小型圆捆机草捆捆扎与卸捆的自动操纵与报警装置及其控制方法

摘要

本发明是一种用于小型圆捆机草捆捆扎和卸捆的自动操纵和报警装置及其控制方法，涉及秸秆收获机械技术领域。该装置由触发信号的3个行程开关、控制器和电动缸操纵机构和蜂鸣器组成。控制器接收3个行程开关所触发的信号，发出相应的控制指令使电动缸伸缩和蜂鸣器发出不同节奏的鸣叫声，电动缸通过连接滑块带动液压缸控制手柄摆动，替代机手人工扳动液压缸控制手柄，实现了小型圆捆机草捆捆扎和卸捆作业自动化，提高了小型圆捆机作业效率，降低了机手操纵机组的疲劳强度。本发明结构简单，便于批量生产，制造成本低，使用方便。

说明书

技术领域

本发明涉及秸秆收获打捆技术领域，具体涉及一种小型圆捆机草捆捆扎与卸捆的自动操纵与报警装置及其控制方法。

背景技术

秸秆捡拾打捆处于秸秆综合利用体系中的收集环节。小型圆捆机体积小，通过性良好，操作维修简便，且价格较便宜，特别适合我国南方小田块秸秆收集。小型圆捆机的推广应用提高了南方地区小田块秸秆收集作业效率，降低了人工劳动强度，促进了秸秆综合利用，一定程度上减少了秸秆焚烧。但是，目前小型圆捆机草捆捆扎和卸捆过程自动化程度低，需要机手频繁回头观察，草捆在成捆室达到满仓时需要机手及时停车，否则导致机器发生堵塞故障。草捆被麻绳捆扎结束需要机手频繁回头观察，然后机手手动扳动液压阀操作手柄打开成捆室后仓完成卸捆，等待草捆落地后再松开液压阀操作手柄。另外，草捆会有滞留成捆室而不下落的情况，也需要机手回头观察。频繁回头和手动操作增加了机手的工作强度，常常脖子扭酸，增加了停车时间，降低了小圆捆机作业效率。

发明内容

针对小圆捆机草捆捆扎与卸捆过程中机手频繁回头和手动操作的问题，本发明提出了一种小圆捆机草捆捆扎与卸捆的自动操纵与报警装置及其控制方法，实现了小型圆捆机草捆捆扎和卸捆作业自动化，提高了小型圆捆机作业效率，降低了机手操纵机组的疲劳强度。本发明结构简单，便于批量生产，制造成本低，使用方便。

本发明的技术方案是：

一种小型圆捆草捆机捆扎和卸捆的自动操纵与报警装置，由信号触发装置A、控制器9和电动缸操纵机构B和蜂鸣器组成，

所述信号触发装置A由行程开关I、行程开关II和行程开关Ⅲ组成，行程开关I的触点安装在割绳杆摆动的轨迹上，行程开关II安装在割绳刀的刀背侧，行程开关Ⅲ安装在溜草架下部；所述行程开关I、行程开关II和行程开关Ⅲ均与所述控制器连接；

所述电动缸操纵机构B主要由电动缸、滑块和液压阀操作手柄组成，电动缸固定在牵引架上，电动缸的推杆与滑块固定连接，滑块套装在液压阀操作手柄上；

所述控制器还与电动缸、蜂鸣器连接，控制器用于根据行程开关I、行程开关II和行程开关Ⅲ的触发信号，控制电动缸和蜂鸣器工作。

所述小型圆捆草捆机捆扎和卸捆的自动操纵与报警装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：当触点位于割绳杆摆动轨迹上的行程开关I被触发，触发行程开关I向发出控制器触发信号，控制器控制蜂鸣器连续长音鸣叫，同时检测电动缸推杆是否完全复位，如果没有完全复位，则强制复位；

S2：控制器从接收行程开关I信号开始计时，控制器接收到触发行程开关II发出的触发信号时，记为时间T₁，设定时间t₁＝草捆捆扎所需时间+5s，若T₁在设定时间t₁内，说明是割绳刀切断绳子后触发了行程开关II，控制器控制电动缸推杆伸出，推杆推动滑块，通过滑块带动液压阀操作手柄摆动；若T₁超过设定时间t₁，蜂鸣器由连续长鸣变为间隔音报警，提示驾驶员所述草捆机发生异常，控制器回到初始状态，等待下次正常作业；

