一种采棉机打包皮带控制系统及采棉机打包皮带控制方法与流程

1.本发明涉及农业机械技术领域，更具体地说，涉及一种采棉机打包皮带控制系统。此外，本发明还涉及一种应用于上述采棉机打包皮带控制系统的采棉机打包皮带控制方法。


背景技术：

2.随着农业机械技术的发展，采棉机逐渐成为棉花采摘必不可少的农机装备，其具有棉花采摘效率高、可节约劳动成本、降低劳动强度等优势。
3.棉花采摘后被装入棉箱内，然而，由于棉箱内的空间有限，而棉花较松软，因此随着采摘进程棉花会很快充满棉箱，此时需要将棉箱内的棉花倾泻出去，以便继续作业。为了提高工作效率，降低卸棉时间，通常采用打包装置将棉花在棉箱内打包，待棉箱内的棉包从小棉包打包到最大棉包时，利用采棉机的覆膜系统将棉包包裹完成，然后打开棉箱的后箱体，将棉包抛出。
4.然而，现有技术中，由于打包装置打包皮带的张紧力无法实时调节，使得棉包各处的压实度不一致，导致棉包容易变形或打包失败，直接影响了棉花打包质量。
5.因此，如何提供一种采棉机打包皮带控制系统，以实现对打包皮带张紧力的实时调节，提升打包质量和可靠性，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明的目的是提供一种采棉机打包皮带控制系统，其可实现对打包皮带张紧力的实时调节，提升打包质量和可靠性。
7.本发明的另一目的是提供一种应用于上述采棉机打包皮带控制系统的采棉机打包皮带控制方法，可实现对打包皮带张紧力的实时调节，提升打包质量和可靠性。
8.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
9.一种采棉机打包皮带控制系统，包括：
10.摇臂油缸，其活塞杆连接摇臂，所述摇臂与打包皮带相连；
11.第一液压油路，其与所述摇臂油缸的有杆腔相连，所述第一液压油路设有电比例阀，所述电比例阀分别连接用于供应液压油的液压源和回油箱；
12.第二液压油路，其分别与所述摇臂油缸的无杆腔和所述回油箱相连；
13.控制器，其与所述电比例阀电连接，所述控制器用于接收棉包大小的信号，并根据所述棉包大小的信号以及棉包大小与所述有杆腔的压力值之间的预设对应关系，控制调节所述电比例阀的开度。
14.优选地，还包括用于检测所述有杆腔的压力值的压力传感器，其与所述控制器相连，以使所述控制器根据所述压力传感器的检测值实时修正所述电比例阀的开度。
15.优选地，所述第二液压油路设有用于控制所述无杆腔进油和回油的第一电磁换向阀，所述第一电磁换向阀分别与所述液压源和所述回油箱相连；所述第一电磁换向阀与所
述控制器电连接，以使所述控制器控制所述第一电磁换向阀换向。
16.优选地，所述第一液压油路设有液控单向阀，所述液控单向阀的出液口与所述有杆腔连通；或者，所述第一液压油路设有带有先导控制的平衡阀。
17.优选地，所述第二液压油路设有用于控制所述无杆腔进油和回油的第二电磁换向阀，其与所述第一电磁换向阀串联设置，所述第二电磁换向阀的其中一个工位带有单向截止功能，以保持所述无杆腔内的油液压力。
18.优选地，所述电比例阀为电比例减压溢流阀。
19.优选地，所述第一液压油路与所述回油箱之间连接有溢流阀。
20.一种采棉机打包皮带控制方法，应用于上述任意一种采棉机打包皮带控制系统的所述控制器，包括：
21.获取棉包的大小；
22.根据所述棉包的大小以及棉包大小与所述采棉机打包皮带控制系统的所述有杆腔的压力值之间的预设对应关系，控制调节所述采棉机打包皮带控制系统的所述电比例阀的开度。
23.优选地，还包括：
24.当所述棉包达到最大并被抛出后，控制所述电比例阀为最大开度，以使所述摇臂油缸的活塞杆快速缩回，并在所述活塞杆缩回至目标位置后，控制所述电比例阀的开度，使所述有杆腔内的压力值满足打包皮带未打包时的张紧力需求。
