【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于智能农业装备领域，特别涉及一种多功能玉米脱粒分离装置及智能控制方法。
技术介绍
1、玉米是我国第一大粮食作物，随着种植规模的不断扩大，国家对于大喂入量玉米收获机高效低破碎收获技术提出新的要求，玉米机械化籽粒直收成为产业发展的必然趋势。但是，由于我国玉米收获时籽粒含水率普遍较高(一般在25％以上)，导致机械化收获籽粒破碎率高，平均籽粒破碎率在10％左右，远超5％的相关标准要求。籽粒破碎率居高不下成为制约我国玉米机械化籽粒直收技术的一大瓶颈。脱粒分离装置是籽粒直收型玉米收获机的核心部件，脱粒分离装置的低适应性是产生籽粒破碎的重要因素。在“减损就是增产”背景下，研发攻关大喂入量玉米收获机低破碎高效脱粒分离技术与装置可有效提高玉米收获质量和收获产量，是解决玉米籽粒直收损失率高的有效途径。
2、与国外相比，我国玉米收获机械的研发起步较晚，且长期存在理论不足、技术不实、设计依据不充分等致命短板，关键零部件仍以经验设计、模仿设计为主，进而引发收获机械研发不合理、制造质控不规范、作业应用不可靠等问题。目前，国内企业主要进行了可靠性、轻量化研究，高校和科研机构进行了基础理论和作业性能优化研究，但总体上还未形成可靠的设计理论和依据，在玉米脱粒及破碎发生机制研究、关键零部件可靠性设计及理论分析、脱粒性能检测、关键部件智能调控等方面尚未打破国外的技术垄断。例如，中国专利技术专利申请cn114711016a“一种联合收获机多参数联合调控系统的调控方法”，可以对脱粒滚筒转速、导流板角度、脱粒间隙进行调节，但无法实时检测脱粒凹板挤压
技术实现思路
1、针对上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种多功能玉米脱粒分离装置及智能控制方法，结合优化负荷反馈控制算法实现对玉米果穗的智能高效低损低功耗脱粒及对不同脱粒工况参数的监测和控制。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
3、一种多功能玉米脱粒分离装置，包括脱粒室1、脱粒滚筒2、智能控制系统3和机架4；所述脱粒室1和脱粒滚筒2前低后高地安装在机架4上，所述玉米脱粒分离装置包括用于检测脱粒滚筒2的转速的测速传感器411。
4、所述脱粒室1包括喂入料斗101、角度调节摆杆102、支撑杆103、间隙调节铰接板104、凹板间隙调节电动推杆105、间隙调节支撑板106、角度调节连杆107、弧形支撑筋108、导流板109、导流板角度调节电动推杆110、导流板角度测量传感器111、后端挡板112、弧形挡板113、轴向支撑板114、分离凹板115、脱粒凹板连接杆116、脱粒凹板位移传感器117、拉力传感器118、脱粒凹板119、底部锥形挡板120、前端挡板121、吊杆122、悬挂杆123、角度调节动力杆124、轴承座安装板125、轴承座126、弧形顶板127、后端法兰128和前端法兰129。
5、位于顶部的弧形顶板127的前端和两个位于两侧的轴向支撑板114的前端固接在前端法兰129上，所述弧形顶板127的后端和两个轴向支撑板114的后端固接在后端法兰128上，形成脱粒室1的主体支撑结构；所述喂入料斗101、底部锥形挡板120和前端挡板121共同构成的喂料壳体与前端法兰129固接；所述后端挡板112固接在后端法兰128上；所述分离凹板115固接在两个轴向支撑板114的后半部。
6、所述弧形顶板127与两个轴向支撑板114之间分别固接有多个弧形支撑筋108，相邻的两个弧形支撑筋108之间、弧形支撑筋108与前端法兰129之间以及弧形支撑筋108与后端法兰128之间固接有弧形挡板113；所述弧形挡板113为透明亚克力材质，能够实时观察玉米脱粒过程，同时减轻装置整体重量。
7、多个吊杆122固接在位于右侧的轴向支撑板114的前半部上，平行于轴向支撑板114的悬挂杆123固接在所述多个吊杆122上，并位于轴向支撑板114下方；两个间隙调节支撑板106固接在位于左侧前半部的两个弧形支撑筋108上，平行于轴向支撑板114的支撑杆103固接在所述两个间隙调节支撑板106上；所述凹板间隙调节电动推杆105的推杆端与固接在支撑杆103上的间隙调节铰接板104铰接，凹板间隙调节电动推杆105的缸体端铰接在位于左侧的轴向支撑板114上；两个脱粒凹板连接杆116的上端铰接在支撑杆103上，下端与脱粒凹板119的左侧铰接；所述脱粒凹板119的右侧可转动地连接在悬挂杆123上。
8、所述脱粒凹板位移传感器117安装于凹板间隙调节电动推杆105内部，通过检测凹板间隙调节电动推杆105的伸缩量，间接测量凹板间隙大小。
9、所述脱粒凹板连接杆116采用两段式结构，所述拉力传感器118安装在脱粒凹板连接杆116中间位置，用于实时检测脱粒过程中脱粒凹板119所受挤压力。
10、所述脱粒凹板119由前至后依次分为一级脱粒凹板、二级脱粒凹板和三级脱粒凹板；其中，所述二级脱粒凹板和三级脱粒凹板的脱粒杆沿脱粒室1的轴线布置，所述一级脱粒凹板的脱粒杆斜向布置，与脱粒室1的轴线之间具有一定角度的夹角，有助于果穗流的移动，防止堵塞。
