混砂机传动装置研究现状论文范文(1篇)

混砂机传动装置研究现状论文范文第1篇：基于STM32控制的玉米联合收获机自动剥皮装置的研究

摘要：目前市场上已有的玉米联合收获机存在着剥净率低、果穗损失率和破损率高、适应性差等缺点。争对这一现状，提出了一种基于STM32控制的玉米联合收获机自动剥皮系统。本系统在STM32的控制下，结合液压控制系统实现剥皮装置中玉米的均匀上料及剥皮辊和压送器之间距离的自动调节功能。采用全自动化操作，能合理的控制剥皮装置中玉米的数量以及调节剥皮辊和压送器之间的距离，有效的提高剥净率、降低玉米果穗破损率，并能提高系统的工作效率。

关键词：玉米联合收获机剥皮装置 STM32 液压控制系统 自动化

中图分类号：F326.11 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）12-0000-00

作为我国三大粮食主物之一，玉米的种植具有最悠久的历史，种植地主要集中分布在东北、华北等地区。截止2014年中国玉米种植面积达3，650万公顷，总产量达2.2亿，并且呈上升的趋势[1]。为了提高生产效率，玉米机械化收获成为了农民的迫切需求。然而目前玉米的机械化收获程度很低，全国平均机收率不足5%，市面上已有的玉米联合收获机也存在剥净率低、果穗损失率和破损率高、适应性差的缺点。本文设计的基于STM32控制的玉米联合收获机克服了传统的玉米联合收获机剥皮装置中上料不均匀及剥皮辊和压送器之间距离固定的缺点，其通过传感器对剥皮装置中玉米数量及玉米体积的检测，来实现剥皮装置中玉米的均匀上料及剥皮装置中剥皮辊和压送器之间距离的自动调节功能，从而有效的降低玉米籽的损失率，并提高系统的效率。

1联合收获机自动剥皮装置总体方案设计

玉米联合收获机自动剥皮系统由带传感器完成玉米剥皮的剥皮系统、控制剥皮装置中上料斗阀门的开、关动作及实现剥皮辊和压送器之间距离的调节功能的液压控制系统及STM32系统三部分组成。在三部分的高效配合下完成玉米的自动剥皮，并使果穗破损率达到最低、剥净率达到最高。总体设计框图如图1所示：

图1：玉米自动剥皮系统总体框图

2样机整体结构与工作过程

玉米联合收获机自动剥皮装置的机械结构如图2所示。主要工作流程如下：（1）由联合机摘穗装置收获的带皮玉米进入剥皮装置的喂料斗[2]。（2）喂料斗中的压力传感器6用于检测物料的有无，STM32通过传感器6的信号控制剥皮装置的启动电源。（3）剥皮装置中的压力传感1、2、3用来检测剥皮装置中玉米的有无，并将检测信号送至STM32，STM32控制液压系统的工作从而完成喂料斗闸门的分、合。（4）安装在压送器上的压力传感器4和5负责检测进入剥皮装置中玉米的体积并将信号送至STM32，STM32通过控制液压系统带动压送器的上下移动从而实现对剥皮辊和压送器之间间隙的合理调整。（5）去皮后的玉米在推挤力的作用下被送至集装箱，剥掉的苞叶及杂质通过两辊之间的间隙排除[3]。

图2：玉米联合收获机自动剥皮装置的机械结构图

1.苞叶排出装置 2.金属辊 3.橡胶辊 4.压送器 5.进料斗6.闸门7.传动装置8.果穗升运器

9-14.压力传感器 15.升降装置

3 系统模块简介

3.1 液压控制系统

液压系统包括液压传动系统和液压控制系统两种，一般由液压油、动力元件、执行元件及辅助和控制元件五大部分组成[4]。液压控制系统不仅能传递动力和运动，其输出还能满足特定的性能要求。在液压控制系统中，与液压泵相连的电动机在STM32的控制下转动后便带动整个液压装置运作，从而完成一系列动作。在此系统中，液压控制系统主要控制压送器的上下移动及喂料斗闸门的开、合动作，实现对剥皮辊和压送器之间间隙的合理调整及剥皮装置的均匀上料，实现在不损伤玉米果穗的情况下提高剥净率。液压控制系统的部分结构图如下图3所示。

