CN104776950B - 一种在线监测方捆机捆绳不同部位张力的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在线监测方捆机捆绳不同部位张力的装置，它包括打结器，打结器靠近草捆一侧与位于草捆前端打结器支撑机架连接，悬臂梁张力传感器设置在打结器支撑机架与草捆之间；草捆的捆绳搭绕在悬臂梁张力传感器的悬臂梁及打结器上打结嘴底部，捆绳一端连接至打结器的卡线轮；位于打结器底部设置两级导绳器位置处，原二级导绳器位置处设置有三轮张力传感器；捆绳箱中引出的捆绳另一端经由三轮张力传感器和一级导绳器构成的两级导绳器后变向，穿过弧针顶部进而绕过草捆，连接至打结器中的卡线轮；悬臂梁张力传感器的输出端子与三轮张力传感器的输出端都经过信号放大器连接信号转换器，最后通过数据线连接PC机。本发明可以广泛在打捆机领域中应用。

Description

一种在线监测方捆机捆绳不同部位张力的装置
技术领域
本发明涉及一种方捆机捆绳张力在线监测装置，特别是关于一种用于实时在线测量方捆机捆绳关键部位张力的在线监测方捆机捆绳不同部位张力的装置。
背景技术
农作物秸秆的收储运一直是制约农业生物质资源工业化规模利用的首要难题，开发研制打捆机是解决农业生物质秸秆收储运问题，满足工业化利用的有效途径之一。目前，对打捆机的研究主要依赖三维仿真及田间样机性能试验，现阶段对打捆机很多关键尺寸参数缺乏准确的定量研究，绝大数研究主要依赖经验值。这种技术手段不仅仅大大降低了研究效率，而且其结论的准确性和科学性也存在一系列问题，许多关键技术指标无法精确获取。
打捆机工作时，捆绳张力过大或过小导致运动轨迹的改变是引起无法稳定成结的主要原因之一。打捆机工作的不同阶段选择合适的捆绳张力可确保成结动作的稳定完成。打捆过程捆绳会产生一定的张力，且该张力是实时变化的，而研究捆绳在不同时刻受到的张力大小是研究捆绳和打捆机部分关键参数的主要依据之一。现阶段打捆机所用的捆绳主要是聚丙烯捆扎绳，而打捆机复杂的结构及捆绳与成结装置紧凑的位置关系决定了无法通过安装传统拉力传感器来实现直接测量捆绳张力。因此，选择一种可行、准确、有效的捆绳张力实时在线测量手段显得尤为必要。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种在线监测方捆机捆绳不同部位张力的装置，其测量准确性可靠，采集频率高，可以分析打结过程较小时间间隔内的捆绳张力动态变化。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种在线监测方捆机捆绳不同部位张力的装置，其特征在于：它包括打结器、打结器支撑机架、悬臂梁张力传感器、草捆、捆绳、三轮张力传感器、一级导绳器、捆绳箱、弧针、信号线、信号放大器、信号转换器和PC机；所述悬臂梁张力传感器由悬臂梁和输出端子构成；所述打结器靠近所述草捆一侧与位于所述草捆前端所述打结器支撑机架连接，所述悬臂梁张力传感器设置在所述打结器支撑机架与所述草捆之间；所述草捆的捆绳搭绕在所述悬臂梁张力传感器的悬臂梁及所述打结器上打结嘴底部，所述捆绳一端连接至所述打结器的卡线轮；位于所述打结器底部设置两级导绳器位置处，原二级导绳器位置处设置有所述三轮张力传感器；所述捆绳箱中引出的所述捆绳另一端经由所述三轮张力传感器和所述一级导绳器构成的两级导绳器后变向，穿过所述弧针顶部进而绕过所述草捆，连接至所述打结器；所述三轮张力传感器用于对所述弧针外侧捆绳张力进行实时监测；所述悬臂梁张力传感器的输出端子与所述三轮张力传感器的输出端都经过所述信号线连接至所述信号放大器，将采集到的微电压信号经所述信号放大器处理后生成标准电压信号，并传输至所述信号转换器内转换成模拟信号，通过数据线传输至所述PC机内，由所述PC机实时监测打捆过程中靠近所述打结嘴处捆绳的张力与所述弧针外侧捆绳的张力。
