锯齿轧花机棉卷密度自适应调整系统

1.本发明所涉及一种锯齿轧花机棉卷密度自适应调整系统，属于农业机械装备领域。


背景技术：

2.棉花是重要的生产物资，对国民经济和社会发展有重要影响。在籽棉加工过程中，轧花机是将棉籽和棉纤维分离的关键加工设备，其中锯齿轧花机作为国内最常用的轧花机，其棉卷密度是关系到锯齿轧花机加工效率及加工质量的关键因素之一。
3.我国当前锯齿轧花机工作工程中针对棉卷密度并没有太好的测量手段，加工过程中只能依靠工人的经验进行判断工作箱中棉卷的密度。由于每个工人的经验丰富程度不一致、且对棉卷密度没有直观统一的量化标准，锯齿轧花机运转过程中仅能通过视觉或触觉来判断棉卷密度的大概范围，受主观因素影响大。档车工凭自身经验得到一个主观棉卷密度值，再通过反复调整锯齿轧花机的喂花量来逼近棉卷密度到较优区间。总的来说，人工判断棉卷密度误差大、受主观因素影响大且调整效率低，不利于满足锯齿轧花机的自适应调整的需求。


技术实现要素：

4.本发明目的是为解决当前的锯齿轧花机在使用中，针对棉卷密度这一关键工作参数无法精准量化、工人调整喂花量效率低、误差大，无法适时察觉棉卷密度小范围波动而做出相应调整的问题，提供一种结构合理，能够实现棉卷密度的自适应调整，误差小，经济实用的锯齿轧花机棉卷密度自适应调整系统。
5.本发明提供一种锯齿轧花机棉卷密度自适应调整系统，包括锯齿轧花机1，在所述锯齿轧花机上设有喂棉清花箱体、喂花辊、主轴电机、抱合板，其特征在于在所述锯齿轧花机上还设有匀棉装置、棉卷密度检测装置、霍尔电流互感器、控制柜；
6.所述霍尔电流互感器套在主轴电机的电源线上；
7.所述匀棉装置安装于喂棉清花箱体的前面板上；所述匀棉装置包含固定板ⅰ、固定板ⅱ、拨棉器，其中固定板ⅰ通过螺栓与喂棉清花箱体的前面板固定连接，固定板ⅱ通过螺栓与固定板ⅰ固定连接；拨棉器设有多个，间隔设在所述固定板ⅱ上；所述拨棉器的结构包含盒体、盖板ⅱ、中心转轴、拨棉板、电磁铁、复位弹簧、拨片；所述盒体上设有中心轴孔、扇形槽、磁铁放置槽，所述磁铁放置槽临近所述扇形槽设置，所述中心转轴穿过中心轴孔，下端连接拨棉板，上端连接所述复位弹簧、拨片，拨片与中心转轴螺纹连接，所述复位弹簧一端部与拨片连接，另一端部与盒体连接；所述拨片置于所述扇形槽内，所述电磁铁置于磁铁放置槽内且与盒体固定，固定板ⅱ夹在所述盒体与盖板ⅱ之间固定连接；
8.所述棉卷密度检测装置，固定在锯齿轧花机轧花部中箱的抱合板上，所述棉卷密度检测装置的结构包含卡座、盖板ⅰ、梯形块、弹片、导柱、称重传感器、称重变送器；所述卡座与盖板ⅰ固定连接，所述盖板ⅰ上设有梯形块，梯形块下方设有导柱，所述弹片上端与梯形
块固定连接，下端向下延伸至所述导柱上方；在所述卡座上设有圆形槽及走线槽，在所述圆形槽内设有称重传感器，所述称重传感器位于导柱的正下方；所述称重传感器通过走线槽内的线路与称重变送器相连接。
9.作为优选，所述控制柜的结构包括箱体，箱体上设有按钮、触摸屏，箱体内设有plc控制器、喂花辊调速器、电源。
10.作为优选，在所述匀棉装置拨棉器的盒体上，设有便于电磁铁与盒体固定连接的三角形槽。
11.作为优选，锯齿轧花机箱体上还设有指示灯。
12.本发明所提供的锯齿轧花机棉卷密度自适应调整系统的具体结构中，所述匀棉装置的固定板ⅰ17上钻有通孔，通过螺栓固定在锯齿轧花机1喂棉清花箱的前面板上；固定板ⅱ18上钻有阵列式的通孔，固定板ⅱ18通过螺栓和固定板ⅰ17进行固定连接；拨棉器19的盒体25和盖板23都钻有通孔，通过螺栓和固定板ⅱ18进行连接。
