脱粒滚筒性能的研究状况
目录
第一章绪论 (2)
1.1脱粒滚筒性能的研究状况 (2)
1.2联合收割机自动控制与监测的研究状况 (2)
1.3研究内容 (3)
第二章联合收割机脱粒滚筒自动控制系统概述 (4)
2. 1脱粒滚筒技术要求和性能指标 (4)
2. 2脱粒滚筒性能影响因素 (4)
2.3工作原理 (5)
第三章模糊控制系统设计 (5)
3.1模糊控制系统的基本组成 (6)
3.2脱粒滚筒模糊控制器及系统设计 (8)
第四章脱粒滚筒转速模糊控制系统的硬件设计 (13)
4. 1单片机与模糊控制 (14)
4.2选择单片机实现模糊控制 (15)
4.3控制系统的硬件设计 (15)
第五章脱粒滚筒转速模糊控制系统的软件设计 (16)
5. 1输入输出量的模糊化算法 (18)
5.2系统软件流程图设计 (19)
第六章结束语 (20)
参考文献 (20)
第一章绪论
1．1脱粒滚筒性能的研究状况
脱粒装置是联合收获机械的核心部件,脱粒装置的设计与改进是以脱粒装置的性能模型为基础的"由于脱粒过程的复杂性!影响脱粒性能因素的多样性!不确定性以及影响因素与脱粒性能之间的非线性性等,因而难以有效描述脱粒装置的性能模型"目前研究脱粒装置脱粒性能的方法有以下几种：
1.单因素试验法
单因素试验法常常用于脱粒过程脱粒性能的研究中,也就是固定其它的影响因素, 单片机模糊控制在脱粒滚筒自动控制系统中的应用只变化其中一个因素,可以看出该因素对其性能的影响趋势"该方法简单!容易操作,但使用该方法只是对脱粒装置性能与其影响因素进行定性描述,难以确定各影响因素之间的主次关系以及其交互作用"。
2.正交试验法
正交试验法是多因素的优选方法"由于脱粒过程中对脱粒性能的影响是多因素的,因而采用正交试验法可以从影响脱粒性能的多因素中以最少的试验次数选出，因素的主次关系"但该方法无法描述脱粒装置性能与各影响因素之间的非线性关系。
2联合收割机自动控制与监测的研究状况
联合收割机自动控制的目的是在不超过脱粒装置的额定喂入量和允许损失量的前提下,具有稳定的最大前进速度,从而使联合收割机始终工作在最佳状态[6],即联合收割机具有高的工作质量和生产率;及早发现机器的故障并报警,或对机器状态进行适当调整,减轻操作人员的劳动强度。我国的研究处于起步阶段,至今还没有性能稳定功能完善的产品供应市场,对联合收割机脱粒滚筒自动控制和监测的研究有:
1.联合收割机脱粒滚筒的PID恒速控制"把PD控制规律应用于联合收割机脱粒滚筒的恒速控制,就是设计PID控制器,对滚筒的角速度"和指令角速度""的差值"进行比例!积分和微分变换,以确定指令行走速度的改变量vu,保持喂入量恒定,
从而控制滚筒转速稳定"PD控制器的设计必须依赖被控对象的数学模型,而脱粒滚筒系统是非线性系统,要获得其传递函数必须进行线性化"这种控制方法是当被控量超过设定极限值时,系统才起调节作用,由于联合收割机系统存在大延时,误差变化难以及时掌握,往往使被控量在大范围内起伏变化,系统控制指标产生振荡,易于引起滚筒堵塞,而且监测多采用机械方式,采用液压系统和无极变速机构也比较复杂,不便于实现自动控制。
2.滚筒转速智能控制仿真器设计"基于智能模糊控制技术,采用simulikn和Fuzyz LgociToolbox工具箱建立了联合收割机智能控制仿真器"仿真器的设计就是将控制器!系统模型!输入量量化环节以及输出模糊量清晰化环节等,连接成一个能在计算机上进行数字仿真的有机系统"用Matlba的simulikn控制系统图形输入仿真工具和FuzyzLgociToolbox工具箱建立的仿真器,仿真结果表明,脱粒系统负荷突然阶跃增加时,在模糊控制器的作用下,行走速度会相应改变,保持滚筒的实际输入量及其工作阻力为常数,使滚筒角速度稳定在额定值附近,能够达到预期的效果,为脱粒滚筒实现自动控制提供了新的思路[9]"
总之,国内外在联合收割机监测与自动控制方面取得了不少科研成果,但是对工作
部件状态的监测研究的相对较多,对联合收割机自动控制的研究大多还停滞在机械或者液压控制上,自动化!智能化的联合收割机研究很少,这也是今后的发展趋势。
3．研究内容
本文根据国内外联合收割机监测和自动控制的发展现状，结合脱粒滚筒转速检测和自动控制的已有技术，提出一种基于模糊控制技术，用单片机设计模糊控制器，实现对脱粒滚筒转速自动控制。研究内容主要包括：
1．联合收割机脱粒滚筒性能影响因素的研究分析;
2．单片机和模糊控制技术的研究;
3．脱粒滚筒自动控制系统控制方案的选择以及系统输入和输出参数的确定;
4．单片机模糊控制器的设计;
5．系统软硬件设计
第二章联合收割机脱粒滚筒自动控制系统概述
联合收割机能在田间一次完成切割、脱粒、分离和清选等作业，以直接获得清洁的谷粒，因而其生产率较高。随着我国农业机械化程度的不断提高，联合收割机在收获作业中的比重必将逐步加大，我国80%的谷物也都采用联合收割机作业完成，在国外许多工业发达的国家，其谷物收获全部都是用联合收割机完成的。随着电子技术、控制技术等新型技术的不断发展，许多联合收割机都采用了自动控制系统和监视装置，对提高作业质量和减轻劳动强度作用很大。
2. 1脱粒滚筒技术要求和性能指标
脱粒滚筒技术要求包括脱的干净;谷粒破碎、暗伤尽可能少;分离性能好，这一点是联合收割机向大生产率发展所特别提出的要求;通用性能好，能适应多种作物以及多种要求;功率耗用低;某些情况下要求保持茎杆完整或尽可能减少破碎。
2. 2脱粒滚筒性能影响因素
联合收获机械的脱粒过程极为复杂，影响脱粒性能的因素也多种多样。除了作物品种、湿度、成熟度、谷草比以及作物生长状态等一些不可控影响因素外，还有喂入量、滚筒速度、入口间隙、凹板长度等可控因素：
1.滚筒堵塞原因:a)喂入量过大;b>作物茎秆过湿;c)转速较低。排除方法:
清理堵塞物，然后适当减少喂入量并做到均匀喂入;检查调整传动皮带张紧度;对所脱作物进行翻晒，晒干后再脱。
2.脱不净原因:a)喂入量过多;b>脱粒间隙过大;c)滚筒转速低;d>作物茎秆缠草，缠草时应立即清除。
3.籽粒损失大原因:a)风扇风力大;b>筛孔开度小，分离差;c)喂入量过大，
夹带的籽粒多;d>筛面堵塞。排除方法:调整调风板，减少进风量;将筛孔开度调大; 适当减小喂入量;若是筛面被堵塞，清除堵塞物即可。
2.3工作原理
为了便于实现自动控制，联合收割机脱粒滚筒和行走机构均采用电机驱动，给定一个滚筒转速no，通过转速传感器测得脱粒滚筒转速实时值n}把转速偏差e = n-n。与转速偏差变化率ec = de/dt作为输入量，通过A/D转换入单片机系统，
经过模糊化、模糊推理和反模糊化等过程输出控制量U}电压或频率)去控制行走电机转速，从而改变喂入量，将滚筒负荷仁转速)稳定在额定值附近，达到使脱粒质量最佳的目的，控制系统原理框图如图2-30
第三章模糊控制系统设计
模糊逻辑控制F(uzzyLogicControl)简称模糊控制(FuzzyControl),是以模糊集合、模糊语言变量和模糊逻辑推理为数学基础的一种计算机数字控制技术"1965年美国的LAZdahe创立了模糊集合论;1973年他给出了模糊逻辑控制的定义和相关的定理"1974年,英国的EH.Mamdnai首先用模糊控制语句组成模糊控制器,并把它应用于锅炉和蒸汽机的自动控制,取得了比直接数字控制更好的控制效果"这一开拓性的工作标志着人们采用模糊逻辑进行工业控制的开始,从而宣告模糊控制的诞生。
3.1模糊控制系统的基本组成
模糊控制是一种新型的计算机数字控制,其具有数字控制系统的一般结构形式"
模糊控制系统的基本结构如图3一1所示
.
