一种可自动调节工作参数的复式籽棉清理机

1.本发明涉及棉花加工技术领域，尤其涉及一种可根据籽棉不同原料特性能够自动调节工作参数的复式籽棉清理机。


背景技术：

2.在籽棉清理加工过程中，所加工籽棉的原料特性和籽棉清理质量有着密切联系，不同的种植环境，不同的采收方式都会导致采收后籽棉原料特性不同，而当前棉花加工厂采取的工艺基本上属于粗放型加工，不能做到根据籽棉的原料特性自动调整相关工作参数，导致籽棉清理效果不稳定，对籽棉会造成过度清理或者清理不足的后果，直接影响了棉花的使用价值和经济效益，因此复式籽棉清理机的工作参数自动化调整是当前亟待解决的问题。
3.中国发明cn201310030400.2，倾斜式数控籽棉清理机，该发明提供了一种平行四边形间隙调节机构，该机构通过伺服电机ⅱ驱动丝杠螺母，丝杠带动横向推杆，横向推杆、竖向推杆均与滚轮铰接，滚轮在侧板滑轨上移动，竖向推杆与横向推杆角度变化，从而实现刺钉滚筒与格条栅间隙的调节，以此来提高清理效果；由于籽棉清理机格条栅的质量比较大，所需要的推力、传动比以及转矩也比较大，这种平行四边形间隙调节机构的伺服电机ⅱ通过减速机构与丝杠螺母副呈直线型连接，其在减速功能上存在局限性以及不稳定性，另外丝杠螺母副虽然也有减速作用，但很明显减速比是很小的，达不到所需要的减速比、扭矩、自锁性；另一方面，由于刺钉滚筒与格条栅的间隙调节过程对精度要求比较高，而该发明并不能实时的获取格条栅的位置信号，而实际的工作中是存在机械误差的，如果这种误差不处理，就会直接导致调节的间隙不准确。
4.本发明一种可自动调节工作参数的复式籽棉清理机的间隙调节机构采用蜗轮蜗杆减速，间隙调节机构传动比大，转矩大，承载能力高，运行平稳安全可靠，具有很强的自锁功能；且在调节过程中可以实时反馈所调节对象的位置信号，精确调整刺钉滚筒与格条栅的间隙；本发明还可以采用另外一种间隙调节机构，并改造刺钉滚筒的结构来达到间隙的调整目的；不仅如此，本发明对籽棉还具有回收和再次清理的功能。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决现有技术存在的籽棉清理质量不高，不能根据籽棉的原料特性做出合理性、精确性及可靠性调节工作参数的问题，提供一种可自动调节工作参数的自动调节系统，该系统自动化程度高，大幅提高工作参数精度；本发明另一目的是提供一种可自动调节工作参数的复式籽棉清理机。
6.为了解决现有技术的不足，本发明提供两种技术方案，技术方案1通过改变传统格条栅的不可调整性为可相对于刺钉滚筒上下调整的可移动格条栅，设计丝杠提升式间隙调节机构来达到间隙调整的目的；技术方案2通过替换传统的刺钉滚筒为可变径刺钉滚筒，并且设计拨叉式间隙调节机构来实现间隙的调整。
7.其技术方案1如下：
8.一种可自动调节工作参数的复式籽棉清理机，其特征在于：包括机壳，机架，清花部，回收部，自动调节系统、排杂口、回收部排杂口、出棉口、喂棉口；
9.所述清花部包括上层清花部与下层清花部，上层清花部包括上层刺钉滚筒、上层可移动格条栅，下层清花部包括下层刺钉滚筒、下层可移动格条栅；
10.所述回收部从上往下放置包括刺钉辊、毛刷滚筒、锯齿滚筒，主要对小花头进行回收，籽棉返回上层清花部被再次清理；
11.所述自动调节系统包括丝杠提升式间隙调节机构、检测部分、控制部分，其中：丝杠提升式间隙调节机构包括伺服电机ⅰ、转向器、蜗轮蜗杆减速箱、丝杠ⅰ、可移动格条栅框架、限位开关、传感器ⅰ、导轨滑块；
12.所述丝杠ⅰ与可移动格条栅框架通过螺栓固定连接；所述可移动格条栅框架通过螺栓连接的方式与可移动格条栅固定连接；所述可移动格条栅框架通过连接板与导轨滑块连接；所述导轨滑块通过螺钉连接的方式与机壳外壁连接；所述上层可移动格条栅通过连杆与下层可移动格条栅连接；所述刺钉滚筒上下两层各设置6个且与机壳连接，可移动格条栅上下两层各设置一个，淌杂板设于各层可移动格条栅的下方；
