CN109020661A - 一种具有智能双螺旋搅拌头的有机肥翻抛机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有智能双螺旋搅拌头的有机肥翻抛机，包括传动箱、搅拌头和智能控制系统，所述搅拌头为智能双螺旋搅拌头，所述传动箱一端与电动机连接，另一端分别与双螺旋搅拌头连接；所述双螺旋搅拌头分别为检测搅拌头和执行搅拌头，所述检测搅拌头和执行搅拌头并排安装在传动箱的一端。所述智能控制系统包括检测探针、单片机控制单元、无线通信模块和上位机。本发明的智能控制系统包含BP神经网络智能算法。通过算法预判当前发酵阶段的发酵效率最高时的最优环境条件值，并通过比较当前的温度、水分、氧气含量条件与最优值之间的差值，判断出达到最优值所需的温度、水分、氧气含量值调节值，通过智能控制系统与执行机构实现最优值。

Description

一种具有智能双螺旋搅拌头的有机肥翻抛机

技术领域

本发明涉及有机肥翻抛机，特别是一种具有智能双螺旋搅拌头的有机肥翻抛机。

背景技术

我国农业、畜牧业、养殖业的发展提高了人们的生活质量，同时也产生了大量的禽畜粪便、生活垃圾等有机垃圾。将这些有机垃圾回收、发酵再还田，不仅节约了资源，还防止了环境污染。有机物发酵过程中的温度、湿度、含氧量等条件决定了有氧发酵的效率与质量，因此要做出适时的调节。欧美等西方国家畜牧业发展早，对有机肥料发酵搅拌设备的研究也早于我国，如美国、德国、加拿大、奥地利等国。其典型代表产品有美国和加拿大联合研制的圣甲虫翻抛机、德国BACKHUS搅拌机、芬兰ALLU和西门子IPS翻抛机等。随着我国经济的发展及农业部的大力支持，有机肥料发酵设备的理论研究与设备技术改造在我国逐步兴起，如豫星搅拌机、力扬搅拌机等。

翻抛机是一种基于动态堆肥而研发生产的机械设备，早期的堆肥工艺是静态堆肥，常常由于供氧不足而转化成厌氧发酵，会产生大量硫化氢等臭气，且有爆炸风险。

有机肥翻抛机工作原理：在纵行走机构的运送下，高速运转的圆耙将发酵料堆抛起、散落并产生一定的位移，使料堆在池内有规律、等距离的渐进式后移，每天从发酵池尾端将发酵完的料堆运走，将发酵池前端腾出的空间(一天的处理量)补充新的发酵料堆，从而形成了一种连续的发酵过程。比如原料是鸡粪+秸秆粉，首先将鸡粪与适量秸秆粉参合，掺入多少视鸡粪含水量而定，一般发酵要求45％的含水量，也就是手捏成团，手指缝见水，但不滴水，松手即散。然后添加菌种，每2天用翻抛机翻抛一次。堆制1天升温、2天无臭、5天松散、7天变香、10天成肥。具体讲就是堆制第2天温度可达60-80℃，杀死大肠杆菌、虫卵等病虫害；第4天消除了鸡粪的臭味；第7天堆肥变得松散干爽，长满白色菌丝；第9天发出一种酒曲香味；第10天菌肥便发酵成熟，稍加晾干便可用半湿料堆粉碎机粉碎，然后经过筛分机筛选，粉状有机肥就做好了，就可以装包储存了。一堆废弃的蔬菜秸秆，经过粉碎、混料、发酵等工艺，适时掺入畜禽废弃物，最终变成了一袋袋生物有机肥。经过4年探索，山东省农业机械科学研究院首创农牧废弃物资源化处理利用技术，让农业污染变身绿色资源，填补了国内农业固体有机废弃物无害化处理、肥料化循环利用的空白。他们还建成利用农牧废弃物制造生物有机肥的基地，每年可处理20万亩大棚产生的废弃蔬菜秸秆，生产生物有机肥10多万吨。

目前该设备根据堆肥方式与供氧方式的不同，分为条跺式翻抛机、移动式翻抛机、自走式翻抛机、链式翻抛机、槽式翻抛机。

条跺式翻抛机，顾名思义，就是应用于条跺式堆肥的翻抛设备，多用于农业禽畜粪便堆肥和小规模的市政污泥处理项目。目前在国内应用最广泛的就是巴库斯的翻抛机，拥有整个系列的产品，有可以堆垛宽度2.8米、3米、3.6米、4.3米、5米、5.5米和6米，采取柴油驱动，动力强劲，处理量每小时250方到1700方，可以选择不同型号。

移动式翻抛机采用四轮行走设计，由机架下挂装的旋转刀轴对堆体原料实施翻拌、蓬松、移堆，可自由前进、倒退或者转弯，只需一人操控驾驶，适用在开阔场地或者车间大棚中实施作业。机器整体结构合理、受力平衡、结实、性能安全可靠、操控和维修保养简单方便。该机最大的特色是整合了料堆发酵后期的破碎功能，提高了粉碎的效率，降低了成本，尤其适合将微生物发酵料堆生产成上好的生物有机肥。