25.本发明提供的采棉机打包皮带控制系统，在棉花打包过程中，利用控制器实时获取棉包的实际大小，并根据棉包的实际大小以及棉包大小与有杆腔的压力值之间的预设对应关系，控制电比例阀的电流，以改变电比例阀的开度，从而调节有杆腔的压力值，使有杆腔的压力值与棉包的实际大小相对应，实现有杆腔压力值的实时调节。由于摇臂与摇臂油缸的活塞杆相连，打包皮带与摇臂相连，因此，当有杆腔内的压力对活塞杆产生回缩力时，通过摇臂的力传递作用，使打包皮带张紧，从而通过调节电比例阀的开度，可以达到调节打包皮带张紧力的目的，也即，该采棉机打包皮带控制系统可实现对打包皮带张紧力的实时调节，使打包皮带的张紧力与棉包大小相对应，这有利于使棉包各处的压实度均匀一致，使棉包不容易变形，降低了打包失败的几率，因此，提升了打包质量。
26.本发明提供的采棉机打包皮带控制方法，应用于上述采棉机打包皮带控制系统，具有上述有益效果。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
28.图1为本发明具体实施例所提供的采棉机打包皮带控制系统的液压原理图；
29.图2为采棉机未打包时的状态示意图；
30.图3为采棉机刚开始打包时的状态示意图；
31.图4为采棉机打包完成时的状态示意图；
32.图5为采棉机的后箱体打开以将打包完成的棉包抛出时的状态示意图。
33.图1至图5中的附图标记如下：
34.1为摇臂油缸、2为摇臂、3为打包皮带、4为第一液压油路、5为电比例阀、6为第二液压油路、7为压力传感器、8为第一电磁换向阀、9为液控单向阀、10为第二电磁换向阀、11为溢流阀、12为前箱体、13为后箱体、14为棉包。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.本发明的核心是提供一种采棉机打包皮带控制系统，其可实现对打包皮带3张紧力的实时调节，提升打包质量和可靠性。本发明的另一核心是提供一种应用于上述采棉机打包皮带控制系统的采棉机打包皮带控制方法，可实现对打包皮带3张紧力的实时调节，提升打包质量和可靠性。
37.请参考图1
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图5，图1为本发明具体实施例所提供的采棉机打包皮带控制系统的液压原理图；图2为采棉机未打包时的状态示意图；图3为采棉机刚开始打包时的状态示意图；图4为采棉机打包完成时的状态示意图；
38.图5为采棉机的后箱体打开以将打包完成的棉包抛出时的状态示意图。
39.本发明提供一种采棉机打包皮带控制系统，包括摇臂油缸1、摇臂2、打包皮带3、第一液压油路4、第二液压油路6、电比例阀5和控制器。
40.具体地，摇臂2与摇臂油缸1的活塞杆相连，同时，摇臂2与打包皮带3相连。摇臂油缸1的有杆腔与第一液压油路4相连，第一液压油路4设有电比例阀5，电比例阀5分别与液压源和回油箱相连；摇臂油缸1的无杆腔与第二液压油路6相连，第二液压油路6与回油箱相连，也即，通过第二液压油路6将摇臂油缸1的无杆腔与回油箱连通。可以理解的是，液压源用于提供液压油，如图1所示，液压源设有液压泵，通过液压泵提供具有一定压力的液压油。顾名思义，回油箱用于供液压油流回至回油箱内。
41.更为重要的是，电比例阀5与控制器电连接，控制器用于接收棉包14大小的信号，并根据棉包14大小的信号以及棉包大小与有杆腔的压力值之间的预设对应关系，控制调节电比例阀5的开度，从而达到调节摇臂油缸1有杆腔的压力的目的。由于摇臂2与摇臂油缸1的活塞杆相连，打包皮带3与摇臂2相连，因此，当有杆腔内的压力对活塞杆产生回缩力时，通过摇臂2的力传递作用，使打包皮带3张紧，从而通过调节电比例阀5的开度，可以达到调节打包皮带3张紧力的目的。
42.如图2
