棉花收获机功率管理的制作方法

本公开涉及功率管理系统，并且更具体地，涉及修改棉花收获机的摘锭速度的功率管理系统。

背景技术：

带有行单位的棉花收获机包括用于收获棉花的多个采摘单元。每个采摘单元包括至少一个滚筒，并且在一些单元上，可存在前滚筒和后滚筒。在任何情况下，在每个滚筒上都有多个采摘杆，并且在每个采摘杆上存在多个摘锭。每个摘锭都可以是锥形的并且具有用于从棉株去除棉花的有刺表面。每个行单元包括具有多个脱棉器的脱棉器列，脱棉器用于从摘锭去除所采摘的棉花。脱棉器是可在橡胶或聚氨酯中被涂覆的盘，并且以比摘锭的速率大的速率可旋转地驱动。在常规棉花收获机行单元中，摘锭在脱棉器的底面下方移动，使得棉花被从摘锭解绕并剥离。

在常规棉花采摘器行单元中，存在用于可旋转驱动行单元中的所有部件(即，滚筒、摘锭和脱棉器)的单个变速器输入。在进行操作期间，滚筒速度与机器的对地速度同步，使得随着机器速度增加，滚筒速度增加，反之亦然。在许多应用中，对地速度和滚筒速度之间的关系是线性的。速度传感器等检测或测量机器的对地速度，并且相应地控制单个变速器输入，使得滚筒速度与对地速度同步。这样做时，在机器正在移动时，滚筒旋转，并且在机器怠速运转时，滚筒不旋转。同样地，当滚筒被可旋转驱动时，摘锭和脱棉器也以类似方式被驱动。

然而，在该常规系统中，根据滚筒速度可操作地控制摘锭速度。因此，当滚筒速度降低成与机器的对地速度匹配时，摘锭速度也降低。在某些情形下，驱动系统上的负载条件达到最大负载条件，由此驱动系统无法为棉花收获机的所有部件充分提供功率。在常规驱动系统中，棉花收获机的速度必须在最大负载条件下降低，因为存在将滚筒和摘锭一起驱动的单个变速器输入。因此，在某些应用中，需要能够彼此独立地可操作地控制滚筒速度和摘锭速度，以在接近最大负载条件时修改功率分布。

技术实现要素：

在本公开的一个实施方式中，一种棉花收获机具有：原动机，该原动机向所述棉花收获机提供功率；控制器，该控制器监测所述原动机上的负载并且存储负载阈值；滚筒，该滚筒能以滚筒速度围绕第一轴线旋转；多个摘锭，所述多个摘锭用于收获棉花，所述多个摘锭能以摘锭速度旋转；以及脱棉器组件，该脱棉器组件能以脱棉器速度围绕第二轴线旋转。其中，当所述控制器检测到所述原动机上的负载大于所述负载阈值时，所述摘锭速度降低。

在一个示例中，供给所述多个摘锭的功率能相对于供给所述滚筒的功率是可变的。在另一个示例中，该棉花收获机还具有地面驱动组件、发动机风扇和棉花供给系统。其中，由所述控制器监测的负载包括由所述地面驱动组件、所述发动机风扇和所述棉花供给系统产生的负载。

在又一个示例中，该棉花收获机还具有：作为所述原动机的发动机，所述发动机具有可变的发动机速度；以及理想发动机速度阈值，该理想发动机速度阈值被存储在所述控制器中。其中，当所述控制器检测到所述原动机上的负载大于所述负载阈值时，所述摘锭速度降低并且所述发动机速度保持在所述理想发动机速度阈值内。

在以上实施方式的另一个示例中，最小摘锭速度阈值被存储在所述控制器中，并且当所述原动机上的负载大于所述负载阈值时，所述控制器将所述摘锭速度保持为大于所述最小摘锭速度阈值。在又一个示例中，当所述控制器检测到所述原动机上的负载小于所述负载阈值时，所述摘锭速度大于最小摘锭速度并且小于或等于最大摘锭速度。在另一个示例中，所述摘锭速度和所述脱棉器速度具有对应的速度比。在另一个示例中，所述摘锭和所述脱棉器彼此机械联接，并且所述摘锭速度和所述脱棉器速度具有固定的速度比。在另一个示例中，当所述摘锭速度降低时，指示器生成信号，其中，所述信号是听觉或视觉信号。

另一个实施方式可以是一种用于控制棉花收获机中的功率的方法，该方法是：提供控制器、原动机、至少一个负载传感器、摘锭组件和摘锭速度传感器，所述原动机由所述控制器控制，所述负载传感器将所述原动机上的负载传达给所述控制器，所述摘锭组件由所述原动机提供功率，所述摘锭速度传感器传达所述摘锭组件产生的摘锭速度；将负载阈值和最小摘锭速度阈值存储在所述控制器中；由所述控制器利用所述负载传感器确定所述原动机上的实际负载；由所述控制器利用所述摘锭速度传感器确定所述摘锭速度；以及当所述实际负载大于所述负载阈值并且所述摘锭速度大于所述最小摘锭速度阈值时，由所述控制器降低所述摘锭速度。