13.在拨棉器19结构中，盒体25内开有磁铁放置槽35、扇形槽36、中心轴孔37和四个圆形安装通孔，以及在外边缘处开有三角形槽38；其中电磁铁21安装在磁铁放置槽35内，外部开有的三角形槽38，其上设有对应的安装孔，作用是将电磁铁21固定在磁铁放置槽35内以防止其晃动；拨片22设计为山字形状，安装在盒体25的扇形槽36内；拨片22中段钻有螺纹孔，与拨棉板20固定安装的中心转轴，其上部带有螺纹，刚好可以与拨片22中段的螺纹孔进行螺纹连接；复位弹簧24安装在中心转轴上，且位于盒体25的中心轴孔37处，刚好套在拨片22的中段以防止复位弹簧24发生轴向形变，复位弹簧24的两个端部都伸入到盒体25的扇形槽36内，其中一个端部和拨片22连接，另一个端部则与盒体25扇形槽36的内壁相连接；当电磁铁21得电时，拨片22围绕拨棉板20的中心转轴只能发生转动，复位弹簧24一个端部跟随拨片22转动，另一个端部因固接则保持静止；当电磁铁21失电时，拨片22则在复位弹簧24的带动下复位。
14.在棉卷密度检测装置7结构中，弹片10的上端钻有通孔，通过螺栓和梯形块12相连接；梯形块12则焊接在盖板ⅰ14上；梯形块12下方钻有螺纹孔，导柱11外圈车有相配套的螺纹，导柱可通过螺纹孔与盖板ⅰ14螺纹连接；盖板ⅰ14的形状呈“γ”形，盖板ⅰ14通过螺栓和卡座15连接；卡座15的一侧面铣有圆形槽和走线槽，称重传感器13安装在该圆形槽内，通过卡座15的走线槽进行走线，圆形槽的位置刚好与盖板ⅰ14上导柱11的位置相对应，使称重传感器13恰好位于导柱11的正下方；卡座15的形状呈“η”形，其另一侧面上钻有螺纹孔，称重变送器16通过螺栓固定在卡座15上；整个棉卷密度检测装置7，通过与卡座15较长一侧面上螺纹孔相配合的螺栓，与锯齿轧花机1工作箱抱合板8固定连接。
15.所述匀棉装置6的固定板ⅰ17，通过螺栓固定在锯齿轧花机喂棉清花箱体前面板上，由于固定板ⅰ17具有一定角度，恰好使拨棉板20可以垂直于淌棉板平面，且在不工作状态时在复位弹簧的作用下平行于棉流的方向。当匀棉装置6接收到需电信号时，电磁铁21通电吸合拨片，带动拨棉板20转动，此时拨棉板20与棉流成一定夹角，从而使得该区域棉流发生偏移。
16.所述棉卷密度检测装置7，通过卡座上的螺栓，与锯齿轧花机的轧花部中箱抱合板8进行固定，而弹片10由于角度和长度恰好可以伸入棉卷一定深度，且棉卷具有一定密度从而挤压弹片10使其产生形变，该形变又会以力的形式通过导柱11传递到称重传感器13，将
力转换为电信号再传递到称重变送器16转换为模拟量信号，模拟量信号再传递到plc控制器。
17.霍尔电流互感器4监测到的电流信号，及棉卷密度检测装置7检测到的模拟量，都将传递到plc控制器中与设定加工参数进行比对，然后通过pid算法控制匀棉装置和喂花辊转速来分别控制局部喂花量和整体喂花量，从而使锯齿轧花机工作过程中棉卷密度始终保持在最佳生产区间，从而达到提升轧花机产量的目的。
18.本发明和当前锯齿轧花机棉卷密度调整方案相比，首先实现从人工调整到机器自适应调整的转变，极大降低工人的劳动强度；其次，由于采用模拟量来量化棉卷密度，解决当前只能靠工人经验来主观判断棉卷密度无法精准量化的问题；再其次，本发明相对于人工调整而言，不但通过模仿人手测量棉卷松紧还通过监测主轴电机的电流波动来间接反应棉卷密度的变化，使的测量结果更可靠；最后，本发明运用模糊自适应pid控制，解决锯齿轧花机在工作过程中棉卷密度变化的非线性和调整的滞后性问题，具有抗干扰能力强、适应范围广的优点。