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5所示，为采棉机打包过程示意图。棉箱包括前箱体12和后箱体13，前箱体12的位置固定不动，后箱体13可打开且可关闭，如图2所示，为未打包状态，后箱体13关闭。如图3所示，为刚开始打包的状态，一开始棉包14为小棉包14，其尺寸较小。随着打包过程的进行，棉包14不断增大，直至棉包14达到最大，如图4所示，为打包完成状态。然后，如图5所示，后箱体13打开，以便将打包后的棉包14抛出。
43.在上述棉花打包的过程中，随着棉包14的不断增大，使得打包皮带3不断伸出，也
即，在此过程中，摇臂油缸1的活塞杆被被动拉出，使得摇臂油缸1的无杆腔通过第二液压油路6从回油箱吸油。另一方面，在此过程中，需要使打包皮带3具有一定的张紧力，以确保打包的可靠性。为了使打包皮带3始终具有合适的张紧力，例如，当棉包14较小时，使打包皮带3具有较小的张紧力；随着棉包14逐渐增大，使打包皮带3的张紧力逐渐增大，本发明利用控制器实时获取棉包14的实际大小，并根据棉包14的实际大小以及棉包大小与有杆腔的压力值之间的预设对应关系，控制电比例阀5的电流，以改变电比例阀5的开度，从而调节有杆腔的压力值，使有杆腔的压力值与棉包14的实际大小相对应，实现有杆腔压力值的实时调节，也即，实现对打包皮带3张紧力的实时调节，使打包皮带3的张紧力与棉包14大小相对应，这有利于使棉包14各处的压实度均匀一致，使棉包14不容易变形，降低了打包失败的几率，因此，提升了打包质量。
44.另外，如图5和图2所示，当后箱体13打开，使打包好的大棉包14抛出，到后箱体13关闭的过程中，打包皮带3会因棉包14抛出而变得松弛，此时，需要摇臂油缸1的活塞杆快速缩回，并控制空载时打包皮带3的张紧力。在此过程中，在打包皮带3由松弛状态变为刚具有张紧力之前，可通过控制器控制电比例阀5的电流大小使得电比例阀5的流量达到最大，从而使液压源提供的液压油通过第一液压油路4进入有杆腔，此时，摇臂油缸1的无杆腔的液压油通过第二液压油路6流至回油箱，使摇臂油缸1的活塞杆快速缩回，从而使打包皮带3迅速达到张紧状态，避免打包皮带3松弛。
45.进一步地，为了提升打包皮带3张紧力的控制精度，在上述实施例的基础之上，还包括用于检测有杆腔的压力值的压力传感器7，其与控制器相连，以使控制器根据压力传感器7的检测值实时修正电比例阀5的开度。也就是说，本实施例通过增设压力传感器7，利用压力传感器7来实时检测有杆腔内的压力值，进而通过压力传感器7将有杆腔内的实时压力值反馈给控制器，以形成闭环控制，在有杆腔内的压力值出现偏差时，及时修正调节电比例阀5的开度，使有杆腔内的实际压力值与棉包14实际大小对应的理论压力值相一致，确保打包皮带3张紧力的高控制精度。
46.另外，考虑到检修时，为了实现摇臂油缸1的活塞杆的主动伸出和主动缩回，在上述实施例的基础之上，第二液压油路6设有用于控制无杆腔进油和回油的第一电磁换向阀8，第一电磁换向阀8分别与液压源和回油箱相连；第一电磁换向阀8与控制器电连接，以使控制器控制第一电磁换向阀8换向。可以理解的是，当控制器控制第一电磁换向阀8工作，使第二液压油路6与液压源导通时，液压源提供的液压油通过第一电磁换向阀8和第二液压油路6进入无杆腔，此时，有杆腔的油液通过电比例阀5回到回油箱，实现摇臂油缸1活塞杆的主动伸出。当控制器控制第一电磁换向阀8切换工作，使第二液压油路6与回油箱导通，并通过控制电比例阀5的工作位置，使第一液压油路4与液压源导通时，液压源提供的液压油通过电比例阀5和第一液压油路4进入有杆腔，此时，无杆腔的油液通过第一电磁换向阀8进入回油箱，实现摇臂油缸1活塞杆的主动缩回。
47.进一步地，考虑到当液压源失压(例如液压泵出现工作故障)时，为了保持打包皮带3的张紧力，在上述实施例的基础之上，第一液压油路4设有液控单向阀9，液控单向阀9的出液口与有杆腔连通。也就是说，当液压源失压(例如液压泵出现工作故障)时，液控单向阀9能够迅速关闭，避免有杆腔内的液压油通过第一液压油路4倒流，从而保持有杆腔内的油液压力，使得打包皮带3保持其张紧力，避免在液压源失压(例如液压泵出现工作故障)时，
