一种纵轴流联合收获机排草粉碎自适应抛撒装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种纵轴流联合收获机排草粉碎自适应抛撒装置及其控制方法，包括纵轴流排草导流装置、茎秆杂余粉碎装置、风向风速检测装置、割区识别装置、作业速度传感器、粉碎转速传感器、可调幅宽抛撒装置、自适应抛撒实时控制系统。抛撒幅宽能够根据机器作业速度、风速、风向、已割区、待割区位置进行自适应调节，实现茎秆杂余的全幅宽抛撒，可使碎茎杆杂余均匀抛撒在田间，还能够避免碎茎杆杂余抛撒到待割区。所述纵轴流排草导流装置中安装了导草弧板和分流条，使得粉碎负荷比较均匀；同时解决了因纵轴流脱粒滚筒瞬时排草过多造成的排草不流畅、粉碎机堵塞等问题。

Device and method for controlling self adapting throwing and throwing of row longitudinal wave combined harvester

The invention provides a longitudinal axial flow combine harvester row grass crushing adaptive throwing device and its control method, including axial flow guiding device, grass stalk crushing device, miscellaneous wind detecting device, cutting area identification device, operation speed sensor, speed sensor, crushing throwing device, adjustable amplitude width adaptive polishing and the real time control system. Throwing width according to the machine speed, wind speed and wind direction, cutting area, cutting area to adaptively adjust the position, to achieve the full width of the miscellaneous stalk throwing, the broken stems of miscellaneous uniform throwing in the field, but also can avoid broken stem miscellaneous throwing to the cutting area. The longitudinal axis of the flow guiding device is installed in the row grass straw guide arc plate and the shunt bar, the crushing load is uniform; and solves the problem of axial flow threshing cylinder instantaneous row grass caused by excessive grass discharge is not smooth, mill jams.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于农业装备
，涉及联合收获机，尤其是一种纵轴流联合收获机排草粉碎自适应抛撒装置及其控制方法。