自走式翻抛机由传动装置、提升装置、行走装置、翻抛装置、转移车等主要部件组成，具有翻抛速度快，搅拌均匀等效果，可使料堆与空气充分接触，达到最佳发酵效果，适用于地槽式发酵。该机设计结构科学、自动化程度高、效率高、能耗低、使用方便，且造价低廉。自走式翻抛机最大特点是节省了大量的人力物力工程，使制肥规模的伸缩性更加随意，尤其适合将农业废弃物、储蓄粪便和有机生活垃圾转化为优质生物有机肥。

链式翻抛机机械配置高压强制供氧系统，能利用池底的氧气给料堆均匀供氧，便于发酵。发酵池侧面配置固定式铜质滑触电缆，保证具有安全、可靠、耐用。该设备最大的优势是翻抛彻底、移动距离长、发酵周期短和生产能力强。据悉，其翻抛距离可达10米左右，发酵周期1周左右，年生产能力可达1-2万吨。该机广泛应用于各种畜禽类粪便、秸秆、蘑菇种植培养料、生活垃圾等的处理过程中。

槽式翻抛机，是应用槽式堆肥的翻抛设备，根据槽宽，进口的巴库斯翻抛机可分为3米、4.5米、5米的设备，一般槽高为2米左右，一小时处理量在1500方以上，以柴油为动力；国产的设备多以电力为驱动，处理量在800方以下，翻抛力不如柴油驱动。

虽然现有的这些搅拌设备在一定程度上减轻了人们的劳动强度，提高了搅拌的自动化水平，但只是起到将肥堆翻新的作用，肥堆的温度、湿度、含氧量调节仍需要外部的专用设备，这就造成了基础建设和设备成本的增加，也提高了管理、运营成本。且此类设备运行的自动化程度低，什么时候以怎样的方式对发酵肥堆进行搅拌，也需要依靠人的经验；有些设备需要人工驾驶，这样会使人身健康受到发酵中产生的有害物质的侵害。

综上所述，现有的翻抛机智能化程度较低，需要人工对肥料中温度、湿度以及含氧量进行检测，且测量精度较低，然后以人工方式向肥料中加水加气或搅拌等，效率低且费时费力。

因此一种在有机肥料发酵的过程中，既能检测发酵环境参数，又能在搅拌过程中沿料堆自动移动，并适时适量补充生物发酵所需的水分、氧气，且实现结块料堆粉碎的自动化设备就成了有机肥料农业生产的必要装备。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种能实现以下目的的有机肥发酵用智能双螺旋搅拌头：

1、提高设备自动化程度。

2、减小人员的劳动强度。

3、增加对温度、湿度、含氧量检测装置，依据生物学发酵原理，对整个翻抛过程中温度、湿度、含氧量进行控制并搅拌。

4、提高翻抛效率。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种具有智能双螺旋搅拌头的有机肥翻抛机，至少包括电动机、传动箱、搅拌头和智能控制系统，所述的搅拌头为智能双螺旋搅拌头，所述的传动箱一端与电动机连接，另一端分别与双螺旋搅拌头连接；所述的双螺旋搅拌头分别为检测搅拌头和执行搅拌头，所述的检测搅拌头和执行搅拌头并排安装在传动箱的一端；

所述的电动机的启停由上位机进行控制，电动机通过螺栓固定在传动箱的箱体上，为双螺旋搅拌头的转动提供动力。

所述的传动箱内部包含传动齿轮系和旋转供液装置，齿轮系的一端与电动机伸出轴上的轴端齿轮啮合，另一端与双螺旋搅拌头的传动轴连接，将电动机的动力传递到双螺旋搅拌头。所述的旋转供液装置分别通过连接管连接外部的液压系统和气压系统，将外部的水和气输送给执行搅拌头。所述的检测搅拌头采集料堆中的料堆信息，并将料堆信息处理后通过无线方式发送给远程的上位机，同时接受上位机发来的控制指令，所述的料堆信息包括含氧量、湿度和温度。

所述的检测搅拌头与外部电源模块连接，所述的外部电源模块通过无线充电的方式给检测搅拌头内部的电池组充电并给单片机控制单元、检测探针和电磁铁供电。

所述的传动箱包括小齿轮、双联齿轮、执行传动轴、轴套、壳体、无线充电模块、大齿轮、球面轴承和检测传动轴；所述的小齿轮通过键与电动机伸出轴连接，随电动机转动。所述的双联齿轮通过键与执行传动轴连接并同步转动；双联齿轮的上侧齿轮与小齿轮啮合。所述的大齿轮通过键与检测传动轴连接并同步转动，同时与双联齿轮的下侧齿轮啮合。这样在电动机的驱动下，执行传动轴与检测传动轴发生相向转动。所述的连接管分别为水管和气管；所述的水管和气管的一端伸出传动箱箱体、分别与外部的液压系统和气压系统连接，水管和气管的另一端通过螺纹与旋转供液装置的壳体连接。壳体内圆设置圆周槽与连接管联通，同时壳体与执行传动轴通过销连接，并通过O型密封圈进行密封。执行传动轴上的径向孔与壳体上的圆周槽连通，同时位于执行传动轴轴心的轴向孔与径向孔连通，这样实现在执行传动轴转动时，外部液压系统和气压系统的水、气持续通过径向孔进入到执行搅拌头中的轴向孔，继而从位于执行搅拌头尖端的轴向走液孔排出。所述的轴套安装在执行传动轴上的球面轴承与壳体之间，用于限制壳体在执行传动轴轴向上的移动。

