CN107873239A - 一种防塞止式青贮饲料收获机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防塞止式青贮饲料收获机，包括：草料夹紧辊对固定辊，其中心轴与收获机固定；草料夹紧辊对浮动辊，其中心轴通过张紧弹簧与固定辊的中心轴连接；第一位置传感器，其固定安转在草料夹紧辊对浮动辊的中心轴一端；第二位置传感器，其固定安装在接料底板上；转速传感器，其固定安装在切刀辊的中心轴一端；作业系统传动装置，其输出轴连接固定辊的中心轴；行走系统传动装置；电控单元，其分别电联第一位置传感器、第二位置传感器、转速传感器、作业系统传动装置和行走系统传动装置；其中，电控单元能够根据张开距离、高度和旋转速度，对作业系统传动装置和行走系统传动装置的传动比进行调节。本发明公开了一种防塞止式青贮饲料收获机的控制方法。

Description

一种防塞止式青贮饲料收获机及其控制方法

技术领域

本发明涉及农牧业机械领域，具体涉及一种防塞止式青贮饲料收获机及其控制方法。

背景技术

为了适应畜牧业飞速发展的需求，用于耕种青贮饲料的土地面积越来越呈现规模化的特点。大面积的青贮饲料耕地需要在指定的期限内完成收获，依靠传统的人力难以满足青贮饲料对饲料品质、收获时机和规模化经营的要求。自行走式青贮饲料机是一种专门用于青贮饲料收获的农牧业机械设备，该设备具有工作效率高、对青贮饲料种类适应性强、收获的饲料可直接喂饲牲畜等优点，深受广大农牧民的欢迎，也极大地提高了青贮饲料收获的效率，对于畜牧业的规模化经营起到了积极的促进作用。

目前广泛应用的自走式青贮饲料收获机，其作业系统与行走系统的功率往往都采用固定比例分配，不能因青贮饲料的疏密程度、长势优劣及水分高低适当调节作业系统与行走系统功率的分配比例。这种青贮饲料收获机仅能针对有限种类的青贮饲料进行高效而顺畅的收获作业；对于植株密度较大、长势较好或水分较高的青贮饲料，则由于作业系统不能有效地分配更多的功率而造成青贮饲料收获机作业系统的堵塞，必须停机进行清堵处置，严重的影响了作业效率和作业质量；而对于植株密度较小、长势较差或水分较低的青贮饲料，则由于作业系统分得的功率过多，使行走系统得不到充足的功率而难以提高行驶速度，进而影响其作业效率的提升。