由图3一1可见,模糊控制系统由以下四大部分组成：
1.模糊控制器:它是整个系统的核心,主要完成输入量的模糊化!模糊推理过程和输出量的反模糊化(精确化)处理等重要过程；
2.输入/输出接口电路:该接口电路主要包括前向通道中A/D转换电路以及后向通道中的DA/转换电路等两个信号转换电路"A心转换把传感器检测到的反映被控对象输出量大小的模拟量转换成微机可以接受的数字量,送给模糊控制器进行运算;D/A转换把模糊控制器输出的数字量转换成与之成比例的模拟量,控制执行机构的动作；
3.广义对象:包括执行机构和被控对象"常见的执行机构包括电磁阀、电动机等被控对象可以是线性或非线性的,定常或时变的,也可以是单变量或多变量的,有时滞或无时滞的以及有强干扰的多种情况"
4.传感器:传感器是将被控对象或各种过程的被控制量的输出信号转换为电信号的一类装置"传感器在模糊控制系统中占有十分重要的地位,它的精度往往直接影响整个控制系统的精度"
3．2 模糊控制过程
要实现语言控制的模糊逻辑控制器,就必须解决三个基本问题"第一是先通过传感器把要监测的物理量变成电量,再通过模数转换器把它转换成精确的数字量,精确输入量输入至模糊逻辑控制器后,首先要把这些精确的输入量转换成模糊集合的隶属函数,这一步称为精确量的模糊化"第二是根据有经验的操作者或者专家制定出模糊规则,并进行模糊逻辑推理,以得到一个模糊输出集合即一个新的模糊隶属函数,这一步称为模糊规则形成和推理"第三是根据模糊逻辑推理得到的输出模糊隶属函数,用不同的方法找一个具有代表性的精确值作为控制量,这一
步称为模糊输出量的反模糊化=-,06,067]"模糊逻辑控制器的结构如图3一2"
1.精确输入量的模糊化
通常控制总是用系统的实际输出值与设定的期望值相比较,得到一个偏差值E,控制器根据这个偏差值来决定如何对系统加以调整控制"很多情况下还需要根据该偏差的变化率EC来进行综合判断"无论是偏差还是偏差变化率,它们都是精确的输入值,要采用模糊控制技术就必须首先把它们转换成模糊集合的隶属函数"定义输入量的隶属函数可采用吊钟形!梯形和三角形,理论上吊钟形最为理想,但是为了简化计算,现在常用的是三角形,其次是梯形"，为了实现模糊控制器的标准化设计,通常把偏差和偏差变化率的变化范围设定为+[6,一68区间连续变化量,使之离散化,构成含13个整数元素的离散集合:{一6,一5,一4,一3,一2,一l,o,l,2,3,4,5,6}"再把在区间[+6,一6]上的量根据需要划分成若干等级,每个等级作为一个模糊变量,并对应一个模糊子集合或者隶属函数"习惯上可以分为八个等级：
/正大0(pB),可取在+6附近;
/正中0(pM),可取在+4附近;
/正小,,(Ps),可取在+2附近;
/正零0(PZ),可取在比零稍大一点的地方;
/负零0(NZ),可取在比零少小一点的地方;
/负小0(NS),可取在一2附近;
/负中0(NM),可取在一4附近
/负大0(NB),可取在一6附近"
如果需要简化,可以把/正零0和/负零0合并为/零0Z(O)取七个等级,还可以再去掉/正中0和/负中0取五个等级"例如定义输入量的隶属函数选取三角形隶属函数(取五个等级)，如图3-3。精确输入量模糊化方法就是对论域中的每一个取值对不同的模糊语言集合或隶属函数有不同的隶属度。例如变换后的值是一5，
它对“负大”的隶属函数的隶属度是0.6，对“负小”的隶属函数的隶属度是0.4，对其他隶属函数的隶属度都是0，诸如此类就完成了对精确输入量的模糊化过程。输出控制量模糊化和输入量模糊化方法类似。
2.模糊规则形成和推理
模糊规则的形成是根据有经验的操作者或者专家的控制知识和经验制定出若干模糊控制规则，如果E和EC都分为五个等级的话，那么就可以形成25条规则。“如果A且B,那么C CIF A AND B THEN C”类型的推理规则是模糊控制器最常用的规则形式。例如有一条规则用语言表达为“如果滚筒转速偏差为正大而且还有继续增大的趋势，那么联合收割机就要减速”，这条规则就可以表达为“if E is PB and EC is PB, then U is NB" o E
和EC的模糊关系R表示为R二(ExEC)}U。如果现在输入为E}和EC，根据模糊推理合成规则，模糊控制器输出的模糊控制量U*及其隶属度为
目前设计的模糊控制器基本上都是采用这种方式，即在模糊控制过程中，同时要把偏差和偏差的变化率作为模糊输入量。这种方法不仅能保证系统控制的稳定性，而且还可以减少超调量和振荡现象。
3.输出量的反模糊化
通过模糊推理得到的结果是一个模糊集合或者隶属函数，但在实际使用中，特别是在模糊逻辑控制中，必须要用一个确定的值才能去控制伺服机构。在推理得到的模糊集合中取一个相对最能代表这个模糊集合的单值的过程称作反模糊化。反模糊化常用方法有三种：最大隶属度函数法、重心法和加权平均法
1)最大隶属度函数法) 取所有规则推理结果的模糊集合中隶属度最大的那个元素作为输出值,即u"二mxa从(u)u任U"最大优缺点是:最大隶属度函数法不考虑隶属度函数的形状,只关心其最大隶属度值处的输出值,丢掉许多信息,但计算简单"
2)重心法重心法就是取模糊集合隶属函数曲线与基础变量轴围成面积的重心所对应的基础变量值作为确定值的方法,即取模糊集合隶属函数曲线与横坐标轴围成面积的重心作为代表点"在输出是离散值集合的情况下,控制作用可以用下式求得:
3)加权平均法)系数加权平均法的输出如下：
这里权系数k,的选择要根据实际情况而定,不同的系数决定着系统有不同的响应特性"在模糊控制中,可以通过选择和调整权系数来改善系统的响应特性,这种方法更具灵活性"
3.3脱粒滚筒模糊控制器及系统设计
1控制方案和输入输出参数的确定
以轴流脱离滚筒为研究对象,它的功耗模型为：
式((3-3)反映了滚筒运行状态的全部信息，其右边3项分别表示滚筒的输入功率、
空转功率和有用脱粒工作阻力。意味着滚筒的输入功率与总的工作阻力相
等，滚筒匀速转动，联合收割机处于稳定工作状态；表示由于喂入量增加或地表形貌恶化使总工作阻力大于发动机所能提供的最大功率，滚筒处于减速运
行状态；说明总工作阻力小于脱粒滚筒的额定负荷,机组没有发挥最大生产能力,滚筒处于加速运行状态"忽略谷物在割台上的传输特性时,滚筒入口喂入量q 可近似地表示为收割机割幅宽度H,考虑了割茬高度的田间作物密度p以及机组行走速度v之积,从而式(3一3)可转化为:
当联合收割机的结构和运动参数以及谷物的脱粒特性确定后,影响滚筒角速度的因素主要有p和v,因而本研究的控制方案是:当田间作物密度p突变引起滚筒角速度变化时,控制机组的行走速度使滚筒角速度始终稳定在设定值附近"模糊控
制器的输入量为滚筒角速度偏差和其偏差变化率(滚筒角加速度),输出量为联合收割机行走速度(加在行走电机上的电压)"
2．脱粒滚筒模糊控制器设计
通常模糊控制器是用微处理器组成硬件系统,用软件来实现模糊控制算法,这种模糊控制器的特点是资源开销小，灵活性高，通用性强，应用范围广根据本系统的特点及控制要求,采用单片机来实现模糊控制算法,控制器选用二维结构,其结构如图3一4所示
1.输入输出参数的模糊化
在脱粒滚筒模糊控制器里,将滚筒角速度的额定值设为"",由转速传感器测得的
滚筒角速度记为"()t,则偏差e和偏差的变化ec为:
根据脱粒工作的实际工作情况,考虑到实际的检测情况和控制精度,将滚筒角速度偏差的基本论域X定为卜15,+l58,单位为rda/s;角速度偏差变化的基本论域Y定为【5,+5】,单位为:ad/52"通过公式
