專利名稱：切縱流聯(lián)合收獲機自適應(yīng)防堵塞控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于農(nóng)業(yè)機械收獲中的制造和控制領(lǐng)域，具體涉及農(nóng)業(yè)收獲機械在田間對農(nóng)作物進行脫粒分離時的自適應(yīng)防堵塞脫粒分離控制裝置。
背景技術(shù)：
農(nóng)業(yè)機械在田間收獲作業(yè)時工作環(huán)境十分惡劣，脫粒分離的作物品質(zhì)多樣，在脫粒過程中存在物料含水率相差較大和喂入量的不穩(wěn)定，經(jīng)常導致過載現(xiàn)象，脫粒滾筒的扭矩和轉(zhuǎn)速突變較大，造成脫粒滾筒的堵塞和對傳動裝置的破壞較嚴重，也增加了農(nóng)作物的收獲成本。目前，在收獲過程中防堵塞的方法主要靠機手的經(jīng)驗來實現(xiàn)對物料喂入量的控制，從而避免脫粒過程中的堵塞現(xiàn)象。對機手駕駛水平要求高，技術(shù)難度大，勞動強度大，難以降低故障率，作業(yè)速度和作業(yè)效率低。近年來隨著超高產(chǎn)水稻、超級雜交稻的出現(xiàn)，其單產(chǎn)高、長勢密、莖稈粗、稈青葉茂、含水率高、水稻穗頭各部分間連接力大，對聯(lián)合收獲機的動力、工作性能、作業(yè)效率、可靠性等提出了更高要求。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對聯(lián)合收獲機的控制和收割效率也提出了更高的要求，僅靠人工和經(jīng)驗往往很難滿足收獲機械的智能化發(fā)展，采用自適應(yīng)防堵塞控制系統(tǒng)設(shè)計方法對提高脫粒分離裝置的收獲效率，降低收獲過程中的故障率，減輕人工的勞動強度至關(guān)重要。目前我國在切縱流聯(lián)合收獲機方面的自適應(yīng)防堵塞控制系統(tǒng)設(shè)計方法及應(yīng)用尚無報道。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服已有技術(shù)中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊，方法簡便，易于操作的一種切縱流聯(lián)合收獲機自適應(yīng)防堵塞控制系統(tǒng)。該技術(shù)是解決以往人工控制縱軸流脫粒分離常出現(xiàn)堵塞的脫粒分離裝置。本實用新型所采取的技術(shù)方案是在脫粒分離過程中，由扭矩傳感器檢測切流滾筒和縱軸流滾筒的轉(zhuǎn)速和扭矩值，并傳輸?shù)街鳈C控制器內(nèi)與測試模塊預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)速和扭矩值進行分析比較，計算變化偏差值，將主機控制器的比較判斷結(jié)果傳輸給主機顯示器、行使速度執(zhí)行機構(gòu)、脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)和聲音報警器；由主機顯示器顯示對切流滾筒和縱軸流滾筒的轉(zhuǎn)速、扭矩、功耗和脫粒間隙進行實時顯示；由行使速度執(zhí)行機構(gòu)對切縱流聯(lián)合收獲機的液壓無級變速器進行控制，自動調(diào)節(jié)聯(lián)合收獲機的行進速度；由脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)對切流滾筒脫粒間隙或縱軸流滾筒脫粒間隙進行調(diào)節(jié)；由聲音報警器采用語音播報方式將故障存在的位置和參數(shù)告知操作人員，從而避免切縱流聯(lián)合收獲機在收獲農(nóng)作物過程中的物料堵塞，減少脫粒分離中的過載現(xiàn)象。本實用新型具體技術(shù)方案為，包括主機控制器、主機顯示器、執(zhí)行控制器、行使速度執(zhí)行機構(gòu)、脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)、切縱流脫粒裝置、檢測傳感器和聲音報警器；切縱流脫粒裝置包括切流滾筒、切流凹板篩、喂入輪、縱軸流凹板篩和縱軸流滾筒；執(zhí)行控制器包括切流控制器和縱軸流控制器，脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)包括切流脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)和縱軸流脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)，檢測傳感器包括切流檢測傳感器和縱軸流檢測傳感器；主機控制器分別與聲音報警器、主機顯示器、檢測傳感器、行使速度執(zhí)行機構(gòu)和執(zhí)行控制器相連，執(zhí)行控制器與脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)相連，脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)設(shè)置在切縱流脫粒裝置上，切縱流脫粒裝置與脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)相連，行使速度執(zhí)行機構(gòu)與切縱流聯(lián)合收獲機液壓無級變速器的控制裝置相連；主機控制器、主機顯示器和聲音報警器均安裝在切縱流聯(lián)合收獲機的駕駛室內(nèi)，便于操作人員觀測，檢測傳感器安裝在切流滾筒和縱軸流滾筒的主傳動軸上。