基于液压无极变速器的作业速度自适应调节系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于液压无极变速器的作业速度自适应调节系统，包括步进电机、液压无极变速器、控制器和伸出转臂，所述步进电机上安装有齿轮，所述伸出转臂的一端嵌套在所述液压无极变速器的伸出轴上，所述伸出转臂的另外一端固定安装有齿扇，所述齿扇与所述齿轮啮合在一起，所述控制器的输出端与所述步进电机连接，所述控制器的输入端与喂入量传感器、籽粒损失量传感器、作业速度传感器、含杂率与破碎率检测器连接。本发明专利技术有效地减少控制操纵杆的次数，提高了速度控制精度，降低作业人员的劳动强度，改变了联合收获机的传统操作模式。

【技术实现步骤摘要】
基于液压无极变速器的作业速度自适应调节系统
本专利技术涉及一种基于HST（液压无极变速器）的履带联合收获机作业速度自适应调节系统。
技术介绍
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，步进电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。因此，步进电机广泛应用于汽车电子以及家用电器中。联合收获机的收获效率与其作业负荷相关，作业负荷随喂入量、行驶速度、滚筒转速、输粮搅龙转速等因素而随机变化。作业负荷的波动直接影响联合收割机的工作状态稳定性和收割效率。因此，行驶速度是影响作业效果的关键因素。而过内大部分联合收获机还没有完全实现按键功能的控制部件，作业人员对各个速度相关部件调整控制时，依旧停留于对机械操纵杆和机械仿形结构的操作，在驾驶操控收获机时，由于作业环境复杂多变，调节作业速度很频繁，通过操纵杆，劳动强度大，难以降低故障率和误操作，作业效率低且危险系数高，因而联合收割机传统操作模式亟待改善。专利CN202614547U通过将操纵杆中间断开，加装步进电机调整机器作业速度，步进电机与多个杆件串联拉动HST（液压无极变速器）转臂，转动时游隙变化大，不利用精确控制；且步进电机驱动的连接杆与HST（液压无极变速器）转臂不在同一个平面内，阻力矩大、容易卡死，损坏步进电机。
技术实现思路
为降低故障率和误操作，改变联合收割机传统操作模式，实现联合收获机收获过程中自适应调节作业速度，本专利技术提供了一种基于HST（液压无极变速器）的履带联合收获机作业速度自适应调节系统。为实现上述专利技术目的，本专利技术采取的技术方案为：基于液压无极变速器的作业速度自适应调节系统，包括步进电机、液压无极变速器、控制器和伸出转臂，所述步进电机上安装有齿轮，所述伸出转臂的一端嵌套在所述液压无极变速器的伸出轴上，所述伸出转臂的另外一端固定安装有齿扇，所述齿扇与所述齿轮啮合在一起，所述控制器的输出端与所述步进电机连接，所述控制器的输入端与喂入量传感器、籽粒损失量传感器、作业速度传感器、含杂率与破碎率检测器连接。上述方案中，所述控制器的输出端安装有显示器。上述方案中，所述控制器上安装有手动自动切换器。上述方案中，所述齿扇的两侧安装有限位开关，所述限位开关与所述控制器连接。上述方案中，所述液压无极变速器的伸出轴上还安装有手动控制杆。上述方案中，所述喂入量传感器安装在割台上方，用来实时检测联合收获机喂入量，所述籽粒损失量传感器安装在输送槽上，用来检测收获损失率，所述作业速度传感器安装于履带底盘上，用来检测联合收获机相对地面的前进速度，所述含杂率与破碎率检测器安装于粮箱中，用来检测谷物含杂率与破碎率。上述方案中，所述步进电机固定安装在液压无极变速器远离驾驶台一侧的支架上。上述方案中，所述显示器安装在驾驶台上。本专利技术的有益效果：（1）本专利技术在现有手动控制杆进行速度调节的基础上，采用控制器和步进电机相结合，并引入传感系统采集联合收获机作业性能，实时反馈至控制器实现闭环自动控制调节，实现了自适应调节联合收割机的作业速度，改变了联合收获机的传统操作模式；（2）步进电机控制简单精度高，齿轮齿扇结构啮合传动比稳定，转动时游隙小，速度调整灵敏，调节精度高，工作可靠，且转臂受力在一个平面内，阻力矩小，不容易卡死，导致电机损坏。附图说明图1是基于液压无极变速器的联合收获机作业速度自适应调节系统示意图。图2是基于液压无极变速器的联合收获机作业速度自适应调节系统控制方法流程图。图3是调速机构正视图。图4是调速机构侧视图。图5是限位开关示意图。图中：1-手动自动切换器，201-步进电机，202-齿轮，203-齿扇，204-伸出转臂，301-喂入量传感器，302-籽粒损失量传感器，303-作业速度传感器，304-含杂率与破碎率检测器，305-限位开关，4-显示器，5-控制器，6-液压无极变速器，701-支架，8手动控制杆。具体实施方式下面结合附图以及具体实例对本专利技术作进一步的说明,但本专利技术的保护范围并不限于此。