轴流式脱粒_清选装置试验台的设计

2007年12月

农业机械学报

第38卷第12期

轴流式脱粒-清选装置试验台的设计

*

徐立章　李耀明　张立功　孙铁成

【摘要】　针对全喂入联合收获机田间试验费时、费工,诸多参数无法调整,数据获取困难、精度不高,可重复性较差等问题,设计了轴流式脱粒-清选室内试验台。机械系统采用可组合的模块化结构,工作部件更换和运动参数调整方便,设计了分析脱出物、清选后籽粒的空间分布的接粮箱。以PL C 作为硬件控制系统的核心,采用虚拟仪器技术构建的测控软件系统,可方便实现对工作部件的转速、振幅、频率、扭矩、功率等参数进行实时采集、显示、处理与分析,为轴流式脱粒-清选装置的设计提供试验依据。

关键词:联合收获机　脱粒　清选　试验台　设计中图分类号:S225.4

文献标识码:A

Development on Test -bed of Axial Threshing and Cleaning Unit

Xu Lizhang 1　Li Yao ming 1　Zhang Ligong 2　Sun Tiecheng

2

(1.J iangsu University 2.L uoy ang Tr actor Research I nstitute L imited Comp any )

Abstract

A test -bed of ax ial threshing and cleaning unit were developed ,w hich included mechanical sy stem and autom atic data acquisition and control system ,after taking the achievements of the study at hom e and aboard as references.PLC w as the kernel o f contro l sy stem.And the softw are of the system w as based on the VI (virtual instrument ).It is convenient to co llect ,display and analy zes data of motional parameters such as r otar y speed ,amplitude of vibration ,frequency ,torque and po wer w aste et al.It prov ided an exper im ental foundation for axial thr eshing and cleaning unit designing in the future.

Key words Combine ,Threshing ,Cleaning ,T est -bed ,Desig n

收稿日期:2006-08-20

*国家自然科学基金资助项目(项目编号:50475123)和江苏大学国家重点实验室培育点开放基金项目(项目编号:NZ200605)徐立章　江苏大学现代农业装备与技术省部共建教育部重点实验室　助理研究员　博士生,212013　镇江市李耀明　江苏大学现代农业装备与技术省部共建教育部重点实验室　教授　博士生导师张立功　洛阳拖拉机研究所有限公司　高级工程师,471039　河南省洛阳市孙铁成　洛阳拖拉机研究所有限公司　高级工程师

引言

脱粒和清选是联合收获机最重要的工作环节,其工作指标直接影响到整机的性能。然而,由于农作物本身物理机械特性的复杂性,到目前为止,还没有成熟的理论体系能描述其脱粒和清选的机理。另外,农作物收获季节性强,田间情况千差万别,可重复性差,而影响脱粒和清选性能的因素很多,试验测试系统较复杂等都给田间试验带来了较大的困难,有些试验在田间根本无法进行(如物料在筛面上的运动

规律等)。因此,有必要建立轴流式脱粒和清选试验台,用来模拟和再现农作物脱粒和清选的全过程。

1　机械系统及工作过程

1.1　机械系统结构及主要参数

轴流式脱粒清选试验台既可以分开单独进行脱粒试验和清选试验,也可联合起来进行脱粒清选试验,结构如图1所示。轴流式脱粒清选试验台机械系统由输送装置、喂入装置、脱粒装置、抖动板、离心风机、上振动筛、下振动筛、气流室、贯流风机、接

粮箱、排草箱等组成。输送装置、喂入装置、脱粒装置、离心风机、贯流风机、振动筛等分别由变频调速电动机独立驱动,脱粒间隙、顶盖导向板高度与角度、凹板筛、离心风机转速与出风口倾角、贯流风机

转速、脱粒元件、清选筛面等均可调整、更换或组合。

侧壁为透明钢化玻璃,便于对试验平台内物料运动状态进行观察和定量研究[1]

。

图1　轴流式脱粒清选试验台结构示意图

Fig.1　Schematic diag ram o f test-bed for threshing and cleaning of a gr icultur al m aterials

1.输送装置

2.喂入装置

3.脱粒装置

4.抖动板

5.离心风机

6.上振动筛

7.下振动筛

8.气流室

9.贯流风机　10.接粮箱　11.排草箱

轴流式脱粒清选试验台主要参数为:输送带总长30m ,输送带线速度0～2m /s ,喂入输送链转速0～1000r/min,脱粒滚筒转速0～1200r /min 。脱粒元件有短纹杆、钉齿、板齿、锯齿、齿板和短纹杆板齿等多种结构,间距方便可调。分离凹板有栅格、冲孔、编织等多种形式,还可组合。脱粒间隙5～40mm 有级可调。顶盖为特制夹心钢化玻璃,侧壁均为透明钢化玻璃。离心风机出风口倾角-10°～30°,离心风机转速600～1200r /min,离心风机位置:水平0～400mm ,垂直0～300mm 。贯流风机转速600～1200r /m in ,贯流风机位置:水平0～400m m ,垂直0～300mm 。振动筛振动频率0～7H z,抖动板振幅5～20mm ,振动筛安装角度±10°,筛面长度800～1600mm ,振动筛有百叶窗、鱼鳞、编织、鱼眼、冲孔、长孔等多种结构,还可组合。1.2　工作过程

试验前通过操纵台旋钮将各工作部件的参数调整到试验要求状态。工作时首先由人工将一定质量的农作物按要求均匀铺放在输送带的规定长度内,以保证一定的喂入量。按顺序启动清选部件和脱粒部件各电动机,此时作物经喂入输送链进入脱粒滚筒,从凹板分离出的脱出物落在抖动板上,在双层振动筛和风机的联合作用下,干净的籽粒落入接粮箱,人工取样处理可得清洁度指标和籽粒在清选筛下方的空向分布,同时损失掉的籽粒和部分杂余、短茎秆等落入排草箱,人工筛选后得到清选损失。人工捡拾脱粒装置排出的没有脱干净的籽粒得到未脱净损失,进行筛选得到夹带损失。若只进行脱粒试验,对脱粒装置下方的接粮箱进行处理还可得到脱出物、

破碎籽粒沿脱粒滚筒轴向的分布等。

2　测控系统

2.1　硬件系统

轴流式脱粒清选试验台测控硬件系统包括转速传感器、转矩和转速传感器、位移传感器、角度传感器、风速传感器、数据采集卡、变频器、变频调速电动机、控制柜、操纵台、PLC 和工控机等,其组成如图2所示。

图2　轴流式脱粒清选试验台测控系统组成框图Fig.2　Data a cquisition and contr ol system o f the

test-bed for ax ial thr eshing and separat ing

unit and cleaning unit

轴流式脱粒清选试验中需要测量的参数有输送带速度、喂入输送链转速、喂入输送链倾角、脱粒滚筒转速与扭矩、脱粒间隙、离心风机转速与扭矩、离心风机出风口倾角、贯流风机转速与扭矩、曲柄转速、偏心距、筛面倾角、筛面振幅和振动筛驱动轴转速与扭矩等,其中除脱粒间隙、偏心距由人工进行测量外,其余参数通过传感器直接输入计算机。

转速、转矩的测量采用北京三晶JN 338A 型智能数字式转矩转速传感器,如图3所示。而独立转速的测量选用结构简单的霍尔传感器。

喂入输送链倾角、筛面倾角和筛面振幅的测量分别选用电阻式角度和位移传感器,输出0～5V 电

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