自動計量式單株大豆脫粒的制造方法
【專利摘要】自動計量式單株大豆脫粒機，包括機架，所述機架底部設有自動計量裝置和動力驅動裝置，機架上部設有脫粒裝置，動力驅動裝置的動力輸出端與脫粒裝置的動力輸入端傳動連接，脫粒裝置頂部設有喂入口，脫粒裝置的下方設有凹板篩，機架上設有位于脫粒裝置和自動計量裝置之間的旋風分離裝置，旋風分離裝置的進口連接有位于凹板篩的下方的導流結構，旋風分離裝置的出口與自動計量裝置的進口連接。本發(fā)明脫粒干凈完全，籽粒無損傷，在機內無殘留；清選干凈，無參雜；自動計數(shù)和稱重快速準確，且具有記憶存儲功能，方便試驗后查看和處理。
【專利說明】自動計量式單株大豆脫粒機
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于農業(yè)機械【技術領域】，尤其涉及一種農業(yè)科研育種專用的自動計量式單株大豆脫粒機。
【背景技術】
[0002]大豆是糧食作物中蛋白質含量最豐富的作物之一，也是食用植物油的重要來源，對于維護油脂供給安全、改善居民膳食結構和發(fā)展畜牧業(yè)，具有極其重要的意義。大豆科研是大豆產業(yè)安全的重要保障，科研上大豆種子脫粒和大豆產量測定，需要對大量單株、株行或少量試驗材料進行完全且無損失無混雜脫粒和準確的計數(shù)及稱重。
[0003]目前，我國在大豆科研的育種和測產過程中，很少有專用的設備，單株脫粒工作通常由人工或普通脫粒機完成，而計量工作則完全靠人工完成。采用人工脫粒，效率較低，耗費時間較長，籽粒損傷小但間接損失大，試驗數(shù)據(jù)可比性差。采用普通大豆脫粒機脫粒，籽粒損傷和夾帶損失較大，作業(yè)結束后機器內部清理困難，籽粒殘留量大，造成實驗數(shù)據(jù)可靠性較差。人工計量時由于長時間的觀察、計數(shù)，容易引起視覺及大腦的疲勞，進而影響計量的準確率。此外人工計量效率較低，影響了整個試驗的進程。若能實現(xiàn)大豆單株脫粒和計量的機械化和自動化，可以節(jié)省大量的科研成本、縮短生產周期和提高試驗精度，大大有利于我國大豆產業(yè)的發(fā)展。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術中的不足之處，提供一種操作簡單、脫粒損傷小、脫凈率高、脫粒效率高且能自動記錄脫下的總粒數(shù)和重量的自動計量式單株大豆脫粒機。
[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案:自動計量式單株大豆脫粒機，包括機架2，所述機架2底部設有自動計量裝置19和動力驅動裝置4，機架2上部設有脫粒裝置11，動力驅動裝置4的動力輸出端與脫粒裝置11的動力輸入端傳動連接，脫粒裝置11頂部設有喂入口 10，脫粒裝置11的下方設有凹板篩12，機架2上設有位于脫粒裝置11和自動計量裝置19之間的旋風分離裝置13，旋風分離裝置13的進口連接有位于凹板篩12的下方的導流結構，旋風分離裝置13的出口與自動計量裝置19的進口連接。
