基于STM32的联合收获机清选损失监测装置的研制

联合收获机清选损失率是评价其工作性能的重要参数,也影响着驾驶员对联合收获机作业的调整。针对目前联合收获机谷物清选损失实时测量精度不高的问题,设计了一种基于STM32F407的谷物清选损失监测装置,包括损失信号传感器、信号处理模块、单片机、CAN总线、LCD显示、报警模块及电源模块。装置能够快速反映籽粒冲击情况,实时采集联合收获机清选损失信号,同时通过CAN总线同步接收联合收获机的相关作业参数,由清选损失计算模型综合上述参数得到实时清选损失率,并将其发送至总线,方便其他系统获取使用。台架实验表明:装置标定误差小于4.53%,能实现与总线的数据交换,实时显示清选损失率;当损失率超标时,能及时提醒驾驶员进行作业调整。     

谷物联合收获机清选系统智能化技术研究进展

清选系统作为谷物联合收获机的核心部件,直接影响着收获机的作业效率和清选效果。目前我国谷物联合收获机清选系统的智能化程度普遍较低,如何实现清选装置高效智能化技术发展和提高清选系统工作性能是谷物联合收获机研究的难点。从清选系统基本结构、损失监测传感器、信号处理电路以及自适应控制系统研究等方面综述分析国内外谷物联合收获机清选损失监测、自适应调控等技术研究进展,探究提高谷物联合收获机清选系统损失监测精度以及清选装置自适应调节效果,以期为实现谷物联合收获机整机智能化和信息化提供理论依据。     

谷物联合收获机清选系统研究现状

现阶段国内谷物联合收获机在收获过程中由于清选系统结构配置、作业参数调整不当等而导致谷物机械化收获损失率及含杂率较高。国内外谷物联合收获机清选系统的研究主要集中在清选装置结构、关键部件、气流场分布及物料运动规律等方面,为解决谷物清选装置清选效率低、总损失率和含杂率高、结构复杂等问题,提高谷物联合收获机清选系统的作业效率和性能,逐步实现信息化和智能化,结合现阶段研究现状,对试验研究中所采用的Fluent、ADAMS、CFD-DEM等软件仿真结果和田间试验结果综合分析,提出谷物清选系统结构优化的发展趋势,以期为谷物联合收获机整机结构改进提供参考依据。     

多参数可调可测式清选系统设计与试验

为了改善国内谷物联合收获机风筛式清选装置清选作业参数的调控、监测与显示方式简单且自动化程度较低导致清选效率较低的问题。分析了谷物联合收获机风筛式清选装置4个清选作业参数（振动筛曲柄转速、风门开度、风机转速和鱼鳞筛筛片开度）的调节理论依据,对每个清选作业参数的调控与监测装置进行独立设计,在联合收获机风筛式清选装置基础上设计了多参数可调可测式清选系统,实现风筛式清选装置清选作业参数的自动化调控、监测与显示,整体系统采用电力驱动,实现了收获机风筛式清选装置的绿色环保作业。经准确性检测多参数可调可测式清选系统4个清选作业参数的调节精度均不小于97.17%,具有良好的鲁棒性,可实现4个清选作业参数的精确调控与实时显示。本文利用装配了多参数可调可测式清选系统的4LZ-4型全喂入履带收获机,以总损失率和含杂率为清选性能评价指标,进行了大豆机收田间试验,试验时样机运行良好。试验结果表明,大豆机收田间试验总损失率和含杂率平均值分别为3.13%和2.70%,达到行业标准要求。     

大中型自走式谷子联合收获机设计

为了提高谷物收获过程中的自动化程度,提升谷物质量,针对谷子的生长特性,对大中型自走式谷子联合收获机的割台、脱粒滚筒、清选筛及凹板等关键部件进行优化设计,并生产样机。以谷子损失率、破碎率和含杂率为试验指标对整机进行田间试验及性能检测,结果表明:该样机基本解决了割台丢穗掉穗的问题,降低了割台损失率;在保证脱粒作业效果同时,避免了滚筒内堵塞和谷子夹带问题;降低了谷子的破碎率和清选损失,提升了谷子清选率,检测结果符合国家标准。     

简析联合收割机谷粒损失监测系统

在联合收割机的性能测试中,谷粒损失率(包括夹带损失和清选损失)是一项重要指标。长期以来,该项目的检测通常采用人工清选、计算损失率的方法,工作效率很低。本文介绍一种利用传感器技术设计的监测系统,阐述该系统的基本原理和主要硬件设置,并给出电路结构设计思想及系统的标定方法。     