13.所述检测部分包括籽棉原料特性检测传感器，籽棉质量检测传感器；
14.所述伺服电机ⅰ与控制器连接，控制器控制变频器，变频器与相应异步电机连接，控制器接收检测部分以及传感器ⅰ、限位开关传递过来的信号。
15.工作时，经过籽棉原料特性检测传感器检测的籽棉，由喂棉口进入清花部，上层刺钉滚筒缠绕着籽棉旋转，与上层可移动格条栅产生摩擦和打击，从而将杂质从籽棉中分离出来，分离出的杂质和部分小花头从上层可移动格条栅间隙漏到上层淌杂板上，杂质与部分小花头顺着上层淌杂板到回收部，经上层清花部清理后的籽棉通过上层出棉口进入下层清花部，下层刺钉滚筒缠绕着籽棉与下层可移动格条栅摩擦打击，下层清花部分离出的杂质从下层可移动格条栅的间隙漏到下层淌杂板上，杂质顺着下层淌杂板流到排杂口排出，清理后的籽棉最终从出棉口排出，完成整个清理过程，通过检测清理后籽棉的质量，判断清理后的籽棉质量是否在预期清理效果范围内，如果不在预期清理效果范围，则停机检查或对该类籽棉重新进行试验寻参；在整个工作过程中，上限位开关、下限位开关起保护作用，传感器ⅰ实时监测可移动格条栅的位置信号，并将信号传递给控制器，控制器将预期值与实际值进行比对处理，负反馈调节相关参数达到预期设定值。
16.技术方案2
17.一种可自动调节工作参数的复式籽棉清理机，其特征在于：包括机壳，机架，清花部，回收部，自动调节系统、排杂口、回收部排杂口、出棉口、喂棉口；
18.所述清花部包括上层清花部与下层清花部，上层清花部包括上层可变径刺钉滚筒、上层格条栅；下层清花部包括下层可变径刺钉滚筒、下层格条栅；
19.所述可变径刺钉滚筒每层设置6个，通过轴承固定在机壳上，单个可变径刺钉滚筒由滚珠轴承、铰接套筒、刺钉支座封盖、滚筒盖板、空心滚筒、刺钉支座、关节轴承组成；所述刺钉支座封盖通过焊接的方式与滚筒盖板连接；所述滚筒盖板通过焊接的方式与空心滚筒连接；所述滚珠轴承通过焊接的方式与铰接套筒连接；所述铰接套筒与滚筒盖板上的轴同轴心间隙配合；所述关节轴承与铰接套筒铰接；所述刺钉支座与关节轴承铰接；所述刺钉支
座上的刺钉通过焊接的方式设于刺钉支座上并与空心滚筒网孔间隙配合；
20.所述自动调节系统包括拨叉式间隙调节机构、检测部分、控制部分，其中：拨叉式间隙调节机构包括拨叉板、槽口、轴承、丝杠ⅱ、丝杠螺母、伺服电机ⅱ、电机支架、滑轨ⅰ、滑块ⅰ、传感器ⅱ；
21.所述拨叉板呈“工”字形状，“工”字形上端、下端加工有槽口；所述槽口与可变径刺钉滚筒铰接套筒上的滚珠轴承连接；所述丝杠ⅱ端部通过轴承与机壳固定连接；所述丝杠ⅱ通过联轴器与伺服电机ⅱ连接；所述丝杠螺母与拨叉板固定连接；所述滑轨ⅰ通过螺栓连接的方式固定于电机支架两侧；所述滑块ⅰ固定于拨叉板内侧；所述拨叉板通过滑块ⅰ与滑轨ⅰ连接；所述传感器ⅱ通过螺栓定位于电机支架上，通过接收拨叉板的位置信号，以此来获取可变径刺钉滚筒与格条栅的实际间隙，并且负反馈给控制器，使间隙调节具有精确性。
22.所述检测部分包括籽棉原料特性检测传感器，籽棉质量检测传感器；
23.所述伺服电机ⅱ与控制器连接，控制器控制变频器，变频器与相应异步电机连接，控制器接收检测部分以及传感器ⅱ传递过来的信号。
