CN109548465B - 一种滚筒无级变速的自动控制方法及控制***和收获机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滚筒无级变速的自动控制方法及控制***和收获机，所述自动控制方法包括以下步骤：步骤1、检测滚筒转速，并判断是否在设定转速的范围内；步骤2、若不在设定转速的范围内，则发出控制信号，调整滚筒转速，并返回步骤1；若在设定转速的范围内，则不进行控制，维持滚筒转速。本发明通过该控制方法可以有效实现对滚筒转速的自动控制，减轻了驾驶员工作强度，减低了对驾驶员的驾驶技巧要求，可以有效避免因驾驶员疏忽或驾驶技巧对车辆脱粒效果的影响，使滚筒转速处于合理的工作范围内，获得较好的脱粒率，较少的籽粒破碎率，该控制方法简单、有效，安全可靠，易推广应用。

Description

一种滚筒无级变速的自动控制方法及控制***和收获机

技术领域

本发明涉及一种滚筒无级变速的自动控制方法及控制***和收获机，属于农用机械中的收获机技术领域。

背景技术

收获机械是农业生产中必不可少的设备，主要用于小麦、玉米、水稻、大豆等农作物的收割，其液压工作***由割台升降、拨禾轮升降、卸粮、液压主离合***和控制滚筒转速的无级滚筒变速***。其中滚筒转速若控制不当会导致滚筒堵塞，滚筒脱粒不净，籽粒破碎率高，清选损失率大，夹带损失大等故障，因此滚筒转速能否在作业过程中维持在一个恒定范围内是判断收获机械性能的一个重要参数。

目前滚筒转速的调节方式为：车辆启动后通过调节电控操纵手柄，使工作阀的电磁阀通电，电磁阀通电后推动相应的阀芯运动，使油路处于接通状态，液压油进入无级滚筒油缸，通过控制无级滚筒油缸的行程来改变滚筒的转速。滚筒转速通过检查器显示到显示器中，驾驶员在收割过程中通过显示器的转速来调节手柄，此无级滚筒变速***属于开环***，转速需要驾驶员随时观察并手动控制，无法实现自动调整。

目前无级滚筒变速***根据需要收获的作物不同，通过电控操纵手柄调节工作阀的电磁阀，使滚筒转速达到所需转速，然后松开电控手柄，使工作阀切断电流，阀芯回位，切断油路。由于液压***的泄漏，滚筒转速很难维持恒定。为了减少液压***的泄漏，目前无级滚筒变速***采用工作阀增加液压锁双重密封。由于阀芯与阀体之间采用间隙配合，因此虽然无级滚筒变速***中增加了液压锁对***进行双重密封，但由于液压***的特性，仍会因泄露造成滚筒的转速降低，所以此方法只能延缓无级滚筒变速***的泄漏，最终还需通过操纵手柄来调节。因此要求驾驶员在收割过程中需要时刻关注显示器中滚筒转速，并通过调节手柄来调节滚筒转速，这就增加了驾驶员的工作强度与难度，更有可能因驾驶员的疏忽导致滚筒转速长期处于合理转速范围外，造成滚筒堵塞、脱粒效果较差、籽粒破碎率高、清选损失率大等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种滚筒无级变速的自动控制方法及控制***和收获机，将滚筒转速控制方式由现有的手动的开环***设计为自动的闭环***，通过控制程序检测到***滚筒转速异常后，自动通过控制器对电磁阀的线圈发出启动信号，使无级滚筒油缸做出相应的充油或者放油状态，实现滚筒转速增加或降低到所需转速，从而实现滚筒转速维持在合理范围内，以解决上述问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种滚筒无级变速的自动控制方法，包括以下步骤：

步骤1、检测滚筒转速，并判断是否在设定转速的范围内；

步骤2、若不在设定转速的范围内，则发出控制信号，调整滚筒转速，并返回步骤1；若在设定转速的范围内，则不进行控制，维持滚筒转速。

本发明的有益效果是：本发明通过该控制方法可以有效实现对滚筒转速的自动控制，减轻了驾驶员工作强度，减低了对驾驶员的驾驶技巧要求，可以有效避免因驾驶员疏忽或驾驶技巧对车辆脱粒效果的影响，使滚筒转速处于合理的工作范围内，获得较好的脱粒率，较少的籽粒破碎率，该控制方法简单、有效，安全可靠，易推广应用。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，步骤1中，检测滚筒转速具体为：根据预定的时间间隔实时检测滚筒转速。