图3：液压控制系统

1工作台 2液压缸 3活塞 4换向阀 5节流阀 6开停阀7溢流阀 8液压泵 9滤油器 10油箱

3.2 自动剥皮系统

目前市场上销售的玉米联合收获剥皮机中的剥皮装置都是非自动化控制的。进入剥皮装置的带皮玉米数量由摘穗装置决定，压送器和剥皮辊之间的距离也是固定的，所以容易因上料的不均匀和玉米体积的大小不一而影响剥净率和玉米粒的损失率。此系统具有自动控制进料速度和自动调整压送器和剥皮辊之间距离的功能，由于采用平辊式配置，剥皮辊和压送器两者轴心处于同一平面，使得作业时玉米籽粒损失率和破碎率大大降低。玉米联合收获机剥皮装置的机械结构主要包括剥皮辊（包括橡胶辊和金属辊）、机架、压送器及传动机构四大部分。来自摘穗装置收获的玉米直接进入剥皮装置的喂料斗里，当喂料斗中传感器检测到压力信号时，通过STM32控制剥皮装置的启动，用于检测玉米数量的压力传感器检测到剥皮装置中物料少于设定值时，通过STM32控制液压系统打开喂料斗的闸门进行喂料操作。同时，STM32通过安装在压送器上的压力传感器检测到的信号控制液压系统带动压送器的上下移动从而实现压送器和剥皮辊之间距离的自动调整。剥皮装置的主要机械结构如图4所示。

图4：自动剥皮装置的结构图

1.苞叶排出装置 2.金属辊 3.橡胶辊 4.压送器5.进料斗6.果穗升运器 7.传动装置

4 系统控制系统设计

系统是以STM32为控制核心，配合传感器的检测功能及液压控制系统的实时操作功能来完成玉米联合机剥皮装置的自动控制的。以传感器的检测信号为输入信号，通过编写运行于STM32上的程序来控制液压控制系统的动作，液压控制系统通过控制喂料斗闸门的开、关和压送器位置的上下移动来实现玉米剥皮过程的全自动控制。同时借助受控于STM32的按键、蓝牙和液晶等辅助器件实现人机交互功能。此自动剥皮机是一套全自动控制的装置，它通过前后步骤的协调合作来完成各项任务。此STM32控制系统是以半导体公司推出的增强型STM32F103RBT6为核心芯片组成的微控制器。STM32具有工作频率高、I/O口丰富、基于库函数使得程序编写方便等一系列优点。以STM32为核心的控制电路为本系统的主要电路，同时增设液晶、按键、蓝牙等辅助电路来实现人机交互和远程控制功能。以STM32为核心的主控电路如下图6所示。各主控部分的I/O口分配如下表1所示。

图5：STM32主控电路图

5 结论与展望

经实验测试，本系统能全自动的完成玉米剥皮的过程。与传统的联合收获剥皮机相比较，此系统由于喂料的均匀其剥皮率提高了百分之十，同时由于压送器与剥皮辊之间间隙的自动调整，玉米粒的损失率降低了百分之十五。因自动控制实现的玉米上料过程避免了人工上料不均匀造成剥皮机空载或超载的运行状态，经长期测试结果表明，其自动剥皮装置的平均使用寿命比传统的剥皮机长3～4年。

本系统在STM32的控制下，结合液压控制系统的实时操作性、传感器的检测作用，实现了玉米剥皮装置的全自动控制功能。该自动剥皮装置的设计及实现很好的解决了传统联合收获机剥皮装置剥皮率低、玉米损失率及破损率高的缺点，为整个联合收获机的全自动化控制奠定了基础。

参考文献

[1]周聪，王新华.中国玉米产量主要影响因素的协整分析[J].粮食科技与经济，2014，01：9-12.

[2]王方艳.圆盘挖掘式甜菜联合收获机关键部件设计及试验研究[D].中国农业学，2014.

[3]崔俊伟.玉米联合收获机剥皮装置结构及运动参数的优化设计[D].中国农业机械化科学研究院，2009.

[4]唐美.混砂车液压控制系统的研究与开发[D].兰州理工大学，2014.