所述的无线充电模块包括供电片支架、供电片和受电片，所述的供电片通过胶接的方式固定到供电片支架上，供电片支架通过螺栓固定到传动箱箱体上，其接线端穿过传动箱箱体上的孔与外部电源模块连接。所述的受电片通过胶接的方式固定到检测传动轴的端面上，由于无线充电过程要求供电片与受电片相对静止，故受电片的接线端穿过检测传动轴轴向上的走线孔与检测搅拌头内的电池组和单片机控制单元连接。这样实现在检测搅拌头停止转动时外部电源持续通过无线充电将电能提供给检测搅拌头的电池组充电，在检测搅拌头转动时则由电池组持续供电。所述的球面轴承有两个，分别作为执行传动轴和检测传动轴的支撑轴承。

所述的执行搅拌头包括联轴器、软管、执行头壳体、塔形接头A、内筒、塔形接头B、复位弹簧、活塞、O型密封圈、螺旋刀、螺栓安装孔和排液螺栓；所述的塔形接头A通过螺纹连接到执行传动轴的轴向走液孔的末端；所述的软管的一端通过卡扣与塔形接头A连接，另一端通过卡扣与安装在执行头壳体内活塞上的塔形接头B连接。所述的联轴器通过螺栓固定在执行传动轴的端面上，并通过螺栓固连执行头壳体。这样在电动机的带动下，执行头壳体上的螺旋刀便会转动，将料堆的底层料堆翻新到上层。所述的复位弹簧安装在活塞和联轴器之间，活塞上通过螺钉固定一个滑块，整个搅拌头为内外结构，滑块随活塞在执行头壳体内沿其轴向移动，同时滑块在执行头壳体内壁上的滑槽中上下运动，用于防止活塞沿轴线的转动，活塞与执行头壳体通过滑块连接，并通过O型密封圈进行密封。内筒通过铆接的方式与活塞固连，随活塞上下移动，这样内筒便与执行头壳体形成了一个密闭空间。当上位机判断需要对料堆进行水、气补充时，外部液压系统和气压系统将水和气提供到轴向走液孔后，再依次通过塔形接头B、软管、塔形接头A、活塞进入内筒与执行头壳体形成的密闭空间中。随着水、气的流入，密闭空间中的压力增大，内筒上移，复位弹簧被压缩。当内筒上移距离L后，内筒筒壁上的孔与执行头壳体上的孔相通，水、气从相通孔排出到料堆中，对料堆的湿度、氧气含量进行调节。水、气供应结束后，上位机关闭外部液压系统和气压系统，密闭空间中的压力下降。随着压力的下降，在复位弹簧的作用下，内筒下移，内筒筒壁上的孔与执行头壳体上的孔错位，从而防止料堆通过执行头壳体上的孔进入内筒中。所述的排液螺栓安装在执行搅拌头头部，用于通过排液螺栓及时排出执行头壳体中多余的水，对执行搅拌头进行维护。

所述的受电片将外部输送来的电能通过导线穿过走线孔输送到电池组和单片机控制单元。单片机控制单元通过螺栓固定在安装盘上，安装盘由联轴器压入到检测头壳体内，随检测搅拌头转动。检测探针通过螺纹安装在固定盘的螺纹孔内，固定盘通过螺钉和立柱与活塞固连。活塞通过螺纹与电磁铁的伸出轴固连。电磁铁的法兰通过螺钉与缸体固连，缸体与端盖又通过螺钉固连到检测头壳体末端。电磁铁的接线端连接到单片机控制单元。检测探针穿过端盖的孔插入料堆中。当上位机判断需要进行搅拌工作时，将检测探针回缩指令通过无线方式发送给单片机控制单元，进而控制电磁铁得电。电磁铁伸出轴回缩，弹簧被压缩，进而带动检测探针回缩至检测探针末端进入到端盖的孔内，防止检测搅拌头转动时料堆损坏检测探针。当搅拌工作结束时，上位机发送检测指令给单片机控制单元，进而控制电磁铁失电，在弹簧的作用下，检测探针从端盖上的孔穿出至料堆中，对料堆进行参数采集。