切縱流聯(lián)合收獲機自適應(yīng)防堵塞控制系統(tǒng)采用的具體步驟如下1)主機控制器對工作的切流滾筒和縱軸流滾筒的負荷進行檢測。2)檢測傳感器獲取脫粒過程中的切流滾筒和縱軸流滾筒的轉(zhuǎn)速和扭矩值，并傳輸?shù)街鳈C控制器內(nèi)與測試模塊預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)速和扭矩值進行比較判斷，計算變化偏差值。3)若主機控制器計算的轉(zhuǎn)速變化偏差值在標準值的30% 50%之間或扭矩變化偏差值在標準值的120% 150%之間，將主機控制器的比較判斷結(jié)果傳輸給主機顯示器和聲音報警器。4)若主機控制器的計算的轉(zhuǎn)速變化偏差值低于標準值的30%或扭矩變化偏差值超過標準值的150%，將主機控制器的比較判斷結(jié)果傳輸給執(zhí)行控制器，執(zhí)行控制器對脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)進行控制；將主機控制器的比較判斷結(jié)果傳輸給主機顯示器、行使速度執(zhí)行機構(gòu)和聲音報警器。脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)是采用步進電機、電力缸或液壓缸調(diào)節(jié)切流凹板篩與切流滾筒的相對位置，切流滾筒的脫粒間隙可調(diào)范圍為IOmm 50mm ；脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)縱軸流滾筒的脫粒間隙的方法是采用步進電機、電力缸或液壓缸調(diào)節(jié)縱軸流滾筒與縱軸流凹板篩的相對位置，縱軸流滾筒的脫粒間隙可調(diào)范圍為20_ 60_。切流檢測傳感器是由扭矩傳感器、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、智能扭矩儀或扭矩數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)檢測切流滾筒的轉(zhuǎn)速和扭矩值，轉(zhuǎn)速測定范圍為0 1200r/min，扭矩的測定范圍為一 500 Nm 500Nm ；縱軸流檢測傳感器測試縱軸流滾筒的轉(zhuǎn)速和扭矩的方法是由扭矩傳感器、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、智能扭矩儀或扭矩數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)檢測縱軸流滾筒的轉(zhuǎn)速和扭矩值，轉(zhuǎn)速測定范圍為0 1000r/min，扭矩的測定范圍為一 1000 Nm lOOONm。主機顯示器接收主機控制器傳輸?shù)那辛鳚L筒的轉(zhuǎn)速、扭矩、功耗和脫粒間隙，縱軸流滾筒的轉(zhuǎn)速、扭矩、功耗和脫粒間隙以及行使速度執(zhí)行機構(gòu)控制的行使速度值，并進行實時顯示；行使速度執(zhí)行機構(gòu)接收主機控制器的行進速度值，并對切縱流聯(lián)合收獲機的液壓無級變速器進行控制，自動調(diào)節(jié)聯(lián)合收獲機的行進速度；故障報警方法是聲音報警器接收主機控制器的報警信號，并用語音播報方式將故障存在的位置和參數(shù)告知操作人員。扭矩傳感器獲取切縱流脫粒裝置上各工作部件的轉(zhuǎn)速和扭矩值與測試模塊預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)速和扭矩值進行比較判斷，分別將計算得出的轉(zhuǎn)速和扭矩變化規(guī)律值采用最小二乘法對變化規(guī)律值進行曲線擬合，根據(jù)曲線擬合結(jié)果獲取轉(zhuǎn)速和扭矩值的變化曲線和所述變化曲線的偏差值；與主機控制器的計算變化偏差值比較的標準值是在切縱流脫粒裝置試驗臺上通過臺架試驗測定，試驗時切縱流脫粒裝置試驗臺的結(jié)構(gòu)和參數(shù)與相應(yīng)切縱流聯(lián)合收割機上脫粒裝置的結(jié)構(gòu)和參數(shù)完全相同。主機控制器包括工控機，信號采集卡和測控軟件，測控軟件系統(tǒng)采用VC++編寫， 信號采集卡采樣頻率為IkHz ；檢測傳感器的轉(zhuǎn)矩準確度小于0. 1%F · S，轉(zhuǎn)速輸出信號為900 2000個脈沖/轉(zhuǎn)，輸出頻率信號幅度為0 5V電平方波信號，扭矩頻率輸出范圍為 5 ^kHZ。本實用新型的有益效果是，切縱流聯(lián)合收獲機自適應(yīng)防堵塞控制系統(tǒng)可以提高切縱流聯(lián)合收獲機的自動化程度，節(jié)約人工，減輕人工的勞動強度，提高現(xiàn)有切縱流聯(lián)合收獲機的收獲效率，降低收獲過程中的故障率，避免在脫粒過程中由于物料含水率相差較大和喂入量的不穩(wěn)定而導致的過載現(xiàn)象，脫粒滾筒的扭矩和轉(zhuǎn)速的突變以及脫粒滾筒的堵塞和對傳動裝置的破壞，大大降低了農(nóng)作物的收獲成本。