该实施方式的一个示例包括将理想摘锭速度存储在所述控制器中。其中，当所述实际负载小于所述负载阈值时，所述摘锭组件以所述理想摘锭速度旋转。在该示例中，当所述实际负载大于所述负载阈值时，所述控制器指示所述摘锭组件以所述理想摘锭速度和所述最小摘锭速度阈值之间的速度旋转。

该实施方式的另一个示例包括提供能够向用户指示信号的指示器，并且当所述摘锭速度降低时，由所述控制器利用所述指示器向用户发送信号。

又一个实施方式是一种具有棉花收获机单元的棉花收获机系统，该棉花收获机系统包括：控制器，该控制器与所述棉花收获机系统通信；原动机，该原动机被配置成产生功率；多个子组件，所述多个子组件由所述原动机提供功率。

其中，当所述控制器识别到高负载状况时，供给所述多个子组件中的一个的功率降低。

在以上实施方式的一个示例中，所述子组件包括：摘锭组件，该摘锭组件被配置成以摘锭速度旋转摘锭；脱棉器组件，该脱棉器组件被配置成以脱棉器速度旋转脱棉器；以及滚筒组件，该滚筒组件被配置成以滚筒速度旋转滚筒。

在另一个示例中，所述原动机通过液压泵、发电机或机械联动装置中的任一个向所述子组件提供功率。在又一个示例中，所述多个子组件中的一个是被提供来自所述原动机的液压功率的摘锭组件。在液压示例中，当所述控制器识别到所述高负载状况时，供给所述摘锭组件的液压功率降低。在另一个示例中，所述多个子组件中的一个是被提供来自由所述原动机提供动力的发电机的电功率的摘锭组件。

附图说明

通过参照以下结合附图对本公开的实施方式的描述，以上提到的本公开的方面及其获得方式将变得更清楚并且本公开本身将更好理解，其中:

图1是棉花收获机的侧视图；

图2是棉花采摘器行单元的一部分的侧剖视图；

图3是常规行单元驱动系统的局部侧视图；

图4是用于行单元的独立滚筒驱动系统的局部侧视图；

图5是用于控制图4的独立滚筒驱动系统的示意性控制系统；

图6是具有独立脱棉器驱动系统的实施方式的截面图；

图7是表示棉花收获机中的原动机的功率与发动机速度的曲线图；

图8是动力控制系统的示意图；

图9是表示棉花收获机的摘锭速度和摘锭功耗的曲线图；以及

图10是用于棉花收获机的子组件的示例性液压驱动系统的示意图。

在多幅图中，始终使用对应的参考标号指示对应的部件。

具体实施方式

以下描述的本公开的实施方式并非旨在是排他性的或者将本公开限于以下详细描述中的精确形式。相反，选择和描述这些实施方式，使得本领域的其他技术人员可领会和理解本公开的原理和实践。

现在参照图1，所示出的棉花收获机100的一个实施方式具有主框架102，主框架102被前驱动轮104和后转向轮106支撑以便移动。操作员站或驾驶室108被支撑于主框架102的前端并位于前向安装的棉花收获单元110上方，棉花收获单元110从棉株去除棉花并且将所去除的棉花导入空气管道系统112中。

所示出的收集器系统130联接于框架102并位于驾驶室108后方，用于接纳来自空气管道系统112的棉花。收集器系统130根据需要存储棉花，并且计量地板将棉花均匀地分配到模块构建器132，模块构建器132首先形成压缩材料垫，然后将垫卷成紧凑的捆或模块134。

虽然棉花收获机100可具有用于为如下面更详细描述的子组件提供功率的若干马达和驱动系统，但是原动机140是子组件的主要功率源。更具体地，在一个实施方式中，原动机140可以是柴油发动机或燃气发动机。原动机140可向地面驱动装置、棉花风扇、发动机风扇和棉花供给系统提供功率，这是子组件的几个例子。另外，可通过液压泵、发电机和/或机械驱动系为子组件提供功率，液压泵、发电机和/或机械驱动系是用于原动机140所驱动的子组件的驱动系统的几个例子。

虽然在本文中描述了用于原动机140的柴油发动机和燃气发动机，但是还考虑了其他类型的发动机和驱动系统。在一个示例中，原动机可以是涡轮发动机。在另一个示例中，原动机可以是电动机。在又一个示例中，原动机可以是柴油发动机、燃气发动机或涡轮发动机连同发电机和电动机的混合组合。因此，在本文中考虑了许多不同类型的原动机140，并且不应该限于单一类型。