11、多个导流板109沿脱粒室1的轴线方向等间距地布置在弧形挡板113的内表面上，多个与导流板109一一对应的轴承座126通过轴承座安装板125安装在弧形顶板127上；每个导流板109的顶端设有一转轴，所述转轴穿过弧形挡板113安装在轴承座126内，并与一角度调节摆杆102固接；多个角度调节摆杆102相互平行地铰接在角度调节连杆107上；所述导流板角度调节电动推杆110的后端铰接在弧形顶板127上，前端与角度调节动力杆124铰接，角度调节动力杆124与角度调节连杆107的后端铰接。所述导流板角度测量传感器111安装于导流板角度调节电动推杆110内部，通过检测导流板角度调节电动推杆110的伸缩量，间接测量导流板角度。
12、所述智能控制系统3包括上位机、plc控制器、变频器、凹板继电器开关和导流板继电器开关；所述上位机与plc控制器连接；所述plc控制器分别与变频器、凹板继电器开关、导流板继电器开关、测速传感器411、脱粒凹板位移传感器117、拉力传感器118和导流板角度测量传感器111连接，获取多功能玉米脱粒分离装置的脱粒功率、脱粒滚筒转速、脱粒凹板间隙、导流板角度、脱粒凹板挤压力；所述变频器与电机409连接；所述凹板继电器开关与凹板间隙调节电动推杆105连接；所述导流板继电器开关与导流板角度调节电动推杆110连接。
13、所述机架4包括直角换向器401、后端支撑板402、销轴403、清选筛404、前端支撑板405、铰接板406、接料板407、电机座408、电机409和传动带410；
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1.一种多功能玉米脱粒分离装置，包括脱粒室(1)、脱粒滚筒(2)、智能控制系统(3)和机架(4)；所述脱粒室(1)和脱粒滚筒(2)前低后高地安装在机架(4)上，其特征在于，所述玉米脱粒分离装置包括用于检测脱粒滚筒(2)的转速的测速传感器(411)；
2.根据权利要求1所述的玉米脱粒分离装置，其特征在于，所述机架(4)包括直角换向器(401)、后端支撑板(402)、销轴(403)、清选筛(404)、前端支撑板(405)、铰接板(406)、接料板(407)、电机座(408)、电机(409)和传动带(410)；
3.根据权利要求1所述的玉米脱粒分离装置，其特征在于，所述脱粒室(1)和脱粒滚筒(2)的轴线与水平面之间的倾斜角度为8°。
4.根据权利要求1所述的玉米脱粒分离装置，其特征在于，所述导流板(109)为流线型空心结构。
5.根据权利要求1所述的玉米脱粒分离装置，其特征在于，所述脱粒滚筒(2)包括前端轴(201)、螺旋叶片(202)、锥形筒(203)、圆柱滚筒(204)、纹杆式脱粒元件(205)、钉齿式脱粒元件(206)、脱粒元件安装
6.根据权利要求1所述的玉米脱粒分离装置，其特征在于，所述智能控制系统(3)具有人机交互界面，包括登录界面、操作界面、曲线显示和存储界面。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的多功能玉米脱粒分离装置的智能控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中，目标脱粒滚筒转速N2值附近设定阈值范围为±5r/min；目标脱粒凹板间隙D2值附近设定阈值范围为±1mm；目标导流板角度C2值附近设定阈值范围为±1mm。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，通过试验探明关系模型之间交叉重叠部分的最佳输出参数，并将关系模型融合为单调连续性模型，保证模型的取值唯一性，防止智能控制系统(3)输出的参数发生冲突。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，对脱粒凹板挤压力和脱粒功率进行相关性分析，探明脱粒凹板挤压力与脱粒功率之间的关系，进而实现仅通过对脱粒过程中脱粒凹板挤压力的检测，即可判断出喂入量的大小，同时间接反映功耗大小。
...【技术特征摘要】
1.一种多功能玉米脱粒分离装置，包括脱粒室(1)、脱粒滚筒(2)、智能控制系统(3)和机架(4)；所述脱粒室(1)和脱粒滚筒(2)前低后高地安装在机架(4)上，其特征在于，所述玉米脱粒分离装置包括用于检测脱粒滚筒(2)的转速的测速传感器(411)；
2.根据权利要求1所述的玉米脱粒分离装置，其特征在于，所述机架(4)包括直角换向器(401)、后端支撑板(402)、销轴(403)、清选筛(404)、前端支撑板(405)、铰接板(406)、接料板(407)、电机座(408)、电机(409)和传动带(410)；
3.根据权利要求1所述的玉米脱粒分离装置，其特征在于，所述脱粒室(1)和脱粒滚筒(2)的轴线与水平面之间的倾斜角度为8°。
4.根据权利要求1所述的玉米脱粒分离装置，其特征在于，所述导流板(109)为流线型空心结构。
5.根据权利要求1所述的玉米脱粒分离装置，其特征在于，所述脱粒滚筒(2)包括前端轴(201)、螺旋叶片(202)、锥形筒(203)、圆柱滚筒(204)、纹杆式脱粒元件(205)、钉齿式脱粒元件(206)、脱粒元件安...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔涛，邢书仑，张东兴，杨丽，和贤桃，董佳琪，荆茂盛，李川，姜业元，梁继元，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：
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