圖1是切縱流聯(lián)合收獲機自適應(yīng)防堵塞控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)連接關(guān)系示意圖。圖2是切縱流聯(lián)合收獲機脫粒分離裝置示意圖。圖3是切縱流聯(lián)合收獲機自適應(yīng)防堵塞控制系統(tǒng)反饋控制方框圖。圖4是切縱流聯(lián)合收獲機自適應(yīng)防堵塞控制系統(tǒng)操作流程圖。圖中，1.主機控制器，2.主機顯示器，3.執(zhí)行控制器，301.切流控制器，302.縱軸流控制器，4.行使速度執(zhí)行機構(gòu)，5.脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)，501.切流脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)， 502.縱軸流脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)，6.切縱流脫粒裝置，601.切流滾筒，602.切流凹板篩，603 .喂入輪，604.縱軸流凹板篩，605.縱軸流滾筒，7.檢測傳感器，701.切流檢測傳感器， 702.縱軸流檢測傳感器，8.聲音報警器。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細說明。一種切縱流聯(lián)合收獲機自適應(yīng)防堵塞控制系統(tǒng)，包括主機控制器1、主機顯示器 2、執(zhí)行控制器3、行使速度執(zhí)行機構(gòu)4、脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)5、切縱流脫粒裝置6、檢測傳感器 7、聲音報警器8。如圖1所示，主機控制器1分別與聲音報警器8、主機顯示器2、檢測傳感器7、行使速度執(zhí)行機構(gòu)9和執(zhí)行控制器3相連，執(zhí)行控制器3與脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)5相連，切縱流脫粒裝置6與脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)5相連，行使速度執(zhí)行機構(gòu)4與切縱流聯(lián)合收獲機液壓無級變速器的控制裝置相連；主機控制器1、主機顯示器2和聲音報警器8均安裝在切縱流聯(lián)合收獲機的駕駛室內(nèi)。如圖2所示，切縱流脫粒裝置6包括切流滾筒601、切流凹板篩602、喂入輪603、 縱軸流凹板篩604和縱軸流滾筒605，執(zhí)行控制器3包括切流控制器301和縱軸流控制器 302，脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)5包括切流脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)501和縱軸流脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)502， 檢測傳感器7包括切流檢測傳感器701和縱軸流檢測傳感器702 ；切流檢測傳感器701安裝在切流滾筒601的主傳動軸上，縱軸流檢測傳感器702安裝在縱軸流滾筒605的主傳動軸上；農(nóng)業(yè)物料進入后首先由切流滾筒601進行初脫，由切流凹板篩602進行初步分離，物料在喂入輪603的輔助喂入下喂入縱軸流滾筒605進行復(fù)脫，由縱軸流凹板篩604進行再次分離。如圖3和圖4所示，一種切縱流聯(lián)合收獲機自適應(yīng)防堵塞控制系統(tǒng)的反饋控制方法和操作流程為[0028]主機控制器1根據(jù)測試模塊預(yù)設(shè)值依次對縱軸流控制器302和切流控制器301進行檢測。切流控制器301控制切流脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)501，切流滾筒601和切流凹板篩602 對喂入的物料進行初脫分離，由切流檢測傳感器701測量切流滾筒601的轉(zhuǎn)速和扭矩值，并反饋到主機控制器1內(nèi)，主機控制器1將測試模塊預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)速和扭矩值與切流檢測傳感器 701檢測值進行比較，計算變化偏差值，將控制信號傳送到切流控制器301，再由切流控制器301控制切流脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)501對切流滾筒601的脫粒間隙進行調(diào)節(jié)，由主機控制器1控制行駛速度執(zhí)行機構(gòu)4，從而確定切縱流聯(lián)合收獲機的的行進速度。