一种可自动调节脱粒间隙的柔性脱粒装置
阅读说明：本技术 一种可自动调节脱粒间隙的柔性脱粒装置 (Flexible threshing device capable of automatically adjusting threshing gap ) 是由 王升升 卢梦晴 陈盼 周浩 刘星弈 解晓琳 于 2021-05-08 设计创作，主要内容包括：一种可自动调节脱粒间隙的柔性脱粒装置,包括机架、滚筒顶盖、可自动调节直径的脱粒滚筒、凹板筛、电机、压力传感器、变阻尼式伸缩执行机构；脱粒滚筒包括刚性长齿杆、柔性短齿杆、幅盘、脱粒滚筒主轴、套筒、中心处理器、蓄电池,幅盘的边缘均匀分布有多个放射型的变阻尼式伸缩执行机构；变阻尼式伸缩执行机构的主体为一个带有双活塞的缸筒,缸筒的筒壁内由里至外依次设置浮动活塞、连接有活塞杆的工作活塞,还包括高压氮气、磁流变液材料、电磁线圈、节流孔、导线通道；本发明能够在机器运转过程中用小电流实现磁流变液材料的状态控制来实现一定范围的无级变径,以适应不同喂入量对脱粒间隙的要求,从而预防滚筒堵塞等问题。(A flexible threshing device capable of automatically adjusting threshing clearance comprises a frame, a roller top cover, a threshing roller capable of automatically adjusting diameter, a concave sieve, a motor, a pressure sensor and a variable damping type telescopic actuating mechanism; the threshing cylinder comprises a rigid long toothed bar, a flexible short toothed bar, a breadth disc, a threshing cylinder main shaft, a sleeve, a central processor and a storage battery, wherein a plurality of radial variable damping telescopic actuating mechanisms are uniformly distributed at the edge of the breadth disc; the variable damping telescopic actuating mechanism is characterized in that a main body of the variable damping telescopic actuating mechanism is a cylinder barrel with double pistons, a floating piston and a working piston connected with a piston rod are sequentially arranged in the cylinder wall of the cylinder barrel from inside to outside, and the variable damping telescopic actuating mechanism further comprises high-pressure nitrogen, magnetorheological fluid materials, an electromagnetic coil, a throttling hole and a lead channel; the invention can realize the state control of the magnetorheological fluid material by using small current in the running process of the machine to realize stepless diameter change in a certain range so as to adapt to the requirements of different feeding amounts on threshing gaps and further prevent the problems of roller blockage and the like.)