本公开不限于图1中示出和以上描述的特定棉花收获机100。相反，本公开适于任何利用摘锭收获棉花的棉花收获机，棉花收获机100仅用作此应用的一个示例。

参照图2，与棉花收获机100分隔地例示了前向安装的棉花收获单元110中的一个。更具体地，例示了常规棉花收获机单元200。所例示的棉花收获机单元200可包括多个采摘单元。例如，在图5中，棉花收获机单元200可包括四个不同的采摘单元。其他机器可包括不同数量的采摘单元。在任何情况下，每个单元都可包括框架215。滚筒220可旋转地联接至框架215。在至少一个采摘单元中，可存在前滚筒220和后滚筒220。多行摘锭225可旋转联接至每个滚筒220。具有多个脱棉器235的脱棉器列230由轴承壳体(未示出)可旋转地支撑。多个脱棉器235与摘锭225相邻设置，并且被配置成将棉花从摘锭225移除。轴承壳体(未示出)可与联接至框架215的固定壳体(未示出)螺纹接合。

在图2的常规系统中，动力从原动机进入变速器中并且经由输出轴传递到中间齿轮组(未示出)。动力被分配在滚筒和摘锭之间。齿轮将脱棉器连接于摘锭，使得脱棉器的速度和摘锭的速度之间的关系得以保持。在该系统中，脱棉器和摘锭被同一驱动系统旋转地驱动。在图3中示出其示例。

参照图3，例示了常规行单元驱动系统300的示例。在该实施方式中，该系统包括围绕第一竖直轴线314竖直取向的外齿轮箱302。水平输入轴304沿着水平轴线306联接于变速器302，并且输入动力经由轴304进行传递。在一个示例中，可借助液压泵和马达来液压驱动水平轴304。虽然未示出，但是90°锥齿轮组可在变速器302内联接于输入轴304，以将动力从轴304传递到单个输入齿轮308。输入齿轮308代表到达常规采摘单元的单个动力输入。另外，如图所示，变速器滑动离合器组件310可沿着竖直轴线314设置并且以任何已知方式联接于变速器302。变速器滑动离合器组件310可包括弹簧312，弹簧312用于基于各种转矩负载使输入齿轮沿着轴线314轴向移动。

输入齿轮308可将动力传递到变速器中间组件。变速器中间组件围绕第二竖直轴线324竖直设置；它包括滚筒滑动离合器组件316。滚筒滑动离合器组件316经由弹簧318被弹簧加载并且包括位于第一驱动齿轮320和第二驱动齿轮322之间的一组滑动离合器爪(未示出)。如果发生转矩超载或堵塞情况，则离合器打滑，使得第一驱动齿轮320沿着第二竖直轴线324在滑动离合器爪上轴向移动。这防止在行单元被堵塞或转矩尖峰输入行单元中时行单元的各种部件受损。

来自输入齿轮308的动力在变速器中间组件处被分成两个动力流动路径。第一动力流动路径经由第一驱动齿轮320传递至滚筒从动齿轮328，并且第二动力流动路径经由第二驱动齿轮322传递至输出齿轮332。滚筒从动齿轮328传递动力，以旋转驱动行单元的一个或多个滚筒。齿轮328沿着第三竖直轴线340联接于另一个齿轮组。滚筒从动齿轮328还联接于行单元框架或结构326的一部分。

输出齿轮332也沿着第三竖直轴线340轴向对齐。如图3所示，输出齿轮332还联接于毂330和轴338。两个附加齿轮(即，脱棉器驱动齿轮334和摘锭驱动齿轮336)经由传递到输出齿轮332的动力被可旋转地驱动。因此，所有三个齿轮都以相同的速度旋转。虽然未在图3中示出，但是脱棉器驱动齿轮334驱动中间齿轮，中间齿轮进而驱动位于脱棉器轴上的脱棉器从动齿轮。然后，多个脱棉器被脱棉器从动齿轮和脱棉器轴可旋转地驱动。

摘锭驱动齿轮336可操作地驱动多个摘锭以采摘棉花。在图3的常规驱动系统中，滚筒驱动齿轮328和摘锭驱动齿轮336经由滚筒滑动离合器组件316彼此联接。实际上，滚筒驱动齿轮控制滚筒速度，并且摘锭驱动齿轮控制摘锭速度。在该系统中，经由同一输入(即，输入齿轮308)控制滚筒速度和摘锭速度二者。

出于本公开的目的，可与deere&company的美国专利no.8,006,472(“‘472专利”)中公开的类似地，可利用具有可控的摘锭速度与滚筒速度比率的单元驱动，该专利通过引用全文被并入本文中。‘472专利公开了选择性变速马达，选择性变速马达可以是液压或电动的并且可以是无限可变的。通过改变马达的旋转速度和方向，可在宽范围的值内调节摘锭旋转速度与滚筒旋转速度的比率。可通过与马达连接的控制器来调节该比率，以改变任一旋转方向上的马达速度。控制器响应于收获机对地速度并且调节滚筒与摘锭速度的比率，并且经由控制器输出来控制对主驱动轴的驱动，以保持滚筒速度与收获机速度同步。当收获机减速并且滚筒速度必须减慢以保持滚筒与进入行接收区域的棉株的同步时，控制器将调节马达的输出和速度，以提供必要的主驱动轴速度和滚筒速度，同时保持摘锭旋转速度处于或接近最佳采摘效率的速度。在较高的行单元速度下，控制器可通过改变马达和主驱动轴的速度来调节滚筒与摘锭的速度比率，以防止驱动摘锭超过最大所期望的rpm。