[0006]所述自動計量裝置19包括箱體35，箱體35內設有微電腦控制器20、接種盒21、分體式稱重盒22、稱重傳感器30和驅動電機23，接種盒21和分體式稱重盒22的頂部均敞口，旋風分離裝置13的出口位于接種盒21的上方，接種盒21內底部設有分種定盤24，分種定盤24上設有分種動盤25，驅動電機23設在分體式稱重盒22下方，驅動電機23的主軸上端豎直穿過接種盒21和分種定盤24后與分種動盤25傳動連接，接種盒21內壁設有支架38，支架38上設有位于分種動盤25上方的上小下大的分流筒47，分種動盤25的圓周邊沿設有一圈間隔并均勻布置的下料孔26，支架38下部設有與分種動盤25的下料孔26接觸的刮種毛刷27，接種盒21底部設有穿過分種定盤24與下料孔26連通的排種管28，排種管28上設有用于監(jiān)測排種量的光電傳感器29，排種管28的出口位于分體式稱重盒22的上方，分體式稱重盒22設在稱重傳感器30上，微電腦控制器20上設有顯示面板31和控制按鈕32，微電腦控制器20的信號輸入端分別連接有光電計量器33和稱重計量器34，光電計量器33與光電傳感器29連接，稱重計量器34與稱重傳感器30連接。
[0007]所述脫粒裝置11包括設在機架I上的復合式滾筒36、水平轉動連接在機架I上并位于復合式滾筒36內的脫粒輥37，喂入口 10設在復合式滾筒36頂部一側，脫粒輥37上設有板狀齒39和弧形圓頭釘齒40，板狀齒39位于喂入口 10下方并呈螺旋排列布置，弧形圓頭釘齒40沿脫粒輥37軸向至少設有兩排，相鄰兩排的弧形圓頭釘齒40間隔布置。
[0008]所述動力驅動裝置4為電動機,動力驅動裝置4的動力輸出端設有主動帶輪3,脫粒輥37的中心軸一端設有從動帶輪9，主動帶輪3通過傳動帶5與從動帶輪9連接，機架I上設有將主動帶輪3、從動帶輪9和傳動帶5罩住的安全罩6。
[0009]所述旋風分離裝置13包括旋風分離筒41和風機42，旋風分離筒41的切向方向設有進料口 43，旋風分離筒41的下端和上端分別設有籽粒出口 44和雜余出口 45，風機42的進風口通過抽風管道46與雜余出口 45連接，風機42的出風口連接有雜物收集袋。
[0010]所述導流結構包括導流板8和導流管7，導流管7的出口與進料口 43連接。
[0011]所述機架I下設有萬向輪I。
[0012]采用上述技術方案，大豆植株經喂入口喂進脫粒系統(tǒng)，由復合式滾筒脫粒，復合式滾筒的脫粒輥上設有呈螺旋排列布置的板狀齒，主脫粒區(qū)為弧形圓頭釘齒，動力驅動裝置帶動脫粒輥高速旋轉，脫粒輥上的弧形圓頭釘齒將大豆植株粉碎，籽粒和雜物一同通過凹板篩下落到導流板，在 風機的作用下，籽粒和雜物通過導流管進入到旋風分離筒，輕質的雜物被風機抽到雜物收集袋內存儲，較重的籽粒落到接種盒內，分流筒可以使種子在自身的重力下滑落到分種動盤的下料孔的面上，下料孔正好容納一粒豆粒，驅動電機帶動分種動盤轉動，分種動盤的邊緣開有和豆粒相匹配的下料孔。在分種動盤轉動的過程中，接種盒中的豆粒在重力的作于下填充在分種動盤的下料孔中，刮種毛刷可將落入下料孔中多余的種子刮下，確保籽粒的單粒下落。刮種毛刷防止刮種造成籽粒的機械損傷。落入到下料孔中的豆粒隨分種動盤一起運動，當種子隨分種動盤一起運動到排種管的進口時種子進入排種管，落到分體式稱重盒內，光電傳感器安裝在排種管上并與光電計量器連接，大豆籽粒經過光電傳感器時能夠切斷照到光敏元件上的光線，在負載電阻上就能得到隨光照強度變化而變化的電信號。將此信號輸入到光電計量器即可完成計數(shù)。同樣，電阻應變式稱重傳感器安裝在分體式稱重盒下面，當種子進入分體式稱重盒內時，在種子重力的作用下，彈性體帶動應變片發(fā)生形變，導致電阻變化，通過橋路把這種變化轉化為電信號傳輸給稱重計量器即可完成稱重。信號計量器處理過的數(shù)據(jù)經微電腦控制器整合后在顯示面板上顯示，待示數(shù)穩(wěn)定后，整個自動計量系統(tǒng)停止，顯示最終結果并將數(shù)據(jù)儲存在系統(tǒng)中，便于查看應用。
