甘蔗收获机剥叶辊筒防堵塞电液控制系统技术方案

一种甘蔗收获机剥叶辊筒防堵塞电液控制系统，通过扭矩传感器和转速传感器分别测量输入辊筒，剥叶辊筒和断尾辊筒的扭矩和转速在一定时间间隔内的扭矩

【技术实现步骤摘要】
甘蔗收获机剥叶辊筒防堵塞电液控制系统


[0001]本技术涉及单片机控制技术和液压系统控制，是一种实现自适应控制的电液控制系统。

技术介绍

[0002]截至2018年，我国的甘蔗种植面积已经达到1405.8千公顷，但是我国的甘蔗收获机机械化程度低，甘蔗倒伏和弯曲问题突出，目前投入使用的甘蔗收获机普遍存在物流通道堵塞的问题，这些问题严重影响了甘蔗收割效率和收割质量。

技术实现思路

[0003]本技术通过扭矩传感器，转速传感器分别测量各辊筒扭矩和转速以及收获机前进速度信号数据，把测量信号输入到单片机控制器，单片机控制器运行控制程序进行分析判断在一段时间内各辊筒的平均扭矩和平均转速的变化情况，并输出指令控制信号，该指令信号用于控制液压系统和车速调节系统，使得各辊筒的转速与收获机前进速度都处于一个合适的范围值之内，以此达到控制各滚筒转速和甘蔗喂入量的目标。
[0004]本技术通过如下技术方案解决上述技术问题:一种甘蔗收获机剥叶辊筒防堵塞电液控制系统，组成元件包括单向定量液压马达、输入滚筒组、剥叶辊筒组、支撑板、滚筒轴、转速传感器、扭矩传感器、联轴器和电液控制系统，组成元件的具体结构和连接关系为：
[0005]所述输入滚筒组主要包括上端输入辊筒和下端输入滚筒，剥叶辊筒组主要包括上端剥叶辊筒和下端剥叶滚筒，断尾辊筒组主要包括上端断尾辊筒和下端断尾辊筒，三个相同的单向定量液压马达分别与上端输入辊筒、上端剥叶辊筒和上端断尾辊筒相连接，三个相同的扭矩传感器两端分别与联轴器相连，联轴器另一端分别与单向定量液压马达和辊筒轴连接，转速传感器固定在支撑板上测量辊筒轴的转速，上端输入辊筒和下端输入滚筒通过模数和齿数相同的齿轮啮合传动，上端剥叶辊筒和下端剥叶滚筒通过模数和齿数相同的齿轮啮合传动，上端断尾辊筒和下端断尾滚筒通过模数和齿数相同的齿轮啮合传动，
[0006]所述电液控制系统由单片机控制器、液压系统和反馈测量仪器组成，扭矩传感器、转速传感器和车速传感器作为电液控制系统的信号反馈测量仪器，传感器测量的信号经过数据转换模块生成单片机控制器能够识别的电信号，单片机控制器内部存储调节各滚筒转速和前进速度的程序和数据，单片机控制器输出的信号经过比例放大器放大后输入到三位四通电液比例流量阀中控制流量阀的开度，液压系统部分包括单向定量液压马达和三位四通电液比例流量阀，液压马达的两个端口A、B分别与电液比例流量阀的端口C和D相连，比例阀的另外两个液压端口E、F分别与液压油路和液压油箱相连。
[0007]所述的开关电源采用24V的开关电源，开关电源为整个电控系统提供工作电源。
[0008]所述的辊筒扭矩传感器采用应变片扭矩传感器，转速传感器采用霍尔转速传感器。
[0009]所述的甘蔗收获机剥叶辊筒防堵塞电液控制系统的应用方法，包括如下步骤：
[0010](1)在单片机控制器的程序存储器内写入甘蔗收获机各辊筒的作业控制程序，设定若干个辊筒扭矩等级，相邻的两个扭矩等级的扭矩差值为T。
[0011](2)在单片机控制器的程序存储器内提前设定各辊筒的最佳初始转速和转速调节值为N 的程序控制指令。
[0012](3)在单片机控制器的程序存储器内设定若干个整车前进速度等级程序控制指令，相邻的两个速度等级的差值为V，设定甘蔗收获机的初始前进速度V
Q
。
[0013](4)当输入辊筒扭矩平均值T
S
每增大一个扭矩等级值T，即T
S
+T，且在对应时间段的辊筒转速N
′
S
降低一个转速等级N时，单片机控制器输出提高输入辊筒转速的控制指令，通过控制指令来提高电液比例流量阀的流量输出，提高液压马达的转速，进而提高输入辊筒转速，使得辊筒转速达到N
′
S
+N，否则保持当前输入辊筒的转速N
′
S
。如果输入辊筒扭矩平均值T
