CN105120650A - 控制卸载系统的谷物传送速率的方法 - Google Patents

控制卸载系统的谷物传送速率的方法 Download PDF

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Abstract

一种控制卸载机系统(12)的谷物的传送速率的方法，包括提供谷物保持装置(14)和与该谷物保持装置(14)连通的卸载机(12)，该卸载机(12)有用于从谷物保持装置(14)接收谷物的进口(28)以及用于排出谷物的出口(62)。在谷物保持装置(14)内的装置(18)可操作成用于将谷物保持装置(14)内的谷物可控制地供给卸载机(12)，并包括功率源。该方法的特征在于：监测(84、184)与装置(18)的功率源相关联的参数；使得功率源的该参数与最大预定界限值比较(86、186)；以及自动控制(88、90、92、94、96、98、188、190、192、194、196、198)该装置(18)向卸载机(12)传送谷物的传送速率。

Description

控制卸载系统的谷物传送速率的方法
技术领域
本发明通常涉及在谷物保持装置内的、用于将谷物供给卸载机的装置的控制，该卸载机可操作成用于从保持装置传送谷物。
背景技术
当前的谷物保持系统(例如农业收割机的联合收割机谷物储罐卸载系统)通常包括将谷物供给一个或若干个卸载机传送器的单个或多个装置，通常为一个或若干个横向传送器，该一个或若干个卸载机传送器通常为竖直卸载机传送器，它包括卸载机传送器元件，例如螺旋传送器，该卸载机传送器元件可操作成用于将谷物升高至大致水平的传送器或螺旋传送器，该传送器或螺旋传送器将谷物传送给卡车或其它保持箱。当前，大部分横向、竖直和水平传送器或螺旋传送器只能够以最大卸载或排出速率来操作该系统或者处于关闭状态。
农业收割机收割具有变化水含量的多种不同类型的谷物。根据谷物的类型和谷物的水含量，谷物从农业收割机的卸载速率能够有很大变化。由卸载系统消耗的发动机功率量也由于谷物的类型和水含量而有较大变化。通常，水含量大于百分之25的玉米将消耗最大量的发动机功率。
非常希望使得农业收割机的收割速率最大化，这通常需要使得农业收割机在它的最大发动机功率下操作。不幸的是，由于当卸载农作物消耗大量功率时(例如具有更高水含量的玉米)由卸载系统消耗增加量的发动机功率，农业收割机可能遇到超过最大发动机功率的操作状态，从而导致农业收割机失速。相反，当卸载农作物消耗减小量的功率时，农业收割机可能有可以使用的附加发动机功率。
因此，需要一种根据监测的收割机功率源的参数来控制农业收割机的卸载系统的传送速率的方法，以便使得操作性能最大化。例如，卸载系统的传送速率将响应超过预定最大值的参数而降低，并响应小于预定最大值的参数而增加。
发明内容
本发明大致涉及根据监测将谷物供给卸载机系统的装置的操作参数以及使得该参数与最大预定界限值比较来控制卸载机系统的传送速率。
根据本发明的一个方面，一种控制卸载机系统的谷物的传送速率的方法包括提供谷物保持装置和提供与该谷物保持装置连通的卸载机，该卸载机有用于从谷物保持装置接收谷物的进口以及用于排出谷物的出口。该方法还包括在谷物保持装置内提供可操作成用于将谷物保持装置内的谷物可控制地供给卸载机的装置。该方法的特征在于：监测与该装置的功率源相关联的参数；使得功率源的该参数与最大预定界限值比较；以及自动控制该装置向卸载机传送谷物的传送速率。
本发明的控制方法的优点在于，通过监测和使得卸载机系统的操作参数与最大预定界限值比较，能够控制谷物的传送速率，以便使得性能最大化。
通过下面结合附图对优选实施例的更详细说明，将清楚本发明的其它特征和优点，该附图通过实例表示了本发明的原理。
附图说明
图1是典型农业收割机的简化正视图，该农业收割机包括卸载机，该卸载机可根据本发明控制地操作成用于将谷物从机器的谷物储罐卸载至伴随的容器内。
图2是图1的卸载机的多个方面的简化透视图，该卸载机与可根据本发明控制成用于向该卸载机供给谷物的装置相连。