采用上述进一步方案的有益效果是对滚筒转速的检测不需要随时进行，可以采用间隔预定时间进行检测的方式，这种检测方式也比较贴近实际。

进一步，在所述步骤1之前，还包括手动调节滚筒转速到设定转速的范围内，并切换到自动控制状态的步骤。

采用上述进一步方案的有益效果是在采用本发明的自动控制方法之前，需要手动调节转速到设定的转速范围内，保证在本发明启动前，滚筒的转速是在合理范围内的，再开始进行自动控制。

进一步，步骤2中，当检测的滚筒转速首次从在设定转速的范围内转变为不在设定转速的范围内时，立刻发出控制信号，进行第一轮滚筒转速调节，持续调节t1时间后返回步骤1；若检测的滚筒转速再次不在设定转速的范围内时，间隔△t1时间后发出控制信号，进行第二轮滚筒转速调节，持续调节t2时间后返回步骤1；若检测的滚筒转速第三次不在设定转速的范围内时，间隔△t2时间后发出控制信号，进行第三轮滚筒转速调节，持续调节t3时间后返回步骤1；依次类推。

采用上述进一步方案的有益效果是将自动控制的转速调节分成多次，每次的控制时间都可以进行精确把控，而因为调节是通过电磁阀控制无级滚筒油缸充油或放油实现的，有一定的延迟性，所以需要在每次调节之间间隔一段合适的时间，等待具体转速调节执行结束。

进一步，每次持续调节的时间相同，每次间隔的时间相同。

采用上述进一步方案的有益效果是每次的调节时间和间隔时间可以根据收获机的种类以及实际使用情况进行调整，可以是都相同，也可以依次递增或者递减，优选是每次都相同，比较好操作易于实现，而且控制效果也比较。

进一步，若检测的滚筒转速第N次不在设定转速的范围内时，则判断为滚筒存在故障，发出报警信号，滚筒转速调节从自动控制状态切换到手动调节状态。

采用上述进一步方案的有益效果是转速不在范围内，除了是使用时液压***的泄漏外，还有可能是滚筒的运行本身出现问题，这样无轮怎么样控制电磁阀及无级滚筒油缸都无法控制转速到合理的范围，区分这种两种情况，可以在多次调节的基础上设定调节次数的上限，一旦到达该次数仍然无法自动调节到合适范围，此时，可以认定是滚筒故障，需要发出警报，中断自动控制，采用手动控制，进行停机检查。

进一步，当检测的滚筒转速低于设定转速的最低值时，发出的控制信号为提高滚筒转速的第一控制信号；当检测的滚筒转速高于设定转速的最高值时，发出的控制信号为降低滚筒转速的第二控制信号。

采用上述进一步方案的有益效果是滚筒转速不在设定的范围内，有两种情况，需要进行的控制也不相同，需要区分两种控制信号。

本发明还涉及一种滚筒无级变速的自动控制***，包括检测器、控制器和执行器，所述检测器与执行器连接，用于检测滚筒的转速并将检测到的滚筒转速传递到控制器，所述控制器与执行器连接，用于判断检测到的滚筒转速是否在设定转速的范围内，并发出控制信号给执行器或不进行控制，所述执行器与滚筒连接，用于根据控制信号调整滚筒的转速。

进一步，所述检测器根据预定的时间间隔实时检测滚筒转速；还包括显示器，所述显示器与检测器连接，用于显示检测器检测到的滚筒转速。

采用上述进一步方案的有益效果是设置额外的显示器，可以显示滚筒转速，便于驾驶员直观看出转速。

进一步，还包括电控手柄，所述电控手柄与执行器连接，用于手动操控滚筒转速；还包括控制按钮，所述控制按钮与执行器连接，用于切换执行器的控制方式为手动或自动。

进一步，还包括报警装置，所述报警装置与控制器连接，用于在控制器判断滚筒存在故障时发出报警信号。

进一步，所述控制器还与所述控制按钮连接，用于在控制器判断为***存在故障时通过控制按钮切换执行器的控制方式为手动。

采用上述进一步方案的有益效果是本发明的自动控制方式需要和手动控制方式一起使用，才可以达到最好的效果，自动控制之前需要利用手动控制的方式直接将滚筒转速调整到最佳值，然后切换到自动控制方式，驾驶员可以专心驾驶收获机，而且在自动控制方式进行调节时，可能会出现调节速度慢、使用情况有变化或者原先设定的范围不正确时，可以直接改用手动控制直接将滚筒转速调整到想要的范围，再去修改自动控制的参数，然后切换回自动控制方式，如果出现故障，也要在发出报警信息的同时，改用手动控制将滚筒停机，进行检修。