所述的智能控制系统包括检测探针、单片机控制单元、无线通信模块和上位机。所述的检测探针包含温度检测传感器、湿度检测传感器和氧气浓度检测传感器。检测探针将采集到的料池物理量发送给单片机控制单元。经过单片机控制单元的滤波、转换处理后，单片机控制单元将处理后的数字量通过无线通信模块发送给上位机。上位机通过比较当前数据与BP神经网络算法得出的数据，判断当前发酵所处的阶段及当前最佳发酵条件，并作出是否补充水、气及补充多少，是否进行温度调节的判断。将判断结果发送给单片机控制单元并控制电动机、水泵、气泵、电磁阀、比例阀动作，进行发酵条件调节。用户对单片机控制单元发送来的数据进行存储；或手动干预搅拌头动作，进行清洗或试运行。

本发明的工作原理如下：

电动机在远程上位机的控制下转动，带动传动箱内电机轴上的小齿轮转动。小齿轮带动与之啮合的双联齿轮转动，从而双联齿轮带动与之固定的执行传动轴转动，固定在执行传动轴上的执行搅拌头随之转动。同时双联齿轮带动与之啮合的检测传动轴上的大齿轮转动，大齿轮带动与之固定的检测传动轴转动，固定在检测传动轴上的检测搅拌头随之转动，从而使得在电动机的驱动下，两个搅拌头相向转动。焊接在两个搅拌头壳体上的螺旋刀将底层料堆翻新到上层，从而调节料堆内外层的温度。固定在螺旋刀上的粉碎螺栓在转动过程中挤压、碰撞结块的料堆，达到粉碎料堆的目的。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明中的搅拌头采用了无线供电技术，实现了对旋转搅拌头中的单片机与传感器供电，继而实现了通过当搅拌工作结束时，上位机发送检测指令给单片机控制单元，进而控制电磁铁失电，在弹簧的作用下，检测探针从端盖上的孔穿出至料堆中，对料堆进行参数采集，达到了将温湿度传感器、氧气传感器等检测系统与搅拌头结合，降低了外加检测系统的成本的目的；检测传感器深入到料堆层中，提高了检测的准确性。

2.相对于现有的螺旋式搅拌机，本发明的螺旋搅拌头功能集成度高。执行搅拌头在旋转过程中不仅能通过在电动机的带动下，执行头壳体上的螺旋刀转动，实现将底层料堆搅拌到上层、发酵层温度调节的基本功能。还能通过外部液压系统和气压系统将水、气提供到轴向走液孔后，再依次通过塔形接头B、软管、塔形接头A、活塞进入内筒与执行头壳体形成的密闭空间中。随着水、气的流入，密闭空间中的压力增大，内筒上移，复位弹簧被压缩。当内筒上移距离L后，内筒筒壁上的孔与执行头壳体上的孔相通，水、气从相通孔排出到料堆中，根据需求量自动补充生物发酵所需水分、氧气，并能实现对结块料堆的粉碎。本发明原理简单，加工、装配易实现，运行操作简单。

3.相对于现有的螺旋式搅拌机，本发明通过当上位机判断需要进行搅拌工作时，将检测探针回缩指令通过无线方式发送给单片机控制单元，进而控制电磁铁得电。电磁铁伸出轴回缩，弹簧被压缩，进而带动检测探针回缩至检测探针末端到端盖的孔内，防止检测搅拌头转动时料堆损坏监测检测探针，实现了检测时传感器与料堆接触，搅拌时传感器与料堆分离，以保护传感器的功能。

4.相对于现有的液体、气体旋转接头，本发明中的旋转供液机构结构简单，加工成本低，装配易实现。不存在现有旋转接头长期使用出现的不平衡、内部零件腐蚀、堵塞等问题。适用于发酵螺旋搅拌等低转速场合。

5.相对于现有的搅拌设备，本发明采用智能控制系统，自动化程度高。将传感器技术应用到发酵环境监测中，单片机通过分析获取的各个数据与当前最佳发酵条件值，计算出要液体、气体最佳补充时间与补充量，并输出动作指令，控制螺旋搅拌装置、喷液装置进行定时定量工作。智能控制系统通过定时模式采集料池中的发酵数据，并分析温度、水分、含氧量等物理量的变化速率，判断出当前发酵所处的阶段。在不同的发酵阶段设置不同的发酵条件参数，可实现在各个发酵阶段都能达到最佳发酵条件。从而减少了运营成本和环境对人身健康的危害。

6.相对于现有的搅拌设备，本发明的智能控制系统包含BP神经网络智能算法。通过算法预判当前发酵阶段的发酵效率最高时的最优环境条件值，并通过比较当前的温度、水分、氧气含量条件与最优值之间的差值，判断出达到最优值所需的温度、水分、氧气含量值调节值，通过智能控制系统与执行机构实现最优值。