图3是图1和2的卸载机和相关联装置的简化示意图，并另外表示了本发明的控制的多个方面。
图4是表示本发明的控制操作的示例方法的步骤的流程图。
图5是表示本发明的控制操作的示例方法的步骤的流程图。
具体实施方式
下面参考附图，在图1中表示了示例农业收割机器或农业收割机10，它包括卸载机系统11，该卸载机系统11有卸载机或卸载机传送器12，该卸载机或卸载机传送器12与谷物保持装置连通或者可操作成用于从谷物保持装置卸载谷物，该谷物保持装置是普通谷物储罐14，布置在收割机10的上部区域上。如图1中所示，收割机10表示为公知的、市场上可获得的联合收割机，该联合收割机可操作成用于收割多种谷物，包括但不局限于：小麦、豆、玉米、稻米等。通常，谷物进行收割，并从茎、荚或其它农作物材料上脱粒，且通过清洁谷物传送器而离开收割机10的清洁系统传送至谷物提升机(未示出)。然后，谷物提升机使得谷物向上升高至谷物供给传送器，该谷物供给传送器可操作成用于将谷物排出至谷物储罐14内。当谷物储罐14充满谷物或者充装至合适高度时，卸载机传送器12能够操作成用于将谷物从储罐14卸载至地面上或卸载至货车、卡车或其它车辆、或者箱或其它谷物容器16(例如所示的更大容器)或16A(更小容器)内。
在一个实施例中，谷物储罐和卸载机或卸载机传送器能够与静止谷物储罐或可运动谷物储罐相连，该静止谷物储罐或可运动谷物储罐并不与收割机相连。
还参考图2和3，谷物储罐14包括可操作成用于将容纳于其中的谷物供给或传送给卸载机传送器12的装置18。这里，装置18包括一对普通横向传送器20和22，该对普通横向传送器20和22以公知方式布置在谷物储罐的地板中的侧向延伸覆盖沟槽58中。横向传送器20和22各自包括大致水平的细长螺旋传送器，该螺旋传送器可通过驱动器24而旋转，如图2中箭头所示，用于通过相应沟槽58而将谷物传送给卸载机传送器12的进口端28中的开口26。传送给卸载机传送器12的谷物从在出口端62处的开口64(图1)排出。这里还应当知道，尽管在谷物储罐14中的装置18表示为包括用于将谷物供给卸载机传送器12的两个横向传送器20和22，但是多种其它传送器设置能够用于执行该功能，包括但不局限于：单个传送器，或者超过两个传送器，例如两个横向传送器供给主传送器，该主传送器再供给卸载机传送器。还有，尽管表示了螺旋传送器，但是装置18能够包括其它类型的传送器，例如一条或若干条运动皮带，或者适合用于将谷物供给卸载机传送器的任意其它装置。覆盖沟槽可以用于限制从谷物储罐进入沟槽58内的谷物流以及限制能够由储罐内的、在传送器20和22上面的谷物对该传送器20和22施加的压力。
传送器20和22的驱动器24能够包括流体马达，该流体马达由通过流体管线32而从泵30接收的增压流体来驱动。也可选择，驱动器24能够为电马达驱动器或者机械驱动器，例如皮带驱动器、链驱动器等。在一个实施例中，传送器20和22能够分别由卸载机传送器来驱动。特别参考图3，卸载机传送器12由驱动器24来驱动，该驱动器24也能够是通过泵30来驱动的流体马达、电马达驱动器、或者机械驱动器，例如皮带驱动器、链驱动器等。
驱动器24和泵30包括本发明的控制元件34，该控制元件34可操作成用于控制卸载机传送器12和装置18，如后面进一步介绍的。如图3中进一步所示，其它控制元件34包括基于处理器的控制器36、输入装置38和至少一个传感器，优选是包括压力传感器40和速度传感器42(在流体驱动器的情况下)，或者电信号传感器例如电流传感器(在电驱动器的情况下)，或者扭矩或应变仪(在机械驱动器的情况下)，提出了几个可选方案，它们都通过合适的导电通路44而与控制器36连接，该导电通路44能够是例如线束的金属线，或者是有线或无线的通信网络。