在‘472专利中描述的实施方式中，可使脱棉器旋转速度与摘锭旋转速度同步，以进行高效脱棉并且防止脱棉器超速。还可通过改变如上所述的比率来控制脱棉器旋转速度，以保持脱棉器速度低于临界值，即使是当行单元以高速操作时。

在图4和图5中，示出了用于行单元的不同驱动系统。出于本公开的目的，图4的独立滚筒驱动系统可类似于deere&company的美国专利申请no.15/281,153中公开的滚筒驱动系统，该专利申请通过引用特此并入本文中。在该系统400中，以上提到的滚筒滑动离合器组件316被去除。

参照图4的实施方式，可设置变速器402，在变速器402中，输入轴404将动力传递到行单元驱动系统。输入轴404可相对于变速器402沿着水平轴线406水平定向。类似于图3的实施方式，位于变速器402内部的90°锥齿轮组可联接于轴404并且将动力从输入轴404传递到输入齿轮408。变速器402可包括具有弹簧412的变速器滑动离合器组件410。如图所示，变速器402和输入齿轮408可以沿着第一竖直轴线414轴向对齐。

如图4所示，输入齿轮408可以可旋转地联接于驱动齿轮418。驱动齿轮418是沿着第二竖直轴线416示出的唯一齿轮，并且它被设计成将动力传递到摘锭和脱棉器。如图所示，驱动齿轮418联接于输出齿轮432。输出齿轮432经由毂430和轴438可旋转地联接于脱棉器驱动齿轮434和摘锭驱动齿轮436。随着输出齿轮432旋转，脱棉器驱动齿轮434和摘锭驱动齿轮436以基本相同的速度旋转。此外，如图4所示，这些齿轮中的每个都沿着第三竖直轴线440相对于彼此竖直地堆叠或分隔开。

沿着图4中的竖直轴线440还设置有滚筒驱动齿轮428。然而，滚筒驱动齿轮428不被输入齿轮408可旋转地驱动。替代地，可设置单独的驱动单元420来驱动滚筒驱动齿轮428。在该实施方式中，电动机420被示出为驱动单元。然而，在其他实施方式中，驱动单元可以是液压马达或机械驱动系统。在一个示例中，滚筒驱动单元可以是独立的无级变速驱动系统。在任何情况下，驱动单元都是对于行单元的独立输入，并且提供动力来独立于摘锭驱动滚筒。换句话讲，与常规驱动系统不同，在图4所例示的实施方式中，图3的第一输入齿轮320被去除并且滚筒速度与摘锭速度无关。此外，行单元具有两个输入，即，输入齿轮408和驱动单元420。

驱动单元420或电动机可包括可旋转地驱动第二输入齿轮424的驱动轴422。第二输入齿轮424可联接或用花键联接于滚筒驱动齿轮428，以便产生滚筒速度。在图4的实施方式中，驱动单元420可操作地驱动滚筒驱动齿轮428。在其他实施方式中，驱动单元420可驱动两个或更多个滚筒。在那些实施方式中，驱动单元420的尺寸可被定制成向每个滚筒提供必要量的动力。

在一个示例中，驱动单元420可以可操作地驱动采摘单元的前滚筒和后滚筒。在该示例中，前滚筒和后滚筒可经由带、链条、齿轮驱动装置或其他机械联接装置彼此机械联接。在第二示例中，单个驱动单元可以可操作地驱动在两个或更多个采摘单元上的一个或更多个滚筒。在该示例中，可存在各自具有前滚筒和后滚筒的三个采摘单元。这里，单个驱动单元可以可操作地驱动全部六个滚筒。驱动单元可直接联接于滚筒中的一个，而其他五个滚筒可彼此机械联接。在单个驱动单元可操作地驱动两个或更多个滚筒的实施方式中，滑动离合器等可设置在滚筒驱动轴上并且与滚筒驱动齿轮装在一起，以在被堵塞或过量负载的情况下保护滚筒驱动组件。相反，当每个滚筒有单个驱动单元时，滑动离合器可被从滚筒去除并且是不必要的，因为转矩和速度可由驱动单元420来控制(特别是当驱动单元是电动机时)。

在另选实施方式中，滚筒驱动输入可被集成在图3中的滚筒滑动离合器组件316的位置中。尽管没有提供所例示的实施方式，但是电动机可为驱动行星齿轮组的电动机轴提供动力。例如，行星齿轮组的太阳轮可联接于轴，并且动力可从太阳轮传递到可旋转地支撑一个或更多个小齿轮的承载构件。行星齿轮组的环形齿轮可固定地安装于行单元的电动机壳体或框架。承载构件可以可操作地驱动与图4中的滚筒驱动齿轮428类似的滚筒驱动齿轮。电动机轴、行星齿轮组、滚筒驱动齿轮和与图4中的驱动齿轮418类似的驱动齿轮可以沿着第二竖直轴线416同轴对齐。然而，在该另选实施方式中，电动机可旋转地驱动滚筒驱动齿轮，但是没有为单独的驱动齿轮提供动力。与图3中示出的驱动齿轮类似的驱动齿轮428可被如上所述的输入齿轮408驱动。