如图1、图2所示，基于HST（液压无极变速器）的履带联合收获机作业速度自适应调节系统，包括手动自动切换器1、调速系统、传感系统、显示器4、控制器5；调速系统包括步进电机201、齿轮202、齿扇203、伸出转臂204；传感系统包括喂入量传感器301、籽粒损失量传感器302、作业速度传感器303、含杂率与破碎率检测器304，所述传感系统的输出端连接控制器5的输入端，控制器5连接步进电机201和显示器4，显示器4布置在驾驶台上实时显示联合收获机作业速度；步进电机201固定安装在液压无极变速器6远离驾驶台一侧支架7上；步进电机201轴上嵌套齿轮202，液压无极变速器6伸出轴上嵌套伸出转臂204，齿扇203与伸出转臂204另外一端以固定角度焊合在一起，齿轮202与齿扇203啮合；喂入量传感器301安装在割台上方用以实时检测联合收获机喂入量，籽粒损失量传感器302安装在输送槽上检测收获损失率，作业速度传感器303安装于履带底盘上的以检测联合收获机相对地面的前进速度，含杂率与破碎率检测器304安装于粮箱中用以检测谷物含杂率破破碎率。如图3、图4所示，所述手动自动切换器1用以切换手动调速和自适应速度控制模式，其中手动调速通过手动控制杆8来进行。在自适应调节模式之下，控制器5发出指定的脉冲信号控制步进电机201转动相应方向和角度，步进电机201通过齿轮202齿扇203结构来带动伸出转臂204及液压无极变速器6轴转过相应角度，以控制液压无极变速器6传动比及输出速度，在自适应速度调节模式下，喂入量传感器301和作业速度传感器303将实时检测的信号以电信号的形式传输至控制器5，当喂入量大于额定喂入量时，喂入量传感器301将发出警告，控制器5接到信号后，会发出指令通过控制步进电机201减小联合收获机作业速度，控制喂入量的波动范围，保持最佳作业效率；籽粒损失量传感器302、含杂率与破碎率检测装置304将信号实时传递至控制器5，控制器5根据检测籽粒损失量和含杂率、破碎率情况，保障作业性能满足国家标准的条件下，根据喂入量的变化，改变作业速度，从而达到对联合收获机作业速度的调节，联合收割机的速度完全由控制器控制；齿轮齿扇结构啮合传动比稳定，工作可靠，转动时游隙小，速度调整灵敏，转臂受力在一个平面内，阻力矩小，不容易卡死，导致电机损坏，同时，由于传动比大约在1：10左右，故调节精度高。如图5所示，为了保证自适应调节系统运行安全，还增加了一个限位开关305，所示限位开关305位于齿扇203上齿面的两侧极限位置，当齿轮202与齿扇203啮合在极限位置时，会触发行程开关305的按钮，并将信号传输至控制器5，控制器经过分析会发出指令，将步进电机退出极限位置，保护调速机构不会受损变形。所述实例为本专利技术的优选的实施方式，但本专利技术并不限于上述实施方式，比如：关于步进电机与HST伸出轴之间的连接，可以改为链轮和链齿结构，或者齿轮齿条的形式；关于控制算法及控制器的类别也有多种选择。在不背离本专利技术的实质内容的前提下,本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于液压无极变速器的作业速度自适应调节系统，其特征在于，包括步进电机(201)、液压无极变速器(6)、控制器(5)和伸出转臂(204)，所述步进电机(201)上安装有齿轮(202)，所述伸出转臂(204)的一端嵌套在所述液压无极变速器(6)的伸出轴上，所述伸出转臂(204)的另外一端固定安装有齿扇(203)，所述齿扇(203)与所述齿轮(202)啮合在一起，所述控制器(5)的输出端与所述步进电机(201)连接，所述控制器(5)的输入端与喂入量传感器(301)、籽粒损失量传感器(302)、作业速度传感器(303)、含杂率与破碎率检测器(304)连接。

【技术特征摘要】
1.基于液压无极变速器的作业速度自适应调节系统，其特征在于，包括步进电机(201)、液压无极变速器(6)、控制器(5)和伸出转臂(204)，所述步进电机(201)上安装有齿轮(202)，所述伸出转臂(204)的一端嵌套在所述液压无极变速器(6)的伸出轴上，所述伸出转臂(204)的另外一端固定安装有齿扇(203)，所述齿扇(203)与所述齿轮(202)啮合在一起，所述控制器(5)的输出端与所述步进电机(201)连接，所述控制器(5)的输入端与喂入量传感器(301)、籽粒损失量传感器(302)、作业速度传感器(303)、含杂率与破碎率检测器(304)连接。2.根据权利要求1所述的基于液压无极变速器的作业速度自适应调节系统，其特征在于，所述控制器(5)的输出端安装有显示器(4)。3.根据权利要求1或2所述的基于液压无极变速器的作业速度自适应调节系统，其特征在于，所述控制器(5)上安装有手动自动切换器(1)。4.根据权利要求1或2所述的基于液压无极变速器的作业速度自适应调节系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐立章，荆博，李耀明，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32