[0013]光電式傳感器和電阻應變式稱重傳感器作為檢測元件，具有制作簡單、工藝成熟、準確度高、反應快等優(yōu)點，而且可測參數(shù)多，結構簡單，形式靈活多樣，在生產過程中的檢測、控制等領域應用非常廣泛。為了能夠在不同地區(qū)、不同場合使用，把傳感器和計量器組成的計量單元與微電腦控制器相融合實現(xiàn)自動調零和校準、自動鎖定測量結果和自動控制分種盤驅動電機動作，以及測量數(shù)據(jù)的記憶和存儲。此種方案技術難度較小、可操作行強，處理模塊固化，性能穩(wěn)定，抗干擾性強，測量準確。
[0014]凹板篩的作用是分離脫出物中的籽粒，并配合脫粒輥實現(xiàn)揉搓脫粒。本設計選用沖孔篩，篩孔邊緣做鈍化處理，減小脫粒分離過程中破皮現(xiàn)象的發(fā)生。為保證大豆籽粒順利通過篩孔，篩孔直徑應大于籽粒的最大尺寸。脫粒間隙為脫粒輥的齒頂和凹板篩面之間的間隙，調小間隙可增大脫凈率，但過小又會使谷粒破碎和堵塞。收獲干燥、完熟的谷物時，可加大間隙以提高喂人量，這樣既能保證脫凈率，又能提高生產率，根據(jù)資料和經驗脫粒間隙取 25 mm。
[0015]脫粒后的混合籽粒經機內導流板切向進入旋風分離筒內。在旋風分離筒內受到旋轉氣流和慣性力作用，較輕的莢皮和短莖桿的雜物在分離過程中向筒內高速氣流區(qū)運動，隨上行氣流經吸風機排出機外落入雜物收集袋中。較重的籽粒沿筒壁落入自動計量裝置的接種盒中，清選工作完成。
[0016]綜上所述，本發(fā)明設計主要有三個創(chuàng)新點:1、自動計量裝置與脫粒機的有機結合，使脫粒和計量一次完成，減少了作業(yè)步驟，降低了外界因素對試驗數(shù)據(jù)的影響，提高了數(shù)據(jù)的可靠性。傳感器和微電腦控制器的運用，提高了脫粒機的自動化程度，在提高試驗精度的同時解放了勞動生產力、節(jié)約了生產成本、加快了科研精度。
[0017]2、該機的脫粒復合式滾筒喂入端采用螺旋排列的板狀齒，該結構具有較強的抓取和斷桿能力，且對秸桿的揉搓能力也較強，方便植株的喂入和下一步的全面脫粒。主脫粒區(qū)采用弧形圓頭釘齒結構，該結構在相同的工作狀態(tài)，即復合式脫粒輥轉速和復合式脫粒輥質量均相同的條件下，對籽粒的打擊力小于直桿齒?；⌒螆A頭釘齒的這一特點并不會降低脫凈率，因為通過與配套凹板篩的配合對大豆的戳擦能力增強，這樣在保證了脫凈率的前提下降低了籽粒損傷出現(xiàn)的幾率。
[0018]3、該機采用旋風分離清選方式，可明顯降低籽粒的含雜率。同時，雜余出口的雜物收集袋的配合使用，便于雜余出口損失豆粒的收集，且消除了脫粒揚塵的出現(xiàn)，保證了良好的科研工作環(huán)境，有利于工作人員的身體健康。
[0019]本發(fā)明脫粒干凈完全，籽粒無損傷，在機內無殘留；清選干凈，無參雜；自動計數(shù)和稱重快速準確，且具有記憶 存儲功能，方便試驗后查看和處理。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的結構示意圖；
圖2是本發(fā)明中自動計量裝置的結構示意圖；
圖3是本發(fā)明中脫粒裝置的結構示意圖；
圖4是圖3的左視圖；
圖5是本發(fā)明中旋風分離裝置的結構示意圖；
圖6是圖2中支架和分流筒的結構示意圖；
圖7是圖2中分種動盤的俯視圖。
【具體實施方式】
