联合收割机凹板间隙自动调节系统的设计

1  凹板间隙自动调节系统设计背景

    谷物联合收割机的脱粒装置，是谷物联合收割机的重要工作部件。脱粒装置的重要特点是由高速旋转的滚筒和固定的弧型凹板配合，使谷物从滚筒与凹板之间通过，经脱粒元件的打击、揉搓、碾压和梳刷，通过破坏谷粒与穗轴的连接力而实现脱粒。脱粒装置是联合收割机中最重要的组成部分，也是收割机能耗最大的部件之一，在收割机作业过程中，经常会因为谷物含水量变化，滚筒转速过低，凹板间隙过小等原因，导致谷物在凹板与滚筒之间堆积，造成堵塞。

    在作物条件‘定时，脱粒质量主要取决于滚筒转速和凹板间隙。 一般情况下，滚筒转速越大，凹板间隙越小，脱粒越干净，但破碎率会增加且极容易产生堵塞。凹板间隙增大，破碎会减少，堵塞故障率降低，但易出现脱不净现象。因此，凹板间隙调整就显得十分重要。排除滚筒堵塞的方法通常是先停机，用手工加大凹板间隙，再启动发动机，加大油门，等谷物排尽后再手工将凹板间隙调整的合适的大小，然后才能继续工作。所以‘旦发生滚筒堵塞，收割机必须停止工作，大大降低了工作效率。

    本文提出‘种凹板间隙白动调节系统，能在不停机的情况下检测谷物流量，进而判定是否发生堵塞， 一旦发生堵塞，则自动增大凹板间隙，故障排除后，再白动恢复凹板间隙，大大提高了收割机工作效率。

2系统构成

    凹板间隙自动调节系统主要由单片机、谷物流量检测部分、凹板间隙检测部分、调节步进电机及调节机构共五个部分组成。

    单片机是整个系统的核心，用于处理各个部分送来的数据，并向执行机构发出动作指令，实现需要的功能。谷物流量检测部分用于检测谷物流量是否停下，也就是是否发生堵塞。该部分工作原理是在滚筒入口端设置压力传感器，当发生堵塞时，滚筒入口端谷物压力增大，当压力增大到一定值时，该传感器发出堵塞信号。凹板间隙检测部分主要由位置传感器组成，用于检测滚筒入口和出口处的凹板间隙，并向单片机提供间隙大小数值，供单片机精确控制凹板间隙。

    为了精确调节凹板间隙，单片机通过调节步进电机来实现对间隙的精确调节。步进电机可双向高精度调节，因此本系统采用步进电机作为凹板间隙动作调控控制部件。调节机构主要作用一方面是将步进电机的转动转化为凹板与滚筒之间间隙的平动，另一方面实现功率转换，因为凹板体积及重量较大，单纯用步进电机很难驱动。

    各部件之间的关系如图1所示。

3工作原理

    凹板间隙白动调节系统工作原理如图2所示。

    谷物压力检测传感器不断地检测滚筒入口处谷物压力，并且将压力数值发送给单片机，单片机则将压力数值与预定数值比较，当压力数值大于预定数值时，则判定发生堵塞。

    发生堵塞时，单片机向步进电机发出指令，经调节机构增大凹板间隙，同时，单片机不断检测谷物压力传感器送来的数据，判断堵塞是否解除，如堵塞没有解除则继续增大凹板间隙，直到堵塞解除。当堵塞解除后，单片机向步进电机发出指令，减小凹板间隙，同时读取凹板间隙传感器送来的数据，判断凹板间隙是否减小到预定值，达到预定值，则停止减小凹板间隙。此时，收割机故障自动排除并继续正常工作。

    本系统谷物压力预定值和凹板间隙预定值均可预先通过程序设置。