CN111085319B - 一种智能进料的枝丫切碎机 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种智能进料的枝丫切碎机，涉及园林机械技术领域，该智能进料的枝丫切碎机包括：机架、进料机构、进料液压系统、切削机构、控制系统。进料机构包括上进料辊与下进料辊，上进料辊与下进料辊之间形成有可供被切削物料进入的进料间隙；进料液压系统的压紧油缸可用于在进料时产生拉紧力，以压紧进入进料间隙中的被切削物料。控制系统可根据被切削物料的直径调节进料马达的转速和压紧油缸所产生的拉紧力，使进料机构可更智能的应对各种尺寸的被切削物料，可在进料效率与系统负载之间直接取得平衡。此外，还可通过控制系统的调节提高可切削物料的尺寸。

Description

一种智能进料的枝丫切碎机

技术领域

本申请涉及园林机械技术领域，尤其涉及一种智能进料的枝丫切碎机。

背景技术

枝丫切碎机在原地切碎树枝，不仅可以减少土地树枝的积累，节省运输成本，清洁环境，切碎的树枝也可用于改善土壤，生成有机肥堆，回收利用使用，制成压缩燃料块或裸露的地面覆盖物，可以将废弃树枝变成其它可再生能源；或生产木质板材和加工木材并加工成纸浆和纸张。近年来，枝丫切碎机一直在悄然兴起，不仅大大加快了树枝切碎的加工速度，改变了人力处理废弃树枝的方式，而且减少了劳动力，节省了成本。

目前枝丫切碎机的进料过程较为粗放，不能够根据被切削物料的尺寸进行适应性调节。

发明内容

本申请所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种智能进料的枝丫切碎机。

该智能进料的枝丫切碎机包括：

机架，所述机架用于承载其他部件；

进料机构，所述进料机构包括上进料辊、下进料辊、上进料辊安装架；所述下进料辊可转动地安装在所述机架上；所述上进料辊可转动地安装在所述上进料辊安装架上；所述上进料辊安装架可转动地安装在所述机架上；所述上进料辊与下进料辊之间形成有可供被切削物料进入的进料间隙；

进料液压系统，所述进料液压系统具有可驱动上进料辊、下进料辊转动的进料马达，以及设置于上进料辊安装架与机架之间的压紧油缸；所述压紧油缸可用于在进料时产生拉紧力；

切削机构，所述切削机构包括用于切削粉碎被切削物料的切削辊，以及驱动所述切削辊转动的动力装置；

控制系统，所述控制系统可根据被切削物料的直径调节进料马达的转速和压紧油缸所产生的拉紧力。

进一步地，所述进料马达的转速在预设的第一直径范围内随着被切削物料直径的增大而减小；所述压紧油缸所产生的拉紧力在预设的第二直径范围内随着被切削物料直径的增大而增大。

进一步地，所述进料液压系统还包括：油箱、第一液压泵、第二液压泵、第一单向阀、第二单向阀、电比例减压溢流阀、第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀、电比例流量阀；

第一换向阀的进油口连接到第一液压泵出油口，其回油口连接到油箱，其第一工作油口通过电比例减压溢流阀连接到压紧油缸的有杆腔，其第二工作油口连接到压紧油缸的无杆腔；第二液压泵的出油口通过第一单向阀连接到第二换向阀的进油口；第二换向阀的出油口连接到油箱，其两工作油口通过第三换向阀连接到进料马达的两油口；所述第二单向阀的进油口连接到第一换向阀与电比例减压溢流阀之间的油路上；所述第二单向阀的出油口连接到第二液压泵与第一单向阀之间的油路上；第一液压泵和第二液压泵的进油口连接到油箱；所述电比例流量阀的进油口连接到第二液压泵与第一单向阀之间的油路上，其出油口连接到油箱；其中，第一换向阀为自动控制阀；第二换向阀为手动控制阀，第三换向阀为自动控制阀；

