一种基于加速度检测的联合收获机清选筛双轴调平装置

本发明涉及一种基于加速度检测的联合收获机清选筛双轴调平装置，属于农业机械。

背景技术：

1、联合收获机在坡地、起伏地表以及不平整地面进行收获作业时，机体会产生横向或纵向倾斜，安装于清选室内的清选筛随之发生倾斜。筛面倾斜后，筛上物料容易向低侧聚集，造成物料层厚度和筛面负荷分布不均，使部分筛面利用率降低，并可能导致籽粒损失增加、含杂率升高，影响清选作业稳定性。现有清选筛通常与筛箱保持固定安装关系，当整机姿态发生变化时，筛面缺少独立的双向姿态补偿能力；若直接对整个筛箱进行调平，还可能改变原有振动驱动机构与筛箱之间的相对位置和传动关系。因此，需要一种在尽量保持原清选筛箱振动驱动形式不变的条件下，能够对筛面进行横向和纵向独立调节，并根据筛面实际工作状态进行反馈控制的调平装置。

技术实现思路

1、本发明创造的目的是提供一种基于加速度检测的联合收获机清选筛双轴调平装置，在筛箱内部设置相互嵌套的调平外框架和调平内框架，通过两组相互正交的转动轴线分别实现筛面的纵向和横向姿态调节，并利用三方向加速度信号建立平地清选参考状态和实时反馈状态，从而在联合收获机发生倾斜时对筛面进行自动调平，减小坡地作业对清选性能的不利影响。

2、本发明创造的目的可通过如下方案来实现：一种基于加速度检测的联合收获机清选筛双轴调平装置，包括筛箱、调平外框架、调平内框架、筛面、第一驱动机构、第二驱动机构和加速度传感器。调平外框架设置在筛箱内部，调平内框架设置在调平外框架内部，筛面固定安装在调平内框架上。第一主动轴和第一从动轴分别布置在调平外框架的相对两侧且同轴设置，使调平外框架能够相对筛箱绕第一转动轴线转动；第二主动轴和第二从动轴分别布置在调平内框架的相对两侧且同轴设置，使调平内框架能够相对调平外框架绕第二转动轴线转动，第一转动轴线与第二转动轴线相互正交。第一推杆通过第一摇臂驱动第一主动轴转动，实现调平外框架的纵向调平；第二推杆通过第二摇臂驱动第二主动轴转动，实现调平内框架的横向调平。

3、所述加速度传感器安装在调平内框架上，包括第一加速度传感器、第二加速度传感器、第三加速度传感器和传感器安装底座，三个加速度传感器沿三个相互正交的方向布置。控制时，首先在平地正常清选工况下采集三方向加速度参考值并合成参考加速度矢量

a0；清选作业过程中实时采集三方向加速度信号并合成实时加速度矢量

a，计算实时加速度矢量

a与参考加速度矢量

a0的大小偏差和方向偏差。当偏差超出允许范围时，控制器计算纵向调平量和横向调平量，并分别控制第一推杆和第二推杆进行调节；调节后重新采集加速度信号并进行反馈比较，直至偏差处于允许范围内。

4、本发明创造的有益效果是：采用筛箱、调平外框架和调平内框架的嵌套式结构，使筛面能够在两个相互正交的方向上独立调节；两组同轴短轴设置在框架两侧，不需要设置贯穿筛面的长轴，可减少对筛面作业空间的占用；通过推杆与摇臂将直线运动转换为框架转动，结构简单且便于布置；通过三个相互正交的加速度传感器建立平地清选参考状态，并采用实时加速度矢量与参考加速度矢量的大小和方向偏差进行闭环调平，可在保持筛箱原有清选振动形式的基础上补偿整机倾斜对筛面姿态的影响，有利于改善筛面物料分布均匀性和清选作业稳定性。