如在图1和2中集中所示，卸载机传送器12包括：细长的向上或大致竖直延伸的螺旋传送器46，该螺旋传送器46支承为用于在向上延伸的管形壳体48中旋转；以及水平定向或定向成与水平方向成很小锐角的细长螺旋传送器50，该细长螺旋传送器50支承为在细长管形壳体51中旋转，该细长管形壳体51与壳体48连接和形成该壳体48的连续部分。壳体51和壳体48的上部部分由壳体48的下部部分以悬臂关系来支承，用于相对于它以公知方式在侧向延伸卸载位置(如图1中所示)和向后延伸装载位置(与卸载位置成大约90度角度)之间旋转。螺旋传送器50与螺旋传送器46连接，因此用于以合适方式旋转，例如通过斜齿轮、虎克(Hooke)接头等，也以公知方式，且螺旋传送器46由与其连接的驱动器24来驱动。
除了谷物卸载状态(如收割机在田地中运行时操作)，也可能产生反向谷物装载状态。例如，在操作停止后重新开始卸载，即起动状态，或者当谷物储罐14变空时，这些在申请人的美国非临时专利申请No.12/470153中更详细介绍，该美国非临时专利申请No.12/470153的申请日为2009年5月21日，该文献整个被本文参引。应当知道，本发明的、控制谷物向卸载机传送器供给的速率的示例方法设置成在这样的反向谷物装载状态中操作，且这里不再进一步介绍。
如图2和3中所示，传感器40和速度传感器42结合一个或多个横向传送器20和22的驱动器24来示例说明，但是它们也能够与一个或多个螺旋传送器46、50连接，即装置18的任意从动部件，且可操作成用于产生表示装置18的一个或多个部件的操作参数的信号，例如流体压力和转速，并将这些信号输出给控制器36。对于本申请，术语装置能够集中表示构成装置的部件，或者表示包括该装置的一个或多个部件。这些操作参数能够与由装置18消耗的发动机功率相关联。在另一实施例中，这样的操作参数能够与由装置18传送谷物的传送速率相关联。通常，更高流体压力和更低转速将表示装置18的更高扭矩负载或旋转阻力，这是由于阻塞或阻止谷物进入进口端28。装置18的更低流体压力和更高转速将表示更低扭矩负载和更小阻力。在电驱动器的实例中，操作电流将不同，而在机械驱动器的实例中，测量的扭矩或应变将不同，尽管这些参数可能类似地与由横向传送器消耗的发动机功率相关联。另外，当谷物储罐14变空时，导致沟槽58中很少谷物，甚至将需要更低的扭矩。作为特殊情况，在装置18操作开始时，较高压力和部件的很少或并不旋转将表示塞满了的进口端，较低压力和最大转速将解释为空的或接近空的状态。控制器36根据本发明使用该压力和速度信息与例如来自发动机66的连续监测闭环反馈组合，包括计算农业收割机的可用发动机功率或者其它操作参数，如后面更详细所述，以便控制卸载操作。再有，在另外类型的驱动器(例如电驱动器、机械驱动器)的实例中，将使用例如电流、应变测量值或扭矩测量值的其它检测条件。
控制器34还设置成利用输入装置38或另一输入装置来可变地控制装置18的操作。这种结构或设置认识到有当并不希望最大卸载速率的情况，例如当谷物容器顶部关闭时，或者当卸载至更小容器时，例如图1中的容器16A，其中，在更高速率下卸载可能引起溢出等。在这种情况下，输入装置可以用于改变卸载速率，直到找到合适速率。这里，控制装置34的控制器36以及输入装置38能够设置成(例如编程成)通过基于操作参数的闭环反馈回路而响应通过输入装置38输入的指令来控制装置18的操作，该操作参数例如可用发动机功率或者谷物的传送速率或者其它合适的操作参数。为了有利于方便和简单的操作，输入装置38能够布置在多功能或推进手柄60(图3)上或其它位置。也可选择，输入装置70能够定位在操作人员控制台68(图3)上。在一个实施例中，如图3中进一步所示，输入装置70能够是可在自动模式(“A”)和操作人员可控制模式之间旋转的旋钮，在该自动模式(“A”)中，装置18的操作参数自动控制成最大界限值，例如可用发动机功率。在操作人员可控制模式中，操作人员能够选择地指示装置18的合适操作参数，例如转速或谷物传送速率(在最小值(“MIN”)和最大值(“MAX”)之间)，且这样的选择控制也有最大界限值，例如可用发动机功率、谷物传送速率或者其它合适的操作参数。应当知道，可以使用其它的输入装置布置。
控制装置34还能够设置成(例如编程成)能够从另一车辆来进行卸载操作的远程信息控制，例如包含或拖曳容器的车辆，谷物卸载至该容器内，例如卡车或牵引车，或者其它遥控位置，例如控制中心。