所述控制系统通过控制电比例流量阀的分流流量调节进料马达的转速，通过控制电比例减压溢流阀调节压紧油缸所产生的拉紧力。

进一步地，所述智能进料的枝丫切碎机还包括：设置于压紧油缸上的行程传感器；控制系统通过所述行程传感器检测被切削物料的直径。

进一步地，所述进料马达包括：用于驱动上进料辊转动的第一液压马达和用于驱动下进料辊转动的第二液压马达；第一液压马达和第二液压马达并联，且第三换向阀与第一液压马达、第二液压马达之间的油路上设置有可将流量等比例分配的分流集流阀。

进一步地，所述进料液压系统还包括：设置在第一液压泵与油箱之间的第一安全阀，以及设置在第二液压泵与油箱之间的第二安全阀。

进一步地，所述智能进料的枝丫切碎机还包括：可用于检测切削辊的切削阻力的传感器；当传感器检测到切削辊的切削阻力大于设定值时，控制系统控制第三换向阀切换进料马达的油流方向使进料马达反转；当传感器检测到切削辊的切削阻力恢复到设定值以下时，控制系统控制第三换向阀再次切换进料马达的油流方向使进料马达正转。

进一步地，所述智能进料的枝丫切碎机还包括机械手和遥控装置；所述机械手可在遥控装置的控制下抓取被切削物料并送入进料机构中。

进一步地，所述遥控装置还用于控制第一换向阀切换油流方向使第一液压泵输出的液压油流入压紧油缸的无杆腔内，以实现上进料辊的抬升。

进一步地，所述上进料辊的圆周方向上分布有若干沿长度方向设置的锯齿片。

在本申请中，智能进料的枝丫切碎机包括：机架、进料机构、进料液压系统、切削机构、控制系统。进料机构包括上进料辊与下进料辊，上进料辊与下进料辊之间形成有可供被切削物料进入的进料间隙；进料液压系统的压紧油缸可用于在进料时产生拉紧力，以压紧进入进料间隙中的被切削物料。控制系统可根据被切削物料的直径调节进料马达的转速和压紧油缸所产生的拉紧力，使进料机构可更智能的应对各种尺寸的被切削物料，可在进料效率与系统负载之间直接取得平衡。此外，还可通过控制系统的调节提高可切削物料的尺寸。

附图说明

图1是本申请实施例中智能进料的枝丫切碎机的结构示意图。

图2是图1中A处的局部放大图。

图3是本申请实施例中进料机构的结构示意图。

图4是本申请实施例中上进料辊和下进料辊的结构示意图。

图5是本申请实施例中进料液压系统的原理图。

图6是本申请实施例中进料速度随被切削物料直径变化的曲线图。

图7是本申请实施例中被切削物料所受压紧力随直径变化的曲线图。

图8是本申请实施例中智能进料的枝丫切碎机控制部分的示意框图。

图9是本申请实施例中智能进料的枝丫切碎机控制部分的另一示意框图。

具体实施方式

以下是本申请的具体实施例并结合附图，对本申请的技术方案作进一步的描述，但本申请并不限于这些实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本申请的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本申请的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

参考图1至图5，智能进料的枝丫切碎机包括：机架10、进料机构20、进料液压系统40、切削机构30、控制系统；其中，机架10用于承载其他部件。进料机构20包括上进料辊21、下进料辊22、上进料辊安装架23；下进料辊22可转动地安装在所述机架10上；上进料辊21可转动地安装在上进料辊安装架23上；上进料辊安装架23可转动地安装在机架10上；上进料辊21与下进料辊22之间形成有可供被切削物料进入的进料间隙。切削机构30包括用于切削粉碎被切削物料的切削辊31，以及驱动所述切削辊31转动的动力装置32。当被切削物料进入进料间隙时，上进料辊21和下进料辊22通过自转将被切削物料拉入，然后送至切削辊31进行切削粉碎。