在滚筒驱动与摘锭驱动分开的上述实施方式中，电动机的使用允许针对不同应用进行独立控制。无论应用产量高还是低，滚筒速度都可与对地速度同步，并且摘锭可按所期望速度可操作地驱动，以实现高效采摘。例如，控制器可基于检测到的棉花收获机行单元的对地速度来控制电动机速度。滚筒速度可以被可操作地控制，直至最大滚筒速度极限，并且这仍然可经由与对地速度的线性关系来实现。然而，可不同地控制摘锭速度。例如，可期望在不同的滚筒速度下实现最大摘锭速度。

在一个示例中，机器操作员可用位于机器驾驶室内的用户控制器来控制摘锭速度。例如，操作员可期望一定的最大摘锭速度，并且从驾驶室，能够控制此速度。在另一个例子中，操作员可以在一定的地面速度下设置最大摘锭速度。因此，当机器达到一定的对地速度(例如，3英里/小时)时，摘锭可按它们相应的最大速度被驱动。再次，这与滚筒速度无关，因为给定行单元的一个或更多个滚筒由单独的驱动单元(例如，电动机或液压马达)控制。

出于本公开的目的，电驱动系统仅仅是本文中料想到的几个实施方式中的一个。受独立控制的液压滚筒驱动系统也是可能的。在该实施方式中，可测量液压，以检测堵塞状况或过量负载，并且可将压力与压力阈值进行比较。用液压系统，可分别通过压力传感器和速度传感器来执行负载和速度感测。

现在参照图5，示出了用于控制棉花收获机行单元的独立滚筒驱动系统的控制系统500的第一实施方式。行单元可包括诸如原动机或发动机140的主驱动单元。发动机140可以是内燃机或者能够产生机械动力的任何已知类型的发动机，该机械动力驱动变速器504、传动单元、辅助驱动单元和任何其他子组件。变速器或传动单元504可以是连续可变的或无级可变的装置。另选地，它可以是能够产生各种传动比或速度比的装置。在任何情况下，可借助发电机或交流发电机单元506将来自发动机140的机械能转换成电能。在一个示例中，单元506可以是具有整流器的交流发电机。各种电子器件508可允许进行电压控制，以控制多个不同的采摘单元。在另选实施方式中，电子器件508可包括能够将来自发电机单元506的电能转换成机械能以向变速器504、冷却风扇和行单元的其他机械驱动的子组件提供备用动力的逆变器。

控制系统500可包括诸如头部接口控制器(hic)的控制器510。控制器510可经由诸如can总线512的通信网络与发电机或交流发电机单元506和电子器件508电通信。控制器510可传达或接收来自电子器件508的电压命令。在任何情况下，如图5中所示，可将电能供应到多个采摘单元。

在图5所例示的实施方式中，棉花收获机行单元可包括四个采摘单元，即，第一采摘单元514、第二采摘单元516、第三采摘单元518和第四采摘单元520。然而，在另一个实施方式中，可存在六个采摘单元。在其他实施方式中，可存在两个采摘单元。本公开不限于任何数量的采摘单元，因此独立的滚筒驱动系统可基于本公开的教导被装在任何数量的采摘单元中。

每个采摘单元可包括摘锭和脱棉器驱动器以及前后滚筒驱动器。另选地，每个采摘单元可只包括单个滚筒。如上参照图4描述的，每个采摘单元可包括用于驱动一个或更多个滚筒的一个输入以及用于驱动摘锭和脱棉器的第二输入。在图5所例示的实施方式中，每个采摘单元可包括前滚筒和后滚筒。在该示例中，多个摘锭可由前滚筒可旋转地驱动，并且多个摘锭可由后滚筒可旋转地驱动。在任何情况下，前滚筒驱动器和后滚筒驱动器都可独立于摘锭和脱棉器驱动器。

在图5中，例如，第一采摘单元514可包括摘锭和脱棉器组件522、前滚筒组件524和后滚筒组件526。出于定向的目的，“前”旨在意指朝向采摘单元的前端，“后”旨在意指朝向采摘单元的后端。此外，出于本公开的目的，“滚筒驱动器”也可被称为“滚筒组件”，反之亦然。滚筒驱动器或滚筒组件可包括滚筒和各种齿轮(诸如，图4中示出的那些)或驱动滚筒所需的其他结构。滚筒组件与滚筒驱动单元分离，在图5中，滚筒驱动单元被示出为电动机，但是也可以是液压马达或机械驱动单元。摘锭和脱棉器组件可包括不同的齿轮、毂和轴连同多个摘锭和脱棉器。