S
的增大的值小于一个扭矩等级值T，则保持当前输入辊筒的转速N
′
S
和提高前进速度至 V
Q
+V。当输入辊筒的扭矩大于或等于辊筒扭矩极大值，且辊筒转速小于或等于极小值时，需要降低甘蔗收获机前进速度，使前进速度降低一个等级，即降低至V
Q-V，防止由于输入辊筒处的甘蔗流量过大而造成整个物流通道的堵塞。
[0014](5)当剥叶滚筒处的扭矩平均值T
B
增大一个扭矩等级T，即T
B
+T且对应时间段的辊筒转速N
′
B
降低一个转速差值N时，单片机控制器输出提高剥叶辊筒转速的控制指令，通过控制指令来提高电液比例流量阀的流量输出，提高液压马达的转速，进而提高剥叶辊筒转速,使得辊筒转速达到N
′
B
+N，否则保持当前输入辊筒的转速N
′
B
，防止由于剥叶辊筒处的甘蔗流量过大而造成物流通道堵塞。
[0015](6)当断尾滚筒处的扭矩平均值T
D
增大一个扭矩等级T，即T
D
+T，且对应时间段的辊筒转速N
′
D
降低一个转速差值N时，单片机控制器输出提高断尾辊筒转速的控制指令，通过控制指令来提高电液比例流量阀的流量输出，提高液压马达的转速，进而提高断尾辊筒的转速, 使得辊筒转速达到N
′
D
+N，否则保持当前输入辊筒的转速N
′
D
，防止由于断尾辊筒处的甘蔗流量过大而造成物流通道堵塞。
[0016](7)当液压马达的流量达到最大值时，辊筒转速会达到调节最大极限值N
Max
，这时辊筒扭矩会随着甘蔗喂入量的增加而继续增大，但是辊筒转速则会逐渐降低，为了保证剥叶辊筒及其后端的物流通道不发生堵塞，则在剥叶辊筒或断尾辊筒中的一个辊筒机构已达到调速最大极限值N
Max
时，单片机控制器输出控制指令保证输入辊筒的转速不再随着输入辊筒扭矩的增大而增加，而是保持当前输入辊筒的转速。
[0017](8)当剥叶辊筒和断尾辊筒转速达到调节极限无法调节时，剥叶辊筒和断尾辊筒的扭矩会随着甘蔗喂入量的增加而增大，当剥叶辊筒或断尾辊筒的扭矩达到极大值T
Max
，转速达到极小值N
Min
时，需要降低收获机前进速度至V
Q-V，降低甘蔗喂入量。
[0018]所述的开关电源采用24V的开关电源，开关电源为整个电控系统提供工作电源。
[0019]所述的辊筒扭矩传感器采用应变片扭矩传感器，转速传感器采用霍尔转速传感器。
[0020]与现有技术相比,本技术具有如下有益效果：
[0021]本技术通过扭矩传感器，转速传感器分别测量各辊筒扭矩和转速信号数据，单片机控制器分析判断在一段时间内各辊筒的平均扭矩和平均转速的变化情况，输出能够调节辊筒处于合适转速和甘蔗喂入量的指令信号，指令信号传入电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种甘蔗收获机剥叶辊筒防堵塞电液控制系统，其特征在于，组成元件包括单向定量液压马达、输入滚筒组、剥叶辊筒组、支撑板、滚筒轴、转速传感器、扭矩传感器、联轴器和电液控制系统，组成元件的具体结构和连接关系为：所述输入滚筒组主要包括上端输入辊筒和下端输入滚筒，剥叶辊筒组主要包括上端剥叶辊筒和下端剥叶滚筒，断尾辊筒组主要包括上端断尾辊筒和下端断尾辊筒，三个相同的单向定量液压马达分别与上端输入辊筒、上端剥叶辊筒和上端断尾辊筒相连接，三个相同的扭矩传感器两端分别与联轴器相连，联轴器另一端分别与单向定量液压马达和辊筒轴连接，转速传感器固定在支撑板上测量辊筒轴的转速，上端输入辊筒和下端输入滚筒通过模数和齿数相同的齿轮啮合传动，上端剥叶辊筒和下端剥叶滚筒通过模数和齿数相同的齿轮啮合传动，上端断尾辊筒和下端断尾滚筒通过模数和齿数相同的齿轮啮合传动，所述电液控制系统由单片机控制器、液压系...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖晓，何桂庆，曾邦，秦志文，莫瀚宁，何洁玉，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：新型
国别省市：