进一步地，进料液压系统40具有可驱动上进料辊21、下进料辊22转动的进料马达41，以及设置于上进料辊安装架23与机架10之间的压紧油缸42；所述压紧油缸42可用于在进料时产生拉紧力；上进料辊安装架23与机架10之间可转动连接，压紧油缸42可向上进料辊安装架23施加一个向下的拉力，使其带动上进料辊21压紧位于上进料辊21与下进料辊22之间的被切削物料。

进一步地，控制系统可根据被切削物料的直径调节进料马达41的转速和压紧油缸42所产生的拉紧力，使进料机构20可更智能的应对各种尺寸的被切削物料，可在进料效率与系统负载之间直接取得平衡。此外，还可通过控制系统的调节提高可切削物料的尺寸。

参考图6，进料马达41的转速在预设的第一直径范围内随着被切削物料直径的增大而减小；当被切削物料的直径d从d3增加至d4的过程中，进料马达41的转速V由V1线性减小至V2；即物料直径越小，进料速度越快，物料直径越大，进料速度越慢。因此，小直径物料进料速度快，可提高切削效率；而大直径物料进料速度慢，可降低系统负载。

参考图7，压紧油缸42所产生的拉紧力在预设的第二直径范围内随着被切削物料直径的增大而增大。当被切削物料的直径d从d1增加至d2的过程中，被切削物料所受到的压紧力F从F1线性增加至F2；即物料直径越大，压紧力F越大。因此，对于小直径物料，被切削物料所受到的压紧力小，进料阻力小；而大直径物料，进料辊的压紧力大，提高物料的进料拉力，进而提高了设备的可切削物料尺寸。

参考图5，进料液压系统40还包括：油箱43、第一液压泵44、第二液压泵45、第一单向阀46、第二单向阀47、电比例减压溢流阀48、第一换向阀49、第二换向阀410、第三换向阀411、电比例流量阀415；其中，第一换向阀49的进油口连接到第一液压泵44出油口，其回油口连接到油箱43，其第一工作油口通过电比例减压溢流阀48连接到压紧油缸42的有杆腔，其第二工作油口连接到压紧油缸42的无杆腔；第二液压泵45的出油口通过第一单向阀46连接到第二换向阀410的进油口；第二换向阀410的出油口连接到油箱43，其两工作油口通过第三换向阀411连接到进料马达41的两油口；所述第二单向阀47的进油口连接到第一换向阀49与电比例减压溢流阀48之间的油路上；所述第二单向阀47的出油口连接到第二液压泵45与第一单向阀46之间的油路上；第一液压泵44和第二液压泵45的进油口连接到油箱43；所述电比例流量阀415的进油口连接到第二液压泵45与第一单向阀46之间的油路上，其出油口连接到油箱43；其中，第一换向阀49为自动控制阀；第二换向阀410为手动控制阀，第三换向阀411为自动控制阀；控制系统通过控制电比例流量阀415的分流流量调节进料马达41的转速，通过控制电比例减压溢流阀48调节压紧油缸42所产生的拉紧力。

进一步地，所述智能进料的枝丫切碎机还包括：设置于压紧油缸42上的行程传感器416；控制系统通过所述行程传感器416检测被切削物料的直径。

参考图5和图7，压紧油缸42上安装有行程传感器416，用于检测被切削物料的直径，针对不同直径的物料，调节电比例减压溢流阀48的设定压力，当物料直径小于d1时，电比例减压溢流阀48的设定压力维持较小的定值，使上进料辊21对物料的压紧力维持较小的定值F1。当物料直径超过d1，但小于d2时，控制电比例减压溢流阀48的设定压力随物料直径按特定曲线变化，例如线性变化，从而使上进料辊21对物料的压紧力也随物料直径d按特定曲线变化，例如线性变化。当物料直径超过d2后，电比例减压溢流阀48的设定压力维持较大的定值，使上进料辊21对物料的压紧力维持较大的定值F2。通过上述逻辑进行控制后，使小直径物料，进料辊的压紧力较小，降低系统阻力；大直径物料，进料辊的压紧力较大，提高物料的进料拉力，从而提高设备的可切削物料尺寸。