24.工作时，经过籽棉原料特性检测传感器检测的籽棉，由喂棉口进入清花部，上层可变径刺钉滚筒缠绕着籽棉旋转，与上层格条栅产生摩擦和打击，从而将杂质从籽棉中分离出来，分离出的杂质和部分小花头从上层格条栅间隙漏到上层淌杂板上，杂质与部分小花头顺着上层淌杂板到回收部，经上层清花部清理后的籽棉通过上层出棉口进入下层清花部，下层可变径刺钉滚筒缠绕着籽棉与下层格条栅摩擦打击，下层清花部分离出的杂质从下层格条栅的间隙漏到下层淌杂板上，杂质顺着下层淌杂板流到排杂口排出，清理后的籽棉最终从出棉口排出，完成整个清理过程，通过检测清理后籽棉的质量，判断清理后的籽棉质量是否在预期清理效果范围内，如果不在预期清理效果范围，则停机检查或对该类籽棉重新进行试验寻参；在整个工作过程中，传感器ⅱ实时监测拨叉板的实际位置信号，并将信号传达给控制器，控制器将预期值与实际值进行比对处理，负反馈调节相关参数达到预期设定值；
25.与现有技术相比，本发明的优点在于：自动调节系统可以根据籽棉原料特性自动调节复式籽棉清理机的工作参数，顺应因花配车的技术发展方向，系统稳定性、可靠性、精确性好，可以提高复式籽棉清理机的工作质量。
附图说明
26.图1为本发明皮带传动示意图；
27.图2为本发明实施例1的总体结构示意图；
28.图3为本发明实施例1的丝杠提升式间隙调节机构示意图；
29.图4为本发明实施例1的可移动格条栅框架与可移动格条栅示意图；
30.图5为本发明实施例2的总体结构示意图；
31.图6为本发明实施例2的可变径刺钉滚筒结构示意图；
32.图7为本发明实施例2的拨叉式间隙调节机构示意图；
33.图8为本发明的系统流程图。
34.1.机壳2.上层刺钉滚筒3.上层可移动格条栅4.上层淌杂板5.传感器ⅰ6.下限位开关7.上限位开关8.喂棉口9.上层出棉口10.下层刺钉滚筒11.下层可移动格条栅12.下层淌
杂板13.出棉口14.丝杠提升式间隙调节机构14(1).伺服电机ⅰ14(2).转向器14(3).连接板14(4).蜗轮蜗杆减速箱14(5).丝杠ⅰ14(6).可移动格条栅框架14(7).导轨滑块15.排杂口16.连杆17.直线轴承18.回收部排杂口19.机架20.锯齿滚筒21.毛刷滚筒22.刺钉滚筒23.回收口24.上层可变径刺钉滚筒24(1).滚珠轴承24(2).铰接套筒24(3).刺钉支座封盖24(4).滚筒盖板24(5).空心滚筒24(6).刺钉支座24(7).关节轴承25.上层格条栅26.拨叉式间隙调节机构26(1).轴承26(2).丝杠ⅱ26(3).丝杠螺母26(4).联轴器26(5).伺服电机ⅱ26(6).电机支架26(7).滑轨ⅰ26(8).传感器ⅱ26(9).滑块ⅰ26(10).槽口26(11).拨叉板27.下层可变径刺钉滚筒28.下层格条栅
具体实施方式
35.实施例1：
36.如图1，图2，图3，图4，图8所示，实施例1的间隙调节机构采用丝杠提升式间隙调节机构，在不改变传统刺钉滚筒的本身结构的基础上，改变格条栅结构以及与机壳的安装方式，在原本格条栅的基础上设计一可移动格条栅框架，保证格条栅提升过程的整体刚性，方便调节格条栅与刺钉滚筒的间隙。
37.所述丝杠提升式间隙调节机构设于机壳(1)底部，包括伺服电机ⅰ(14(1))、转向器(14(2))、连接板(14(3))蜗轮蜗杆减速箱(14(4))、丝杠ⅰ(14(5))、可移动格条栅框架(14(6))、导轨滑块(14(7))；伺服电机ⅰ(14(1))与机壳(1)固定连接，丝杠ⅰ(14(5))通过螺栓与下层可移动格条栅框架(14(6))固定连接，下层可移动格条栅(11)通过连杆(16)与上层可移动格条栅(3)固定连接，限位开关(6)(7)和传感器ⅰ(5)设于机壳(1)外壁。
