度调节盘（24），转盘（19）设置在角度调节盘（24）内，角度调节盘（24）的两侧设置有l型轨道，转盘（19）的轴柄卡设在l型轨道内，用于调节转盘（19）的转动角度；所述转盘（19）的中心处开设有安装孔，压力探针（20）固定设置在安装孔内，柔性压力传感器（21）安装在转轴连接件（18）和转盘（19）之间的间隙中，用以感知传递压力探针（20）插入玉米籽粒的压力至压力采集仪。

5.如权利要求1所述的一种测量玉米籽粒间接触力的装置，其特征在于：所述的机架（1）采用铝型材材质,方便进行其他零部件的安装。

6.如权利要求1所述的一种测量玉米籽粒间接触力的装置，其特征在于：所述的右滑台模块（3）中z轴滑台可以灵活地运动，对不同长度的玉米进行轴向定位。

7.如权利要求1所述的一种测量玉米籽粒间接触力的装置，其特征在于：所述的压力传感器模块（4）中压力探针（20）的厚度为0.8mm，材料选用镀锌钢板。

8.如权利要求1所述的一种测量玉米籽粒间接触力的装置，其特征在于：所述的压力传感器模块（4）中转盘（19）在角度调节盘（24）的旋转范围为0至90度，便于测量玉米籽粒轴向和径向两个方向的接触力。

9.如权利要求1所述的一种测量玉米籽粒间接触力的装置，其特征在于：所述的柔性压力传感器（21）选用flexiforce a201型力传感器。

10.如权利要求1所述的一种测量玉米籽粒间接触力的装置，其特征在于：所述的柔性压力传感器（21）传感的力范围为0-440n，响应时间小于5微秒。

技术总结
本发明涉及一种测量玉米籽粒间接触力的装置，包括机架、滑台安装板、右滑台模块、压力传感器模块、左下滑台模块、滑台夹持盘支架、三指夹持盘和支持架，右滑台模块上下滑动，滑台夹持盘支架和三指夹持盘共同夹持固定玉米，并通过压力传感器模块与左下滑台模块之间配合对固定后的玉米进行测量籽粒间的接触力。本发明设计巧妙，结构简单，科学合理，使用方便，测量准确，能够增加现有情况对玉米籽粒间接触力传递问题分析，解决现有的高含水率玉米籽粒之间的接触力研究较少，玉米籽粒间接触力测量不方便等技术问题，对现有技术来说，具有很好的市场前景和发展空间。

技术研发人员：李心平,张万通,王俊义,李亚南,马福丽,徐绅迪,侯佳瑞,杜哲,马义东,王升升,耿令新,庞靖
受保护的技术使用者：河南科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27