附图说明

图1是搅拌头结构图。

图2是传动箱结构图。

图3是执行搅拌头尾部结构图。

图4是执行搅拌头头部结构图。

图5是检测搅拌头尾部结构图。

图6是检测搅拌头头部结构图。

图7是无线充电模块电路图。

图8是智能控制系统原理图。

图9是智能控制系统的控制流程图。

图中：1-电动机，2-传动箱，3-检测搅拌头，4-执行搅拌头，5-小齿轮，6-双联齿轮，7-执行传动轴，8-轴套，9-壳体，10-连接管，11-供电片支架，12-供电片，13-受电片，14-大齿轮，15-球面轴承，16-检测传动轴；17-轴向孔，18-联轴器，19-软管，20-执行头壳体，21-塔形接头A，22-内筒，23-塔形接头B，24-复位弹簧，25-活塞，26-O型密封圈，27-螺旋刀，28-螺栓安装孔，29-排液螺栓，30-走线孔，31-单片机控制单元，32-安装盘，33-检测头壳体，34-电磁铁，35-弹簧，36-缸体，37-立柱，38-固定盘，39-螺钉，40-端盖，41-检测探针。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步地描述。

如图1-9所示，一种具有智能双螺旋搅拌头的有机肥翻抛机，至少包括电动机1、传动箱2、搅拌头和智能控制系统，所述的搅拌头为智能双螺旋搅拌头，所述的传动箱2一端与电动机1连接，另一端分别与双螺旋搅拌头连接；所述的双螺旋搅拌头分别为检测搅拌头3和执行搅拌头4，所述的检测搅拌头3和执行搅拌头4并排安装在传动箱2的一端；

所述的电动机1的启停由上位机进行控制，电动机1通过螺栓固定在传动箱2的箱体上，为双螺旋搅拌头的转动提供动力。

所述的传动箱2内部包含传动齿轮系和旋转供液装置，传动齿轮系的一端与电动机1伸出轴上的轴端齿轮啮合，另一端与双螺旋搅拌头的传动轴连接，将电动机1的动力传递到双螺旋搅拌头。所述的旋转供液装置分别通过连接管10连接外部的液压系统和气压系统，将外部的水和气输送给执行搅拌头4。所述的检测搅拌头3采集料堆中的料堆信息，并将料堆信息处理后通过无线方式发送给远程的上位机，同时接受上位机发来的控制指令，所述的料堆信息包括含氧量、湿度和温度。

所述的检测搅拌头3与外部电源模块连接，所述的外部电源模块通过无线充电的方式给检测搅拌头3内部的电池组充电并给单片机控制单元31、检测探针41和电磁铁34供电。

所述的传动箱2包括小齿轮5、双联齿轮6、执行传动轴7、轴套8、壳体9、无线充电模块、大齿轮14、球面轴承15和检测传动轴16；所述的小齿轮5通过键与电动机1伸出轴连接，随电动机1转动。所述的双联齿轮6通过键与执行传动轴7连接并同步转动；双联齿轮6的上侧齿轮与小齿轮5啮合。所述的大齿轮14通过键与检测传动轴16连接并同步转动，同时与双联齿轮6的下侧齿轮啮合。这样在电动机1的驱动下，执行传动轴7与检测传动轴16发生相向转动。所述的连接管10分别为水管和气管；所述的水管和气管的一端伸出传动箱2箱体、分别与外部的液压系统和气压系统连接，水管和气管的另一端通过螺纹与旋转供液装置的壳体9连接。壳体9内圆设置圆周槽与连接管10联通，同时壳体9与执行传动轴7通过销连接，并通过O型密封圈26进行密封。执行传动轴7上的径向孔与壳体9上的圆周槽连通，同时位于执行传动轴7轴心的轴向孔17与径向孔连通，这样实现在执行传动轴7转动时，外部液压系统和气压系统的水、气持续通过径向孔进入到执行搅拌头4中的轴向孔17，继而从位于执行搅拌头4尖端的轴向走液孔排出。所述的轴套8安装在执行传动轴7上的球面轴承15与壳体9之间，用于限制壳体9在执行传动轴7轴向上的移动。

所述的无线充电模块包括供电片支架11、供电片12和受电片13，所述的供电片12通过胶接的方式固定到供电片支架11上，供电片支架11通过螺栓固定到传动箱2箱体上，其接线端穿过传动箱2箱体上的孔与外部电源模块连接。所述的受电片13通过胶接的方式固定到检测传动轴16的端面上，由于无线充电过程要求供电片12与受电片13相对静止，故受电片13的接线端穿过检测传动轴16轴向上的走线孔30与检测搅拌头3内的电池组和单片机控制单元31连接。这样实现在检测搅拌头3停止转动时外部电源持续通过无线充电将电能提供给检测搅拌头3的电池组充电，在检测搅拌头3转动时则由电池组持续供电。所述的球面轴承15有两个，分别作为执行传动轴7和检测传动轴16的支撑轴承。