把变化范围在=a,b]上的值转换到卜6,+68之间并进行离散化"设偏差e的论域量划为13个等级:{一6,一5,一4,一3,一2,一l,o,l,2,3,4,5,6},其模糊子集E分为七个等级:{负大,负中,负小,零,正小,正中,正大},通常简记为{NB,NM,N,s
20,Ps,PM,PB}"同样,偏差的变化ec的模糊子集EC分为七个等级,简记为{NB,
NM,Ns,20,Ps,PM,PB}"输出量为加到电机上的电压,用最大百分比表示,其
模糊子集也记为{NB,NM,Ns,20,ps,pM,pB}"
2.确定各模糊变量的赋值表
模糊变量偏差E,偏差变化EC及控制量的模糊集和论域确定后,须对模糊语言变量确定隶属函数,即所谓对模糊变量赋值,就是确定论域内元素对模糊语言变量的隶属度,如:PBE一1.0/6+0.5/5"根据运行经验和实验分析的结果,滚筒转速偏差E!偏差变化EC及控制量U的隶属函数赋值表分别如表3一1!表3一2!表3一3所示"
第四章脱粒滚筒转速模糊控制系统的硬件设计
4. 1单片机与模糊控制
单片机是一种十分特别的集成电路，它不但内部含有控制器、运算器、存储器，还含有大量的接口部件。单片机用于执行模糊控制有以下优点:
1.可以接收数字量、模拟量和开关量单片机的接口有普通的并行I/O口，故而接收数字量是轻而易举的事;单片机的接口还有A/D转换器，所以接收模拟量有良好的条件;单片机有定时器输入口及通的I/O口，这些都可以用于接收开关量。
2.可以输出数字量、模拟量和开关量，单片机的输出接口有并行I/O口，输出数字量十分方便;单片机中的D/A接口是模拟量输出接口。开关量用I/O口输出非常简单易行。
3.模糊化方便模糊化包括量化及隶属函数的定义。在单片机中，用专门的算法可以描述隶属函数，而用坐标或者表格也可以表示隶属函数。至于量化只是一个简单的算法。用软件执行模糊化并不困难。
4.反模糊化方便无论采用最大隶属度法或者重心法，在单片机中只是一种算法，并且可以由专门的子程序执行。
4. 2控制系统的硬件设计
联合收割机脱粒滚筒转速控制系统的硬件结构如图4-1所示。它主要由传感器、A/D和D/A转换电路、8031构成的模糊控制器、输出控制电路、工况显示及报警电路等几部分组成。
图4一1系统硬件结构图
传感器电路主要完成脱粒滚筒转速的信号采集和信号放大功能,它将微小的电压信号转换成O一SV的电压信号,以便送入A心转换器进行数字转换"传感器的选择也很重要"。霍尔传感器由霍尔开关集成电路和小磁钢组成,小磁钢固定在旋转轴上,随轴一起转动,霍尔开关集成电路固定在靠近对着磁钢的机架上,旋转轴带动磁钢一起转动,当磁钢接近一次霍尔开关集成电路时,输入感应强度,产生一个脉冲信号"由于这种传感器是无触点式的,因此使用寿命长,可靠性高,抗干扰能力强,体积小并具有安装方便，价格低廉，输出数字化等特点,符合用单片机处理转速信号的要求系统采用8031单片机对转速信号进行处理"该单片机内有两个片内定时/计数器TO和Tl"根据联合收割机的工作情况,采用测频法对转速信号进行测量,用TO作为计数器，Tl作为定时器,实现对转速信号进行定时计数!处理和输出"。
4. 3 A/D转换和D/A转换
A/D转换器的作用是把模拟信号转换成与此模拟量成正比的数字量信号。目前单片机使用的A/D转换电路多是以集成A/D芯片的形成出现的，转换精度按
芯片位数分为8位、10位、12位、16位等，8031单片机的A/D转换芯片是8位的ADC0809 o D/A转换器的作用是把数字量信号转换成与此数字量成正比的模拟量信号，和A/D转换器一样，8031单片机的D/A转换芯片是集成的8位DAC0832 o DAC0832是电流输出，为了得到电压输出，在电流输出端接运算放大器OP07。
4.4单片机模糊控制器
8031组成的模糊控制器是整个系统的核心，它完成系统各种信息处理以及模糊控制算法的实现。8031单片机组成结构中包含运算器、控制器、存储器、4个I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统、振荡器等功能部件。
1.输出控制电路
输出控制电路由DAC0832, OP07和变频电路组成，如图4-2o D/A转换器把输出数字信号转换成模拟电压，这是由DAC0832和运算放大器OP07共同完成的。产生的模拟信号去控制变频电路工作，变频电路进而控制行走电机工作。
第五章脱粒滚筒转速模糊控制系统的软件设计对于数字单片机来说，进行模糊推理必须用软件实现。本文采用强度转移法设计模糊控制软件，主要解决两个问题:各论域的隶属函数在内存中的存放和特定输入量隶属度的求取;多条模糊推理规则在内存中的存放和输出量隶属度的求取。强度转移法的实现包括3部分:输入输出量的模糊化，模糊推理和反模糊化。
5. 1输入输出量的模糊化算法
强度转移法(极大一极小值推理)的模糊化过程分为三步。第一步是确定系统的输入输出变量论域，并在每一个论域中定义出相应的隶属函数，存放在数字单片机的ROM中;第二步是求取输入变量的实时值;第三步是把输入量的实时值和已定义的对应的隶属函数进行比较组合，求出相应的模糊输入量。在确定了变量论域和隶属函数之后，关键就是隶属函数在数字单片机中的存放及其模糊化算法本文以三角形隶属函数为例介绍模糊化算法，其形状和算法描述如图5-1。在实际应用中，为了避免数字单片机的小数、负数计算，以方便编程，对于8位数字单片机，般将论域和其隶属度坐标值化为最大用一个字节表示，故用十进制数表示为:0-255,若用十六进制表示则为:$00}-$FF。这样对于图5-1所示的三角形隶属函数A, B, C三点的坐标分别转化为:A C$60, $00), B C$80, $FF), C C$AO, $00)。三角形隶属函数在数字单片机中可采用三点法和点斜率法来存储。采用三点法存储一个隶属函数需要占用3个字节，两个字节表示三角形的底点，一个表示其项点。如图5-1中若将A,B, C三点的X轴坐标用Xa, Xb, Xc表示，以此求一个特定输入量x的隶属度} Cx)时则需要考虑3种情况:
若用图5-1所示的三角形隶属函数表示模糊量，只需将A, B, C三个点的X轴坐标值存放在单片机的内存ROM中，就可以利用编程求得论域中某一特定的输入量隶属于该模糊量的隶属度。由此可知，要存储图5-1中的隶属函数时，只需要3个字节，用十六进制表示为:C $60, $80, $A0。当输入数据为x=$85时，由于Xb<_x 图5一2是脱粒滚筒转速单片机模糊控制系统的输入语言变量e!ec和输出语言变量u的论域及其隶属函数,两端为半梯形,中间为三角形"坐标下十六进制数为经过转化的输入语言变量e和ec隶属函数的论域值(对应为三角形的底点横坐标)"虚线表示输出量u的隶属函数,隶属函数中心元素(对应三角形顶点横坐标)为其论域值" 把图5一2中的隶属函数用三点法来存储"由于存储每个三角形隶属函数需3个字节,半梯形也需3个字节,则存储语言变量e和ec的隶属函数各需要21个字节"对于输出语言变量u,将隶属函数中点的论域值称为中心元素,并通常只取各中 心元素的隶属度作为有效值参与模糊化的逆运算,且其隶属度为1,因此存储语言变量u时只需将各中心元素存放在内存中,占用7个字节"可见,在编写模糊控制软件之前,必须在单片机内存ROM中开辟一个49个字节的存储空间存放各输入输出语言变量所定义的隶属函数,存放好隶属函数和确定算法后就要求取输入变量的实时值,即求系统偏差和偏差变化率的实时值"在单片机模糊控制系统中,如果输入量为模拟量则必须通过A/D转换器来对输入模拟量进行采样转换成对应的数字信息输入单片机中(若单片机含有A/D转换功能则不需要A/D转换器)"单片机将输入的滚筒角速度和给定目标量进行较得出系统偏差和偏差变化率的实 时值为; 其中:"w0"为给定目标量,"()t为本次采样值,(e)t!