导致棉花散包等。可以理解的是，由于液控单向阀9在高压油作用下处于反向开启状态，因此，当实现上述摇臂油缸1的主动伸出时，有杆腔的油液通过液控单向阀9和电比例阀5回到回油箱。
48.需要说明的是，液控单向阀9可更换为带有先导控制的平衡阀，以在确保液压源失压情况下保持打包皮带3张紧力的同时，提升工作性能。
49.进一步地，当采棉机的打包系统不工作时，也即，未有棉花进行打包时，摇臂油缸1的活塞杆主动伸出，使打包皮带3处于松弛状态，然后停止液压源供应液压油，此时，为了避免在外力作用下使摇臂油缸1的活塞杆晃动等，优选地，在上述实施例的基础之上，第二液压油路6设有用于控制无杆腔进油和回油的第二电磁换向阀10，其与第一电磁换向阀8串联设置，第二电磁换向阀10的其中一个工位带有单向截止功能，以保持无杆腔内的油液压力。可以理解的是，当第二电磁换向阀10处于单向截止功能的工位时，可防止无杆腔内的液压油通过第二液压油路6回到回油箱，此时，在液压源停止供应液压油的情况下，结合着液控单向阀9的作用，可锁住摇臂油缸1的活塞杆，使摇臂油缸1的活塞杆固定于一定的位置处。
50.也就是说，本实施例通过第一电磁换向阀8和第二电磁换向阀10的配合作用，可实现第二液压油路6的油液换向，同时在打包系统非工作时，可保持活塞杆的位置不变。
51.另外，考虑到安全性，为了限制有杆腔的最高压力，在上述实施例的基础之上，第一液压油路4与回油箱之间连接有溢流阀11。也即，本实施例通过溢流阀11来限制摇臂油缸1有杆腔内的最高压力，起到安全保护作用。
52.需要说明的是，在上述各个实施例中，对电比例阀5的具体结构不做限定，优选地，电比例阀5为电比例减压溢流阀。
53.除了上述采棉机打包皮带控制系统，本发明还提供一种应用于上述实施例公开的采棉机打包皮带控制系统的控制器的采棉机打包皮带控制方法，该采棉机打包皮带控制方法包括以下步骤：
54.获取棉包14的大小；
55.根据棉包14的大小以及棉包大小与采棉机打包皮带控制系统的有杆腔的压力值之间的预设对应关系，控制调节采棉机打包皮带控制系统的电比例阀5的开度。
56.需要说明的是，本实施例对获取棉包14的大小的具体方式不做限定，优选地，可通过传感器检测棉包14的直径。
57.另外，本实施例对棉包大小与有杆腔的压力值之间的预设对应关系不做具体限定，本领域技术人员可以根据实际需求来确定。通常情况下，在打包过程中，棉包14越大，则有杆腔的压力值越大。请详见上文所述打包过程，在此不再赘述。
58.进一步地，在上述实施例的基础之上，还包括以下步骤：
59.当棉包14达到最大并被抛出后，控制电比例阀5为最大开度，以使摇臂油缸1的活塞杆快速缩回，并在活塞杆缩回至目标位置后，控制电比例阀5的开度，使有杆腔内的压力值满足打包皮带3未打包时的张紧力需求。
60.本实施例对应上述后箱体13打开使打包好的大棉包14抛出，到后箱体13关闭的过程中，通过控制器控制电比例阀5的电流大小使得电比例阀5的流量达到最大(也即电比例阀5的开度最大)，使摇臂油缸1的活塞杆快速缩回，避免打包皮带3会因棉包14抛出而变得松弛，使打包皮带3在空载时具有一定的张紧力。
61.还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
62.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
63.以上对本发明所提供的采棉机打包皮带控制系统及采棉机打包皮带控制方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。