19.本发明可实时监测锯齿轧花机工作箱中籽棉卷密度、主电机电流波动，将信号传输到plc控制器中，根据设定的最佳生产参数实时调整喂花量，并且当检测到籽棉卷局部密度过大时会即使调整该区域喂花量，解决锯齿轧花机在工作过程中棉卷密度难把控、局部密度不均匀、人工检测困难等技术问题，为锯齿轧花机实现棉卷密度自适应调整提供方案。
20.综上所述，本发明所提供的锯齿轧花机棉卷密度自适应调整系统，结构合理，经济实用，能够实现棉卷密度的自适应调整，误差小，实现实时监测棉卷整体及局部密度和主电机电流值波动，通过模糊自适应pid控制喂花量和匀棉装置，快速调整棉卷密度到达设定的目标工作区间，且该系统配备的指示灯实时显示系统工作状态，便于档车工远距离直观了解系统运行状况。
附图说明
21.下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
22.图1为本发明的总装示意图；
23.图中所示：1为锯齿轧花机、2为喂花辊、3为主轴电机、4为霍尔电流互感器、5为指示灯、6为匀棉装置、7为棉卷密度检测装置、8为抱合板、9为控制柜。
24.图2为本发明的棉卷密度检测装置轴侧图；
25.图示中：10为弹片、11为导柱、12为梯形块、13为称重传感器、14为盖板ⅰ、15为卡座、16为称重变送器。
26.图3为本发明的棉卷密度检测装置主视图。
27.图4为本发明的匀棉装置轴侧图；
28.图示中：17为固定板ⅰ、18为固定板ⅱ、19为拨棉器。
29.图5为本发明的匀棉装置固定板ⅰ。
30.图6为本发明的匀棉装置固定板ⅱ。
31.图7为本发明的匀棉装置拨棉器轴侧图；
32.图示中：20为拨棉板、20-1为中心转轴，23为盖板ⅱ、25为盒体。
33.图8为本发明的匀棉装置拨棉器爆炸图；
34.图示中：21为电磁铁、22为拨片、24为复位弹簧。
35.图9为本发明的拨棉器盒体俯视图；
36.图示中：35为磁铁放置槽、36为扇形槽、37为中心轴孔、38为三角形槽。
37.图10为本发明的控制柜轴侧图；
38.图示中：26为箱体、27为按钮、28为触摸屏。
39.图11为本发明的控制柜后视图；
40.图示中：29为plc控制器、30为喂花辊调速器、31为电源。
41.图12为本发明的棉卷密度检测装置装配示意图；
42.图示中：32为轧花肋条、33为胸板、34为排籽管。
43.图13为本发明的输入输出控制示意图。
具体实施方式
44.下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
45.实施例1：
46.如图所示，种锯齿轧花机棉卷密度自适应调整系统，包括锯齿轧花机1，在所述锯齿轧花机1上设有喂棉清花箱体、喂花辊2、主轴电机3、抱合板8，其特征在于在所述锯齿轧花机1上还设有匀棉装置6、棉卷密度检测装置7、霍尔电流互感器4、控制柜9；
47.所述霍尔电流互感器4套在主轴电机3的电源线上；