縱軸流控制器302控制縱軸流脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)502，物料由喂入輪603輔助喂入，由縱軸流滾筒605和縱軸流凹板篩604進行復(fù)脫分離，由縱軸流檢測傳感器702測量縱軸流滾筒605的轉(zhuǎn)速和扭矩值，并反饋到主機控制器1內(nèi)，主機控制器1將測試模塊預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)速和扭矩值與縱軸流檢測傳感器702檢測值進行比較，計算變化偏差值；將控制信號傳送到切流控制器301和縱軸流控制器302 ；再由縱軸流控制器302控制縱軸流脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)502對縱軸流滾筒605的脫粒間隙進行調(diào)節(jié)，由切流控制器301控制切流脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)501，由主控制器1控制行駛速度執(zhí)行機構(gòu)4，從而確定切縱流聯(lián)合收獲機的的行進速度。該型號一種切縱流聯(lián)合收獲機自適應(yīng)防堵塞控制系統(tǒng)的具體實施過程為，主機控制器1依次對啟動的切流滾筒601和縱軸流滾筒605的負荷進行檢測；檢測傳感器7獲取脫粒過程中的切流滾筒601和縱軸流滾筒605的轉(zhuǎn)速和扭矩值，并傳輸?shù)街鳈C控制器1內(nèi)與測試模塊預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)速和扭矩值進行比較判斷，計算變化偏差值；若主機控制器1計算的轉(zhuǎn)速變化偏差值在標準值的30% 50%之間或扭矩變化偏差值在標準值的120% 150%之間，將主機控制器1的比較判斷結(jié)果傳輸給主機顯示器2和聲音報警器8 ；若主機控制器1 的計算的轉(zhuǎn)速變化偏差值低于標準值的30%或扭矩變化偏差值超過標準值的150%，將主機控制器1的比較判斷結(jié)果傳輸給執(zhí)行控制器3，執(zhí)行控制器3對脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)5進行控制；將主機控制器1的比較判斷結(jié)果傳輸給主機顯示器2、行使速度執(zhí)行機構(gòu)9和聲音報警器8 ；由主機顯示器2顯示對切流滾筒601和縱軸流滾筒605的轉(zhuǎn)速、扭矩、功耗和脫粒間隙進行實時顯示；由行使速度執(zhí)行機構(gòu)4對切縱流聯(lián)合收獲機的液壓無級變速器進行控制，自動調(diào)節(jié)聯(lián)合收獲機的行進速度；由脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)5對切流滾筒604脫粒間隙或縱軸流滾筒605脫粒間隙進行調(diào)節(jié)；由聲音報警器8采用語音播報方式將故障存在的位置和參數(shù)告知操作人員。
權(quán)利要求1.一種切縱流聯(lián)合收獲機自適應(yīng)防堵塞控制系統(tǒng)，其特征在于，包括主機控制器(1 )、 主機顯示器(2)、執(zhí)行控制器(3)、行使速度執(zhí)行機構(gòu)(4)、脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)(5)、切縱流脫粒裝置(6)、檢測傳感器(7)和聲音報警器(8)，切縱流脫粒裝置(6)包括切流滾筒(601)、切流凹板篩(602)、喂入輪(603)、縱軸流凹板篩(604)和縱軸流滾筒(605)，執(zhí)行控制器(3)包括切流控制器(301)和縱軸流控制器(302);脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)(5)包括切流脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)(501)和縱軸流脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)(502)；檢測傳感器(7)包括切流檢測傳感器(701) 和縱軸流檢測傳感器(702)；所述主機控制器(1)分別與聲音報警器(8)、主機顯示器(2)、 檢測傳感器(7)、行使速度執(zhí)行機構(gòu)(9)和執(zhí)行控制器(3)相連，所述執(zhí)行控制器(3)與脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)(5)相連，脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)(5)設(shè)置在切縱流脫粒裝置(6)上；行使速度執(zhí)行機構(gòu)(4)與切縱流聯(lián)合收獲機的液壓無級變速器的控制裝置相連；主機控制器(1)、主機顯示器(2)和聲音報警器(8)均安裝在切縱流聯(lián)合收獲機的駕駛室內(nèi)，切流檢測傳感器 (701)安裝在切流滾筒(601)的主傳動軸上，縱軸流檢測傳感器(702)安裝在縱軸流滾筒 (605)的主傳動軸上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述切縱流聯(lián)合收獲機自適應(yīng)防堵塞控制系統(tǒng)，其特征在于脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)(5)是采用步進電機、電力缸或液壓缸調(diào)節(jié)切流凹板篩(602)與切流滾筒 (601)的相對位置，切流滾筒(601)的脫粒間隙調(diào)節(jié)范圍為IOmm 50mm;脫粒間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)(5)是采用步進電機、電力缸或液壓缸調(diào)節(jié)縱軸流滾筒(605)與縱軸流凹板篩(604)的相對位置，縱軸流滾筒(605)的脫粒間隙調(diào)節(jié)范圍為20mm 60mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述切縱流聯(lián)合收獲機自適應(yīng)防堵塞控制系統(tǒng)，其特征在于 切流檢測傳感器(701)是由扭矩傳感器、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、智能扭矩儀或扭矩數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)檢測切流滾筒(601)的轉(zhuǎn)速和扭矩值，轉(zhuǎn)速測定范圍為0 1200r/min，扭矩的測定范圍為一 500Nm 500Nm ；縱軸流檢測傳感器(702)是由扭矩傳感器、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、智能扭矩儀或扭矩數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)檢測縱軸流滾筒(605)的轉(zhuǎn)速和扭矩值，轉(zhuǎn)速測定范圍為0 1000r/min，扭矩的測定范圍為一 IOOONm lOOONm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述切縱流聯(lián)合收獲機自適應(yīng)防堵塞控制系統(tǒng)，其特征在于 主機顯示器(2)接收主機控制器(1)傳輸?shù)那辛鳚L筒(601)的轉(zhuǎn)速、扭矩、功耗和脫粒間隙， 縱軸流滾筒(605)的轉(zhuǎn)速、扭矩、功耗和脫粒間隙以及行使速度執(zhí)行機構(gòu)(9)控制的行使速度值，并進行實時顯示。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述切縱流聯(lián)合收獲機自適應(yīng)防堵塞控制系統(tǒng)，其特征在于 主機控制器(1)包括工控機，信號采集卡和測控軟件，測控軟件系統(tǒng)采用VC++編寫，信號采集卡采樣頻率為IkHz。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述切縱流聯(lián)合收獲機自適應(yīng)防堵塞控制系統(tǒng)，其特征在于 檢測傳感器(7)的轉(zhuǎn)矩準確度小于0. 1%F · S，轉(zhuǎn)速輸出信號為900 2000個脈沖/轉(zhuǎn)，輸出頻率信號幅度為0 5V電平方波信號，扭矩頻率輸出范圍為5 15kHZ。
專利摘要本實用新型為一種切縱流聯(lián)合收獲機自適應(yīng)防堵塞控制系統(tǒng)，主要應(yīng)用于農(nóng)作物的收獲機械上，以解決目前切縱流聯(lián)合收獲機在收獲農(nóng)作物過程中存在物料堵塞和過載等難題。首先由主機控制器檢測切縱流脫粒裝置的工作負荷，在脫粒分離過程中由檢測傳感器檢測切流滾筒和縱軸流滾筒的轉(zhuǎn)速和扭矩，并計算變化偏差值，與預(yù)先存儲的標準值進行比較判斷，根據(jù)轉(zhuǎn)速和扭矩的變化對切縱流聯(lián)合收獲機的脫粒分離裝置工作參數(shù)進行控制。本實用新型可以提高切縱流聯(lián)合收獲機的收獲效率，降低故障率，節(jié)約收獲成本，大大減輕人工的勞動強度，也適合于其他種類的聯(lián)合收獲機。
文檔編號A01D41/127GK202178957SQ201120182458

公開日2012年4月4日 申請日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月1日
發(fā)明者唐忠, 龐靖, 徐立章, 李洪昌, 李耀明, 馬朝興 申請人:江蘇大學