发明内容

本发明设计开发了一种防塞止式青贮饲料收获机，本发明的发明目的是通过将通过控制行走系统与作业系统的功率按需分配防止收获机的作业系统的堵塞。

本发明设计开发了一种防塞止式青贮饲料收获机的控制方法，本发明的发明目的是解决通过采集传感器信息对行走系统与作业系统的功率进行按需分配防止收获机阻塞的问题。

本发明提供的技术方案为：

一种防塞止式青贮饲料收获机，包括：

草料夹紧辊对固定辊，其中心轴与所述收获机固定；

草料夹紧辊对浮动辊，其中心轴通过张紧弹簧与所述固定辊的中心轴连接；

第一位置传感器，其固定安转在所述草料夹紧辊对浮动辊的中心轴一端，用于监测所述收获机的草料夹紧辊对的张开距离；

第二位置传感器，其固定安装在接料底板上，用于监测所述收获机的接料底板相对于切刀辊中心轴的高度；

转速传感器，其固定安装在所述切刀辊的中心轴一端，用于监测所述切刀辊的旋转速度；

作业系统传动装置，其输出轴连接所述固定辊的中心轴；

行走系统传动装置；

电控单元，其分别电联所述第一位置传感器、所述第二位置传感器、所述转速传感器、所述作业系统传动装置和所述行走系统传动装置；

其中，所述电控单元能够根据所述张开距离、所述高度和所述旋转速度，对所述作业系统传动装置和所述行走系统传动装置的传动比进行调节。

优选的是，还包括：

草料喂入辊对下辊，其具有草料喂入辊对下辊中心轴，在一侧设置第一传动链轮；

草料喂入辊对上辊，其具有草料喂入辊对上辊中心轴，在一侧设置第二传动链轮；

其中，所述第一传动链轮和所述第二传动链轮同侧设置，通过第一传动链条连接。

优选的是，草料喂入辊对下辊中心轴的一侧设置第三传动链轮，所述草料夹紧辊对固定辊的中心轴一侧设置第四传动链轮；

其中，所述第三传动链轮和所述第四传动链轮同侧设置，通过第二传动链条连接，并且所述第一传动链轮和所述第三传动链轮同轴设置。

优选的是，还包括：

支撑链轮；

张紧链轮；

所述草料夹紧辊对浮动辊的中心轴一侧设置第五传动链轮，所述草料夹紧辊对固定辊的中心轴一侧设置第六传动链轮；

其中，所述支撑链轮、所述张紧链轮、所述第五传动链轮和所述第六传动链轮同侧设置，通过第三传动链条连接，所述第四传动链轮和所述第六传动链轮同轴设置。

优选的是，所述切刀棍的中心轴一侧设置第七传动链轮，所述草料夹紧辊对固定辊的中心轴一侧设置第八传动链轮；

其中，所述第七传动链轮和所述第八传动链轮同侧设置，通过第四传动链条连接，并且所述第八传动链轮和所述第六传动链轮同轴设置。

优选的是，所述作业系统传动装置采用液压容积调速装置。

优选的是，所述行走系统传动装置采用无级变速器或者有级变速器。

一种防塞止式青贮饲料收获机的控制方法，使用所述的收获机，包括：

所述电控单元通过所述第一位置传感器、所述第二位置传感器和所述转速传感器接收作业系统负荷信息；

当所述第一位置传感器、所述第二位置传感器和/或所述转速传感器显示作业系统负荷增大，所述电控单元减小所述作业系统传动装置的传动比，增大所述行走系统传动装置的传动比。

优选的是，当所述第一位置传感器、所述第二位置传感器和所述转速传感器均未显示作业系统负荷增大，所述电控单元增大所述作业系统传动装置的传动比，减小所述行走系统传动装置的传动比。

本发明与现有技术相比较所具有的有益效果：本发明利用三个传感器对青贮饲料收获机作业系统的负载实施了有效的监测，实时感知青贮饲料收获机的发生堵塞的趋势，经过电控单元的运算和处理，同时向作业系统变速传动装置的传动比控制装置和行走系统变速传动装置的传动比控制装置发出传动比协调控制信号，通过对两个系统变速传动装置传动比的协调控制来调节功率分配比例，使之适应各种疏密程度、长势和含水量青贮饲料的收获要求，既避免了因作业系统功率不足而造成的堵塞现象，又因合理的分配功率而有效的提高了青贮饲料收获机的作业效率。

附图说明

图1是青贮饲料收获机的作业系统结构示意图。

图2是青贮饲料收获机的动力传动系统结构示意图。

图3是青贮饲料收获机的协调控制关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1～3所示，本发明提供了一种防塞止式青贮饲料收获机，通过控制行走系统与作业系统的功率按需分配防止作业系统的堵塞，使其根据作业系统的负荷变化情况灵活调节功率在作业系统与行走系统的分配比例，使青贮饲料收获机与当前的青贮饲料的疏密程度、长势优劣及含水情况等相适应，既能有效的防止青贮饲料收获机作业系统的阻塞，又能最大限度的利用发动机功率，提高作业效率。