(et一)l分别为本次偏差值和上次 偏差值"然后把输入变量的实时值和已定义的隶属函数进行比较组合求取相应的模糊输 入量"在模糊化时两个输入量的任何一个都会和该输入量所定义的7个隶属函数进行模 糊化处理,故可以产生14个模糊输入量"但是最多只会有两个隶属函数和它产生交迭, 即最多只对应2个模糊输入量大于零,其余为零"例如设输入偏差经过量化后的实时值 e*为$3O,最后经过模糊化后求得的对应于各模糊量的隶属度分别存放在单片机的内存ROM中,共占用14个字节(隶属度为零的也要保存. 5.2系统软件流程图设计 脱离滚筒模糊控制系统操作流程如下: 1.接通电源,系统进入开机自检状态; 2.3秒内系统测试电压是否正常,不正常则鸣笛报警,并关断全部输出; 3.此后系统进入工作状态,以设定参数控制系统的运行,并显示实时工况; 4.在系统工作过程中,可以通过数码显示管随时查看脱粒滚筒转速,如果转速过低则报警"根据脱离滚筒模糊控制系统的工作过程,将系统控制软件分为主程序、定时中断服务程序、模糊控制器算法子程序等几个程序模块： 1主程序 " 第六章结术语 联合收割机是一种重要的农业机械,脱粒滚筒是其核心部件,它是工作在一个复杂的非线性的环境中"本文根据国内外联合收割机的发展现状,针对脱粒滚筒性能数学模型难以建立这一难题,提出了一种基于单片机模糊控制技术用于脱粒滚筒性能优化的新方法,从理论上分析了这种方法的可行性,并结合单片机和模糊 控制技术,设计了脱粒滚筒转速自动控制系统"研究得出以下结论: 1.脱粒滚筒是一个非线性的复杂系统,影响脱粒性能因素很多,利用传统的控制理论不便于实现自动控制" 2.模糊控制是一种新型的技术,不需要建立系统精确的数学模型,它为我们研究脱粒滚筒性能提供了新的思路和方法" 3.本文结合单片机和模糊控制技术,设计了单片机模糊控制器,利用C语言进行软件编程和部分硬件电路的设计,完成了输入输出量模糊化!模糊规则推理和输出量反模糊化的过程,通过控制行走电机转速,进而改变喂入量,使滚筒转速稳定在额定值附近,从而达到了改善脱粒性能的目的"。 参考文献 [01]北京农业工程大学.农业机械学(下册)7M8.北京:中国农业出版社,1999. [02]谢宋和,甘勇等.单片机模糊控制系统设计与应用实例7M8.北京:电子工业出版社,1999.7 [03]蔡自兴.智能控制7M].北京:电子工业出版社,2004..8 [04]朱相磊等.模糊控制器的数字单片机实现方法7]J.山东电子,1998(2):5一.7 [05]陈勇.单片机模糊控制技术7]J.微电子学与计算机,1996(3):4一.6 [06]张认成,桑正中,张际先.联合收割机自动控制研究现状与展望7]J.江苏理工大学学报,1998(2):11一16. [07]胡亚玲编译.电驱动的联合收割机.四川农机,2004(1):35. [08]余永权,曾碧.单片机模糊逻辑控制7M].北京:北京航空航天大学出版社,1995. [09]张认成,张英堂,桑正中.联合收割机智能控制仿真器设计7]J.农机化研究,2001(5):49一52. [10]汤兵勇,路林吉,王文杰.模糊控制理论与应用技术7M].北京:清华大学出版社,2002. 钉齿滚筒式脱粒装置的设计 脱粒机将割下的作物进行脱粒、分离和清选，以获得所需谷粒。它是提高生产率，改善劳动条件，确保丰产、丰收的重要手段。我国的脱粒机械主要有人力简易式、动力半复式及大中型复式3种。在我国农业机械化逐步发展的过程中，脱粒机仍占重要地位，并将在品种、质量上积极发展。为适应我国农业机械化逐步发展的要求，在应用传统技术的基础上，对部分部件进行改进创新，取长补短，设计了钉齿滚筒式脱粒装置。 1 钉齿滚筒式脱粒装置工作原理 脱离装置的特点是:抓取谷物能力强，不均匀喂入适应性好，适于潮湿作物以及水稻、大豆等作物脱粒;对装配要求高，成本高，稿草断碎多，凹板分离能力低，功率耗用较纹杆式高。 脱粒机工作时，谷物植株从脱粒总成的喂入口喂人，在电机带动脱粒总成中的脱粒滚筒及风扇转动的过程中，在脱粒滚筒钉齿的打击揉搓与摩擦作用下脱粒;脱粒后的谷物经筛板漏下，并沿溜板滑下;杂物由风机沿溜板斜向上吹出机体外，实现谷物与杂物的分离清选。在此工作过程中，可通过调节调风板、风扇给风量来调节去杂能力。如遇堵塞，可转动扳手打开底部筛板，利于清除堵塞物或残留物。 钉齿滚筒的脱粒原理为:作物被钉齿抓取后进入脱粒间隙，在钉齿打击及齿侧面、钉齿顶部与凹板弧面的搓擦作用下脱粒。钉齿凹板为栅格状时，可能会有30%—75%的谷粒被分离出来;无筛孔时，则全部夹在茎稿中。 2钉齿滚筒式脱粒装置详细设计 钉齿滚筒式脱粒装置由钉齿滚筒和钉齿凹板组 成。钉齿滚筒脱离装置的脱离性能与谷物喂入量、脱粒速度等有关。钉齿滚筒脱离装置的凹板分离率比纹杆滚筒式小，这是由于凹板上有钉齿，减少了有效分离 面积，同时也阻挡了谷物在凹板表面上的运动速度。钉齿滚筒的脱粒速度对谷物的破碎作用非常显著。 2.1 钉齿滚筒 钉齿按螺旋线成排固定在齿杆上。脱粒机上常用的钉齿有板刀齿、楔齿和弓齿。板刀齿薄而长，抓取和梳刷脱粒作用强，对喂人不均匀的厚层作物适应性好，打击脱粒的能力也比楔齿强。由于其梳刷作用强，齿侧间隙又大，因此脱壳率较低，利于对水稻进行脱粒。此外，由于其齿薄、侧隙大、齿重叠量小，因此功率消耗也比楔齿低。 楔齿基宽顶尖，纵断面几乎成正三角形，齿面向后弯曲，齿侧面斜度大，脱潮湿长秆作物时不易缠绕，且脱粒间隙的调整范围大。在水稻脱粒时，弓齿的脱粒效果比刀齿好，凹板分离率较高，脱粒作用较柔和，破碎率和破壳率均较低。 经分析及试验，确定采用板刀齿。板刀齿的工作面后倾角为10,20。，大多用于双滚筒脱粒装置的第一滚筒上(后倾角大，脱草好，功率耗用较低)。用板刀齿对水稻进行脱粒的试验表明:后倾角在0-37.50范围内变化时，谷粒损伤有所减轻，且功率耗用减少25%左右，但脱不净损失增加30%-50%:后倾角在在0,12.50范围内变化时，谷粒损失几乎没有增大。 2.2钉齿的排列及滚筒长度、直径 钉齿数量及排列对脱粒性能有很大影响。在钉齿数量一定的情况下，若一个钉齿的运动轨迹内只有一个钉齿通过，则不仅生产率很低，而且滚筒必须很长。因此，应尽量让若干个钉齿在同齿迹内回转。为了确保工作均匀，钉齿应在同一齿迹内均匀分布，即按多头螺旋线来排列钉齿。 螺线导程的计算公式为: t=Ma (1)式中:o为齿迹距，mm;M为齿杆数，常取6-12。一般情况下，齿杆数为螺线头数k的整数倍，即每个齿迹有k个齿通过。因此，增加k的数量，有利于 第15卷第4期1999年12月农业工程学报T ra nsactio ns o f the CS AE V ol.15 N o.4Dec. 1999轴流脱粒滚筒功耗模型的研究 张认成①(合肥经济技术学院) 桑正中 (江苏理工大学) 摘 要:将联合收割机的脱粒空间等效成一个单输入双输出系统,用变质量系统的基本原理,建立了比较完善的轴流脱粒滚筒的功耗模型,并从理论上解释了Cz.