在一些实施方式中，检测被切削物料的直径的方式为：在上进料辊安装架23上安装用于检测姿态的传感器，例如角度传感器或旋转编码器，并根据对应传感器的测量结果计算出被切削物料的直径。

参考图5和图6，电比例流量阀415对进入进料马达41的流量进行分流，用于调整进料马达41的转速，从而控制被切削物料的进料速度。当行程传感器416检测到被切削物料的直径小于d3时，设备的切削阻力相对较小，控制系统控制电比例流量阀415的设定流量维持较小的定值或为0，使进入进料马达41的流量较大，转速较高，从而维持切削物料以较高的速度V1进料，提高切削效率。当检测到被切削物料的直径大于d3，但小于d4时，设备的切削阻力变大，控制系统控制电比例流量阀415的设定流量随被切削物料的直径按特定曲线不断增大，例如线性变大，从而使进料马达41的转速随被切削物料的直径按特定曲线不断变小，例如线性变小。当检测到被切削物料的直径大于d4后，此时设备的切削阻力较大，系统控制电比例流量阀415的设定流量维持较大的定值，使进入进料马达41的流量较小，转速较低，从而维持切削物料以较低的速度V2进料，降低系统负载。通过上述逻辑进行控制后，使小直径物料进料速度快，提高切削效率，大直径物料进料速度慢，降低系统负载。

在一些实施方式中，进料马达41包括：用于驱动上进料辊21转动的第一液压马达41a和用于驱动下进料辊22转动的第二液压马达41b；第一液压马达41a和第二液压马达41b并联，且第三换向阀411与第一液压马达41a、第二液压马达41b之间的油路上设置有可将流量等比例分配的分流集流阀412。第一液压马达41a、第二液压马达41b转速相同，共同拉动被切削物料进料。

正常进料时，第一液压泵44输出的液压油经过第一换向阀49、第二单向阀47之后与第二液压泵45输出的液压油合流，一起驱动进料马达41旋转或卸荷，同时第一液压泵44输出的液压油，经过减压溢流阀48减压后，进入压紧油缸42的有杆腔，拉动上进料辊21往下压。需要说明的是，使用第一液压泵44输出的液压油用于驱动进料马达41做功，提高了液压系统的能量利用率。

在一些实施方式中，所述进料液压系统40还包括：设置在第一液压泵44与油箱43之间的第一安全阀413，以及设置在第二液压泵45与油箱43之间的第二安全阀414。

进一步地，所述第一安全阀413和所述第二安全阀414为溢流阀。所述第一换向阀49和所述第三换向阀411为电磁阀。

当进料机构20正常进料时，第二液压泵45输出的液压油经过第二换向阀410和第三换向阀411之后驱动进料马达41，使上进料辊21和下进料辊22转动进料。第二换向阀410可用于手动改变进料马达41的油流方向，以实现手动改变进料马达41的转动方向；第三换向阀411可用于自动改变进料马达41的油流方向，以实现自动改变进料马达41的转动方向。

进一步地，枝丫切碎机还包括：可用于检测切削辊31的切削阻力的传感器；当传感器检测到切削辊31的切削阻力大于设定值时，控制系统控制第三换向阀411切换进料马达41的油流方向使进料马达41反转；当传感器检测到切削辊31的切削阻力恢复到设定值以下时，控制系统控制第三换向阀411再次切换进料马达41的油流方向使进料马达41正转。当切削辊31的切削阻力大于设定值时，自动控制进料马达41反转，以将被切削物料退出，从而避免过载损坏；当检测到切削辊31的切削阻力降低到设定值以内时，再自动控制进料马达41正转，恢复正常的进料切削。此过程完全由控制系统自动控制，无需人工参与。其中，进料机构20正常进料时进料马达41的转动方向视为正转。