参考图4，下面介绍本发明的、控制谷物供给农业收割机的卸载机传送器12的供给速率的示例方法72。如图4中进一步所示，方法72是连续闭环反馈回路，其中，控制器36(图3)监测卸载机系统(更具体地说，卸载机传送器12和装置18)是否打开或工作，如由决定方框80所示。当卸载机系统关闭或未工作时，控制环重新开始，但是当卸载机系统打开或工作时，控制环前进至选择地设置要监测的操作参数，例如最大或最小传送速率，由方框82表示。例如，操作参数能够包括关于收割机的一个或多个参数，例如可以监测扭矩、速度、燃料消耗、冷却剂温度、安培数、压力和油温。为了说明目的，术语参数能够包括多于一个的参数，例如一个或多个部件和/或系统/子系统的压力和转速。一旦在方框82中选择地设置操作参数，对参数(例如与电源相关联的参数，例如消耗的总发动机功率)进行监测或测量，由方框84表示。这种测量可以基于燃料消耗、发动机速度或其它合适参数中的一个或多个的测量。一旦在方框84中已经监测或测量该参数，该参数与最大预定界限值比较(在方框86中)。在一个实施例中，在方框86中，参数还与最小预定界限值比较，尽管在方框86中表示了最小和最大预定界限值。
一旦在方框86中参数与最大预定界限值进行比较(以及还选择地与最小预定界限值比较)，在决定方框88中，确定参数是否小于最大预定界限值。
只是为了说明目的和并不是限制，当在方框84中要监测的参数是消耗的总发动机功率时，消耗的总发动机功率与至少最大预定界限值比较，例如在方框86中的最大预定发动机功率。最大预定发动机功率值能够是由发动机产生的功率的百分之100或者一些更小的值，原因是例如最小操作状态可能超过最大预定发动机功率值，从而导致发动机失速。根据在方框86中的比较，当消耗的总功率小于最大预定发动机功率值时(在方框88中)，有可用发动机功率。不过，根据在方框86中的比较，当消耗的总功率基本等于最大预定发动机功率值时(在方框92中)，有基本零可用功率，因为使用的发动机功率基本等于可用发动机功率。最后，根据在方框86中的比较，当消耗的总功率大于最大预定发动机功率值时(在方框96中)，发动机功率不足，因为使用的发动机功率超过可用发动机功率。
当消耗的总功率小于最大预定发动机功率值时(在方框88中)，有可用发动机功率，且装置18的传送速率增加，由方框90表示。增加的传送速率量能够是大于当前传送速率的预定量或百分数，或者在另一实施例中，增加的传送速率预定量能够等于可用发动机功率的一定百分数。在一个实施例中，该百分数能够等于可用功率的百分之100。
一旦装置18的传送速率在方框90中增加，控制环前进至方框99，其中，控制器36(图3)监测卸载机系统(更具体地说，卸载机传送器12和装置18)是否打开或工作。当卸载机系统关闭或未工作时，控制环重新开始，但是当卸载机系统打开或工作时，控制环返回至监测操作参数，如由方框84所示，如前面所述。
不过，当参数(例如消耗的总功率)不小于最大预定发动机功率值时(在方框88中)，确定消耗的总功率是否基本等于最大预定界限值，如方框92中所示。当消耗的发动机功率量基本等于可用功率时，没有可用发动机功率，且保持装置18的传送速率，如在方框94中所示，且控制环前进至方框99。
在方框99中，控制器36(图3)监测卸载机系统(更具体地说，卸载机传送器12和装置18)是否打开或工作。当卸载机系统关闭或未工作时，控制环重新开始，当卸载机系统打开或工作时，控制环前进至监测操作参数，如由方框84所示，如前面所述。
不过，当消耗的发动机功率量并不基本等于最大预定发动机功率值时(在方框92中)，确定消耗的发动机功率量是否大于最大预定发动机功率值，如在方框96中所示。不过，当消耗的发动机功率量不小于最大预定发动机功率值(方框88)或不等于最大预定发动机功率值(方框92)时，消耗的发动机功率量必须大于最大预定发动机功率值(方框96)。因为消耗的发动机功率量小于可用功率，因此发动机功率不足，装置18的传送速率降低，如在方框98中所示，且控制环前进至方框99。