本发明还涉及一种收获机，包括如所述滚筒无级变速的自动控制***。

附图说明

图1为现有技术中手动控制滚筒转速的原理流程图；

图2为本发明自动控制滚筒转速的原理流程图；

图3为本发明执行器的结构示意图。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，现有技术中，滚筒转速的调节是通过手动条件，具体是由驾驶员根据显示器上显示的转速，进行判断，发现其不再合适的转速范围时，推动电控手柄，给电磁阀通电，推动工作阀阀芯运动，使无级滚筒油缸充油或放油，通过控制无级滚筒油缸的行程来改变滚筒的转速。这种手动的控制方式，驾驶员在收割过程中通过显示器的转速来调节电控手柄，属于开环***，转速无法实现自动调整。

如图2所示，本发明涉及一种滚筒无级变速的自动控制方法，包括以下步骤：

步骤1、检测滚筒转速，并判断是否在设定转速的范围内；

步骤2、若不在设定转速的范围内，则发出控制信号，调整滚筒转速，并返回步骤1；若在设定转速的范围内，则不进行控制，维持滚筒转速。

本发明通过该控制方法可以有效实现对滚筒转速的自动控制，属于闭环***，转速可以实现自动调整，减轻了驾驶员工作强度，减低了对驾驶员的驾驶技巧要求，可以有效避免因驾驶员疏忽或驾驶技巧对车辆脱粒效果的影响，使滚筒转速处于合理的工作范围内，获得较好的脱粒率，较少的籽粒破碎率，该控制方法简单、有效，安全可靠，易推广应用。

其中，对滚筒转速的检测不需要随时进行，可以采用间隔预定时间进行检测的方式，这种检测方式也比较贴近实际，所以在步骤1中，检测滚筒转速具体为：根据预定的时间间隔实时检测滚筒转速。

而在所述步骤1之前，还包括手动调节滚筒转速到设定转速的范围内，并切换到自动控制状态的步骤。在采用本发明的自动控制方法之前，需要手动调节转速到设定的转速范围内，保证在本发明启动前，滚筒的转速是在合理范围内的，再开始进行自动控制。即在初始状态下，通过手动调节电控手柄，调节滚筒转速到所需转速，然后按下控制按钮，从而由手动控制切换到自动控制，图2为本发明的自动控制原理流程图。

具体的，步骤2中，当检测的滚筒转速首次从在设定转速的范围内转变为不在设定转速的范围内时，立刻发出控制信号，进行第一轮滚筒转速调节，持续调节t1时间后返回步骤1；若检测的滚筒转速再次不在设定转速的范围内时，间隔△t1时间后发出控制信号，进行第二轮滚筒转速调节，持续调节t2时间后返回步骤1；若检测的滚筒转速第三次不在设定转速的范围内时，间隔△t2时间后发出控制信号，进行第三轮滚筒转速调节，持续调节t3时间后返回步骤1；依次类推。

本发明将自动控制的转速调节分成多次，每次的控制时间都可以进行精确把控，而因为调节是通过电磁阀控制无级滚筒油缸充油或放油实现的，有一定的延迟性，所以需要在每次调节之间间隔一段合适的时间，等待具体转速调节执行结束。

每次的调节时间和间隔时间可以根据收获机的种类以及实际使用情况进行调整，可以是都相同，也可以依次递增或者递减，优选是每次都相同，即t1＝t2＝t3……，△t1＝△t2……，这样比较好操作、易于实现，而且控制效果也比较。