1.一种基于加速度检测的联合收获机清选筛双轴调平装置，其特征在于包括筛箱（1）、调平外框架（2）、调平内框架（3）、筛面（4），调平外框架（2）设置于筛箱（1）内，调平内框架（3）设置于调平外框架（2）内，筛面（4）固定安装于调平内框架（3）上，第一主动轴（9）和第一从动轴（14）分别设置于调平外框架（2）的相对两侧并与筛箱（1）转动连接，第一主动轴（9）与第一从动轴（14）同轴设置，使调平外框架（2）能够相对筛箱（1）绕第一转动轴线转动，第二主动轴（6）和第二从动轴（5）分别设置于调平内框架（3）的相对两侧并与调平外框架（2）转动连接，第二主动轴（6）与第二从动轴（5）同轴设置，使调平内框架（3）能够相对调平外框架（2）绕第二转动轴线转动，所述第一转动轴线与第二转动轴线相互正交，第一推杆（8）通过第一摇臂（7）与第一主动轴（9）传动连接，第二推杆（12）通过第二摇臂（11）与第二主动轴（6）传动连接，加速度传感器（15）安装于调平内框架（3）上，用于检测筛面（4）的空间加速度状态。

2.根据权利要求1所述的基于加速度检测的联合收获机清选筛双轴调平装置，其特征在于第一主动轴（9）与第一从动轴（14）为相对布置的两根短轴，二者的轴线重合，第二主动轴（6）与第二从动轴（5）为相对布置的两根短轴，二者的轴线重合，两组短轴均不贯穿筛面（4）。

3.根据权利要求1所述的基于加速度检测的联合收获机清选筛双轴调平装置，其特征在于第一摇臂（7）与第一主动轴（9）固定连接，第一推杆（8）的一端与第一摇臂（7）铰接，另一端与第一推杆加强座（10）铰接，第一推杆加强座（10）固定设置于筛箱（1）上，第一推杆（8）的伸缩运动经第一摇臂（7）转换为第一主动轴（9）的转动，以驱动调平外框架（2）进行纵向调平。

4.根据权利要求1所述的基于加速度检测的联合收获机清选筛双轴调平装置，其特征在于第二摇臂（11）与第二主动轴（6）固定连接，第二推杆（12）的一端与第二摇臂（11）铰接，另一端与第二推杆加强座（13）铰接，第二推杆加强座（13）固定设置于调平外框架（2）上，第二推杆（12）的伸缩运动经第二摇臂（11）转换为第二主动轴（6）的转动，以驱动调平内框架（3）进行横向调平。

5.根据权利要求1所述的基于加速度检测的联合收获机清选筛双轴调平装置，其特征在于加速度传感器（15）包括第一加速度传感器（16）、第二加速度传感器（17）、第三加速度传感器（18）和传感器安装底座（19），第一加速度传感器（16）、第二加速度传感器（17）和第三加速度传感器（18）分别沿三个相互正交的方向安装于传感器安装底座（19）上，以分别采集三个方向的加速度信号。

6.根据权利要求5所述的基于加速度检测的联合收获机清选筛双轴调平装置，其特征在于传感器安装底座（19）固定安装于调平内框架（3）的刚性部位，使加速度传感器（15）随筛面（4）同步改变空间姿态。

7.根据权利要求1所述的基于加速度检测的联合收获机清选筛双轴调平装置，其特征在于还包括控制器，控制器分别与加速度传感器（15）、第一推杆（8）和第二推杆（12）连接，控制器用于获取平地清选工况下的三方向加速度参考值并合成参考加速度矢量a0，获取作业过程中的三方向实时加速度信号并合成实时加速度矢量a，计算实时加速度矢量a与参考加速度矢量a0的大小偏差和方向偏差，并根据所述偏差控制第一推杆（8）和第二推杆（12）的伸缩。

8.一种采用权利要求1至7任一项所述装置的调平控制方法，其特征在于包括如下步骤：在联合收获机处于平地正常清选工况时采集三个相互正交方向的加速度参考值并合成参考加速度矢量a0，在清选作业过程中实时采集筛面（4）的三个方向加速度信号并合成实时加速度矢量a，计算实时加速度矢量a与参考加速度矢量a0的大小偏差和方向偏差，当所述偏差处于允许范围内时保持当前筛面姿态，当所述偏差超出允许范围时计算纵向调平量和横向调平量，分别控制第一推杆（8）驱动调平外框架（2）进行纵向调平、控制第二推杆（12）驱动调平内框架（3）进行横向调平，调节后重新采集三方向加速度信号并进行反馈比较，直至所述偏差处于允许范围内。