联合收获机谷物损失实时监测系统研究

为了实现联合收获机工作过程中谷物损失量的实时监测,设计了谷物损失实时监测系统。该系统以PVDF压电薄膜作为敏感元件,通过电压放大器、带通滤波器、精密全波整流、包络检波等构成信号调制电路来检测谷物冲击信号,为了减小联合收获机的振动干扰,设计了一种双层隔振结构。在1.1~2.6m/s范围内进行谷物冲击性能试验。结果表明,谷物冲击信号的电压峰值为2~4V,且电压峰值随冲击速度的增大而增加。以AT89C52单片机为核心开发了二次显示仪表,实时采集传感器输出的谷物冲击信号。田间试验表明,该系统能够有效获取谷粒冲击信号,实时显示联合收获机谷物夹带、清选损失率,具有预报警功能,且测量结果可以通讯输出。     

联合收割机清选损失率监测系统设计与实现

谷物清选损失是判断联合收获机性能的重要参数,为实现联合收获机工作过程中谷物损失率的实时监测,研制了一种基于压电陶瓷传感器的损失率在线监测系统。该系统以压电陶瓷作为敏感元件,根据不同物料打击敏感板的碰撞力和信号的持续时间,导致信号频率和产生电压幅值的不同。设计一种信号处理电路用来区分饱满谷物与杂余,信号处理电路由电荷放大器、频率为5～12 kHz的带通滤波器、阈值可调的电压比较器组成。输送带速度在0.5～2 m/s范围内进行谷物冲击性能试验,试验结果表明,传感器具有很好的分辨饱满籽粒与杂余混合物的能力,测量误差小于4.1%。     

谷物联合收割机清选装置研究现状及发展趋势

谷物联合收割机的清选性能是影响整机作业性能的重要因素之一,对清选装置的研究有助于提高清选效率,降低清选损失率和含杂率。为此,通过从清选装置的结构、气流场、脱出物运动状态和清选试验等方面综述国内外谷物联合收割机清选装置的研究现状,提出了谷物联合收割机清选装置的发展趋势。     

谷物联合收割机风筛式清选装置研究现状与发展趋势

谷物联合收割机风筛式清选装置直接影响整机的工作性能和谷物的收获质量,对清选装置的研究有助于提高机械化收获效率,降低损失率和含杂率。为此,通过从脱出物的运动状态、清选室内气流场、清选装置的结构和试验参数优化等方面,综述国内外谷物联合收割机风筛式清选装置的研究现状,并提出谷物联合收割机风筛式清选装置的发展趋势。     

微联合收获机气流式清选装置嵌入式设计

微型联合收割机气流式清选装置作业过程中,由于其转速较高,容易产生籽粒损失问题,当风力不足时,还容易出现堵塞问题,影响了机器的正常收割作业。为此,提出了一种新型气流式清选装置。该装置利用嵌入式单片机和μC/OS-II实时操作系统增加了反馈监测设备,借助高速摄像拍摄不同籽粒和茎秆杂质在清选装置中的运动情况,对电机的最佳转速进行调节。为了实现装置的实时监控和反馈调节,将μC/OS-II实时系统在MC9S12XS128单片机上进行了移植,取得了良好效果。对清选装置进行了测试,结果表明:清选装置可在较低转速下完成对谷物籽粒和杂物的分离,损失率低,分离效率较高,符合高精度微型联合收割机的设计标准。     

纵轴流联合收获机双层异向清选装置设计与试验

针对传统纵轴流联合收获机清选系统单层筛架在作业过程中存在大喂入量下损失率和含杂率高等问题,设计了一种结构紧凑、清选能力强、清选效果好的双层振动清选装置,提出了双层异向独立振动的玉米籽粒清选方式,分析确定了筛面和物料的运动规律、清选筛和双风道的结构参数以及传动机构的运动参数。以籽粒含杂率、籽粒损失率和分布比例为评价指标,对曲柄转速进行单因素试验,确定最佳工作参数为上曲柄转速220r/min、下曲柄转速190r/min;选取上筛曲柄长度和下筛曲柄长度为试验因素,进行了两因素三水平正交试验,确定较优组合为：上、下筛曲柄长度分别为50mm与40mm。在较优水平组合下,以8kg/s的喂入量进行验证试验,试验结果表明籽粒损失率为0.45%,籽粒含杂率为0.76%,籽粒分布比例为1.92%,清选效果较好,能满足清选性能要求。     