卡那沃依斯基的实验系数a 的物理意义。 关键词:联合收割机;脱粒滚筒;功耗;数学模型收稿日期:1999-07-19 ①张认成,博士,副教授,合肥市 合肥经济技术学院机电工程系,230052 脱粒系统是联合收割机的核心,它决定着其它各工作部件的性能。建立合理的脱粒系统功耗模型历来都是联合收割机脱粒理论研究的关键内容之一。 切流滚筒工作时的功率计算一直沿用郭略契金院士三点基本假设建立起来的基本公式[1]。由于前提的粗糙性[2],公式计算与实际相差甚远。谷物在脱粒装置中挤压、搓擦、冲击和 滑移并存,因其作用极其复杂,到目前为止,还没有对其进行定量计算的报道。Cz.卡那沃依斯基根据实验,用一个系数a 对基本公式进行修正[3],使实验与理论有了比较好的吻合,但他并 没有给出ξ的物理意义和理论依据。国内学者[4]利用轴流滚筒的试验系数代替郭略契金的搓擦系数,将基本公式推广至轴流滚筒,但最终也没有摆脱郭略契金的三个假设。在以往的研究中,都默认一个前提:谷物在脱粒空间中由入口到出口运动时,质量保持不变。轴流脱粒中,占谷物重量很大比例的籽粒从凹板分离出去,对系统的动力学和运动学特性有很大的影响。忽略这一质量变化是很不合理的。本文用变质量系统的基本原理,将挤压、搓擦、冲击和籽粒分离综合起来,突破了传统的滚筒功耗模型建模方法,建立了与试验模型基本一致的滚筒功耗模型,从理论上证明卡那沃依斯基系数的物理意义,验证模型的合理性。 1 建模基本思想 1.1 基本假设 脱粒空间内谷物的动力学问题极其复杂,谷物层相对滑移和谷物湿度对脱粒质量和脱粒功耗都有很大的影响,这些关系目前还没有真正搞清楚。为避免纠缠于复杂的数学力学问题,着眼于脱粒空间整体谷物的动力学特性,可以假设[2]: 1)正常脱粒过程中,谷物连续均匀喂入,忽略谷物湿度的影响; 2)谷物紧贴凹板或盖板表面作定常连续流动,谷物层间无相对滑动; 3)脱粒出来的籽粒在脱粒的瞬间从凹板分离出去,其速度等于滚筒的圆周速度。 1.2 脱粒空间的等效系统 将脱粒空间等效成如图1所示的单输入双输出系统,输入端口是谷物喂入口,输入量是喂121 摘要 本文从农业估产、测产以及农业大专院校、科研院所进行小麦、水稻脱粒的需要着手，参考目前市场上联合收割机以及交流电动脱粒机的工作原理，考虑到测产、估产现场脱粒以及小样本采集精细脱粒的现实需要，利用直流电能便于贮存，传输的特点，采用了以蓄电池作为电源，直流电动机驱动脱粒机的工作原理，进行了直流微型电动脱粒机的设计。本装臵除了要满足各级政府部门的稻麦现场估产、测产，农业大专院校、科研院所小样本采集脱粒的基本功能外，还应具有质量轻、体积小、操作简便、维护方便、便于携带的微型特点。 关键词：脱粒装臵，清选，梳脱 Miniature thresher preliminary design Abstract:This article from agricultural crop estimation, testing and production of agricultural universities, research institutes for wheat, rice threshing needs to proceed in light of the current market extensive use of the large and medium combine harvesters, the exchange of electric thresher work principles, taking into account direction off, crop estimation, scientific research small sample collection threshing, the threshing and other issues. Under the direct current generator operating principles, and to facilitate direct current storage, transmission characteristics, used batteries as an energy source. In the direct current generator, thresher analysis to explore the principles of the work after a DC micro-electrical thresher design. In addition to agriculture to meet the plane tertiary institutions, scientific research institutes to crop estimation, measuring output, the small sample collection threshing basic requirements, but also the quality of light, both small and to operate and maintain convenient, easy to carry and can be operated directly on the characteristics of a higher value is a new type of mechanical products. Key word: threshing devices-election, Salisbury delinking 第五章采煤机 第一节采煤机概述 一、采煤机的类型 （一）采煤机的类型 采煤机械是进行破煤和装煤的机器，是机械化和综合机械化采煤工作面的主要设备之一。目前，煤矿井下广泛使用的采煤机械有两类：滚筒式采煤机和刨煤机。 滚筒采煤机是以螺旋滚筒作为工作机构的采煤机械，当滚筒旋转并截入煤壁时，利用安装在滚筒上的截齿将煤破碎，并通过滚筒上的螺旋叶片将破碎下来的煤装入刮板输送机。刨煤机是一种采用刨削方式落煤的采煤机械，刨刀刨削煤壁将煤刨落，刨落的煤在刨头犁形斜面的作用下被装入输送机送出采煤工作面。 由于滚筒式采煤机的采高范围大，对各种煤层适应性强，能截割硬煤，并能适应较复杂的顶底板条件，因而得到了广泛的应用。刨煤机要求的煤层地质条件较严，一般适用于煤质较软不粘顶板、顶底板较稳定的薄煤层或中厚煤层，故应用范围较窄。但是刨煤机结构简单，尤其在薄煤层条件下劳动生产率较高。 滚筒式采煤机的种类较多，按工作机构的数量可分为单滚筒和双滚筒，前者多用于薄煤层，后者多用于中、厚煤层；按牵引方式可分为链牵引与无链牵引采煤机；按牵引部位置可分为内牵引和外牵引；按牵引部动力可分为机械牵引、液压牵引与电牵引；按牵引部的调速方式可分为液压调速、机械调速和电机调速等。 （二）机械化采煤工作面的配套设备 机械化采煤工作面，按照机械化程度来分，可分为普通机械化工作面（简称普采）和综合机械化工作面（简称综采）。 普采工作面的主要配套设备有采煤机（或刨煤机）、刮板输送机、桥式转载机（或刮板输送机）、可伸缩带式输送机、金属摩擦支柱或单体液压支柱与金属铰接顶梁、乳化液泵站喷雾泵站、移动变电站、各种开关、控制台（刨煤机工作面用）及通讯信号装置等。 