S3：当行程开关I和行程开关II被正常触发时，控制器从接收行程开关II信号开始计时，控制器接收到触发行程开关Ⅲ发出的触发信号时，记为时间T₂，设定时间t₂＝从草捆捆扎结束到草捆落地所需时间+8s，若T₂在设定时间t₂内，说明触发行程开关Ⅲ是草捆沿溜草架下落时溜草架摆动触发发出的信号，控制器指挥电动缸的推杆复位，使液压阀操作手柄回到初始位置，蜂鸣器停止鸣叫；若T₂超过设定时间t₂，蜂鸣器由连续长鸣变为长短音报警提示驾驶员装置发生异常，控制器回到初始状态，等待下次正常作业。

本发明的有益效果是：

1、通过行程开关I的触发信号能感知成捆室草满且草捆达到设定密度，通过行程开关II的触发信号能感知捆绳缠绕草捆完成，通过行程开关Ⅲ的触发信号感知卸捆结束，克服了小圆捆机捆扎和卸捆过程依赖机手或辅助人工观察的缺点。

2、控制器根据信号触发装置A的3个行程开关触发的信号，控制电动缸操纵机构B和蜂鸣器工作，实现了小型圆捆机草捆捆扎和卸捆作业自动化，提高了小型圆捆机作业效率，降低了机手操纵机组的疲劳强度。

3、控制器能判别误触发信号、行程开关或信号触发机构故障，便于机手进行故障检查和排除，保证草捆捆扎和卸捆正常作业，提高了整个装置的运行可靠性。

附图说明

图1是电动缸操纵机构和蜂鸣器在小圆捆机上配置的轴测图；

图2是行程开关I与行程开关II在小圆捆机上布置的轴测图；

图3是行程开关Ⅲ在小圆捆机上布置的轴测图；

图4是草捆捆扎和卸捆自动操纵与报警装置的控制系统流程图。

图中，1、割绳杆；2、电动缸；3、滑块；4、液压阀操作手柄；5、蜂鸣器；6、分动箱；7、成捆室前仓；8、动力输入轴；9、控制器；10、绳卷；11、牵引架；12、绕绳轮；13、减速器；14、绳子；15、成捆室后仓；16、油缸；17、割绳刀；18、行程开关I；19、行程开关II；20、曲柄；21、行程开关Ⅲ；22、溜草架；23、滚筒。

具体实施方式

为了更清楚的说明本发明的技术方案，下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的介绍。

如图1所示，所述小型圆捆机通过牵引架11与拖拉机的悬挂机构连接，拖拉机的动力输出轴与小型圆捆机的动力输入轴8通过万向节连接，再通过分动箱6经链传动将动力分给成捆室的滚筒23和捡拾器。绳卷10上的绳子14缠绕在绕绳轮12上形成摩擦传动，再将绳子14穿到割绳杆1末端的滚轮上，绳子14的绳头引入成捆室前仓7内。割绳刀17可转动地铰接在机架上，并在割绳刀17的右侧设置限位挡块。

小型圆捆草捆机捆扎和卸捆的自动操纵与报警装置，由信号触发装置A、控制器9和电动缸操纵机构B和蜂鸣器5组成。

所述信号触发装置A由行程开关I18、行程开关II19和行程开关Ⅲ21组成，如图2、图3所示，行程开关I18的触点安装在割绳杆1摆动的轨迹上，且能够在割绳杆1摆动时被触发；行程开关II19安装在割绳刀17的刀背侧，且被割绳刀17压缩时触发；行程开关Ⅲ21安装在溜草架22下部，且被溜草架22摆动时触发。

所述电动缸操纵机构B主要由电动缸2、滑块3和液压阀操作手柄4组成，电动缸2固定在牵引架11上，电动缸2的推杆与滑块3固定连接，滑块3套装在液压阀操作手柄4上。所述行程开关I18、行程开关II19和行程开关Ⅲ21均与所述控制器9连接。通过行程开关I18能感知成捆室草满且草捆达到设定密度，通过行程开关II19能感知捆绳缠绕草捆完成，通过行程开关Ⅲ21感知卸捆结束。所述控制器9还与电动缸2、蜂鸣器5连接，控制器9用于根据行程开关I18、行程开关II19和行程开关Ⅲ21的触发信号，控制电动缸2和蜂鸣器5工作。