[0021]如圖1~圖7所示,本發(fā)明的自動計量式單株大豆脫粒機,包括機架2,所述機架2底部設有自動計量裝置19和動力驅動裝置4，機架2上部設有脫粒裝置11，動力驅動裝置4的動力輸出端與脫粒裝置11的動力輸入端傳動連接，脫粒裝置11頂部設有喂入口 10，脫粒裝置11的下方設有凹板篩12，機架2上設有位于脫粒裝置11和自動計量裝置19之間的旋風分離裝置13，旋風分離裝置13的進口連接有位于凹板篩12的下方的導流結構，旋風分離裝置13的出口與自動計量裝置19的進口連接。
[0022]自動計量裝置19包括箱體35，箱體35內設有微電腦控制器20、接種盒21、分體式稱重盒22、稱重傳感器30和驅動電機23，接種盒21和分體式稱重盒22的頂部均敞口，旋風分離裝置13的出口位于接種盒21的上方，接種盒21內底部設有分種定盤24，分種定盤24上設有分種動盤25，驅動電機23設在分體式稱重盒22下方，驅動電機23的主軸上端豎直穿過接種盒21和分種定盤24后與分種動盤25傳動連接，接種盒21內壁設有支架38，支架38上設有位于分種動盤25上方的上小下大的分流筒47，分種動盤25的圓周邊沿設有一圈間隔并均勻布置的下料孔26，支架38下部設有與分種動盤25的下料孔26接觸的刮種毛刷27，接種盒21底部設有穿過分種定盤24與下料孔26連通的排種管28，排種管28上設有用于監(jiān)測排種量的光電傳感器29，排種管28的出口位于分體式稱重盒22的上方，分體式稱重盒22設在稱重傳感器30上，微電腦控制器20上設有顯示面板31和控制按鈕32，微電腦控制器20的信號輸入端分別連接有光電計量器33和稱重計量器34，光電計量器33與光電傳感器29連接，稱重計量器34與稱重傳感器30連接。
[0023]脫粒裝置11包括設在機架I上的復合式滾筒36、水平轉動連接在機架I上并位于復合式滾筒36內的脫粒輥37，喂入口 10設在復合式滾筒36頂部一側，脫粒輥37上設有板狀齒39和弧形圓頭釘齒40，板狀齒39位于喂入口 10下方并呈螺旋排列布置，弧形圓頭釘齒40沿脫粒輥37軸向至少設有兩排，相鄰兩排的弧形圓頭釘齒40間隔布置。
[0024]動力驅動裝置4為電動機,動力驅動裝置4的動力輸出端設有主動帶輪3,脫粒棍37的中心軸一端設有從動帶輪9，主動帶輪3通過傳動帶5與從動帶輪9連接，機架I上設有將主動帶輪3、從動帶輪9和傳動帶5罩住的安全罩6。
[0025]旋風分離裝置13包括旋風分離筒41和風機42，旋風分離筒41的切向方向設有進料口 43，旋風分離筒41的下 端和上端分別設有籽粒出口 44和雜余出口 45，風機42的進風口通過抽風管道46與雜余出口 45連接，風機42的出風口連接有雜物收集袋。
[0026]導流結構包括導流板8和導流管7，導流管7的出口與進料口 43連接。
[0027]本發(fā)明在工作使用時，大豆植株經喂入口 10喂進脫粒系統(tǒng)，由復合式滾筒36脫粒，復合式滾筒36的脫粒輥37上設有呈螺旋排列布置的板狀齒，主脫粒區(qū)為弧形圓頭釘齒，動力驅動裝置帶動脫粒輥37高速旋轉，脫粒輥37上的弧形圓頭釘齒40將大豆植株粉碎，籽粒和雜物一同通過凹板篩12下落到導流板8，在風機42的作用下，籽粒和雜物通過導流管7進入到旋風分離筒41，輕質的雜物被風機抽到雜物收集袋(圖中為示意出)內存儲，較重的籽粒落到接種盒21內，分流筒47可以使種子在自身的重力下滑落到分種動盤25的下料孔26的面上，下料孔26正好容納一粒豆粒，驅動電機23帶動分種動盤25轉動，分種動盤25的邊緣開有和豆粒相匹配的下料孔26。在分種動盤25轉動的過程中，接種盒21中的豆粒在重力的作于下填充在分種動盤25的下料孔26中，刮種毛刷27可將落入下料孔26中多余的種子刮下，確保籽粒的單粒下落。