综采工作面成套设备主要由采煤机、刮板输送机、液压支架、桥式转载机、可伸缩带式输送机、乳化液泵站与移动变电站、开关以及控制、通讯和照明系统等组成，必要时还需配有液压安全绞车及电站、小水泵等辅助设备。 二、滚筒采煤机的组成及工作原理 （一）滚筒采煤机的组成 滚筒采煤机的种类很多，结构也较复杂，但其基本部件大致相同，均由电动机及其电气设备、牵引部、截割部和附属装置等四部分组成。下面以图5-1所示的双滚筒采煤机说124 脱粒装置 脱粒的原理及类型 ( 1 )原理 原理：梳刷、碾压、冲击、搓擦 ( 2 )类型 根据作物喂入脱粒装置的情况可分为半喂入脱粒装置和全喂入脱粒装置；按脱离元件的形式可分为纹杆滚筒式，弓齿滚筒式 , 叶轮式和组合式。 ( 3 )谷物的脱粒特性 谷物脱粒的难易程度由谷物与稻穗的连接强度来决定的。它常用脱下一粒谷粒所需要的力可功的大小来表示。所用的测定方法有： 测力，用弹簧秤测量脱下单个谷粒所要的力； 测功，用离心力的方法测量脱下单个谷粒所需的功，可谷粒放在容器中从不同的高度落下进行冲击脱粒。 实践表明：小麦比较容易脱粒、籼稻次之、粳稻最难；且同一类作物，不同品种脱粒的难易程度也不一样，即使是同一谷穗上的谷粒，脱粒的难易程度也不一样，以小麦为例，中部成熟最早最易脱粒，基部次之，顶部最难，而且受湿度的影响很大。但同一种作物易脱粒和难脱粒的占少数，中等的占大多数。 切流式纹杆滚筒构造及工作过程 ( 1 ) 构造 构造：主要由纹杆滚筒与栅格式凹板组成。 A. 滚筒有开式和闭式两种。开式滚筒纹杆间为空腔，有较大的抓取能力便于作物的喂入。且不易缠草。而闭式滚筒在脱粒大粒作物时可以防止漏脱和减少破碎。纹杆的脱粒元件是纹杆，纹杆与滚筒的圆周方向成一定的角度，从而产生左纹和右纹两种，有利于防止谷物层的横移。纹杆有 A 型和 D 型两种。 A 型装在圆形辐盘上，而 D 型装在多角辐盘上。 B. 凹板一般是整体栅格式，它由横络板、侧弧板和筛条组成。筛条的直径一般为 3 -12mm 。 凹板的构造和包角对脱粒能力和谷粒的分离能力有很大的影响。横格板均布时间距为 30 -40mm ，筛条间距为 8 -15mm , 凹板筛孔率为百分之四十到百分之七十，筛孔率越大，分离效果越好。 ( 2 )工作 在喂入口谷物受到高速运动纹杆的抓取和冲击作用，并将谷物拖进脱粒间隙。由于谷物层受到凹板的阻滞作用，纹杆在谷物层表面存在滑动，这样受到纹杆的多次冲击与搓擦。随着脱粒间隙的变小，谷物逐渐减薄，最后，难脱粒的人物被脱下。并被抛出脱粒间隙。 ( 3 )切流式纹杆滚筒脱粒装置结构图 切流式纹杆滚筒脱粒装置 ( 4 )切流式纹杆滚筒脱粒装置的脱粒过程 (A) 纹杆工作示意图(B)凹板的脱粒作用 滚筒式采煤机的四个组成部分（图） 核心提示：滚筒式采煤机主要由截割部、牵引部、电气设备以及辅助装置等四部分组成，如图8-1所示。1．截割部采煤机截割部是采煤机的工作机构，它将电动机的动力经过减速器减速后传递给截割滚筒，以进行割煤，并且通过滚筒上 滚筒式采煤机主要由截割部、牵引部、电气设备以及辅助装置等四部分组成，如图8-1所示。 1．截割部 采煤机截割部是采煤机的工作机构，它将电动机的动力经过减速器减速后传递给截割滚筒，以进行割煤，并且通过滚筒上的螺旋叶片将截割下来的煤装到工作面输送机上。双滚筒采煤机具有两个结构相同、左右对称的截割部，分别位于采煤机的两端，可同时由一台电机驱动，也可以分别由两台电动机驱动。截割部的结构如下： (1)截齿。截齿是采煤机直接落煤的刀具，对截齿的要求是强度高、耐磨，几何形状合理，固定牢靠。滚筒式采煤机的截齿有扁形截齿和镐形截齿两种。扁形截齿即刀形截齿，它是沿滚筒径向安装在螺旋叶片和端盘的齿座中，故又称径向截齿，可以截割不同硬度和韧性的煤，适应性较好。镐形截齿分为圆锥形截齿和带刃扁截齿。镐形截齿基本上是沿滚筒切向安装的，故又称切向截齿，适用于脆性及裂隙多的煤层。 (2)螺旋滚筒。螺旋滚筒由螺旋叶片、端盘、齿座、喷嘴及筒壳组成。螺旋叶片用来将截落的煤推向输送机。端盘紧贴煤壁工作，以切出新的整齐的煤壁。齿座上的孔中安装截齿。叶片上两齿座间布置有内喷雾喷嘴，内喷雾水则由喷雾泵通过供水系统引入滚筒并通向喷嘴。筒壳与滚筒轴连接。采煤机滚筒的旋转方向根据其使用条件不同而异，旋转方向的确定原则是有利于装煤和机器的稳定。 (3)截割部传动装置。截割部传动装置常用齿轮传动，其功用是将电动机的动力传递到滚筒上，以满足滚筒工作的需要。同时，传动装置还应适应滚筒调高的要求，使滚筒保持适当的工作高度。 2．牵引部 采煤机牵引部担负着移动采煤机，使工作机构连续落煤或调动机器的任务。它包括牵引机构和传动装置两个部分。对牵引部的要求是：有足够大的牵引力；牵引速度一般为0～10m/min，而且可以无级调速，以适应在不同煤质条件下工作}在电动机转向不变的情况下能正、反向牵引和停止牵引；有自动调速系统和可靠的保护装置，以及操作方便等。 3．电气设备 滚筒采煤机的电气设备主要由隔爆型三相异步电动机、隔离开关、中间箱、集中控制板和电缆组成。这些电气设备为采煤机提供动力源，控制采煤机的启动、停止，对电动机及液压系统的超温、过载、欠载、断相、过流等故障进行保护。 4．辅助装置 辅助装置包括底托架、调高调斜装置、喷雾降尘装置、挡煤板、防滑装置、电缆拖移装置及辅助液压系统等。 (1)底托架是支承采煤机整个机体的一个部件，采煤机的电动机、截割部和牵引部在底托架上组成为一个整体，并且用螺栓固定在底托架上，通过底托架下的四个滑靴骑在工作面输送机上。 (2)滚筒调高是为了适应煤层厚度的变化，在煤层高度范围内上下调整滚筒位置；滚筒调斜是为了使下滚筒能适应底板沿煤层走向的起伏不平，使采煤机机身绕其纵轴摆动。 2018 'w m'11’！遣 I FU JIAN t ili IA N N O N G J L 蚵究与棵索新型钉齿式大豆脱粒机的设计 赵晶晶 (郑州工程技术学院机电与车辆工程学院河南郑州450000) 摘要:针对大豆收获时含水率高，收获过程中大豆脱粒破损率高、脱不净等问题，设计了一种新型钉齿式 大豆脱粒机。该机基于冲击脱粒的原理，采用低速螺旋排列的钉齿脱粒滚筒、冲孔式凹板结构。与传统的钉齿 式脱粒滚筒相比，能提高大豆的脱净率，降低破损率，减小加工损失，提高经济效益。 关键词：大豆脱粒机;钉齿滚筒;冲孔式凹板 中图分类号:S22文献标识码:A 大豆是人们日常生活中必不可少的粮食作物之 一。目前我国大豆脱粒机械主要为钉齿式，钉齿以 一定的速度对大豆进行冲击,从而实现脱粒。然而 当冲击作用超过一定的限度时，就会产生豆粒的破 坏与损伤，因此合适的钉齿冲击力非常重要。本文 基于钉齿式大豆脱粒机冲击脱粒的原理，通过探讨 钉齿的排列与安装方式，合理控制钉齿的冲击力，设 计了一种新型钉齿式大豆脱粒机。 1钉齿式大豆脱粒机整机结构与工作原理 1.1整机结构 钉齿式大豆脱粒机主要由入料、脱粒、筛选和机 架等4部分组成。其总体结构如图1所示。人料部 分与大豆脱粒机的上盖相连、与钉齿滚筒部分的钉 齿相切，是用10 m m厚的铁板制成。脱粒部分是由钉 齿滚筒、360°冲孔式凹板、半圆形上盖组成。筛选部 分主要由冲孔式凹板和溜板来完成，采用3 m m厚的 薄铁板制成。机架部分由底部机架及支撑、上盖部 分及人料口、溜板等组成。 1.2主要技术参数1.