本发明提供的一种防塞止式青贮饲料收获机，主要包括：草料夹紧辊对固定辊120、草料夹紧辊对浮动辊130、第一位置传感器发射端450、第一位置传感器接收端460、第二位置传感器发射端440、第二位置传感器接收端470、转速传感器420、作业系统变速传动装置510、行走系统变速传动装置530以及电控单元500；其中，草料夹紧辊对固定辊中心轴121与收获机固定，草料夹紧辊对浮动辊中心轴131通过张紧弹簧430与草料夹紧辊对固定辊中心轴121连接，第一位置传感器接收端460固定安转在草料夹紧辊对浮动辊中心轴131一端，用于监测与第一位置传感器发射端450的距离，即收获机的草料夹紧辊对的张开距离，第二位置传感器接收端470固定安装在接料底板410上，用于监测第二位置传感器发射端440的距离，即收获机的接料底板410相对于切刀辊中心轴141的高度，转速传感器420固定安装在切刀辊中心轴141一端，用于监测切刀辊140的旋转速度，作业系统传动装置510的输出轴连接草料夹紧辊对固定辊中心轴121，电控单元500分别电联第一位置传感器接收端460、第二位置传感器接收端470、转速传感器420、作业系统变速传动装置510和行走系统变速传动装置530，其中，电控单元500能够根据张开距离、高度和旋转速度，对作业系统变速传动装置510和行走系统变速传动装置530的传动比进行调节。

青贮饲料收获机的作业系统采用四条传动链条310、320、330、340和八个传动链轮210、220、230、240、250、260、270、280，驱动相应的转轴111a、111b、121、131、141，进而带动相应的辊110a、110b、120、130和切刀辊140及其它附属装置运转；草料喂入辊对下辊110a，其具有草料喂入辊对下辊中心轴111a，在一侧设置第一传动链轮210；草料喂入辊对上辊110b，其具有草料喂入辊对上辊中心轴111b，在一侧设置第二传动链轮220，其中，第一传动链轮210和第二传动链轮220同侧设置，通过第一传动链条310连接；在草料喂入辊对下辊中心轴111a的一侧设置第三传动链轮230，草料夹紧辊对固定辊中心轴121一侧设置第四传动链轮240，其中，第三传动链轮230和第四传动链轮240同侧设置，通过第二传动链条320连接，并且第一传动链轮210和第三传动链轮230同轴设置；草料夹紧辊对浮动辊中心轴131一侧设置第五传动链轮250，草料夹紧辊对固定辊中心轴121一侧设置第六传动链轮260，其中，草料夹紧系统支撑链轮170、草料夹紧系统张紧链轮180、第五传动链轮250和第六传动链轮260同侧设置，通过第三传动链条330连接，第四传动链轮240和第六传动链轮260同轴设置；切刀棍中心轴141一侧设置第七传动链轮270，草料夹紧辊对固定辊中心轴121一侧设置第八传动链轮280，其中，第七传动链轮270和第八传动链轮280同侧设置，通过第四传动链条340连接，并且第八传动链轮280和第六传动链轮260同轴设置；草料夹紧辊对固定辊中心轴121为整个青贮饲料收获机作业系统的动力输入轴，与作业系统变速传动装置510的输出轴连接；在本实施例中，作为一种优选，为与草料夹紧辊对的浮动特性相适应，两个中心轴121、131通过轴距可调的第三传动链条330传递动力，传动链条经过了四个传动链轮250、170、180、260，其中，两个分别安装在夹紧辊的中心轴121、131上，向草料夹紧辊传递动力，张紧链轮180和支撑链轮170共同起到张紧第三传动链条330的作用，当草料夹紧辊对之间的距离增大时张紧链轮180在所夹持草料的张力作用下向外移动，反之则在张紧弹簧430张力作用下向内移动，无论草料夹紧辊中心轴121、131之间的距离如何变化，总能使两根中心轴121、131上的传动链轮250、260与传动链条330具有足够的贴合紧度，保证了夹紧辊对的之间稳定的动力传动。