48.所述匀棉装置6安装于喂棉清花箱体的前面板上；所述匀棉装置的结构包含固定板ⅰ17、固定板ⅱ18、拨棉器19，其中固定板ⅰ17通过螺栓与喂棉清花箱体的前面板固定连接，固定板ⅱ18通过螺栓与固定板ⅰ17固定连接；拨棉器19设有多个，间隔设在所述固定板ⅱ18上；所述拨棉器19的结构包含盒体25、盖板ⅱ23、中心转轴20-1、拨棉板20、电磁铁21、复位弹簧24、拨片22；所述盒体25上设有中心轴孔37、扇形槽36、磁铁放置槽35，所述磁铁放置槽35临近所述扇形槽36设置，所述中心转轴20-1穿过中心轴孔37，下端连接拨棉板20，上端连接所述复位弹簧24、拨片22，拨片22与中心转轴20-1螺纹连接，所述复位弹簧24一端部与拨片22连接，另一端部与盒体25连接；所述拨片22置于所述扇形槽36内，所述电磁铁21置于磁铁放置槽35内且与盒体固定，固定板ⅱ18夹在所述盒体25与盖板ⅱ18之间固定连接；
49.所述棉卷密度检测装置7，固定在锯齿轧花机轧花部中箱的抱合板8上，所述棉卷密度检测装置7的结构包含卡座15、盖板ⅰ14、梯形块12、弹片10、导柱11、称重传感器13、称重变送器16；所述卡座15与盖板ⅰ14固定连接，所述盖板ⅰ14上设有梯形块12，梯形块12下方设有导柱11，所述弹片10上端与梯形块12固定连接，下端向下延伸至所述导柱11上方；在所述卡座15上设有圆形槽及走线槽，在所述圆形槽内设有称重传感器13，所述称重传感器13位于导柱11的正下方；所述称重传感器11通过走线槽内的线路与称重变送器16相连接。
50.所述控制柜9的结构包括箱体26，箱体上设有按钮27、触摸屏28，箱体内设有plc控制器29、喂花辊调速器30、电源31。
51.所述匀棉装置6的固定板ⅰ17通过螺栓固定在锯齿轧花机喂棉清花箱体前面板上，由于固定板ⅰ17具有一定角度，恰好使拨棉板20可以垂直于淌棉板平面，且在不工作状态时在复位弹簧24的作用下平行于棉流的方向。当匀棉装置6接收到需电信号时，电磁铁21通电吸合拨片，带动拨棉板20转动，此时拨棉板20与棉流成一定夹角，从而使得该区域棉流发生
偏移。
52.所述棉卷密度检测装置7，通过卡座15上的螺栓与锯齿轧花机的轧花部中箱抱合板8进行固定，而弹片由10于角度和长度恰好可以伸入棉卷一定深度，且棉卷具有一定密度从而挤压弹片10使其产生形变，该形变又会以力的形式通过导柱11传递到称重传感器13，将力转换为电信号再传递到称重变送器16转换为模拟量信号，模拟量信号再传递到plc控制器29。
53.霍尔电流互感器4监测到的电流信号，及棉卷密度检测装置7检测到的模拟量，都将传递到plc控制器29中与设定加工参数进行比对，然后通过pid算法控制匀棉装置6和喂花辊转速来分别控制局部喂花量和整体喂花量，从而使锯齿轧花机工作过程中棉卷密度始终保持在最佳生产区间，从而达到提升轧花机产量的目的。
54.本发明实施例，可实时监测锯齿轧花机工作箱中籽棉卷密度、主电机电流波动，将信号传输到plc控制器中，根据设定的最佳生产参数实时调整喂花量，并且当检测到籽棉卷局部密度过大时会即使调整该区域喂花量，解决锯齿轧花机在工作过程中棉卷密度难把控、局部密度不均匀、人工检测困难等技术问题，为锯齿轧花机实现棉卷密度自适应调整提供方案。
55.实施例2：
56.与实施例1相比，本实施例不同地方在于：在所述匀棉装置拨棉器的盒体上，设有便于电磁铁与盒体固定连接的三角形槽38。
57.实施例3：
58.与实施例2相比，本实施例不同地方在于：锯齿轧花机箱体上还设有指示灯5。
59.以上应用的具体实施例，是对本发明结构进行的详细阐述，用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。