聯合收割機凹板間隙自動調節系統的設計

1  凹板間隙自動調節系統設計背景

    谷物聯合收割機的脫粒裝置，是谷物聯合收割機的重要工作部件。脫粒裝置的重要特點是由高速旋轉的滾筒和固定的弧型凹板配合，使谷物從滾筒與凹板之間通過，經脫粒元件的打擊、揉搓、碾壓和梳刷，通過破壞谷粒與穗軸的連接力而實現脫粒。脫粒裝置是聯合收割機中最重要的組成部分，也是收割機能耗最大的部件之一，在收割機作業過程中，經常會因為谷物含水量變化，滾筒轉速過低，凹板間隙過小等原因，導致谷物在凹板與滾筒之間堆積，造成堵塞。

    在作物條件‘定時，脫粒質量主要取決于滾筒轉速和凹板間隙。 一般情況下，滾筒轉速越大，凹板間隙越小，脫粒越干凈，但破碎率會增加且極容易產生堵塞。凹板間隙增大，破碎會減少，堵塞故障率降低，但易出現脫不凈現象。因此，凹板間隙調整就顯得十分重要。排除滾筒堵塞的方法通常是先停機，用手工加大凹板間隙，再啟動發動機，加大油門，等谷物排盡后再手工將凹板間隙調整的合適的大小，然后才能繼續工作。所以‘旦發生滾筒堵塞，收割機必須停止工作，大大降低了工作效率。

    本文提出‘種凹板間隙白動調節系統，能在不停機的情況下檢測谷物流量，進而判定是否發生堵塞， 一旦發生堵塞，則自動增大凹板間隙，故障排除后，再白動恢復凹板間隙，大大提高了收割機工作效率。

2系統構成

    凹板間隙自動調節系統主要由單片機、谷物流量檢測部分、凹板間隙檢測部分、調節步進電機及調節機構共五個部分組成。

    單片機是整個系統的核心，用于處理各個部分送來的數據，并向執行機構發出動作指令，實現需要的功能。谷物流量檢測部分用于檢測谷物流量是否停下，也就是是否發生堵塞。該部分工作原理是在滾筒入口端設置壓力傳感器，當發生堵塞時，滾筒入口端谷物壓力增大，當壓力增大到一定值時，該傳感器發出堵塞信號。凹板間隙檢測部分主要由位置傳感器組成，用于檢測滾筒入口和出口處的凹板間隙，并向單片機提供間隙大小數值，供單片機精確控制凹板間隙。

    為了精確調節凹板間隙，單片機通過調節步進電機來實現對間隙的精確調節。步進電機可雙向高精度調節，因此本系統采用步進電機作為凹板間隙動作調控控制部件。調節機構主要作用一方面是將步進電機的轉動轉化為凹板與滾筒之間間隙的平動，另一方面實現功率轉換，因為凹板體積及重量較大，單純用步進電機很難驅動。

    各部件之間的關系如圖1所示。

3工作原理

    凹板間隙白動調節系統工作原理如圖2所示。

    谷物壓力檢測傳感器不斷地檢測滾筒入口處谷物壓力，并且將壓力數值發送給單片機，單片機則將壓力數值與預定數值比較，當壓力數值大于預定數值時，則判定發生堵塞。

    發生堵塞時，單片機向步進電機發出指令，經調節機構增大凹板間隙，同時，單片機不斷檢測谷物壓力傳感器送來的數據，判斷堵塞是否解除，如堵塞沒有解除則繼續增大凹板間隙，直到堵塞解除。當堵塞解除后，單片機向步進電機發出指令，減小凹板間隙，同時讀取凹板間隙傳感器送來的數據，判斷凹板間隙是否減小到預定值，達到預定值，則停止減小凹板間隙。此時，收割機故障自動排除并繼續正常工作。

    本系統谷物壓力預定值和凹板間隙預定值均可預先通過程序設置。