在本发明中，将青贮饲料收获机的草料夹紧辊对设计成浮动型，辊对之间通过张紧弹簧430连接；草料夹紧辊对的两个辊中的一个为固定辊，其中心轴的位置固定在青贮饲料收获机上；另一个辊轴为浮动辊，其中心轴相对于固定辊的中心轴距离可以随单位时间内喂入草料的量而改变，草料夹紧辊对之间的中心轴距离由弹簧的弹力与所夹持草料的张力之间的平衡决定。

在青贮饲料收获机的草料夹紧辊对固定辊中心轴121上设置一个位置传感器的发射端450，草料夹紧辊对浮动辊中心轴131上设置一个位置传感器接收端460，以监测草料夹紧辊对的张开距离，该张开距离的数值反映了所收获的青贮饲料长势或植株密度等情况；如果青贮饲料长势较好，植株密度较高，则青贮饲料收获机在单位行驶距离内喂入的草料量较多，草料夹紧辊对的张开距离较大，作业系统需要分配的功率较多，才能克服由于单位行驶距离内要收获的青贮饲料量增加而引起的额外负荷，因为发动机541的功率是有限的，此时行走系统分得的功率要相对减少，降低行驶速度，减少单位时间内青贮饲料的喂入量，进而减轻作业系统的工作负荷；反之，如果青贮饲料长势较差，植株密度较低，则草料夹紧辊对的张开距离较小，单位行驶距离内要收获的青贮饲料数量较少，此时为了提高青贮饲料收获机的作业效率，需要分配给行走系统较多功率，加快行驶速度，提高作业效率，作业系统只需分配较少的功率就能克服单位行驶距离内需要收获青贮饲料的负荷。

在青贮饲料收获机切刀辊中心轴141上设置的位置传感器发射端440，收集切碎草料的接料底板410上设置相对于切刀辊140的位置传感器接收端470，以监测接料底板410相对于切刀辊中心轴141的高度，该高度值反映了青贮饲料收获机作业系统的功率分配与当前负荷的适配情况；当接料底板410距离切刀辊140的高度小于一定值时，说明作业系统分得的功率充足，此时应增加行走系统的功率分配，以加快作业速度；当接料底板410距离切刀辊140的高度超过一定值时，说明作业系统分得的功率不足，此时应减少行走系统的功率分配，余下更多功率给作业系统，以克服增加的作业阻力，防止青贮饲料收获机阻塞。

切刀辊140转速的期望值与青贮饲料收获机的油门踏板深度、发动机的期望转速、变速器的传动比以及作业系统的传动比等运行因素有关。

在青贮饲料收获机收集切碎草料的接料底板410上设置相对于切刀辊140的位置传感器接收端470，以监测接料底板410相对于切刀辊中心轴141的高度，该高度值反映了青贮饲料收获机作业系统的功率分配与当前负荷的适配情况；当接料底板410距离切刀辊140的高度小于一定值时，说明作业系统分得的功率充足，此时应增加行走系统的功率分配，以加快作业速度；当接料底板410距离切刀辊140的高度超过一定值时，说明作业系统分得的功率不足，此时应减少行走系统的功率分配，余下更多功率给作业系统，以克服增加的作业阻力，防止青贮饲料收获机阻塞。

接料底板410距离切刀辊140高度的门限值应根据具体的青贮饲料收获机动力系统配置情况和所收获饲料种类设置和调整。

青贮饲料收获机的作业系统还包括安装于调质前辊中心轴151a上的调质前辊150a和安装于调质后辊中心轴151b上的调质后辊150b，调质前辊150a和调质后辊150b平行安装，调质前辊150a的转速高于调质后辊150b，依靠转速差进一步粉碎草料。另外还包括安装于鼓风辊中心轴161上的鼓风辊160，起作用在于将调质后的草料送入草料收集装置。