所述捆绳一端与所述悬臂梁张力传感器中悬臂梁之间的包角为150度。
所述PC机根据所述悬臂梁张力传感器和三轮张力传感器传输至的监测数据，根据不同位置下的所述捆绳与所述打结嘴、弧针顶部的包裹角度及包裹区域的摩擦系数，计算出所述打结嘴、弧针两侧关键部位捆绳张力。
所述悬臂梁张力传感器采用德国霍尼希曼公司生产的型号为SK122FM-3-17-3-O的张力传感器。
所述三轮张力传感器采用德国霍尼希曼公司生产的型号为DNW-200K的张力传感器。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于采用悬臂梁张力传感器和三轮张力传感器实时监测打捆过程中靠近打结嘴处捆绳的张力与弧针外侧捆绳的张力，该张力传感器模块尺寸小，密封性好，信号传输稳定，非常适合打捆机野外工作时捆绳张力实时在线测量。2、本发明可以用来分析整个打捆过程多处关键部位及多个时间区域的捆绳张力，可以对包裹在草捆上捆绳张力在打捆及打结过程的动态力学变化进行分析。本发明可以广泛在打捆机领域中应用。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的悬臂梁张力传感器安装位置示意图；
图3是本发明的悬臂梁张力传感器结构示意图；
图4是本发明的三轮张力传感器安装位置示意图；
图5是原有两级导绳器安装位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1～图3所示，本发明提供一种在线监测方捆机捆绳不同部位张力的装置，其包括打结器1、打结器支撑机架2、悬臂梁张力传感器3、草捆4、捆绳5、三轮张力传感器6、一级导绳器7、捆绳箱8、弧针9、信号线10、信号放大器11、信号转换器12和PC机13。其中，悬臂梁张力传感器3由悬臂梁3-1和输出端子3-2构成。
打结器1的靠近草捆一侧与位于草捆4前端打结器支撑机架2连接，悬臂梁张力传感器3设置在打结器支撑机架2与草捆4之间。位于打结器1上打结嘴1-1内侧的捆绳5-1连接至打结器1的卡线轮；位于打结嘴1-1外侧的捆绳5-2搭绕在悬臂梁张力传感器3的悬臂梁3-1上，并位于打结嘴1-1底部，以实现对位于打结器1中打结嘴1-1外侧捆绳张力的监测。
如图4、图5所示，位于打结器1底部设置两级导绳器位置处，原二级导绳器14位置处设置有三轮张力传感器6，即原有的二级导绳器由三轮张力传感器6代替，安装方向与二级导绳器安装方向一致，三轮张力传感器6中的导线轮用于代替原有二级导绳器的作用；一级导绳器7不变。捆绳箱8中引出的捆绳5另一端经由三轮张力传感器6和一级导绳器7构成的两级导绳器后变向，穿过弧针9顶部进而绕过草捆4连接至打结器1；通过三轮张力传感器6实现对弧针9外侧捆绳张力的实时监测。
悬臂梁张力传感器3的输出端子3-2与三轮张力传感器6的输出端都经过信号线10连接至信号放大器11，将采集到的微电压信号经信号放大器11处理后生成0～10V标准电压信号，并传输至信号转换器12内转换成模拟信号，通过数据线传输至PC机13内，由PC机13实时监测打捆过程中靠近打结嘴11处捆绳的张力与弧针9外侧捆绳5-3、5-4的张力。
上述实施例中，捆绳5一端与悬臂梁张力传感器3中悬臂梁3-1之间的包角为150度，当打捆机开始工作时，位于打结器1与捆绳5一端之间的捆绳张力可以通过悬臂张力传感器2进行实时监测。
上述各实施例中，悬臂梁张力传感器3采用德国霍尼希曼公司生产的型号为SK122FM-3-17-3-O的张力传感器，三轮张力传感器6采用德国霍尼希曼公司生产的型号为DNW-200K的张力传感器，这两种传感器具有监测高频数据的功能，其最大监测频率为2000HZ，非常适合打捆机工作过程中一个打结周期(0.67S)下的捆绳张力变化监测。其中，悬臂梁张力传感器3的测量包角区间为90度至165度，悬臂梁张力传感器3安放位置下的捆绳5与悬臂梁3-1之间的夹角符合传感器包角区间要求。