技术介绍
现有的联合收获机在工作时都需要配备排草粉碎抛撒装置，其功用是：将脱粒后产生的茎秆等杂物排出，经过粉碎抛撒装置粉碎后抛撒出机外，均匀覆盖在田地上。一方面此装置可以将茎秆粉碎，农民不需要对其进行收集和焚烧，节省了劳动成本，同时避免了环境污染；另一方面茎秆经过粉碎抛撒后，可以直接入土作为肥料，增强了土壤的肥力，起到了增加作物产量的作用。中国专利CN2050301413U公开了一种新型纵轴流收获机秸秆粉碎机，设计了一种新型的刀片结构和风机助抛结构，其主次刀轴采用局部多螺旋设计，解决了传统纵轴流粉碎机定刀刀刃缠草、漏切等问题，并且其具有抛幅宽、安全性高等特点。但是该机型结构较为复杂，排草空间较小，不能满足大喂入量联合收获机的排草粉碎抛撒需求。中国专利CN2040314130U公开了一种适用于自走式联合收割机的碎草机，其罩壳安装于联合收割机出草口处，并且碎草机中设有导向板，可将碎秸秆等均匀抛撒在地中，但是从脱粒滚筒排出的茎秆进入碎草机时，茎秆流动方向集中在一个位置，无法得到有效扩散，粉碎机局部负荷过大，降低了粉碎抛撒的效率，并且导向板的倾角不能自适应调节。中国专利CN2051356144U公开了一种适用于全喂入式联合收获机的新型秸秆粉碎机，其主动刀片与从动刀片交错排列，主动轴与联合收获机动力输出轴带传动连接。该机型结构简单，损耗功率较低。由于没有安装导草板，粉碎后茎秆在该机型出口处分布不均匀，没有实现扩散，抛撒效果不理想。中国专利CN105432242A公开了一种悬挂式滚筒碎草机,包括下座组合、定刀组合、动刀组合和上盖组合，下座组合包括下座体和多个下导草板，定刀组合固定在下座体一侧，动刀组合轴向支撑在下座体内，上盖组合固定盖合在下座组合上侧，上盖组合包括上盖体和多个上导草板。本专利技术结构简单，碎草十分充分，且出草口处设有多个向上斜置的分撒导向板，可使碎草均匀抛撒在田间。虽然分撒导向板的倾角可以手动调节，但是其不能根据机器作业状况进行实时自适应调节。上述专利除了存在所述的技术缺点外，都无法实现将联合收获机振动筛上筛面尾部排出的杂余也进行粉碎和全幅宽抛撒。此外，随着我国家庭农场等谷物规模化生产的形成以及超级稻等高产作物的种植面积的逐步扩大，对联合收获机在大喂入量下的粉碎和全幅宽抛撒提出了更高的要求。现有市场上使用的传统秸秆粉碎抛撒装置的处理能力和容量与大喂入量收获流量不匹配，茎秆粉碎和抛撒的效果均不理想。
技术实现思路
为了解决上述排草粉碎抛撒装置的技术缺点，提供一种与大喂入量纵轴流联合收获机相配套的排草粉碎自适应抛撒装置及其控制方法，能满足联合收获机在5-14kg/s喂入量下的排草粉碎抛撒需求，且结构紧凑、脱粒后的茎杆与筛面排出的杂余都能得到有效的粉碎抛撒、排草空间大、粉碎效率高、抛撒均匀、抛撒幅宽能够自适应调节。本专利技术采取的技术方案如下：一种纵轴流联合收获机排草粉碎自适应抛撒装置，其特征在于，所述排草粉碎自适应抛撒装置由纵轴流排草导流装置、茎秆杂余粉碎装置、风向风速检测装置、割区识别装置、作业速度传感器、粉碎转速传感器、可调幅宽抛撒装置、自适应抛撒实时控制系统组成；茎秆杂余粉碎装置位于纵轴流排草导流装置的后下方，可调幅宽抛撒装置安装于茎秆杂余粉碎装置后方的排草侧，风向风速检测装置安装于联合收获机粮箱的上方中间区域，不受其他部件的阻挡，可测得机器作业位置处的风速和风向，割区识别装置安装于联合收获机粮箱的上方，靠近联合收获机粮箱的外侧，割区识别装置的检测范围大于联合收获机割台的幅宽，作业速度传感器安装于联合收获机驱动轮上，粉碎转速传感器安装于茎秆杂余粉碎装置刀轴处；所述可调幅宽抛撒装置包括伺服电动缸、抛撒幅宽调节机构，伺服电动缸和抛撒幅宽调节机构安装在抛撒装置罩壳的外侧，伺服电动缸的输入端与自适应抛撒实时控制系统连接，伺服电动缸的输出