技术领域
本发明属于农业机械技术领域，具体涉及一种可自动调节脱粒间隙的柔性脱粒装置。
背景技术
目前，脱粒分离装置是联合收割机的核心工作部件之一，其工作性能的优劣影响整机性能的发挥。收割机进行实际田间收获时，由于单位面积作物质量不均匀以及作物运动不顺畅等因素，导致实际喂入量会有较大波动。喂入量的变化，不仅会影响整机的作业性能，严重时甚至会导致堵塞停机。堵塞故障发生时，不仅排堵费时费力，还有可能损坏重要的机械零件和传动部件，导致停机维修，耽误农时，给机手和农户都带来经济损失。目前，国内市场上的联合收获机的凹板间隙绝大部分都是固定不动的，少部分能手动调节的装置，其目的主要是针对不同的收获作物选择合适的凹板间隙，在实际收获过程中，凹板间隙还是固定不变的，并不能有效的预防滚筒堵塞的发生，而且堵塞故障发生后，调节凹板间隙比较困难，并不能快速地排出堵塞故障。
发明内容
有鉴于此，为解决上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种可自动调节脱粒间隙的柔性脱粒装置，该装置能够在机器运转过程中实现一定范围的无级变径，以适应不同喂入量对脱粒间隙的要求，从而预防滚筒堵塞等问题。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种可自动调节脱粒间隙的柔性脱粒装置，包括机架、滚筒顶盖、可自动调节直径的脱粒滚筒、凹板筛、电机、压力传感器、变阻尼式伸缩执行机构；所述机架上部设有脱粒滚筒，脱粒滚筒上方相配合设有滚筒顶盖，脱粒滚筒下方设有与滚筒顶盖上下位置相对应的凹板筛，脱粒滚筒侧方设有连通脱粒滚筒的喂入口，位于机架一侧设有电机，电机的输出端连接传动带一端，传动带另一端连接脱粒滚筒；
所述脱粒滚筒包括刚性长齿杆、柔性短齿杆、幅盘、脱粒滚筒主轴、套筒、中心处理器、蓄电池，所述脱粒滚筒主轴的两端通过套筒分别支撑套设有幅盘，所述幅盘的边缘均匀分布有多个放射型的变阻尼式伸缩执行机构，变阻尼式伸缩执行机构通过连接件分别连接有刚性长齿杆和柔性短齿杆；
所述变阻尼式伸缩执行机构的主体为一个带有双活塞的缸筒，缸筒的筒壁内由里至外依次设置浮动活塞、连接有活塞杆的工作活塞，浮动活塞与筒壁的一端端壁之间充有高压氮气，浮动活塞和筒壁的另一端端壁之间充填磁流变液材料，工作活塞设在磁流变液材料内，所述活塞杆从工作活塞的中心伸出并穿过筒壁的另一端端壁而自由伸缩；工作活塞内沿纵向在活塞杆外围埋设一圈电磁线圈，位于电磁线圈外侧在工作活塞内沿纵向在活塞杆外围设置一圈节流孔；活塞杆中部沿纵向设置导线通道，导线通道内设置导线，导线一端与电磁线圈连通，另一端与蓄电池连通。
进一步的，所述脱粒滚筒主轴为传动轴，脱粒滚筒主轴通过轴承设在轴承座上，轴承座通过螺栓设在机架上。
进一步的，所述脱粒滚筒主轴两端幅盘的套筒通过键与脱粒滚筒主轴连接，在脱粒滚筒主轴两端的幅盘之间还设有不与脱粒滚筒主轴连接的若干幅盘，该幅盘连接有变阻尼式伸缩执行机构。
进一步的，所述活塞杆外部设有防尘罩，防尘罩从缸筒的筒壁外部将缸筒的一端封闭且固定在筒壁上，防尘罩的顶部端面中心设有一个纵向通孔，导线的另一端穿过防尘罩的纵向通孔且与蓄电池相连。
进一步的，所述筒壁的另一端中心位置设置导向座，所述活塞杆由导向座中心通孔伸出。
进一步的，所述节流孔为直通孔。
进一步的，所述变阻尼式伸缩执行机构的端部相配合设有固定轴套。
进一步的，所述电磁线圈的顶部分别设有相配合的线圈顶盖。