第二采摘单元516可包括摘锭和脱棉器组件528、前滚筒组件530和后滚筒组件532。同样地，第三采摘单元518可包括摘锭和脱棉器组件534、前滚筒组件536和后滚筒组件538。另外，第四采摘单元520可包括第四摘锭和脱棉器组件540、前滚筒组件542和后滚筒组件544。

如在图4的收获机行单元中，每个摘锭和脱棉器组件可被可变机械动力单元546机械地驱动。机械动力单元546可由控制器510控制，以提供可变的摘锭和脱棉器速度。例如，发动机140可向受控制器510控制的变速器提供机械动力，变速器向摘锭和脱棉器组件提供动力。在图5中，机械动力546可被提供到与第一摘锭和脱棉器组件522机械联接的第二摘锭和脱棉器组件528。如此，机械动力546通过第一流动路径分别传递到第一采摘单元的第一摘锭和脱棉器组件和第二采摘单元的第二摘锭和脱棉器组件。同样地，机械动力546可通过第二流动路径分别传递到第三采摘单元的第三摘锭和脱棉器组件和第四采摘单元的第四摘锭和脱棉器组件。因此，第一采摘单元和第二采摘单元与第三采摘单元和第四采摘单元之间存在机械联接。

摘锭和脱棉器组件还可通过受控制器510控制的马达进行电驱动或液压驱动。例如，在图4的实施方式中，水平输入轴404可被液压马达或电动机驱动。在该示例中，摘锭和脱棉器组件的驱动系统可由控制器510利用受闭环速度控制的液压泵来控制。

在图5的实施方式中，滚筒驱动系统是受逆变器控制的电驱动系统。逆变器可以是johndeereca656vdc逆变器。在任何情况下，逆变器可通过can总线512与控制器510电通信。控制器510可检测或接收来自速度传感器或其他感测装置(未示出)的对地速度测量值，然后通过can总线512将滚筒速度命令传达给逆变器，以控制每个滚筒组件的滚筒速度。在其他实施方式中，can桥可以将一个或更多个逆变器可操作地联接于控制器510，以从控制器510接收速度命令。以这种方式，借助如上所述的线性关系，可将滚筒速度与对地速度同步。值得注意的是，虽然滚筒速度可与对地速度线性同步，但是滚筒速度与摘锭速度无关。因此，可相对于对地速度和滚筒速度借助控制器来可变地控制摘锭速度。

在图5中，例如，第一采摘单元514包括第一逆变器548。类似地，第二采摘单元516包括第二逆变器550，第三采摘单元518包括第三逆变器552，并且第四采摘单元520包括第四逆变器554。每个逆变器都可按与先前描述的方式类似的方式发挥作用。此外，每个逆变器可包括双输出，或者它可以是各自具有个体输出的双逆变器。

在图5的实施方式中，前滚筒和后滚筒可由其自身的电动机来电驱动。例如，在第一采摘单元514、第二采摘单元516、第三采摘单元518和第四采摘单元520中，前滚筒524可由第一前电动机556提供动力，后滚筒526可由第一后电动机558提供动力。第一前电动机556和第一后电动机558可与第一逆变器548电通信。在一个方面，电线或电缆可将每个电动机电联接于第一逆变器548。在不同的方面，逆变器可与每个电动机无线通信。

在每个采摘单元中，相应的逆变器可经由电通信线路572与发电机单元506和电子器件508电联接或电通信。此外，每个逆变器可经由can总线512或任何其他通信线路与控制器510通信。每个采摘单元的逆变器可经由命令线路574从控制器510接收命令或者向控制器510发送命令。这些命令可与从每个电动机接收到的输入相关。输入可包括转矩、速度、温度等。

在一个示例中，控制器510可包括存储单元和处理器。存储单元可包括用于存储一种或更多种算法、软件程序、查找表、图形数据、阈值等的存储器。这里，存储单元可存储第一转矩极限、第二转矩极限、第一速度极限和第二速度极限。如果在操作期间超过了第一转矩或速度极限，则控制器510可向棉花收获机行单元的操作员发送特定电动机上的转矩或速度正达到其上限的警报。然后，操作员可采取纠正动作来减小电机上的转矩或速度。如果达到第二转矩或速度极限，则控制器510可向操作员发送另一个或不同的警告。另外地或另选地，控制器510可向逆变器发送用于切断通向电动机的电力的信号。在一些实施方式中，可将相同信号发送到逆变器中的每个，以关闭所有电动机。这种类型的系统允许进行预防性维护，并且减少对各种行单元部件的潜在损害。

在图6中，本公开的另一个实施方式考虑使用与deere&company的美国专利申请no.15/277,035中公开的独立脱棉器驱动系统类似的独立脱棉器驱动系统，该专利申请的全部内容通过引用被并入本文中。参照图6，例示了独立脱棉器驱动系统600的一个实施方式。在该实施方式中，该系统包括限定内部腔体的外脱棉器外壳602和顶盖620，包括轴604的脱棉器调节装置布置在该内部腔体中。顶盖620可经由一个或多个紧固件622联接于脱棉器外壳602。出于本公开的目的，脱棉器调节装置可类似于deere&company的美国专利no.8,572,941中公开的脱棉器调节装置。