玉米籽粒收获机组合筛面预筛分式清选装置设计与试验

针对目前玉米籽粒收获机不能适应15kg/s以上的大喂入量清选需要,设计了一种具备预清选功能的清选装置。首先对玉米脱出物离开螺旋输送器到达预清选筛前的玉米籽粒进行受力分析,然后对曲柄连杆机构的运动模型加以简化。其次分析玉米籽粒在筛面上的运动状态;对离心风机叶轮、蜗壳进行设计计算。采用单因素试验确定风机转速、振动频率、上筛筛孔开度取值范围;以风机转速、振动频率、上筛筛孔开度为试验因素,以籽粒含杂率和清选损失率为评价指标,设计三因素三水平中心组合试验,建立各因素与指标之间的回归模型。通过响应曲面方法对试验结果进行分析,并采用Design-Expert12对回归模型进行多目标优化。玉米脱出物喂入量为16kg/s时,得出较优组合为：风机转速1202.50r/min、振动频率5.41Hz、上筛筛孔开度18mm,在此条件下籽粒含杂率为0.79%,清选损失率为1.10%;验证试验结果表明,当风机转速1200r/min、振动频率5Hz、上筛筛孔开度18mm时,籽粒含杂率为0.82%,清选损失率为1.14%,试验值与优化值相对误差小于5%,与传统双层往复振动筛清选装置相比籽粒含杂率降低2.07个百分点,清选损失率降低2.13个百分点,证明所设计合理。     

谷物脱粒-秸秆粉碎一体机的设计与试验研究

针对新疆南疆地区谷物秸秆利用率低、无法实现谷物脱粒和秸秆粉碎一体化作业等问题,研制了一种谷物脱粒-秸秆粉碎一体机,主要由喂入装置、脱粒装置、粉碎装置和清选装置组成.喂入装置的设计可以防止物料在储料凹腔中发生堵塞,提高了喂入效率.以滚筒转速、脱粒间隙为试验因素,以未脱净率为试验指标进行正交试验,结果表明:影响脱净率的较优...     

便携机分离筒吸杂口偏置型清选装置的设计与试验

清选系统是便携式谷物联合收获机的重要部分。为此,针对丘陵山区用的双行便携式谷物联合收获机,清选作业时吸杂风机转速过高的问题,对吸杂口偏置型分离筒进行了结构设计。通过自制的分离筒吸杂口偏置型清选装置试验台,对吸杂口的旋转角度与偏置距离进行试验研究,得到了小麦清选性能较好的旋转角度与偏置距离分别为30°和30mm,为便携式谷物联合收割机清选系统的设计提供了依据。     

5TYS280玉米脱粒清选试验台的设计研究

我国夏播玉米主要集中在黄淮海地区,其生长期短、收获时籽粒含水率高,直接脱粒收获易造成籽粒破碎,脱净率与籽粒破碎率和含杂率之间的矛盾,作业质量较难保证。目前,针对高含水率玉米脱粒清选装置的系统理论与试验研究均较少,因此设计开发了一种玉米脱粒清选试验台。其主要由机架、脱粒分离装置、清选装置、输送装置、电机控制及转速数据采集系统等部件组成。以籽粒破碎率和含杂率为评价指标,通过调整滚筒转速、滚筒倾角、凹板间隙、筛网倾角、曲轴转速及风机转速等关键因素水平,进行单因素多水平试验及多因素多水平正交试验,确定高含水率玉米脱粒清选装置的最佳参数组合,为玉米籽粒收获机脱粒清选部件设计、改进及参数选择提供依据。     

辊搓圆筒筛式谷子清选装置设计与试验

为解决谷子初脱后因物料中残留谷码多、含水率高而导致清选含杂率和损失率较高的问题,设计了辊搓圆筒筛式谷子清选装置。该装置主要由谷码辊搓装置、圆筒筛装置、横流风机和离心风机等组成,实现了先脱谷码后清选的功能。选取离心风机转速及角度、横流风机转速、圆筒筛转速和谷码辊搓装置主动辊转速作为试验因素,籽粒含杂率和损失率作为试验指标进行了正交试验,试验表明:谷码辊搓装置主动辊转速250 r/min、离心风机角度3°、小圆筒筛转速60 r/min、离心风机转速700 r/min、中圆筒筛转速60 r/min、大圆筒筛转速70 r/min,横流风机转速600 r/min为该清选装置的最优组合。对该参数组合进行验证试验,并对该装置清选性能进行对比试验,结果表明,在最优组合条件下籽粒含杂率为1.64%、总损失率为0.86%,该装置籽粒含杂率与总损失率均低于传统型风机圆筒筛式和风机振动筛式清选装置。     

基于ARM9的谷粒清选损失混沌检测系统

清选损失传感器通过谷粒冲击传感器获取冲击信号,由于工作中振动噪声非常强烈,常规检测方法很难将谷粒冲击信号检测出来。为此,首先给出了检测系统的系统框图,确定了采用Cymbal振子来设计传感器,接着对检测系统的信号调理电路进行了设计。最后,将该检测系统用龙格库塔算法程序化,确定了混沌检测系统的参数,并应用EVC(Embedded Visual C++)程序将检测系统移植到ARM9.0的WINCE 5.0平台上,证实了该系统的可用性。