进一步的，所述滚筒顶盖均与刚性长齿杆、柔性短齿杆相配合设置且带动物料运动，凹板筛均与刚性长齿杆、柔性短齿杆相配合设置且带动物料运动。
所述凹板筛的栅格上在凹板筛前中后同一轴向位置均匀分布设有多个压力传感器。
本发明的有益效果是：
本发明的一种可自动调节脱粒间隙的柔性脱粒装置，该装置能够在机器运转过程中实现一定范围的无级变径，以适应不同喂入量对脱粒间隙的要求，从而预防滚筒堵塞等问题。本发明仅需很小的电流来实现磁流变液材料的状态控制，能耗更小，响应更快，在兼顾滚筒运转过程中平稳性的同时实现了脱粒间隙的实时自动调节。当喂入量不均匀时，可以及时改变脱粒间隙，预防滚筒堵塞，使脱粒效果达到最好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明立体结构示意图；
图2为本发明脱粒滚筒立体结构示意图；
图3为本发明幅盘正视结构示意图；
图4为本发明变阻尼式伸缩执行机构的内部结构剖视图；
图5为本发明凹板筛立体结构示意图；
图中标记：1、机架，2、脱粒滚筒，3、滚筒顶盖，4、凹板筛，5、喂入口，6、传动带，7、电机，8、幅盘，9、刚性长齿杆，10、柔性短齿杆，11、脱粒滚筒主轴，12、套筒，13、防尘罩，14、导向座，15、活塞杆，16、导线通道，17、线圈顶盖，18、节流孔，19、工作活塞，20、电磁线圈，21、磁流变液材料，22、筒壁，23、浮动活塞，24、高压氮气，25、压力传感器，26、变阻尼式伸缩执行机构，27、中心处理器，28、固定轴套，29、蓄电池。
具体实施方式
下面给出具体实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整、详细地说明。本实施例是以本发明技术方案为前提的最佳实施例，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种可自动调节脱粒间隙的柔性脱粒装置，包括机架1、滚筒顶盖3、可自动调节直径的脱粒滚筒2、凹板筛4、电机7、压力传感器25、变阻尼式伸缩执行机构26；所述机架1上部设有脱粒滚筒2，脱粒滚筒2上方相配合设有滚筒顶盖3，脱粒滚筒2下方设有与滚筒顶盖3上下位置相对应的凹板筛4，脱粒滚筒2侧方设有连通脱粒滚筒2的喂入口5，位于机架1一侧设有电机7，电机7的输出端连接传动带6一端，传动带6另一端连接脱粒滚筒2；
所述脱粒滚筒2包括刚性长齿杆9、柔性短齿杆10、幅盘8、脱粒滚筒主轴11、套筒12、中心处理器27、蓄电池29，所述脱粒滚筒主轴11的两端通过套筒12分别支撑套设有幅盘8，所述幅盘8的边缘均匀分布有多个放射型的变阻尼式伸缩执行机构26，变阻尼式伸缩执行机构26通过连接件分别连接有刚性长齿杆9和柔性短齿杆10；进一步的，所述幅盘8上分布与变阻尼式伸缩执行机构26相连的中心处理器27、蓄电池29；
所述变阻尼式伸缩执行机构26的主体为一个带有双活塞的缸筒，缸筒的筒壁22内由里至外依次设置浮动活塞23、连接有活塞杆15的工作活塞19，浮动活塞23与筒壁22的一端端壁之间充有高压氮气24，浮动活塞23和筒壁22的另一端端壁之间充填磁流变液材料21，工作活塞19设在磁流变液材料21内，所述活塞杆15从工作活塞19的中心伸出并穿过筒壁22的另一端端壁而自由伸缩；工作活塞19内沿纵向在活塞杆15外围埋设一圈电磁线圈20，位于电磁线圈20外侧在工作活塞19内沿纵向在活塞杆15外围设置一圈节流孔18；活塞杆15中部沿纵向设置导线通道16，导线通道16内设置导线，导线一端与电磁线圈20连通，另一端与蓄电池29连通。
进一步的，所述脱粒滚筒主轴11为传动轴，脱粒滚筒主轴11通过轴承设在轴承座上，轴承座通过螺栓设在机架1上。
进一步的，所述脱粒滚筒主轴11两端幅盘8的套筒12通过键与脱粒滚筒主轴11连接，在脱粒滚筒主轴11两端的幅盘8之间还设有不与脱粒滚筒主轴11连接的若干幅盘8，该幅盘8连接有变阻尼式伸缩执行机构26。
进一步的，所述筒壁22的另一端中心位置设置导向座14，所述活塞杆15由导向座14中心通孔伸出。
进一步的，所述节流孔18为直通孔。
进一步的，所述变阻尼式伸缩执行机构26的端部相配合设有固定轴套28。