上盖; 2.轴承座; 3.主轴; 4.大带轮; 5.传动带; 6.电动机; 7.小带轮; 8.机架; 9.圆盘;10.钉齿条;11.钉齿;12.螺栓;13.溜板;14.人料口；15.出料口。 新型钉齿式大豆脱粒机的主要技术参数如表1所示。 作者简介:赵晶晶（1989—)，女，硕士，助教,研究方向:先进制造技术。jS f — 38 —FUJIAN NONGJI 国内外采煤机现状及发展趋势 随着科技的发展，技术的创新，煤炭生产进入高产、高效、安全和可靠的现代化发展阶段。从此，综合机械化采煤设备成为各国地下开采煤矿的发展方向。自70年代以来，综合机械化采煤设备朝着大功率、遥控、遥测方向发展，其性能日臻完善，生产率和可靠性进一步提高。工矿自动检测、故障诊断以及计算机数据处理和数显等先进的监控技术已经在采煤机上的到应用。，开发高产高效矿井综合配套技术是我国煤炭科技发展的主攻方向，根据世界采煤机发展潮流和煤炭科技前沿最新消息，我国采煤机应在以下方面进行攻关研究，尽快赶上世界水平。为了满足高产高效矿井发展的需要，增产减员，增产减面，实行合理化集中生产，拟研制截割功率2X500KW~2X600KW，总装机功率1200KW~1500KW以上，截深0.8m～1.0m的高效电牵引采煤机；电机横向布置，框架式结构，无底托架，交流变频调速，供电电压3300V以上；强力型无链牵引系统，具有高牵引速度和牵引力；配用机载增压水泵和吸尘滚筒，操作方便，控制、保护齐全，性能良好。衡量一个国家的采煤机的技术水平，首先应对其机械设备的先进行、品种、质量、可靠性、适应程度以及寿命等加以分析。我国是一个发展中国家，改革开放以来，采煤机得到了很大的发展，但生产的质量、寿命、高新技术的应用、科学管理等与世界煤炭工业发达国家相比，还存在较大的差距，国外采煤机有关部件的设计寿命是：齿轮12500h，轴承20000h～30000h，电机绝缘寿命4400h，滚筒可产煤300万吨。综合工作面采煤机一般都装有自动控制、诊断、数据 传输、无线电遥控装置，不仅操作方便，而且能通过诊断装置预先发现故障并及时排除。我国采煤机的齿轮、轴承、滚筒、电机等主要部件的设计寿命均低于国外水平。采煤机大部分不具有监控、诊断保护功能，不能预报诊断故障，不能保证采煤机经常处于正常状态。我国要求采煤机出150万吨～200万吨煤而不大修，实际上与要求还有距离。为了满足高产高效综采工作面快速割煤提高生产力的需要，克服液压牵引的繁杂，电牵引采煤机是采煤机发展的一个趋势。 1．采煤机的发展史 20世纪40年代初，英国和前苏联相继研制出了链式采煤机，这种采煤机是通过截链截落煤，在截链上安装有被称为截齿的专用截煤工具，其工作效率低。同时德国研制出了用刨削方式落煤的刨煤机。 50年代初，英国和德国相继研制出了滚筒式采煤机，在这种采煤机上安装有截煤滚筒，这是一种圆筒形部件，其上安装有截齿，用截煤滚筒实现落煤和装煤。这种采煤机与可弯曲输送机配套，奠定了煤炭开采机械化的基础。这种采煤机的主要缺点有二点：其一是截煤滚筒的高度不能在使用中调整，对煤层厚度及其变化适应性差；其二是截煤滚筒的装煤效果不佳，限制了采煤机生产率的提高。 进入60年代，英国、德国、法国和前苏联先后对采煤机的截割滚筒做出革命性改进。其一是截煤滚筒可以在使用中调整其高度，完全解决对煤层赋存条件的适应性；其二是把圆筒形截割滚筒改进成螺旋叶片式截煤滚筒，即螺旋滚筒，极大地提高了装煤效果。这两项关 油菜脱粒和清选装置的设计原理 时间：2011-08-31 05:24:08 来源：作者： 孙志强，佘小明，李平，张先锋，湛小梅 （重庆市农业科学院，重庆 401329） 摘要：脱粒机一般由喂入装置、脱粒装置、分离装置、清选装置、输送装置和机架等组成。综述了采用钉齿滚筒式脱粒机的设计原理和结构部件，着重分析了脱粒滚筒、风选装置的原理以及对油菜脱粒效果的影响，并对油菜脱粒机技术的发展方向进行了展望。 关键词:农业机械；脱粒滚筒；设计原理 中图分类号：S565.4文献标识码：A 由于油菜收获需割铺、晾晒的特性，分段收获是西南丘陵地区油菜收获的主要方式，具有适收期长、损失率低、对油菜品质和气候条件适应性强等优点。分段收获的对象是经过割铺、晾晒几天后的油菜，现有的油菜脱粒机械大多数由稻麦脱粒机改进而成的。本文针对自行研制的小型油菜脱粒机的设计原理、工作部件、参数等进行探讨，为进一步提高脱粒效果提供有益的参考。 1油菜脱粒机的结构及工作原理 油菜脱粒实验在重庆农科院自行研制的滚筒式脱粒机上进行。该机主要由钉齿式脱粒滚筒、筛网、料斗、排草口、集粒槽、螺旋绞龙、引风机、分离鼓、管道及传动部份组成，动力为168汽油机。油菜作物由人工喂入，进入脱粒滚筒后，随滚筒的转动作物在流动过程中受脱粒元件的撞击、揉搓作用而完成脱粒，同时进行初步分离。分离后禾杆由出草口抛出，籽粒和禾屑经滤网振动筛振动落入集粒槽后，经螺旋绞龙、提升装置送出，由引风机及管道将分离器内的碎茎、草叶吸走进行二次分离与清选，洁净籽粒靠自重落入收集袋。 2脱粒滚筒的设计 2.1滚筒的长度选取 在DF-1.5型横轴流式脱粒分离试验台上得到的试验结果表明，脱粒分离夹带损失最小的优选参数组合是喂入量。在满足使用要求的前提下，尽量选择较小的滚筒长度。根据农业机械设计手册，取滚筒长度即可满足要求。 2.2滚筒直径（不包括钉齿的高度）的计算 油菜脱粒机滚筒通常是采用的钉齿式脱粒装置，在实际的计算中，滚筒的直径D与油菜茎秆的喂入长度L有关，还与喂入茎秆的长度包裹滚筒的包角有关。 由于油菜的结穗部分比较长，其尺寸在400-500mm之间，因此喂入长度取L=500mm，另外还要考虑到如果滚筒直径太小的会产生缠草的现象。 脱粒装置的种类及使用特性 一、脱粒装置的种类 按喂入方式分类，可分为全喂入 和半喂入两种：脱粒时，谷穗和秸秆 各部分全部经过工作区（滚筒与凹板 所构成的工作空间）的，称为全喂入 式（图2－1）。脱粒时，仅穗头经过 滚筒－凹板工作区的，称为半喂入式 （图2－2）。 按滚筒工作部件的型式，可分为纹杆式（图2－3a ）、杆齿式、钉齿式（2－3b ）和弓齿式（图2－4）滚筒等。 1.纹杆滚筒脱粒装置 纹杆滚筒是一种全喂入切流式脱粒装置，由纹杆滚筒和栅状凹板组成（图2－3 a ）。是一种开式滚筒。滚筒由纹杆、纹杆座、辐盘和滚筒轴组成。左右两个辐盘钩头斜键和滚筒轴连接。纹杆固定在纹杆座上，再用螺栓固定到辐盘上。当滚筒的宽度较大时，往往在两端辐盘之间增设几个辐圈，以提高 纹杆的刚度。辐圈与纹杆座用螺栓 固定，它们中间有大孔套在滚筒轴 上，但不与轴相连接。 纹杆是最重要的脱粒部件，用 专门轧制的纹杆钢制成，韧性强而 耐磨。纹杆上的沟纹可提高脱粒能 力，沟纹有左纹和右纹两种，在滚 筒上间隔地安装，以防脱粒时纹杆 将作物推向一侧。 凹板装在滚筒下方，两侧各有 一块凹板架，架上焊有许多根钢板 条，称为格板。格板上有孔穿入很 多钢丝，构成凹板栅状筛。 滚筒上纹杆的顶部与凹板格板 上端之间的间隙，称为脱粒间隙。当滚筒回 转，纹杆抓住作物，通过脱粒间隙（工作 区）时，纹杆与格板对作物产生强烈的揉 搓、摩擦与冲击作用，使作物脱粒。脱下的 籽粒中约有70%~85%通过栅状筛漏下，剩 下的籽粒则和秸秆一起被抛到逐秸器上。改 变凹板的上下安装位置，可以调整脱粒间 隙。 