38.丝杠提升式间隙调节机构中，上层、下层导轨滑块(14(7))各自相对于机壳(1)对称设置四个，以保证上层、下层可移动格条栅(3)(11)被推动过程中不会侧翻以及起到一个同步导向作用，上层可移动格条栅(3)通过四根连杆(16)与下层可移动格条栅(11)固定连接，保证双层调整的同时性，丝杠ⅰ(14(5))通过可移动格条栅框架(14(6))与下层可移动格条栅(11)固定连接；工作时，当控制器接收到原料特性传感器的检测信号时，一方面控制器发出信号控制伺服电机ⅰ(14(1))将旋转运动转化为直线运动，从而推动上层可移动格条栅(3)、下层可移动格条栅运动(11)，自动且同时调整上层刺钉滚筒(2)与上层可移动格条栅(3)的间隙、下层刺钉滚筒(10)与下层可移动格条栅(11)的间隙，当上层可移动格条栅触发限位开关(6)(7)时，伺服电机ⅰ(14(1))停止旋转，防止可移动格条栅过度移动，另外，当上层可移动格条栅到达指定的预期位置时，传感器ⅰ(5)会给控制器一个实际位置信号，控制器将实际位置信号与预期设定的位置信号值进行比对处理，从而实现精确定位调节；另一方面，接收到检测信号的控制器会给变频器发出控制信号，变频器给两个异步电机发出指令，控制相应滚筒的转速。
39.实施例1工作过程:
40.结合图1，图2，图3，图4，图8，使用时，籽棉原料特性检测传感器对即将从喂棉口喂入的籽棉进行定时检测，然后籽棉原料特性检测传感器给控制器一个检测信号、控制器自动调整滚筒的转速和刺钉滚筒与可移动格条栅的间隙；工作过程中，上限位开关(7)、下限位开关(6)起机械过度移动的保护作用，传感器ⅰ(5)实时监测可移动格条栅的实际位置信号，控制器将实际位置信号与预期设定的位置信号比对处理，从而精确调整刺钉滚筒与可
移动格条栅的间隙；当籽棉从喂棉口(8)进入到上层清花部，上层刺钉滚筒(2)缠绕着籽棉逆时针旋转，然后上层刺钉滚筒(2)、下层刺钉滚筒(10)经过与上层可移动格条栅(3)、下层可移动格条栅(11)产生摩擦和打击，从而将杂质从籽棉中分离出来，上层清花部分离出的杂质和部分小花头从上层可移动格条栅(3)的间隙漏到上层淌杂板(4)上，部分杂质与部分小花头顺着上层淌杂板(4)流到回收部，回收部通过回收口(23)将小花头回收到上层清花部进行再次清理，另外将部分杂质由回收部排杂口(18)排出，经上层清花部清理后的籽棉通过上层出棉口进入下层清花部，下层清花部清理部件刺钉滚筒与可移动格条栅同样用摩擦打击的方式从籽棉中分离出杂质，并从下层可移动格条栅(11)的间隙漏到下层淌杂板(12)上，杂质顺着下层淌杂板(12)到排杂口(15)排出，清理后的籽棉从出棉口(13)排出，完成整个清理过程，通过检测清理后籽棉的质量，判断清理后的籽棉质量是否在预期清理效果范围内，如果不在预期清理效果范围，则停机检查或对该类籽棉重新进行试验寻参。
41.实施例2
42.结合图5，图6，图7，图8所示，与实施例1不同的是，本实施例采用拨叉式间隙调节机构来调节刺钉滚筒与格条栅的间隙，且对传统的刺钉滚筒进行了改造，设计了一种可变径刺钉滚筒。本实施例拨叉式间隙调节机构在机壳(1)两侧各设一个，拨叉式间隙调节机构(26)包括轴承(26(1))、丝杠ⅱ(26(2))、丝杠螺母(26(3))、联轴器(26(4))、伺服电机ⅱ(26(5))、电机支架(26(6))、滑轨ⅰ(26(7))、传感器ⅱ(26(8))、滑块ⅰ(26(9))、槽口(26(10))、拨叉板(26(11))；所述的拨叉板(26(11))呈“工”字形状，“工”字形上端、下端各加工有6个槽口(26(10))，通过槽口(26(10))与可变径刺钉滚筒(24)(27)铰接套筒(24(3))上的滚珠轴承(24(1))连接；丝杠ⅱ(26(3))端部通过轴承(26(2))与机壳(1)固定连接，与丝杠ⅱ(26(2))配合的丝杠螺母(26(3))与拨叉板(26(11))固定连接，丝杠ⅱ(26(2))通过联轴器(26(4))与伺服电机ⅱ(26(5))连接；所述滑轨ⅰ(26(7))通过螺栓连接的方式固定在电机支架(26(6))两侧，滑块ⅰ(26(9))固定于拨叉板(26(11))内侧，拨叉板(26(11))通过滑块ⅰ(26(9))与滑轨ⅰ(26(7))连接；所述传感器ⅱ(26(8))通过螺栓定位于电机支架(26(6))上，控制器通过接收拨叉板(26(11))的实际位置信号，与预期设定的位置信号比对处理，以完成可变径刺钉滚筒与格条栅间隙的精确调节。