进一步的，所述电磁线圈20的顶部分别设有相配合的线圈顶盖17。
进一步的，所述滚筒顶盖3均与刚性长齿杆9、柔性短齿杆10相配合设置且带动物料运动，凹板筛4均与刚性长齿杆9、柔性短齿杆10相配合设置且带动物料运动。
进一步的，为实现凹板筛4不同位置反力的测定，所述凹板筛4的栅格上在凹板筛4前中后同一轴向位置均匀分布设有多个压力传感器25。
进一步的，柔性短齿杆10为脱粒齿杆，采用柔性橡胶材料，通过降低对籽粒的冲击达到柔性脱粒的目的；刚性长齿杆9采用刚性材料，主要作用是方便长秸秆排杂。
进一步的，所述活塞杆15外部设有防尘罩13，防尘罩13从缸筒的筒壁22外部将缸筒的一端封闭且固定在筒壁22上，进一步的，防尘罩13的罩腔纵向长度大于活塞杆15的自由伸出长度；防尘罩13的顶部端面中心设有一个纵向通孔，导线的另一端穿过防尘罩13的纵向通孔且与蓄电池29相连。当电磁线圈20中通有电流时，会在工作活塞19上的节流孔18处产生磁场，电流大小的不同代表该磁场大小的不同，根据磁流变液材料21属性，磁场的变化也就导致了磁流变液材料粘稠度不同，进一步使得该伸缩装置拉伸和压缩时受到的阻尼力不同。
由于磁流变液材料21具有以下特性：（1）在外加磁场作用下，磁流变液材料21可在液态和固态之间可逆转换；（2）在外加磁场作用下，磁流变液材料21的屈服强度随磁场强度增大而增大，直至固体颗粒大到磁饱和后趋向于某一稳定值；（3）在外加磁场作用下，磁流变液材料21的粘度和屈服强度随磁场强度的变化是连续的、无级的和可控的；（4）磁流变效应的控制较简单，可以利用电磁线圈20通过调整电流大小来控制；（5）磁流变效应对磁场作用的响应十分灵敏，一般其响应时间为毫秒级；（6）控制磁流变效应的能量低。所以，由于磁流变液材料21粘稠度会因磁场大小而改变的特性，通过对电磁线圈电流大小进行控制，就间接地实现了对伸缩执行机构的阻尼控制。
脱粒滚筒2的直径改变工作步骤如下：（1）中心处理器27接收压力信号并控制电流信号；（2）电磁线圈20中的电流产生磁场实现对磁流变液材料21粘稠状态的改变；（3）磁流变液材料21通过粘稠状态的变化，实现各变阻尼式伸缩执行机构26内阻尼力的变化；（4）通过改变阻尼力来克服脱粒滚筒2所受反作用力，实现滚筒直径改变。
本发明的工作过程为：物料通过喂入口5被引导送入脱粒滚筒2内，经柔性短齿杆10与凹板筛4的共同作用下，物料不断沿切向、轴向运动，籽粒和短茎秆不断被脱下，长茎秆在柔性短齿杆10和滚筒顶盖3的作用下沿轴向运动，最终由排杂口排出。当谷物的喂入量突然增大时，凹板筛4受力增大，固定在凹板筛4栅格上的压力传感器25将采集到的信号传送到中心处理器27，中心处理器27产生对变径执行系统的操作指令，即通过对蓄电池29电压进行控制，变阻尼式伸缩执行机构26中的电磁线圈20导通不同大小的电流，使电磁线圈20周围磁流变液材料21形成一定的磁场。磁场强度会随电磁线圈20中的电流的变化而变化，而由于磁流变液材料21粘稠度会因磁场大小而改变特性，通过对电流大小进行控制，就间接地实现了变阻尼式伸缩执行机构26的阻尼控制。通过阻尼大小的实时改变，实现脱粒滚筒2的幅盘8的伸缩变径，最终实现脱粒间隙的实时可调。
综上所述，本发明的一种可自动调节脱粒间隙的柔性脱粒装置，该装置能够在机器运转过程中实现一定范围的无级变径，以适应不同喂入量对脱粒间隙的要求，从而预防滚筒堵塞等问题。本发明仅需很小的电流来实现磁流变液材料的状态控制，能耗更小，响应更快，在兼顾滚筒运转过程中平稳性的同时实现了脱粒间隙的实时自动调节。当喂入量不均匀时，可以及时改变脱粒间隙，预防滚筒堵塞，使脱粒效果达到最好。
以上显示和描述了本发明的主要特征、基本原理以及本发明的优点。本行业技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会根据实际情况有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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