脱棉器保持螺栓606可垂直地贯穿脱棉器调节轴604，进入脱棉器外壳602的内部腔体中。脱棉器调节装置还可包括脱棉器调节环形齿轮608。环形齿轮608可经由一个或多个紧固件610可移除地联接于轴承外壳612。轴承外壳612可限定基本上包围诸如滚珠轴承的轴承614的位置，轴承614为调节轴604提供支撑。如图6所示，防松螺母或紧固件632也可基本上包围脱棉器调节轴604。

另外，如所例示的，系统600可包括驱动单元616。在该实施方式中，驱动单元616被示出为电动机。电动机可包括用于向脱棉器单元提供输入动力的电动机轴618。在该实施方式中，驱动单元616和轴618与脱棉器外壳602和多个脱棉器(未示出)轴向对齐。以这种方式，电动机轴618沿着穿过其限定的竖直轴线设置，并且脱棉器列可沿着竖直轴线轴向布置。来自电动机的动力可从轴618传递到电动机联接器624。电动机联接器624可包括与电动机轴618上的对应花键联接的内部花键。同样地，电动机联接器624可包括外部花键或带有键的锥形轴，外部花键或带有键的锥形轴与互补联接器630联接。从动联接器630还可经由诸如螺栓、螺杆等的一个或多个紧固件628联接于联接器接口适配器626。联接器接口适配器626或第二联接器可取代图3的实施方式中存在的常规脱棉器从动齿轮。常规上，脱棉器从动齿轮从齿轮堆接收机械动力，以驱动脱棉器单元。然而，在图6的实施方式中，来自电动机616的电动力独立于滚筒驱动脱棉器单元，并且通过控制器510来控制该电动力。另外，在图6的一个实施方式中，摘锭机械地联接于脱棉器单元，并且电动机的速度控制脱棉器旋转速度和摘锭旋转速度二者。

虽然在图6中将电动机描绘为驱动单元，但是出于本公开的目的，可使用任何已知类型的驱动单元来驱动脱棉器单元。例如，可电驱动、液压驱动或机械驱动脱棉器系统。

以上的公开内容描述了允许通过电动、液压、机械或类似系统对棉花收获机单元200的摘锭、脱棉器和滚筒进行独立提供动力或按不同组合提供动力。另外，可通过控制器510来控制用于摘锭、脱棉器和滚筒的动力系统，以改变对应子组件的功耗。除了其他原因之外，通过允许与滚筒速度和车辆速度独立地管理摘锭速度和脱棉器速度，可允许更高效地使用棉花收获机100的原动机140。

可需要用原动机140为棉花收获机100的几个不同子组件提供动力。作为非排他性示例，原动机140可直接或间接地(通过机械、液压或电动系统)为脱棉器组件、摘锭组件、滚筒组件、地面驱动系统、发动机风扇、棉花供给系统、模块构建器等提供动力。在某些情况下，可能有益的是，减少用于棉花收获机100的某些子组件的动力，以确保其他子组件保持被充分提供动力。

现在参照图7，例示了典型的功率与发动机速度曲线图700。在该曲线图700中，可沿着x轴显示发动机速度702，而可沿着y轴示出在相应的发动机速度702下产生的功率704。图7的实施方式可代表在棉花收获机100中使用的原动机140。更具体地，它可代表柴油发动机或燃气发动机。功率曲线706例示了基于发动机速度的功率波动。

在功率曲线706上还示出了峰值额定功率708。峰值额定功率708可以是在以额定发动机速度712操作原动机的同时发动机速度702减小之前原动机140可得到的最大功率。在棉花收获机100中，保持原动机140的发动机速度702一致可有益于确保所有子组件将适当地发挥作用。换句话讲，子组件可取决于以一致发动机速度702旋转的原动机140。在一个非排他性示例中，棉花供给系统可由原动机140机械地驱动，并且在收获棉花的时依赖于一致的发动机速度。如果发动机速度702减小以适应高负载条件，则棉花供给系统可不再充分地将棉花传递通过通风管道系统112，从而造成堵塞。

为了确保棉花收获机100将具有足以适应所有子系统的功率704，棉花收获机100可被设计成在额定发动机速度712的正常操作点710处适当地发挥作用。在该实施方式中，可通过假定诸如高度和干地面的理想的收获条件、理想的棉花条件以及所有高效工作的收获单元110来确定正常操作点710。额定发动机速度712下的典型正常点710可不是在对应发动机速度702下可允许的峰值额定功率708，而是与其相比降低的功率负载。通过将正常工作点710的功率设置成低于对应额定发动机速度712下的峰值功率708，原动机140可适应由于非理想工作条件而引起的功耗中的适中尖峰。非理想的工作条件可包括泥泞或不平坦的地面、潮湿的棉花或棉花收获机100的部件上的磨损。换句话讲，可在额定发动机速度712下的正常操作点710和峰值功率708之间提供缓冲功率区714。