所述伺服电机ⅱ(26(5))设于电机支架(26(6))上；所述伺服电机ⅱ(26(5))与控制器连接，控制器接收籽棉原料特性检测传感器以及安装在电机支架(26(6))上的传感器ⅱ(37)传递过来的信号，控制器给伺服电机ⅱ(26(5))发出工作指令，伺服电机ⅱ(26(5))将旋转运动转化到丝杠螺母(26(3))作直线运动，与丝杠ⅱ(26(2))配合的丝杠螺母(26(3))推动拨叉板(26(11))，拨叉板(26(11))上的槽口(26(10))卡住与铰接套筒(24(2))焊接的滚珠轴承(24(1))向机壳(1)内推，刺钉支座(24(6))在铰接套筒(24(2))上的关节轴承(24(7))带动下相对于空心滚筒(24(5))作离心运动，从而刺钉尖端向着上层、下层格条栅(25)(28)移动，可变径刺钉滚筒(24)与格条栅间隙减小；当与丝杠ⅱ(26(2))配合的丝杠螺母(26(3))背向机壳(1)向外拉动拨叉板(26(11))时，拨叉板槽口(26(10))卡住滚珠轴承(24(1))向外拉，刺钉支座(24(6))在铰接套筒(24(2))上的关节轴承(24(7))带动下相对于空心滚筒(24(5))作向心运动，从而刺钉背离上层、下层格条栅(25)(28)移动，可变径刺钉滚筒(24)与格条栅间隙增大。当拨叉板(26(11))运动时，触发传感器ⅱ(26(8))，传感器ⅱ(26(8))将信号传递给控制器，控制器将实际位置信号与预期设定的位置信号比对处理，使间隙调节机构更加精确，通过该间隙调节机构，可变径刺钉滚筒
与格条栅的间隙可实现自动化精确调节。
43.实施例2工作过程：
44.结合图5、图6、图7，图8，籽棉原料特性检测传感器对即将从喂棉口喂入的籽棉进行定时检测，籽棉原料特性检测传感器将检测到的信号转换为控制信号，自动调整滚筒转速和可变径刺钉滚筒与上层、下层格条栅的间隙；工作过程中，传感器ⅱ实时监测拨叉板的实际位置信号，并将信号传递给控制器，控制器将实际位置信号与预期设定的位置信号比对处理，从而精确调整可变径刺钉滚筒与格条栅的间隙，上层可变径刺钉滚筒(24)缠绕着籽棉逆时针旋转并与上层格条栅(25)产生摩擦和打击，从而将杂质从籽棉中分离出来，上层清花部分离出的杂质和部分小花头从上层格条栅(25)的间隙漏到淌杂板(4)上，杂质与部分小花头顺着淌杂板(4)流到回收部，回收部通过回收口(23)将小花头回收到上层清花部再次清理，另外将部分杂质由回收部排杂口(18)排出，经上层清花部清理后的籽棉通过上层出棉口(9)进入下层清花部，下层清花部可变径刺钉滚筒(27)带着籽棉与下层格条栅(28)摩擦打击，分离出的杂质从下层格条栅(28)的间隙漏到下层淌杂板(12)上，杂质顺着淌杂板到排杂口(15)排出，清理后的籽棉从出棉口(13)排出，完成整个清理过程，最后通过检测清理后籽棉的质量，判断清理后的籽棉质量是否在预期清理效果范围内，如果不在预期清理效果范围，则停机检查或对该类籽棉重新进行试验寻参。
45.通过自动调节系统，提高了复式籽棉清理机的自动化程度；根据籽棉的原料特性自动调节复式籽棉清理机的工作参数，顺应因花配车的技术发展方向，提高复式籽棉清理机的工作质量。
46.以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是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。