青贮饲料收获机作业系统变速传动装置510的传动比可以在一定范围内按需调节，可以是有级变速传动装置，也可以是无级变速传动装置，其传动比受控于电控单元500；作为一种优选，作业系统变速传动装置510由液压变量泵512、液压变量马达513和补油泵511组成的液压容积调速系统，通过液压变量泵512和液压变量马达513的排量控制可以连续的调节传动比，实现无级变速功能。

青贮饲料收获机行走系统变速传动装置530的传动比可以在一定范围内按需调节，可以是有级变速器也可以是无级变速器，其传动比受控于电控单元500；作为一种优选，行走系统的变速传动装置530可以采用金属带式无级变速器531，也可以采用其它能够接收电控单元500传动比控制指令的无级变速器或有级变速器。

青贮饲料收获机作业系统与行走系统的功率分配比例调节由电控单元500控制，电控单元500根据上述两个位置传感器460、470和一个转速传感器420的信号所反映的作业系统负荷情况，实时协调控制作业系统变速传动装置510的传动比和行走系统变速传动装置530的传动比，通过二者传动比的协调控制改变青贮饲料收获机在两个系统之间的功率分配比例关系，到达既防止作业系统堵塞又充分利用发动机541功率，进而提高整机工作效率的目的。

在另一种实施例中，感器数量可以不止为三个，因系统的需要数量可以增加，或因系统简化的需要数量也可以减少，但至少有一个传感器。

本发明提供的控制方法通过电控单元500进行控制，具体控制策略如下：

电控单元500接收到位置传感器460、470和转速传感器420传来的青贮饲料收获机作业系统负荷信息；

当三个传感器460、470、420的输出信号均未显现作业系统负荷较大时，则行走系统需要更多的功率，需要减小行走系统变速传动装置530的传动比，同时增大作业系统变速传动装置510的传动比；此时，在同样的发动机541功率输入下，行走系统分得的功率更多，作业系统分得的功率较少，使青贮饲料收获机的行驶速度更快，作业效率更高；在本实施例中，作为一种优选，当所有信息来源都反映作业系统负荷较小时，电控单元500立即发出协调控制指令，通过增加作业系统变速传动装置510的传动比，即减小液压变量泵512的排量，增加液压变量马达513的排量，使作业系统的运转速度变慢，将更多的功率分配给行走系统；同时减小行走系统变速传动装置530的传动比，使行走系统的行进速度加快，增加单位时间内青贮饲料的喂入量，用同样的方法改变作业系统与行走系统的功率分配比例，充分利用发动机的功率，提高青贮饲料收获机的作业效率。

当三个传感器460、470、420之一输出的信号显现作业系统负荷较大时，则作业系统需要分配更多功率，需要减小作业系统变速传动装置510的传动比，同时增大行走系统变速传动装置530的传动比。此时，在同样的发动机541转速和功率输入下，行走系统分得的功率更少，作业系统分得的功率更多，使青贮饲料收获机行驶速度降低，由于更多的功率分配到作业系统，增加其克服作业阻力的功率，同时由于降低了青贮饲料收获机的行驶速度，进而减少了单位时间青贮饲料的喂入量，减小了青贮饲料收获机的作业阻力，从两个方面防止了堵塞的发生；在本实施例中，作为一种优选，当任意一个信息来源反映出作业系统负荷增大，且即将发生堵塞时，电控单元500发出协调控制指令，通过减小作业系统变速传动装置510的传动比，即增加液压变量泵512的排量，减小液压变量马达513的排量，使作业系统的运转速度更快，将更多的功率分配给作业系统，使其具有足够的功率克服作业系统增加的负荷；同时增加行走系统变速传动装置530的传动比，使行走系统的行进速度放慢，减少单位时间青贮饲料的喂入量，降低作业系统的负荷，进而改变了作业系统与行走系统的功率分配比例，避免了青贮饲料收获机的塞止。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种防塞止式青贮饲料收获机，其特征在于，包括：