端与抛撒幅宽调节机构连接；所述抛撒幅宽调节机构包括抛撒导草板、第一连杆、第二连杆、第三连杆、中间连接板、支撑杆、第一活动销轴、第二活动销轴和第三活动销轴，抛撒导草板均匀分布在抛撒装置罩壳横向宽度上，且抛撒导草板的前端与抛撒装置罩壳通过铰链连接、后端铰链连接在第一连杆上，抛撒导草板后端能以前端铰链为轴旋转，第一连杆通过第一活动销轴连接在中间连接板上，第二连杆的一端通过第三活动销轴与第三连杆的一端相连，第二连杆的另一端通过第二活动销轴连接在中间连接板上，第三连杆的另一端固定在伺服电动缸轴上的杆端关节上，中间连接板安装在支撑杆上，支撑杆为L型杆，中间连接板能以支撑杆上臂为圆心旋转，支撑杆下臂固定在抛撒装置罩壳的侧面；所述风向风速检测装置用于实时检测机器作业位置处的风向和风速，并将测得的风向和风速数据实时传输到自适应抛撒实时控制系统；所述割区识别装置包括CCD摄像头、图像处理单元和信号输出接口，CCD摄像头的图像识别范围大于联合收获机割台(1)的幅宽，CCD摄像头用于不断拍摄联合收获机前进方向割台两侧的图像，通过图像处理单元对拍摄到图像进行特征提取，根据待割区作物直立、整齐排列与已割区秸秆均匀抛撒在低矮留茬上形态特征的不同，识别出联合收获机前进方向的左右两侧分别为待割区还是已割区，再转化为控制信号，传输到自适应抛撒实时控制系统；所述作业速度传感器用于根据联合收获机驱动轮的转速实时测得机器的前进速度，并将作业速度参数实时传输到自适应抛撒实时控制系统；所述粉碎转速传感器用于实时测得的碎草机刀轴的转速，得出短茎杆抛出速度，再将短茎杆抛出速度参数在线传输到自适应抛撒实时控制系统；所述自适应抛撒实时控制系统将风向值、风速值、机器作业速度、短茎杆抛出速度参数视为自变量，根据所建立的运动轨迹模型，计算出茎秆杂余实时抛撒轨迹；自适应抛撒实时控制系统将机器前进方向、待割区和已割区的位置参数视为自变量，根据所建立的全幅宽抛撒模型，计算出茎杆杂余实时所需要的抛撒幅宽；并根据茎秆杂余实时抛撒轨迹和茎杆杂余实时所需抛撒幅宽，应用模糊控制理论计算出伺服电动缸的实际调节参数，进而控制伺服电动缸驱动抛撒幅宽调节机构，从而改变抛撒导草板的倾角，实现茎秆杂余的全幅宽抛撒。进一步地，所述抛撒幅宽调节机构的数量为2-6个，所述伺服电动缸的数量为2-6个，每一个抛撒幅宽调节机构包含的抛撒导草板的数量为1-3块。进一步地，所述纵轴流排草导流装置由纵轴流脱粒滚筒、纵轴流滚筒顶盖、纵轴流顶盖导草板、凹板筛、挡草板、导草弧板、分流条组成，纵轴流滚筒顶盖位于纵轴流脱粒滚筒上方，纵轴流顶盖导草板安装于纵轴流滚筒顶盖的内壁上，纵轴流顶盖导草板的下边沿与纵轴流脱粒滚筒的最外缘相距10mm-130mm，凹板筛安装在纵轴流脱粒滚筒的下方，凹板筛的中心轴线与纵轴流脱粒滚筒的轴线重合，纵轴流脱粒滚筒与凹板筛之间的间隙为10mm-60mm，挡草板安装于凹板筛的尾部，挡草板与纵轴流脱粒滚筒尾部形成的排草口宽度为200mm-400mm；导草弧板位于排草口内部，是由两个平面板与三个曲面板组成的弧板；第一平面固定在挡草板上，第一曲面、第二曲面、第三曲面并列设置、且侧边依次相连，两个分流条分别固定在第一曲面与第二曲面、第二曲面与第三曲面的交界处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纵轴流联合收获机排草粉碎自适应抛撒装置，其特征在于，所述排草粉碎自适应抛撒装置由纵轴流排草导流装置(5)、茎秆杂余粉碎装置(11)、风向风速检测装置(4)、割区识别装置(2)、作业速度传感器(8)、粉碎转速传感器(10)、可调幅宽抛撒装置(13)、自适应抛撒实时控制系统组成；茎秆杂余粉碎装置(11)位于纵轴流排草导流装置(5)的后下方，可调幅宽抛撒装置(13)安装于茎秆杂余粉碎装