而出现滚筒转速不在范围内，除了是使用时液压***的泄漏外，还有可能是滚筒的运行本身出现问题，这样无轮怎么样控制电磁阀及无级滚筒油缸都无法控制转速到合理的范围，区分这种两种情况，可以在多次调节的基础上设定调节次数的上限，一旦到达该次数仍然无法自动调节到合适范围，此时，可以认定是滚筒故障，需要发出警报，中断自动控制，采用手动控制，进行停机检查。具体是，若检测的滚筒转速第N次不在设定转速的范围内时，则判断为滚筒存在故障，发出报警信号，滚筒转速调节从自动控制状态切换到手动调节状态。其中，N优选为5次。

滚筒转速不在设定的范围内，有两种情况，需要进行的控制也不相同，需要区分两种控制信号，具体为：当检测的滚筒转速低于设定转速的最低值时，发出的控制信号为提高滚筒转速的第一控制信号；当检测的滚筒转速高于设定转速的最高值时，发出的控制信号为降低滚筒转速的第二控制信号。

本发明还涉及一种滚筒无级变速的自动控制***，包括检测器、控制器和执行器，所述检测器与执行器连接，用于检测滚筒的转速并将检测到的滚筒转速传递到控制器，所述控制器与执行器连接，用于判断检测到的滚筒转速是否在设定转速的范围内，并发出控制信号给执行器或不进行控制，所述执行器与滚筒连接，用于根据控制信号调整滚筒的转速。

所述检测器根据预定的时间间隔实时检测滚筒转速；还包括显示器，所述显示器与检测器连接，用于显示检测器检测到的滚筒转速。本发明设置额外的显示器，可以显示滚筒转速，便于驾驶员直观看出转速。

本发明的自动控制***还包括电控手柄，所述电控手柄与执行器连接，用于手动操控滚筒转速；还包括控制按钮，所述控制按钮与执行器连接，用于切换执行器的控制方式为手动或自动。

本发明的自动控制***还包括报警装置，所述报警装置与控制器连接，用于在控制器判断滚筒存在故障时发出报警信号。

所述控制器还与所述控制按钮连接，用于在控制器判断为***存在故障时通过控制按钮切换执行器的控制方式为手动。

本发明的自动控制方式需要和手动控制方式一起使用，才可以达到最好的效果，自动控制之前需要利用手动控制的方式直接将滚筒转速调整到最佳值，然后切换到自动控制方式，驾驶员可以专心驾驶收获机，而且在自动控制方式进行调节时，可能会出现调节速度慢、使用情况有变化或者原先设定的范围不正确时，可以直接改用手动控制直接将滚筒转速调整到想要的范围，再去修改自动控制的参数，然后切换回自动控制方式，如果出现故障，也要在发出报警信息的同时，改用手动控制将滚筒停机，进行检修。

在本发明中，检测器、控制器、执行器、显示器、电控手柄、控制按钮、报警装置等装置本身的结构及内部相关的电路程序均为现有技术，其可以实现本发明所涉及的相关功能。其中，执行器包括电磁阀、工作阀、无级滚筒油缸，如图3所示，电磁阀相对的设置有两个，如图3中Y8a和Y8b所示(由于工作阀为组合多路阀控制多个***，滚筒无级变速油缸此路排到了序号8)，分别与位于中间的工作阀连接，A8与B8分别为工作阀两路的液压锁，起密封作用，工作阀的阀芯(图3中上端的嵌套方形结构)与无级滚筒油缸相连，无级滚筒油缸与滚筒相连，电磁阀接收控制器的电流信号或者电控手柄的电流信号，控制工作阀阀芯的运动，从而控制无级滚筒油缸充油或放油，对滚筒的转速进行调节。

本发明的自动控制***的使用过程为：

由检测器根据***预定的时间间隔实时检测滚筒转速，并将检测数据传递到显示器与控制器，控制器通过判断当前速度与设定速度范围之间的差异。

当滚筒转速低于设定转速的最低值时，控制器对正方向侧的电磁阀(例如Y8a)启动电流值为A1的电流信号，持续时间为t1，此时工作阀阀芯被推动打开油路，无级滚筒油缸被充油，滚筒转速得到提高，当t1时间结束后，无论滚筒转速是否已经到达所需转速，本轮调节都结束。在充油过程中检测器仍发送检测信号，当第一轮调节结束后，若转速仍未到达所需转速范围内，间隔△t时间后，开启第二轮转速调节,控制器对电磁阀启动电流值为A1的电流信号，持续时间为t2，依次类推。