所述的执行搅拌头4包括联轴器18、软管19、执行头壳体20、塔形接头A21、内筒22、塔形接头B23、复位弹簧24、活塞25、O型密封圈26、螺旋刀27、螺栓安装孔28和排液螺栓29；所述的塔形接头A21通过螺纹连接到执行传动轴7的轴向走液孔的末端；所述的软管19的一端通过卡扣与塔形接头A21连接，另一端通过卡扣与安装在执行头壳体20内活塞25上的塔形接头B23连接。所述的联轴器18通过螺栓固定在执行传动轴7的端面上，并通过螺栓固连执行头壳体20。这样在电动机1的带动下，执行头壳体20上的螺旋刀27便会转动，将料堆的底层料堆翻新到上层。所述的复位弹簧24安装在活塞25和联轴器18之间，活塞25上通过螺钉39固定一个滑块，整个搅拌头为内外结构，滑块随活塞25在执行头壳体20内沿其轴向移动，同时滑块在执行头壳体20内壁上的滑槽中上下运动，用于防止活塞25沿轴线的转动，活塞25与执行头壳体20通过滑块连接，并通过O型密封圈26进行密封。内筒22通过铆接的方式与活塞25固连，随活塞25上下移动，这样内筒22便与执行头壳体20形成了一个密闭空间。当上位机判断需要对料堆进行水、气补充时，外部液压系统和气压系统将水和气提供到轴向走液孔后，再依次通过塔形接头B23、软管19、塔形接头A21、活塞25进入内筒22与执行头壳体20形成的密闭空间中。随着水、气的流入，密闭空间中的压力增大，内筒22上移，复位弹簧24被压缩。当内筒22上移距离L后，内筒22筒壁上的孔与执行头壳体20上的孔相通，水、气从相通孔排出到料堆中，对料堆的湿度、氧气含量进行调节。水、气供应结束后，上位机关闭外部液压系统和气压系统，密闭空间中的压力下降。随着压力的下降，在复位弹簧24的作用下，内筒22下移，内筒22筒壁上的孔与执行头壳体20上的孔错位，从而防止料堆通过执行头壳体20上的孔进入内筒22中。所述的排液螺栓29安装在执行搅拌头4头部，用于通过排液螺栓29及时排出执行头壳体20中多余的水，对执行搅拌头4进行维护。

所述的受电片13将外部输送来的电能通过导线穿过走线孔30输送到电池组和单片机控制单元31。单片机控制单元31通过螺栓固定在安装盘32上，安装盘32由联轴器18压入到检测头壳体33内，随检测搅拌头3转动。检测探针41通过螺纹安装在固定盘38的螺纹孔内，固定盘38通过螺钉39和立柱37与活塞25固连。活塞25通过螺纹与电磁铁34的伸出轴固连。电磁铁34的法兰通过螺钉39与缸体36固连，缸体36与端盖40又通过螺钉39固连到检测头壳体33末端。电磁铁34的接线端连接到单片机控制单元31。检测探针41穿过端盖40的孔插入料堆中。当上位机判断需要进行搅拌工作时，将检测探针41回缩指令通过无线方式发送给单片机控制单元31，进而控制电磁铁34得电。电磁铁34伸出轴回缩，弹簧35被压缩，进而带动检测探针41回缩至检测探针41末端进入到端盖40的孔内，防止检测搅拌头3转动时料堆损坏检测探针41。当搅拌工作结束时，上位机发送检测指令给单片机控制单元31，进而控制电磁铁34失电，在弹簧35的作用下，检测探针41从端盖40上的孔穿出至料堆中，对料堆进行参数采集。

如图7所示，本发明的无线充电电路采用RE构成多谐振荡器。其中R、R、R、C构成定时电路，通过调整R的阻值可改变振荡周期，从而调整振荡频率。RE的管脚接高频干扰旁路电容C，滤除输入信号的高频噪声。管脚电压Vcc范围为V～V，此处接V外部电源。管脚将震荡信号发给晶体管VT，控制晶体管的导通与截止，从而在发射极生成正弦谐波。接收回路采用电桥进行整流，采用电容C进行滤波，给蓄电池充电。单片机控制单元31和检测装置由蓄电池供电。

如图8-9所示，所述的智能控制系统包括检测探针41、单片机控制单元31、无线通信模块和上位机。所述的检测探针41包含温度检测传感器、湿度检测传感器和氧气浓度检测传感器。检测探针41将采集到的料池物理量发送给单片机控制单元31。经过单片机控制单元31的滤波、转换处理后，单片机控制单元31将处理后的数字量通过无线通信模块发送给上位机。上位机通过比较当前数据与BP神经网络算法得出的数据，判断当前发酵所处的阶段及当前最佳发酵条件，并作出是否补充水、气及补充多少，是否进行温度调节的判断。将判断结果发送给单片机控制单元31并控制电动机1、水泵、气泵、电磁阀、比例阀动作，进行发酵条件调节。用户对单片机控制单元31发送来的数据进行存储；或手动干预搅拌头动作，进行清洗或试运行。