置(11)后方的排草侧，风向风速检测装置(4)安装于联合收获机粮箱(3)的上方中间区域，不受其他部件的阻挡，可测得机器作业位置处的风速和风向，割区识别装置(2)安装于联合收获机粮箱(3)的上方，靠近联合收获机粮箱(3)的外侧，割区识别装置(2)的检测范围大于联合收获机割台(1)的幅宽，作业速度传感器(8)安装于联合收获机驱动轮上，粉碎转速传感器(10)安装于茎秆杂余粉碎装置(11)刀轴处；所述可调幅宽抛撒装置(13)包括伺服电动缸(1301)、抛撒幅宽调节机构(1302)，伺服电动缸(1301)和抛撒幅宽调节机构(1302)安装在抛撒装置罩壳(1302‑10)的外侧，伺服电动缸(1301)的输入端与自适应抛撒实时控制系统连接，伺服电动缸(1301)的输出端与抛撒幅宽调节机构(1302)连接；所述抛撒幅宽调节机构(1302)包括抛撒导草板(1302‑9)、第一连杆(1302‑8)、第二连杆(1302‑3)、第三连杆(1302‑1)、中间连接板(1302‑5)、支撑杆(1302‑7)、第一活动销轴(1302‑6)、第二活动销轴(1302‑4)和第三活动销轴(1302‑2)，抛撒导草板(1302‑9)均匀分布在抛撒装置罩壳(1302‑10)横向宽度上，且抛撒导草板(1302‑9)的前端与抛撒装置罩壳(1302‑10)通过铰链连接、后端铰链连接在第一连杆(1302‑8)上，抛撒导草板(1302‑9)后端能以前端铰链为轴旋转，第一连杆(1302‑8)通过第一活动销轴(1302‑6)连接在中间连接板(1302‑5)上，第二连杆(1302‑3)的一端通过第三活动销轴(1302‑2)与第三连杆(1302‑1)的一端相连，第二连杆(1302‑3)的另一端通过第二活动销轴(1302‑4)连接在中间连接板(1302‑5)上，第三连杆(1302‑1)的另一端固定在伺服电动缸(1301)轴上的杆端关节上，中间连接板(1302‑5)安装在支撑杆(1302‑7)上，支撑杆(1302‑7)为L型杆，中间连接板(1302‑5)能以支撑杆(1302‑7)上臂为圆心旋转，支撑杆(1302‑7)下臂固定在抛撒装置罩壳(1302‑10)的侧面；所述风向风速检测装置(4)用于实时检测机器作业位置处的风向和风速，并将测得的风向和风速数据实时传输到自适应抛撒实时控制系统；所述割区识别装置(2)包括CCD摄像头、图像处理单元和信号输出接口，CCD摄像头的图像识别范围大于联合收获机割台(1)的幅宽，CCD摄像头用于不断拍摄联合收获机前进方向割台两侧的图像，通过图像处理单元对拍摄到图像进行特征提取，根据待割区作物直立、整齐排列与已割区秸秆均匀抛撒在低矮留茬上形态特征的不同，识别出联合收获机前进方向的左右两侧分别为待割区(201)还是已割区(202)，再转化为控制信号，传输到自适应抛撒实时控制系统；所述作业速度传感器(8)用于根据联合收获机驱动轮的转速实时测得机器的前进速度，并将作业速度参数实时传输到自适应抛撒实时控制系统；所述粉碎转速传感器(10)用于实时测得的碎草机(1101)刀轴的转速，得出短茎杆抛出速度，再将短茎杆抛出速度参数在线传输到自适应抛撒实时控制系统；所述自适应抛撒实时控制系统将风向值、风速值、机器作业速度、短茎杆抛出速度参数视为自变量，根据所建立的运动轨迹模型，计算出茎秆杂余实时抛撒轨迹；自适应抛撒实时控制系统将机器前进方向、待割区和已割区的位置参数视为自变量，根据所建立的全幅宽抛撒模型，计算出茎杆杂余实时所需要的抛撒幅宽；并根据茎秆杂余实时抛撒轨迹和茎杆杂余实时所需抛撒幅宽，应用模糊控制理论计算出伺服电动缸(1301)的实际调节参数，进而控制伺服电动缸(1301)驱动抛撒幅宽调节机构(1302)，从而改变抛撒导草板(1302‑9)的倾角，实现茎秆杂余的全幅宽抛撒。...