在方框99中，控制器36(图3)监测卸载机系统(更具体地说，卸载机传送器12和装置18)是否打开或工作。当卸载机系统关闭或未工作时，控制环重新开始，但是当卸载机系统打开或工作时，控制环前进至监测操作参数，如由方框84所示，如前面所述。
通过本发明的示例方法，收割机性能(例如发动机功率输出或者其它参数，如前所述)能够通过相应增加、保持或减小装置的传送速率而相对于最大预定界限值水平得以保持。增加、保持或减小装置的传送速率是由于反馈回路来产生，该反馈回路连续监测参数和再使得参数与预定最大界限值比较。
下面将参考图5介绍本发明的、控制将谷物供给农业收割机的卸载机传送器12的供给速率的示例方法172。如图5中所示，方法172是连续闭环反馈回路，其中，控制器36(图3)监测卸载机系统(更具体地说，卸载机传送器12和装置18)是否打开或工作，如由决定方框180所示。当卸载机系统关闭或未工作时，控制环重新开始，但是当卸载机系统打开或工作时，控制环前进至选择地设置要监测的操作参数，例如扭矩或速度，由方框182表示。
一旦选择地设置(或不设置)操作参数，操作人员就选择地设置装置18的操作参数，例如传送速率，如在方框183中所示。例如，操作人员可能希望将装置18的传送速率选择地设置在特定水平，例如最大传送速率的百分之50或者更少，以便保持提高的卸载处理的控制，例如将谷物卸载至更小的收集容器中。一旦操作人员设置了装置18的操作参数，就监测或测量另一参数，例如消耗的总发动机功率，由方框184所示。应当知道，任意数目的其它参数可以类似地监测和测量，如前所述。一旦消耗或使用的发动机功率(“EPU”)已经进行监测或测量，EPU参数就与最大预定界限值比较，例如最大预定发动机功率值(在方框186中)。在一个实施例中，在方框186中，参数还与最小预定界限值比较，尽管最小和最大预定界限值都在方框186中表示。
一旦EPU与最大预定发动机功率值比较(在方框186中)，在决定方框188、192、196中，确定EPU是小于、基本等于还是大于最大预定发动机功率值(在相应决定方框中)，即是否有可用发动机功率。
当EPU小于最大预定发动机功率值时(在方框188中)，有可用发动机功率，且装置18的传送速率增加，由方框190表示。增加的传送速率量能够是大于当前传送速率的预定量或百分数，或者在其它实施例中，增加的传送速率预定量能够等于可用发动机功率的一定百分数。在一个实施例中，该百分数能够等于可用功率的百分之100。
一旦装置18的传送速率在方框190中增加，控制环前进至方框199，其中，控制器36(图3)监测卸载机系统(更具体地说，卸载机传送器12和装置18)是否打开或工作。当卸载机系统关闭或未工作时，控制环重新开始，但是当卸载机系统打开或工作时，控制环前进至监测EPU，如由方框184所示，如前面所述。
不过，当参数(例如EPU)不小于最大预定发动机功率值时(在方框188中)，确定EPU是否基本等于最大预定界限值，如方框192中所示。当EPU基本等于可用功率时，没有可用发动机功率，且保持装置18的传送速率，如在方框194中所示，且控制环前进至方框199。
在方框199中，控制器36(图3)监测卸载机系统(更具体地说，卸载机传送器12和装置18)是否打开或工作。当卸载机系统关闭或未工作时，控制环重新开始，当卸载机系统打开或工作时，控制环前进至监测EPU，如由方框184所示，如前面所述。
不过，当EPU并不基本等于最大预定发动机功率值时(在方框192中)，确定EPU是否大于最大预定发动机功率值，如在方框196中所示。而且，因为EPU不小于最大预定发动机功率值(方框188)或不等于最大预定发动机功率值(方框192)时，EPU必须大于最大预定发动机功率值(方框196)。因为EPU小于可用功率，因此发动机功率不足，装置18的传送速率降低，如在方框198中所示，且控制环返回至方框199。