本发明的工作原理如下：

电动机1在远程上位机的控制下转动，带动传动箱2内电动机1轴上的小齿轮5转动。小齿轮5带动与之啮合的双联齿轮6转动，从而双联齿轮6带动与之固定的执行传动轴7转动，固定在执行传动轴7上的执行搅拌头4随之转动。同时双联齿轮6带动与之啮合的检测传动轴16上的大齿轮14转动，大齿轮14带动与之固定的检测传动轴16转动，固定在检测传动轴16上的检测搅拌头3随之转动，从而使得在电动机1的驱动下，两个搅拌头相向转动。焊接在两个搅拌头壳体上的螺旋刀27将底层料堆翻新到上层，从而调节料堆内外层的温度。固定在螺旋刀27上的粉碎螺栓在转动过程中挤压、碰撞结块的料堆，达到粉碎料堆的目的。

本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种具有智能双螺旋搅拌头的有机肥翻抛机，至少包括电动机(1)、传动箱(2)和搅拌头，其特征在于：还包括智能控制系统，所述的搅拌头为智能双螺旋搅拌头，所述的传动箱(2)一端与电动机(1)连接，另一端分别与双螺旋搅拌头连接；所述的双螺旋搅拌头分别为检测搅拌头(3)和执行搅拌头(4)，所述的检测搅拌头(3)和执行搅拌头(4)并排安装在传动箱(2)的一端；

所述的电动机(1)的启停由上位机进行控制，电动机(1)通过螺栓固定在传动箱(2)的箱体上，为双螺旋搅拌头的转动提供动力；

所述的传动箱(2)内部包含传动齿轮系和旋转供液装置，传动齿轮系的一端与电动机(1)伸出轴上的轴端齿轮啮合，另一端与双螺旋搅拌头的传动轴连接，将电动机(1)的动力传递到双螺旋搅拌头；所述的旋转供液装置分别通过连接管(10)连接外部的液压系统和气压系统，将外部的水和气输送给执行搅拌头(4)；所述的检测搅拌头(3)采集料堆中的料堆信息，并将料堆信息处理后通过无线方式发送给远程的上位机，同时接受上位机发来的控制指令，所述的料堆信息包括含氧量、湿度和温度；

所述的检测搅拌头(3)与外部电源模块连接，所述的外部电源模块通过无线充电的方式给检测搅拌头(3)内部的电池组充电并给单片机控制单元(31)、检测探针(41)和电磁铁(34)供电；

所述的传动箱(2)包括小齿轮(5)、双联齿轮(6)、执行传动轴(7)、轴套(8)、壳体(9)、无线充电模块、大齿轮(14)、球面轴承(15)和检测传动轴(16)；所述的小齿轮(5)通过键与电动机(1)伸出轴连接，随电动机(1)转动；所述的双联齿轮(6)通过键与执行传动轴(7)连接并同步转动；双联齿轮(6)的上侧齿轮与小齿轮(5)啮合；所述的大齿轮(14)通过键与检测传动轴(16)连接并同步转动，同时与双联齿轮(6)的下侧齿轮啮合；这样在电动机(1)的驱动下，执行传动轴(7)与检测传动轴(16)发生相向转动；所述的连接管(10)分别为水管和气管；所述的水管和气管的一端伸出传动箱(2)箱体、分别与外部的液压系统和气压系统连接，水管和气管的另一端通过螺纹与旋转供液装置的壳体(9)连接；壳体(9)内圆设置圆周槽与连接管(10)联通，同时壳体(9)与执行传动轴(7)通过销连接，并通过O型密封圈(26)进行密封；执行传动轴(7)上的径向孔与壳体(9)上的圆周槽连通，同时位于执行传动轴(7)轴心的轴向孔(17)与径向孔连通，这样实现在执行传动轴(7)转动时，外部液压系统和气压系统的水、气持续通过径向孔进入到执行搅拌头(4)中的轴向孔(17)，继而从位于执行搅拌头(4)尖端的轴向走液孔排出；所述的轴套(8)安装在执行传动轴(7)上的球面轴承(15)与壳体(9)之间，用于限制壳体(9)在执行传动轴(7)轴向上的移动；

所述的无线充电模块包括供电片支架(11)、供电片(12)和受电片(13)，所述的供电片(12)通过胶接的方式固定到供电片支架(11)上，供电片支架(11)通过螺栓固定到传动箱(2)箱体上，其接线端穿过传动箱(2)箱体上的孔与外部电源模块连接；所述的受电片(13)通过胶接的方式固定到检测传动轴(16)的端面上，由于无线充电过程要求供电片(12)与受电片(13)相对静止，故受电片(13)的接线端穿过检测传动轴(16)轴向上的走线孔(30)与检测搅拌头(3)内的电池组和单片机控制单元(31)连接；这样实现在检测搅拌头(3)停止转动时外部电源持续通过无线充电将电能提供给检测搅拌头(3)的电池组充电，在检测搅拌头(3)转动时则由电池组持续供电；所述的球面轴承(15)有两个，分别作为执行传动轴(7)和检测传动轴(16)的支撑轴承；