【技术特征摘要】
1.一种纵轴流联合收获机排草粉碎自适应抛撒装置，其特征在于，所述排草粉碎自适应抛撒装置由纵轴流排草导流装置(5)、茎秆杂余粉碎装置(11)、风向风速检测装置(4)、割区识别装置(2)、作业速度传感器(8)、粉碎转速传感器(10)、可调幅宽抛撒装置(13)、自适应抛撒实时控制系统组成；茎秆杂余粉碎装置(11)位于纵轴流排草导流装置(5)的后下方，可调幅宽抛撒装置(13)安装于茎秆杂余粉碎装置(11)后方的排草侧，风向风速检测装置(4)安装于联合收获机粮箱(3)的上方中间区域，不受其他部件的阻挡，可测得机器作业位置处的风速和风向，割区识别装置(2)安装于联合收获机粮箱(3)的上方，靠近联合收获机粮箱(3)的外侧，割区识别装置(2)的检测范围大于联合收获机割台(1)的幅宽，作业速度传感器(8)安装于联合收获机驱动轮上，粉碎转速传感器(10)安装于茎秆杂余粉碎装置(11)刀轴处；所述可调幅宽抛撒装置(13)包括伺服电动缸(1301)、抛撒幅宽调节机构(1302)，伺服电动缸(1301)和抛撒幅宽调节机构(1302)安装在抛撒装置罩壳(1302-10)的外侧，伺服电动缸(1301)的输入端与自适应抛撒实时控制系统连接，伺服电动缸(1301)的输出端与抛撒幅宽调节机构(1302)连接；所述抛撒幅宽调节机构(1302)包括抛撒导草板(1302-9)、第一连杆(1302-8)、第二连杆(1302-3)、第三连杆(1302-1)、中间连接板(1302-5)、支撑杆(1302-7)、第一活动销轴(1302-6)、第二活动销轴(1302-4)和第三活动销轴(1302-2)，抛撒导草板(1302-9)均匀分布在抛撒装置罩壳(1302-10)横向宽度上，且抛撒导草板(1302-9)的前端与抛撒装置罩壳(1302-10)通过铰链连接、后端铰链连接在第一连杆(1302-8)上，抛撒导草板(1302-9)后端能以前端铰链为轴旋转，第一连杆(1302-8)通过第一活动销轴(1302-6)连接在中间连接板(1302-5)上，第二连杆(1302-3)的一端通过第三活动销轴(1302-2)与第三连杆(1302-1)的一端相连，第二连杆(1302-3)的另一端通过第二活动销轴(1302-4)连接在中间连接板(1302-5)上，第三连杆(1302-1)的另一端固定在伺服电动缸(1301)轴上的杆端关节上，中间连接板(1302-5)安装在支撑杆(1302-7)上，支撑杆(1302-7)为L型杆，中间连接板(1302-5)能以支撑杆(1302-7)上臂为圆心旋转，支撑杆(1302-7)下臂固定在抛撒装置罩壳(1302-10)的侧面；所述风向风速检测装置(4)用于实时检测机器作业位置处的风向和风速，并将测得的风向和风速数据实时传输到自适应抛撒实时控制系统；所述割区识别装置(2)包括CCD摄像头、图像处理单元和信号输出接口，CCD摄像头的图像识别范围大于联合收获机割台(1)的幅宽，CCD摄像头用于不断拍摄联合收获机前进方向割台两侧的图像，通过图像处理单元对拍摄到图像进行特征提取，根据待割区作物直立、整齐排列与已割区秸秆均匀抛撒在低矮留茬上形态特征的不同，识别出联合收获机前进方向的左右两侧分别为待割区(201)还是已割区(202)，再转化为控制信号，传输到自适应抛撒实时控制系统；所述作业速度传感器(8)用于根据联合收获机驱动轮的转速实时测得机器的前进速度，并将作业速度参数实时传输到自适应抛撒实时控制系统；所述粉碎转速传感器(10)用于实时测得的碎草机(1101)刀轴的转速，得出短茎杆抛出速度，再将短茎杆抛出速度参数在线传输到自适应抛撒实时控制系统；所述自适应抛撒实时控制系统将风向值、风速值、机器作业速度、短茎杆抛出速度参数视为自变量，根据所建立的运动轨迹模型，计算出茎秆杂余实时抛撒轨迹；自适应抛撒实时控制系统将机器前进方向、待割区和已割区的位置参数视为自变量，根据所建立的全幅宽抛撒模型，计算出茎杆杂余实时所需要的抛撒幅宽；并根据茎秆杂余实时抛撒轨迹和茎杆杂余实时所需抛撒幅宽，应用模糊控制理论计算出伺服电动缸(1301)的实际调节参数，进而控制伺服电动缸(1301)驱动抛撒幅宽调节机构(1302)，从而改变抛撒导草板(1302-9)的倾角，实现茎秆杂余的全幅宽抛撒。2.根据权利要求1所述的纵轴流联合收获机排草粉碎自适应抛撒装置，其特征在于，所述抛撒幅宽调节机构(1302)的数量为2-6个，所述伺服电动缸(1301)的数量为2-6个，每一个抛撒幅宽调节机构(1302)包含的抛撒导草板(1302-9)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐立章，李洋，李耀明，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32