由于纹杆滚筒的生产率高，脱粒质量 好，分离能力强，秸秆破碎少，同时制造容 易，使用调整方便，所以仍是目前应用最广 轴流式脱扬机毕业设计--轴流式脱扬机的总体及脱粒装置毕业设计 JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY 本科毕业设计 题目：轴流式脱扬机的总体及脱粒装置毕业设计学院：江西农业大学 姓名： XXX 学号： 007 专业：机械设计制造及其自动化 年级： XXX级 指导教师： XXX 职称：XX 二○一二年五月 摘要 本设计是关于轴流式脱扬机的总体设计，主要对轴流式脱扬机的脱粒装置总体进行计算和分析设计。 轴流式脱扬机脱粒部分主要由滚筒、主轴、钉齿、机架等组成，通过对进入脱粒室的谷物进行冲击和揉搓作用，分离茎秆和谷粒，并直接将谷粒抛出。它能有效提高脱粒效率，有利于脱粒干净，减低对稻穗的破碎率，并能很好的分离茎秆和谷粒，从而有效提高农业生产率，大大减轻农民劳动强度。 关键字：脱扬机；分离；滚筒 Abstract This project ,which focused on the total calculation and analysis of Axial de-Yang machine's Threshing devices ,is about the total design of Axial de-Yang machine . The Axial de-Yang machine's threshing part is constitute of roller,spindle,frame and nail tooth.When grain get into the threshing room,through to the impact of the grain and knead role,the stem and the grain will separate,and the grain will been throw away.this machine can effectively improve the efficiency of threshing,make threshing more clearer, and reduce the grain's broken rate,what's more,it can be well to separate stem and grain,then effectively improve agricultural productivity,reduce farmer's labor intensity. Key words :Axial de-Yang machine;separate;roller 采煤机培训考试试题 单位：煤矿姓名： 一、判断题（共40题每题0.5分小计20分） 1.采煤机的电气设备均为防爆型，因此可用于有瓦斯或煤尘爆炸危险的矿井。答案：对 2.滚筒式采煤机电气部分由电动机和电气控制箱所组成。答案：错 3双滚筒采煤机两个截割部除滚筒转向相反外，其余结构相同。答案：对 4.滚筒直径是指滚筒上截齿齿尖的最小截割圆直径。答案：错 5.需要较长时间停机时，应在按顺序停电动机后，再断开隔离开关，脱开离合器，切断电磁启动器隔离开关。答案：对 6.采煤机的电气控制系统具有控制与保护功能。答案：对 7高压保护、低压保护、回零保护、倒吸保护、油质油温保护是采煤机牵引部的主要保护。答案：对 8.采煤机截割部减速箱设有强迫润滑和冷却装置。答案：对 9.采煤机滚筒螺旋叶片升角大，排煤能力也大，但过大会抛煤引起煤尘飞扬。答案：对 10.采煤机的导向滑靴通过开口导向管与工作面运输机挡煤板上的导向管活动联接。答案：对 11.滚筒采煤机底托架分为固定式和可调式两种。答案：对 12.滚筒采煤机用平板车运往井下时，装物的平板车上不许站人，运送人员应坐在列车后的乘人车内，并应有信号与列车司机联系。答案：对 13.双滚筒采煤机的摇臂和滚筒没有左右之分，可以互换。答案：错 14.双滚筒采煤机不许在电机开动的情况下操作滚筒离合器。答案：对 15.操作采煤机时，禁止带负荷启动和频繁点动开机。答案：对 16.滚筒采煤机在工作面遇到坚硬夹矸或黄铁矿结核时，应采取松动爆破措施处理，严禁用采煤机强行切割。答案：对 17.滚筒采煤机在更换或检查截齿需要转动滚筒时，既可用手扳动，也可用电动机点动。答案：错 18.滚筒采煤机运行时，当检查工作结束后，发出信号通知运输系统由外向里按顺序逐台启动输送机。答案：对 19.当滚筒采煤机在运行中发现有局部冒顶或片帮时，可以将采煤机截割滚筒当破碎机使用以破碎冒落矸石。答案：错 20.滚筒采煤机液压油主要用于牵引部液压系统和附属液压系统。答案：对 21.当滚筒采煤机负载增加时，高压反而降低，这说明液压系统有漏损，泄漏处在主油路的低压侧，应停机处理。答案：错 22.当液压牵引采煤机在工作中发现高压下降低压上升，说明液压系统中高低压串通。答案：对 YF-ED-J9372 可按资料类型定义编号 滚筒采煤机检修安排及安全措施实用版 In Order To Ensure The Effective And Safe Operation Of The Department Work Or Production, Relevant Personnel Shall Follow The Procedures In Handling Business Or Operating Equipment. （示范文稿） 二零XX年XX月XX日 滚筒采煤机检修安排及安全措施 实用版 提示：该解决方案文档适合使用于从目的、要求、方式、方法、进度等都部署具体、周密，并有很强可操作性的计划，在进行中紧扣进度，实现最大程度完成与接近最初目标。下载后可以对文件进行定制修改，请根据实际需要调整使用。 一、年检 每年必须由工程师及生产矿长组织电工， 机修工和采煤司机进行一次全面的检查，检查 的主要内容有，牵引部、截割部件、行走部、 液压系统、喷雾冷却系统以及电气控制系统， 检查采煤机截割电机、牵引电机和泵站电机的 超温保护及绕组温度检测；采煤机左右截割电 机、牵引电机的功率监测和恒功率自动控制及 过载保护；总进水压力检查，冷却水流量调节 功能及压力保护：瓦斯检测和超量报警保护； 供电电压检测；可扩充采煤机位置、滚筒位置监测以及机身倾角（水平、垂直角度）的检测功能；电控系统具有全中文显示，通过5.7英寸显示屏，提供操作步骤的提示，实现人机对话功能。系统分多个画面，主画面可实时显示电机的功率（电流）和温度、油温、油压、采煤机的牵引速度、运行位置等所有工况参数，同时还能以不同颜色显示各主要器件的工作状态，当主控系统或变频器发生故障时显示故障信息及故障代码；可记忆及显示最近28条故障记录；可实现远程通讯功能，即控制系统通过供电电缆的控制芯线将数据传至顺槽控制中心，再与地面站沟通信息。检修后对其作出详细的检修记录，并坚持执行“谁检查、谁签字、谁负责”。钉齿滚筒式脱粒装置的设计
轴流脱粒滚筒功耗模型的研究_张认成
脱粒装置毕业设计
滚筒式采煤机介绍
脱粒装置
滚筒式采煤机的四个组成部分
新型钉齿式大豆脱粒机的设计
采煤机现状及其发展趋势
脱粒原理
脱粒装置的种类及使用特性(精)
轴流式脱扬机毕业设计--轴流式脱扬机的总体及脱粒装置毕业设计
采煤机考试试题(有答案)2016.03.02汇总
滚筒采煤机检修安排及安全措施实用版