机组工作时，随着拖拉机的前进，捡拾器不断将秸秆捡起并喂入到成捆室中，秸秆在滚筒23的旋转作用下以缠绕的形式逐渐形成捆卷。当成捆室内的草捆卷填满成捆室并达到设定密度，在草捆与捆绳的摩擦力的作用下，预先引入成捆室前仓7内的绳子14随着草捆旋转而缠绕在草捆上，绳子14与绕绳轮12的摩擦力将带动安装在减速器13一侧的绕绳轮12旋转，同时带动安装在减速器13另一侧的曲柄20旋转，曲柄20通过连杆带动割绳杆1摆动。当割绳杆1从初始位置顺时针摆动到水平极限位置中，割绳杆1与行程开关I18的触点接触，行程开关I18向控制器9发送信号，表明秸秆充满成捆室，且草捆已经达到设定密度，需要机手立即停车，否则会导致喂料堵塞故障。此时，控制器9指挥蜂鸣器5连续长音鸣叫，提醒机手停车而不切断拖拉机动力输出，成捆室内的滚筒23继续旋转，依靠草捆与绳子14的摩擦力使草捆带动绳子14继续缠绕在草捆上，绳子14产生拉力带动绕绳轮12继续旋转，通过减速器13带动曲柄20连续旋转，使割绳杆1从水平位置逐渐摆回到左极限位置，绳子14沿圆捆机宽度方向从右端向左端移动，割绳刀17被绳子14带动绕其轴心逆时针摆动，滑过割绳刀17刀背。

随着绳子14继续缠绕草捆，割绳杆1从左极限位置快速回摆到初始位置，绳子14被割绳刀17切断，割绳刀17的刀背触发行程开关II19向控制器9发出信号，表明绳子14缠绕草捆结束。此时，控制器9指挥电动缸2推杆伸出，电动缸2推杆通过滑块3带动液压阀操作手柄4摆动，油缸16回缩使成捆室后仓15打开，从而开始卸捆。如图3所示，草捆依靠重力沿溜草架22下落时，溜草架22绕其转轴摆动触发行程开关Ⅲ21向控制器9发送信号，表明卸捆完成。此时，控制器9指挥电动缸2的推杆复位，带动液压阀操作手柄4回到初始位置，油缸16伸出使成捆室后仓15关闭，蜂鸣器5停止鸣叫，完成草捆捆扎和卸捆的一个工作循环。

上述草捆捆扎和卸捆的自动操纵和报警流程如图4所示，在该控制流程中，当触点位于割绳杆1摆动轨迹上的行程开关I18被正常触发，触发行程开关I18向控制器9触发信号，控制器9控制蜂鸣器5连续长音鸣叫，同时检测电动缸推杆是否完全复位，如果没有完全复位，则强制复位。设定时间t₁＝草捆捆扎所需时间+5s，用于判定草捆捆扎是否过程是否顺利完成，草捆捆扎所需时间根据不同秸秆有所不同，设定时间t₁可根据情况作调整。设定时间t₂＝从草捆捆扎结束到草捆落地所需时间+8s，用于判定草捆是否成功卸捆，从草捆捆扎结束到草捆落地所需时间根据不同秸秆有所不同，设定时间t₂可根据情况作调整。本实施例中以设定时间t₁＝10s、设定时间t₂＝30s为例。控制器9从接收行程开关I18信号开始计时，控制器9接收到触发行程开关II19发出的触发信号时，记为时间T₁，若T₁在设定时间10s内，说明是割绳刀17切断绳子14后触发了行程开关II19，控制器9控制电动缸2推杆伸出，推杆推动滑块3，通过滑块3带动液压阀操作手柄4摆动。若T₁超过设定时间10s，说明行程开关II19发生故障、割绳刀17不能触发行程开关II19或者当行程开关I18被误触发，蜂鸣器5由连续长鸣变为间隔音报警，提示驾驶员所述草捆机发生异常，系统判定不是正常作业，控制器回到初始状态，等待下次正常作业，电动缸操纵机构B不动作。

当行程开关I18和行程开关II19被正常触发时，控制器9从接收行程开关II19信号开始计时，控制器9接收到触发行程开关Ⅲ21发出的触发信号时，记为时间T₂，若T₂在设定时间30s内，说明触发行程开关Ⅲ21是草捆沿溜草架22下落时溜草架22摆动触发发出的信号，控制器9指挥电动缸2的推杆复位，使液压阀操作手柄4回到初始位置，蜂鸣器5停止鸣叫。若T₂超过设定时间30s，蜂鸣器5由连续长鸣变为长短音报警提示驾驶员装置发生异常，控制系统回到初始状态，等待下次正常作业。在装置电气线路连接正常的情况下，长短音报警发生有3种可能情况：1)草捆没有靠自重落下，停留在成捆室内；2)行程开关Ⅲ21发生故障；3)电动缸操纵机构B发生故障。

上述控制系统的异常判断便于机手进行故障检查和排除，保证草捆捆扎和卸捆正常作业，提高了整个装置的运行可靠性。