在方框199中，控制器36(图3)监测卸载机系统(更具体地说，卸载机传送器12和装置18)是否打开或工作。当卸载机系统关闭或未工作时，控制环重新开始，但是当卸载机系统打开或工作时，控制环前进至监测EPU，如由方框184所示，如前面所述。
通过本发明的示例方法，参数(例如收割机发动机功率使用或输出)能够通过将可用发动机功率分配给卸载系统的装置而保持成接近最大预定界限值。附加发动机功率的这种分配导致卸载系统的装置的传送速率增加。也可选择，当功率不足时，分配给卸载系统的装置的功率降低，因此降低卸载系统的装置的传送速率，以使得消耗的发动机功率不超过可用于操作收割机的发动机功率量。
应当知道，当这些增加或减小落在卸载系统的装置的预定操作限制或预定操作范围之外时，卸载系统的装置的操作参数(例如在示例方法中的传送速率)的任何确定的增加或减小都不能实现。因此，在有可用发动机功率，且卸载系统的装置在最大传送速率下操作的这些情况中，卸载系统的装置的相关操作参数将不会进一步增加。相反，在发动机功率不足或超过其它最大预定界限值的情况下，卸载系统的装置以最小传送速率来操作，且卸载系统的装置的相关操作参数将不会进一步降低。
尽管已经参考优选实施例介绍了本发明，但是本领域技术人员应当知道，可以进行多种变化，且等效物可以代替优选实施例的元件，而并不脱离本发明的范围。另外，可以进行多种变化，以便使得本发明的教导适应特殊情况或材料，而并不脱离本发明的基本范围。因此，本发明并不局限于公开为实现本发明的最佳模式的特殊实施例，而是本发明将包括落在所附权利要求范围内的全部实施例。

Claims (8)

1.一种控制卸载机系统(11)的谷物的传送速率的方法，包括以下步骤：
提供谷物保持装置(14)；
提供与该谷物保持装置(14)连通的卸载机(12)，该卸载机(12)有用于从谷物保持装置(14)接收谷物的进口(28)以及用于排出谷物的出口(62)；
在谷物保持装置(14)内提供可操作成用于将谷物保持装置(14)内的谷物可控制地供给卸载机(12)的装置(18)，所述装置(18)包括功率源；
其特征在于：监测(84、184)与装置(18)的功率源相关联的参数；
使得功率源的该参数与最大预定界限值比较(86、186)；以及
自动控制(88、90、92、94、96、98、188、190、192、194、196、198)该装置(18)向卸载机(12)传送谷物的传送速率。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：自动控制(88、90、92、94、96、98、188、190、192、194、196、198)包括当监测的参数小于最大界限值时在预定操作范围内可控制地增加(88、90、188、190)该装置(18)的谷物传送速率。
3.根据权利要求1所述的方法，其中：自动控制(88、90、92、94、96、98、188、190、192、194、196、198)包括当监测的参数大于最大界限值时在预定操作范围内可控制地降低(96、98、196、198)该装置(18)的谷物传送速率。
4.根据权利要求1所述的方法，其中：自动控制(88、90、92、94、96、98、188、190、192、194、196、198)包括当监测的参数基本等于最大界限值时在预定操作范围内可控制地保持(92、94、192、194)该装置(18)的谷物传送速率。
5.根据权利要求1所述的方法，其中：比较(86、186)该装置(18)的参数包括使得功率源的参数与最小预定界限值比较(86、186)。
6.根据权利要求1所述的方法，其中：该参数从以下组中选择，该组包括：扭矩、速度、燃料消耗、冷却剂温度、安培数、压力和油温。
7.根据前述任意一项权利要求所述的方法，还包括：将该装置(18)的操作参数选择地设置(82、182)成预定值的步骤。
8.根据权利要求1至6中任意一项所述的方法，还包括：将谷物保持装置(14)提供于农业收割机(10)上的步骤，其中，卸载机(12)的出口(62)从收割机(10)排出谷物。
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