刮種毛刷27防止刮種造成籽粒的機械損傷。落入到下料孔26中的豆粒隨分種動盤25 —起運動，當種子隨分種動盤25 —起運動到排種管28的進口時種子進入排種管25，落到分體式稱重盒22內，光電傳感器29安裝在排種管28上并與光電計量器33連接，大豆籽粒經過光電傳感器29時能夠切斷照到光敏元件上的光線，在負載電阻上就能得到隨光照強度變化而變化的電信號。將此信號輸入到光電計量器33即可完成計數(shù)。同樣，電阻應變式稱重傳感器30安裝在分體式稱重盒22下面，當種子進入分體式稱重盒22內時，在種子重力的作用下，彈性體帶動應變片發(fā)生形變，導致電阻變化，通過橋路把這種變化轉化為電信號傳輸給稱重計量器34即可完成稱重。信號計量器處理過的數(shù)據(jù)經微電腦控制器20整合后在顯示面板31上顯示，待示數(shù)穩(wěn)定后，整個自動計量系統(tǒng)停止，顯示最終結果并將數(shù)據(jù)儲存在系統(tǒng)中，便于查看應用。當分體式稱重盒22盛裝滿大豆籽粒后，將分體式稱重盒22取出箱體35倒出，再把空的分體式稱重盒22放到稱重傳感器30上。
[0028]光電傳感器29和電阻應變式稱重傳感器30作為檢測元件，具有制作簡單、工藝成熟、準確度高、反應快等優(yōu)點，而且可測參數(shù)多，結構簡單，形式靈活多樣，在生產過程中的檢測、控制等領域應用非常廣泛。為了能夠在不同地區(qū)、不同場合使用，把傳感器和計量器組成的計量單元與微電腦控制器20相融合實現(xiàn)自動調零和校準、自動鎖定測量結果和自動控制分種盤驅動電機23動作，以及測量數(shù)據(jù)的記憶和存儲。此種方案技術難度較小、可操作行強，處理模塊固化，性能穩(wěn)定，抗干擾性強，測量準確。
[0029]凹板篩12的作用是分離脫出物中的籽粒，并配合脫粒輥37實現(xiàn)揉搓脫粒。本設計選用沖孔篩，篩孔邊緣做鈍化處理，減小脫粒分離過程中破皮現(xiàn)象的發(fā)生。為保證大豆籽粒順利通過篩孔，篩孔直徑應大于籽粒的最大尺寸。
[0030]凹板篩12的作用是分離脫出物中的籽粒，并配合脫粒輥37上的板狀齒39和弧形圓頭釘齒40實現(xiàn)揉搓脫粒。本發(fā)明選用沖孔篩，篩孔邊緣做鈍化處理，減小脫粒分離過程中破皮現(xiàn)象的發(fā)生。為保證大豆籽粒順利通過篩孔，篩孔直徑應大于籽粒的最大尺寸。根據(jù)大豆籽粒的尺寸(見表1)確定篩孔尺寸，取篩孔直徑為0=15 mm，篩孔交錯排列以提高有效分離面積。凹板篩12弧長為:
【權利要求】
1.自動計量式單株大豆脫粒機，包括機架(2)，其特征在于:所述機架(2)底部設有自動計量裝置(19)和動力驅動裝置(4)，機架(2)上部設有脫粒裝置(11)，動力驅動裝置(4)的動力輸出端與脫粒裝置(11)的動力輸入端傳動連接，脫粒裝置(11)頂部設有喂入口(10)，脫粒裝置(11)的下方設有凹板篩(12)，機架(2)上設有位于脫粒裝置(11)和自動計量裝置(19)之間的旋風分離裝置(13)，旋風分離裝置(13)的進口連接有位于凹板篩(12)的下方的導流結構，旋風分離裝置(13)的出口與自動計量裝置(19)的進口連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的自動計量式單株大豆脫粒機，其特征在于:所述自動計量裝置(19)包括箱體(35)，箱體(35)內設有微電腦控制器(20)、接種盒(21)、分體式稱重盒(22)、稱重傳感器(30)和驅動電機(23)，接種盒(21)和分體式稱重盒(22)的頂部均敞口，旋風分離裝置(13)的出口位于接種盒(21)的上方，接種盒(21)內底部設有分種定盤(24)，分種定盤(24 )上設有分種動盤(25 )，驅動電機(23 )設在分體式稱重盒(22 )下方，驅動電機(23)的主軸上端豎直穿過接種盒(21)和分種定盤(24)后與分種動盤(25)傳動連接，接種盒(21)內壁設有支架(38)，支架(38)上設有位于分種動盤(25)上方的上小下大的分流筒(47)，分種動盤(25)的圓周邊沿設有一圈間隔并均勻布置的下料孔(26)，支架(38)下部設有與分種動盤(25)的下料孔(26)接觸的刮種毛刷(27)，接種盒(21)底部設有穿過分種定盤(24)與下料孔(26)連通的排種管(28)，排種管(28)上設有用于監(jiān)測排種量的光電傳感器(29)，排種管(28)的出口位于分體式稱重盒(22)的上方，分體式稱重盒(22)設在稱重傳感器(30)上，微電腦控制器(20)上設有顯示面板(31)和控制按鈕(32)，微電腦控制器(20)的信號輸入端分別連接有光電計量器(33)和稱重計量器(34)，光電計量器(33)與光電傳感器(29 )連接，稱重計量器(34 )與稱重傳感器(30 )連接。
3.根據(jù)權利要求1或2`所述的自動計量式單株大豆脫粒機，其特征在于:所述脫粒裝置(11)包括設在機架(1)上的復合式滾筒(36 )、水平轉動連接在機架(1)上并位于復合式滾筒(36)內的脫粒輥(37)，喂入口(10)設在復合式滾筒(36)頂部一側，脫粒輥(37)上設有板狀齒(39)和弧形圓頭釘齒(40)，板狀齒(39)位于喂入口(10)下方并呈螺旋排列布置，弧形圓頭釘齒(40)沿脫粒輥(37)軸向至少設有兩排，相鄰兩排的弧形圓頭釘齒(40)間隔布置。
4.根據(jù)權利要求3所述的自動計量式單株大豆脫粒機，其特征在于:所述動力驅動裝置(4)為電動機，動力驅動裝置(4)的動力輸出端設有主動帶輪(3)，脫粒輥(37)的中心軸一端設有從動帶輪(9)，主動帶輪(3)通過傳動帶(5)與從動帶輪(9)連接，機架(1)上設有將主動帶輪(3)、從動帶輪(9)和傳動帶(5)罩住的安全罩(6)。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的自動計量式單株大豆脫粒機，其特征在于:所述旋風分離裝置(13)包括旋風分離筒(41)和風機(42)，旋風分離筒(41)的切向方向設有進料口(43),旋風分離筒(41)的下端和上端分別設有籽粒出口(44)和雜余出口(45)，風機(42)的進風口通過抽風管道(46 )與雜余出口( 45 )連接，風機(42 )的出風口連接有雜物收集袋。
6.根據(jù)權利要求5所述的自動計量式單株大豆脫粒機，其特征在于:所述導流結構包括導流板(8 )和導流管(7 )，導流管(7 )的出口與進料口( 43 )連接。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的自動計量式單株大豆脫粒機，其特征在于:所述機架(1)下設有萬向輪(I)。
【文檔編號】A01F12/44GK103650787SQ201310598322
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權日:2013年11月25日
【發(fā)明者】余永昌, 郝玉偉, 李 赫, 陳新昌, 屈哲 申請人:河南農業(yè)大學