上述各实施例中，PC机13根据悬臂梁张力传感器3和三轮张力传感器6传输至的监测数据，根据不同位置下的捆绳与打结嘴11、弧针9顶部的包裹角度及包裹区域的摩擦系数，可计算出打结嘴1-1、弧针9两侧关键部位捆绳张力。
综上所述，如图2、图4所示，本发明在使用时，悬臂张力传感器2的悬臂梁3-1将打结嘴1-1外侧捆绳5-2对其的压力检测出，并结合包裹角推导出包裹在悬臂梁3-1上打结嘴外侧捆绳5-2的张力。三轮张力传感器6实时监测搭放在弧针9外侧捆绳5-3、5-4的张力，三轮张力传感器6将接收到的力学信号转化成微电压信号，并传输到信号放大器11上。最后通过PC机13内设置的程序计算出打结器1中打结嘴1-1以及弧针9两侧捆绳的张力数据，通过对这两部分数据的拟合分析，可以对包裹在草捆4上捆绳5张力在打捆及打结过程的动态力学变化进行分析。
上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种在线监测方捆机捆绳不同部位张力的装置，其特征在于：它包括打结器、打结器支撑机架、悬臂梁张力传感器、草捆、捆绳、三轮张力传感器、一级导绳器、捆绳箱、弧针、信号线、信号放大器、信号转换器和PC机；所述悬臂梁张力传感器由悬臂梁和输出端子构成；
所述打结器靠近所述草捆一侧与位于所述草捆前端所述打结器支撑机架连接，所述悬臂梁张力传感器设置在所述打结器支撑机架与所述草捆之间；所述草捆的捆绳搭绕在所述悬臂梁张力传感器的悬臂梁及所述打结器上打结嘴底部，所述捆绳一端连接至所述打结器的卡线轮；
位于所述打结器底部原设置两级导绳器位置处，原二级导绳器位置处代替设置有所述三轮张力传感器；所述捆绳箱中引出的所述捆绳另一端经由所述三轮张力传感器和所述一级导绳器构成的两级导绳器后变向，穿过所述弧针顶部进而绕过所述草捆，连接至所述打结器；所述三轮张力传感器用于对所述弧针外侧捆绳张力进行实时监测；
所述悬臂梁张力传感器的输出端子与所述三轮张力传感器的输出端都经过所述信号线连接至所述信号放大器，将采集到的微电压信号经所述信号放大器处理后生成标准电压信号，并传输至所述信号转换器内转换成模拟信号，通过数据线传输至所述PC机内，由所述PC机实时监测打捆过程中靠近所述打结嘴处捆绳的张力与所述弧针外侧捆绳的张力。
2.如权利要求1所述的一种在线监测方捆机捆绳不同部位张力的装置，其特征在于：所述捆绳一端与所述悬臂梁张力传感器中悬臂梁之间的包角为150度。
3.如权利要求1所述的一种在线监测方捆机捆绳不同部位张力的装置，其特征在于：所述PC机根据所述悬臂梁张力传感器和三轮张力传感器传输至的监测数据，根据不同位置下的所述捆绳与所述打结嘴、弧针顶部的包裹角度及包裹区域的摩擦系数，计算出所述打结嘴、弧针两侧关键部位捆绳张力。
4.如权利要求2所述的一种在线监测方捆机捆绳不同部位张力的装置，其特征在于：所述PC机根据所述悬臂梁张力传感器和三轮张力传感器传输至的监测数据，根据不同位置下的所述捆绳与所述打结嘴、弧针顶部的包裹角度及包裹区域的摩擦系数，计算出所述打结嘴、弧针两侧关键部位捆绳张力。
5.如权利要求1～4任一项所述的一种在线监测方捆机捆绳不同部位张力的装置，其特征在于：所述悬臂梁张力传感器采用德国霍尼希曼公司生产的型号为SK122FM-3-17-3-O的张力传感器。
6.如权利要求1～4任一项所述的一种在线监测方捆机捆绳不同部位张力的装置，其特征在于：所述三轮张力传感器采用德国霍尼希曼公司生产的型号为DNW-200K的张力传感器。
7.如权利要求5所述的一种在线监测方捆机捆绳不同部位张力的装置，其特征在于：所述三轮张力传感器采用德国霍尼希曼公司生产的型号为DNW-200K的张力传感器。
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