进一步地，上述传感器检测切削辊31的切削阻力的方式可以间接的或直接的；例如，采用监测驱动机构转速的方式间接判断的方式、在切削辊31上增加扭矩传感器的方式、在动力装置32至切削辊31之间的传动机构上增加力传感器的方式。

此外，还可通过第二换向阀410进行手动控制进料马达41进行反转。当操作人员判断进料机构20需要反转退料时，也可以进行手动控制。第二换向阀410由手动操作杆控制，当自动系统出现故障时，也可控制进料马达41的反转，使进料更安全。

在一些实施方式中，枝丫切碎机还包括机械手50和遥控装置；所述机械手50可在遥控装置的控制下抓取被切削物料并送入进料机构20中。需要说明的是，现有的枝丫切碎机采用的是人工进料，劳动强度高，生产效率低，作业环境噪声振动扬尘较多，劳动条件差，且人工进料存在较大的安全隐患。尤其当遇到粗大树木需要人工站在危险区域用力抵住进料或者在进料口实施切割作业。采用遥控装置控制机械手50上料，提高了效率且可改善作业环境，避免了危险的发生。

进一步地，遥控装置还用于控制第一换向阀49切换油流方向使第一液压泵44输出的液压油流入压紧油缸42的无杆腔内，以实现上进料辊21的抬升。

具体地，当被切削物料直径过大，超过了上进料辊21的中心位置后，上进料辊21无法自动张开时，或者上进料辊21需要维修时，可通过设置在遥控装置上的按钮或旋钮控制第一换向阀49得电改变油流方向，使第一液压泵44输出的液压油流入压紧油缸42的无杆腔，压紧油缸42有杆腔内的油液通过减压溢流阀48的溢流回路回油箱，由于第一安全阀413的设定压力高于减减压溢流阀48的设定压力，压紧油缸42在油压的作用下伸出，实现上进料辊21的抬升，使大直径物料能顺利进料，或维修时加大维修空间。

需要说明的是，压紧油缸42无杆腔的最高压力可通过第一安全阀413控制，可防止系统超压损坏。

参考图4，上进料辊21的圆周方向上分布有若干沿长度方向设置的锯齿片211。锯齿片211能提高对被切削物的拉力，使被切削物更易于进料。

参见图8和图9，控制系统可用于控制第三换向阀、电比例减压溢流阀、电比例流量阀；遥控装置可用于控制机械手、第一换向阀。具体的控制过程参见以上详细描述，这里不再赘述。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种智能进料的枝丫切碎机，其特征在于，包括：

机架(10)，所述机架(10)用于承载其他部件；

进料机构(20)，所述进料机构(20)包括上进料辊(21)、下进料辊(22)、上进料辊安装架(23)；所述下进料辊(22)可转动地安装在所述机架(10)上；所述上进料辊(21)可转动地安装在所述上进料辊安装架(23)上；所述上进料辊安装架(23)可转动地安装在所述机架(10)上；所述上进料辊(21)与下进料辊(22)之间形成有可供被切削物料进入的进料间隙；

进料液压系统(40)，所述进料液压系统(40)具有可驱动上进料辊(21)、下进料辊(22)转动的进料马达(41)，以及设置于上进料辊安装架(23)与机架(10)之间的压紧油缸(42)；所述压紧油缸(42)可用于在进料时产生拉紧力；

切削机构(30)，所述切削机构(30)包括用于切削粉碎被切削物料的切削辊(31)，以及驱动所述切削辊(31)转动的动力装置(32)；

控制系统，所述控制系统可根据被切削物料的直径调节进料马达(41)的转速和压紧油缸(42)所产生的拉紧力；所述压紧油缸(42)所产生的拉紧力在预设的第二直径范围内随着被切削物料直径的增大而增大；