草料夹紧辊对固定辊，其中心轴与所述收获机固定；

草料夹紧辊对浮动辊，其中心轴通过张紧弹簧与所述固定辊的中心轴连接；

第一位置传感器，其固定安转在所述草料夹紧辊对浮动辊的中心轴一端，用于监测所述收获机的草料夹紧辊对的张开距离；

第二位置传感器，其固定安装在接料底板上，用于监测所述收获机的接料底板相对于切刀辊中心轴的高度；

转速传感器，其固定安装在所述切刀辊的中心轴一端，用于监测所述切刀辊的旋转速度；

作业系统传动装置，其输出轴连接所述固定辊的中心轴；

行走系统传动装置；

电控单元，其分别电联所述第一位置传感器、所述第二位置传感器、所述转速传感器、所述作业系统传动装置和所述行走系统传动装置；

其中，所述电控单元能够根据所述张开距离、所述高度和所述旋转速度，对所述作业系统传动装置和所述行走系统传动装置的传动比进行调节。

2.如权利要求1所述的防塞止式青贮饲料收获机，其特征在于，还包括：

草料喂入辊对下辊，其具有草料喂入辊对下辊中心轴，在一侧设置第一传动链轮；

草料喂入辊对上辊，其具有草料喂入辊对上辊中心轴，在一侧设置第二传动链轮；

其中，所述第一传动链轮和所述第二传动链轮同侧设置，通过第一传动链条连接。

3.如权利要求2所述的防塞止式青贮饲料收获机，其特征在于，草料喂入辊对下辊中心轴的一侧设置第三传动链轮，所述草料夹紧辊对固定辊的中心轴一侧设置第四传动链轮；

其中，所述第三传动链轮和所述第四传动链轮同侧设置，通过第二传动链条连接，并且所述第一传动链轮和所述第三传动链轮同轴设置。

4.如权利要求3所述的防塞止式青贮饲料收获机，其特征在于，还包括：

支撑链轮；

张紧链轮；

所述草料夹紧辊对浮动辊的中心轴一侧设置第五传动链轮，所述草料夹紧辊对固定辊的中心轴一侧设置第六传动链轮；

其中，所述支撑链轮、所述张紧链轮、所述第五传动链轮和所述第六传动链轮同侧设置，通过第三传动链条连接，所述第四传动链轮和所述第六传动链轮同轴设置。

5.如权利要求4所述的防塞止式青贮饲料收获机，其特征在于，所述切刀棍的中心轴一侧设置第七传动链轮，所述草料夹紧辊对固定辊的中心轴一侧设置第八传动链轮；

其中，所述第七传动链轮和所述第八传动链轮同侧设置，通过第四传动链条连接，并且所述第八传动链轮和所述第六传动链轮同轴设置。

6.如权利要求5所述的防塞止式青贮饲料收获机，其特征在于，所述作业系统传动装置采用液压容积调速装置。

7.如权利要求6所述的防塞止式青贮饲料收获机，其特征在于，所述行走系统传动装置采用无级变速器或者有级变速器。

8.一种防塞止式青贮饲料收获机的控制方法，其特征在于，使用如权利要求1-7所述的收获机，包括：

所述电控单元通过所述第一位置传感器、所述第二位置传感器和所述转速传感器接收作业系统负荷信息；

当所述第一位置传感器、所述第二位置传感器和/或所述转速传感器显示作业系统负荷增大，所述电控单元减小所述作业系统传动装置的传动比，增大所述行走系统传动装置的传动比。

9.如权利要求8所述的防塞止式青贮饲料收获机的控制方法，其特征在于，当所述第一位置传感器、所述第二位置传感器和所述转速传感器均未显示作业系统负荷增大，所述电控单元增大所述作业系统传动装置的传动比，减小所述行走系统传动装置的传动比。