同样，当滚筒转速高于设定转速的最高值时，控制器对反方向侧的电磁阀(例如Y8b)启动持续时间为t1’，电流值为A2的电流信号，此时反方向侧的工作阀阀芯被推动打开油路，无级滚筒油缸开始放油，滚筒转速开始降低，同样当第一轮调节结束后，若转速仍未到达所需转速范围内，间隔△t1时间后，开启第二轮转速调节，依次类推。

为了提高自动控制***的安全性能，无论是为了提高转速的正反馈调节还是为了降低转速的负反馈调节，当调节N次后若自动控制***转速仍达不到所需转速，则判断为滚筒存在故障，***结束自动调节功能，发出报警信号，由控制按钮切换到手动控制状态。

本发明还涉及一种收获机，包括如所述滚筒无级变速的自动控制***。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种滚筒无级变速的自动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、检测滚筒转速，并判断是否在设定转速的范围内；

步骤2、若不在设定转速的范围内，则发出控制信号，调整滚筒转速，并返回步骤1；调整滚筒转速的方式为电磁阀接收控制信号，控制工作阀阀芯的运动，从而控制无级滚筒油缸充油或放油，对滚筒的转速进行调节；若在设定转速的范围内，则不进行控制，维持滚筒转速；

在所述步骤1之前，还包括手动调节滚筒转速到设定转速的范围内，并切换到自动控制状态的步骤；

步骤2中，当检测的滚筒转速首次从在设定转速的范围内转变为不在设定转速的范围内时，立刻发出控制信号，进行第一轮滚筒转速调节，持续调节t1时间后返回步骤1；若检测的滚筒转速再次不在设定转速的范围内时，间隔△t1时间后发出控制信号，进行第二轮滚筒转速调节，持续调节t2时间后返回步骤1；若检测的滚筒转速第三次不在设定转速的范围内时，间隔△t2时间后发出控制信号，进行第三轮滚筒转速调节，持续调节t3时间后返回步骤1；依次类推；若检测的滚筒转速第N次不在设定转速的范围内时，则判断为滚筒存在故障，发出报警信号，滚筒转速调节从自动控制状态切换到手动调节状态。

2.根据权利要求1所述一种滚筒无级变速的自动控制方法，其特征在于，步骤1中，检测滚筒转速具体为：根据预定的时间间隔实时检测滚筒转速。

3.根据权利要求1所述一种滚筒无级变速的自动控制方法，其特征在于，每次持续调节的时间相同，每次间隔的时间相同。

4.根据权利要求1所述一种滚筒无级变速的自动控制方法，其特征在于，当检测的滚筒转速低于设定转速的最低值时，发出的控制信号为提高滚筒转速的第一控制信号；当检测的滚筒转速高于设定转速的最高值时，发出的控制信号为降低滚筒转速的第二控制信号。

5.一种滚筒无级变速的自动控制***，其特征在于，包括检测器、控制器和执行器，所述检测器与执行器连接，用于检测滚筒的转速并将检测到的滚筒转速传递到控制器，所述控制器与执行器连接，用于判断检测到的滚筒转速是否在设定转速的范围内，并发出控制信号给执行器或不进行控制，所述执行器与滚筒连接，用于根据控制信号调整滚筒的转速；所述执行器包括依次连接的电磁阀、工作阀、无级滚筒油缸，所述电磁阀接收控制信号，控制工作阀阀芯的运动，从而控制无级滚筒油缸充油或放油，对滚筒的转速进行调节；还包括电控手柄，所述电控手柄与执行器连接，用于手动操控滚筒转速；还包括控制按钮，所述控制按钮与执行器连接，用于切换执行器的控制方式为手动或自动；还包括报警装置，所述报警装置与控制器连接，用于在控制器判断滚筒存在故障时发出报警信号；所述控制器还与所述控制按钮连接，用于在控制器判断为***存在故障时通过控制按钮切换执行器的控制方式为手动。

6.根据权利要求5所述一种滚筒无级变速的自动控制***，其特征在于，所述检测器根据预定的时间间隔实时检测滚筒转速；还包括显示器，所述显示器与检测器连接，用于显示检测器检测到的滚筒转速。

7.一种收获机，其特征在于，包括如权利要求5至6任一项所述滚筒无级变速的自动控制***。

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