所述进料液压系统(40)还包括：油箱(43)、第一液压泵(44)、第二液压泵(45)、第一单向阀(46)、第二单向阀(47)、电比例减压溢流阀(48)、第一换向阀(49)、第二换向阀(410)、第三换向阀(411)、电比例流量阀(415)；

第一换向阀(49)的进油口连接到第一液压泵(44)出油口，其回油口连接到油箱(43)，其第一工作油口通过电比例减压溢流阀(48)连接到压紧油缸(42)的有杆腔，其第二工作油口连接到压紧油缸(42)的无杆腔；第二液压泵(45)的出油口通过第一单向阀(46)连接到第二换向阀(410)的进油口；第二换向阀(410)的出油口连接到油箱(43)，其两工作油口通过第三换向阀(411)连接到进料马达(41)的两油口；所述第二单向阀(47)的进油口连接到第一换向阀(49)与电比例减压溢流阀(48)之间的油路上；所述第二单向阀(47)的出油口连接到第二液压泵(45)与第一单向阀(46)之间的油路上；第一液压泵(44)和第二液压泵(45)的进油口连接到油箱(43)；所述电比例流量阀(415)的进油口连接到第二液压泵(45)与第一单向阀(46)之间的油路上，其出油口连接到油箱(43)；其中，第一换向阀(49)为自动控制阀；第二换向阀(410)为手动控制阀，第三换向阀(411)为自动控制阀；

所述控制系统通过控制电比例流量阀(415)的分流流量调节进料马达(41)的转速，通过控制电比例减压溢流阀(48)调节压紧油缸(42)所产生的拉紧力。

2.根据权利要求1所述的智能进料的枝丫切碎机，其特征在于，所述进料马达(41)的转速在预设的第一直径范围内随着被切削物料直径的增大而减小。

3.根据权利要求1所述的智能进料的枝丫切碎机，其特征在于，所述智能进料的枝丫切碎机还包括：设置于压紧油缸(42)上的行程传感器(416)；控制系统通过所述行程传感器(416)检测被切削物料的直径。

4.根据权利要求1所述的智能进料的枝丫切碎机，其特征在于，所述进料马达(41)包括：用于驱动上进料辊(21)转动的第一液压马达(41a)和用于驱动下进料辊(22)转动的第二液压马达(41b)；第一液压马达(41a)和第二液压马达(41b)并联，且第三换向阀(411)与第一液压马达(41a)、第二液压马达(41b)之间的油路上设置有可将流量等比例分配的分流集流阀(412)。

5.根据权利要求1所述的智能进料的枝丫切碎机，其特征在于，所述进料液压系统(40)还包括：设置在第一液压泵(44)与油箱(43)之间的第一安全阀(413)，以及设置在第二液压泵(45)与油箱(43)之间的第二安全阀(414)。

6.根据权利要求1所述的智能进料的枝丫切碎机，其特征在于，所述智能进料的枝丫切碎机还包括：可用于检测切削辊(31)的切削阻力的传感器；当传感器检测到切削辊(31)的切削阻力大于设定值时，控制系统控制第三换向阀(411)切换进料马达(41)的油流方向使进料马达(41)反转；当传感器检测到切削辊(31)的切削阻力恢复到设定值以下时，控制系统控制第三换向阀(411)再次切换进料马达(41)的油流方向使进料马达(41)正转。

7.根据权利要求1所述的智能进料的枝丫切碎机，其特征在于，所述智能进料的枝丫切碎机还包括机械手(50)和遥控装置；所述机械手(50)可在遥控装置的控制下抓取被切削物料并送入进料机构(20)中。

8.根据权利要求7所述的智能进料的枝丫切碎机，其特征在于，所述遥控装置还用于控制第一换向阀(49)切换油流方向使第一液压泵(44)输出的液压油流入压紧油缸(42)的无杆腔内，以实现上进料辊(21)的抬升。

9.根据权利要求1所述的智能进料的枝丫切碎机，其特征在于，所述上进料辊(21)的圆周方向上分布有若干沿长度方向设置的锯齿片(211)。

Images