所述的执行搅拌头(4)包括联轴器(18)、软管(19)、执行头壳体(20)、塔形接头A(21)、内筒(22)、塔形接头B(23)、复位弹簧(24)、活塞(25)、O型密封圈(26)、螺旋刀(27)、螺栓安装孔(28)和排液螺栓(29)；所述的塔形接头A(21)通过螺纹连接到执行传动轴(7)的轴向走液孔的末端；所述的软管(19)的一端通过卡扣与塔形接头A(21)连接，另一端通过卡扣与安装在执行头壳体(20)内活塞(25)上的塔形接头B(23)连接；所述的联轴器(18)通过螺栓固定在执行传动轴(7)的端面上，并通过螺栓固连执行头壳体(20)；这样在电动机(1)的带动下，执行头壳体(20)上的螺旋刀(27)便会转动，将料堆的底层料堆翻新到上层；所述的复位弹簧(24)安装在活塞(25)和联轴器(18)之间，活塞(25)上通过螺钉(39)固定一个滑块，整个搅拌头为内外结构，滑块随活塞(25)在执行头壳体(20)内沿其轴向移动，同时滑块在执行头壳体(20)内壁上的滑槽中上下运动，用于防止活塞(25)沿轴线的转动，活塞(25)与执行头壳体(20)通过滑块连接，并通过O型密封圈(26)进行密封；内筒(22)通过铆接的方式与活塞(25)固连，随活塞(25)上下移动，这样内筒(22)便与执行头壳体(20)形成了一个密闭空间；当上位机判断需要对料堆进行水、气补充时，外部液压系统和气压系统将水和气提供到轴向走液孔后，再依次通过塔形接头B(23)、软管(19)、塔形接头A(21)、活塞(25)进入内筒(22)与执行头壳体(20)形成的密闭空间中；随着水、气的流入，密闭空间中的压力增大，内筒(22)上移，复位弹簧(24)被压缩；当内筒(22)上移距离L后，内筒(22)筒壁上的孔与执行头壳体(20)上的孔相通，水、气从相通孔排出到料堆中，对料堆的湿度、氧气含量进行调节；水、气供应结束后，上位机关闭外部液压系统和气压系统，密闭空间中的压力下降；随着压力的下降，在复位弹簧(24)的作用下，内筒(22)下移，内筒(22)筒壁上的孔与执行头壳体(20)上的孔错位，从而防止料堆通过执行头壳体(20)上的孔进入内筒(22)中；所述的排液螺栓(29)安装在执行搅拌头(4)头部，用于通过排液螺栓(29)及时排出执行头壳体(20)中多余的水，对执行搅拌头(4)进行维护；

所述的受电片(13)将外部输送来的电能通过导线穿过走线孔(30)输送到电池组和单片机控制单元(31)；单片机控制单元(31)通过螺栓固定在安装盘(32)上，安装盘(32)由联轴器(18)压入到检测头壳体(33)内，随检测搅拌头(3)转动；检测探针(41)通过螺纹安装在固定盘(38)的螺纹孔内，固定盘(38)通过螺钉(39)和立柱(37)与活塞(25)固连；活塞(25)通过螺纹与电磁铁(34)的伸出轴固连；电磁铁(34)的法兰通过螺钉(39)与缸体(36)固连，缸体(36)与端盖(40)又通过螺钉(39)固连到检测头壳体(33)末端；电磁铁(34)的接线端连接到单片机控制单元(31)；检测探针(41)穿过端盖(40)的孔插入料堆中；当上位机判断需要进行搅拌工作时，将检测探针(41)回缩指令通过无线方式发送给单片机控制单元(31)，进而控制电磁铁(34)得电；电磁铁(34)伸出轴回缩，弹簧(35)被压缩，进而带动检测探针(41)回缩至检测探针(41)末端进入到端盖(40)的孔内，防止检测搅拌头(3)转动时料堆损坏检测探针(41)；当搅拌工作结束时，上位机发送检测指令给单片机控制单元(31)，进而控制电磁铁(34)失电，在弹簧(35)的作用下，检测探针(41)从端盖(40)上的孔穿出至料堆中，对料堆进行参数采集；

所述的智能控制系统包括检测探针(41)、单片机控制单元(31)、无线通信模块和上位机；所述的检测探针(41)包含温度检测传感器、湿度检测传感器和氧气浓度检测传感器；检测探针(41)将采集到的料池物理量发送给单片机控制单元(31)；经过单片机控制单元(31)的滤波、转换处理后，单片机控制单元(31)将处理后的数字量通过无线通信模块发送给上位机；上位机通过比较当前数据与BP神经网络算法得出的数据，判断当前发酵所处的阶段及当前最佳发酵条件，并作出是否补充水、气及补充多少，是否进行温度调节的判断；将判断结果发送给单片机控制单元(31)并控制电动机(1)、水泵、气泵、电磁阀、比例阀动作，进行发酵条件调节；用户对单片机控制单元(31)发送来的数据进行存储；或手动干预搅拌头动作，进行清洗或试运行。