缓冲功率区714可由收获棉花时可能遇到的非理想工作条件来确定。在一个非排他性示例中，棉花收获机100可正在斜坡上行进，由此比正常操作点710下假定的需要给驱动系统提供更多的功率。在这种情形下，原动机140的功率可升高到缓冲功率区714中，以应对原动机140上增加的负载。当原动机140保持在功率缓冲714中时，发动机速度702不受影响。因此，即使在比理想收获条件期间比预期稍大的负载下，发动机速度702也不受影响，因此子组件继续如期望那样操作。

在常规棉花收获机中，缓冲功率区714可需要足够大，以适应许多非理想工作条件，而不影响发动机速度702。例如，常规棉花收获机可具有受机械驱动的脱棉器、摘锭、滚筒、风扇、棉花供给系统和传动系子组件。如果这些子组件中的任一个经历附加的负载，则缓冲功率区714进而原动机140可需要足够的功率来应对负载，而没有失去发动机速度702。相应地，常规棉花收获机100需要具有比在额定发动机速度710的理想条件下所必需的大得多的功率的原动机140。

在一定高负载条件下，常规棉花收获机100可需要比分配在缓冲功率区714中更多的功率。在这种情形下，缓冲功率区714和峰值额定功率708可能不足以适应该负载。结果，原动机140可开始失去发动机速度702，直到在高功率点716处满足高负载条件的功率需要。另选地，如果高负载条件太大，则原动机140会失速或者说关闭。虽然原动机140可以能够适应高功率点716处的高负载，但是原动机140通过降低发动机速度702来这样做。因此，依赖发动机速度的所有子组件都可不再正常发挥作用。在一个非限制示例中，降低的发动机速度致使棉花供给系统的风扇速度降低，从而有可能堵塞通风管道系统112。在另一个非限制示例中，脱棉器和摘锭可机械联接于原动机，并且降低的发动机速度可使脱棉器和摘锭放慢，由此造成收获单元110中的一个或多个被塞住。简言之，降低具有机械联接的子组件的常规棉花收获机100的发动机速度通常导致棉花收获期间一个或多个子组件的非理想性能。

常规棉花收获机100可配备原动机140，原动机140具有足够的功率来产生适应高负载条件的大缓冲功率区714。然而，因为常规棉花收获机通常在正常操作点710操作，所以原动机140可提供比大部分时间内所必须的更多的功率。换句话讲，常规棉花收获机的原动机140被确定尺寸，以适应高负载条件，而没有失去发动机速度，即使它很少会需要适应高负载条件的功率。结果，常规棉花收获机100通常具有过大尺寸的原动机140，原动机140低效地提供比在理想收获条件期间所必须更多的功率。

现在参照图8，例示了控制系统800的流程图，控制系统800用于管理具有可变摘锭、脱棉器和/或滚筒控制件的棉花收获机100中的功率分配。控制系统800可用上述的控制器510来存储和实现，或者它可以是具有处理器和存储单元的单独控制器的一部分。相关领域的技术人员理解，控制系统800可利用多个不同的控制器来存储和实现，并且本公开不限于任何特定的控制系统。

控制系统800可在具有被独立提供功率的脱棉器、摘锭和/或滚筒的棉花收获机100上实现，本文中说明了其几个实施方式。在该控制系统800中，可在框802中确定主动式原动机负载。更具体地，在框802中，控制器510可利用一个或更多个传感器来确定作用在原动机140上的整体负载。相关领域的技术人员理解，有许多确定原动机上的负载的方式，并且本公开不限于任何方式。

一旦在框802中确定原动机140上的负载，在框804中控制器510就将有效负载与负载阈值进行比较。在一个非排他性示例中，负载阈值可以是峰值额定功率708。在不同的示例中，负载阈值可以是缓冲功率区714内的任何功率。在又一个示例中，负载阈值可以是功率曲线706上的任何点。另外，负载阈值可以是峰值额定功率708的大约95-98％。在一个非排他性示例中，负载阈值是标识在发动机速度正在降低之前何时发生高负载状况的值。

无论负载阈值是多少，如果控制器510确定有效原动机140负载小于负载阈值，则控制器510将把摘锭、脱棉器和滚筒速度保持或改变成预设值，如框806中指示的。在一个实施方式中，在理想收获条件期间，有效原动机负载将小于负载阈值。另外，框806的所期望的摘锭、脱棉器和滚筒速度可以是存储在控制器中的预设值或由用户或基于棉花收获机100的其他操作条件(诸如车辆速度)设置的变量。

然而，如果在框804中有效原动机负载等于或大于负载阈值，则控制器可将摘锭速度、脱棉器速度和滚筒速度中的任一个或多个与最小速度阈值进行比较，如框808中示出的。在一个非排他性示例中，可如上所述独立于滚筒速度和车辆速度来控制摘锭速度。在该配置中，在框808中，控制器510可接收标识摘锭速度的输入，并且将摘锭速度与最小速度阈值进行比较。最小速度阈值可以是存储在控制器510中的预设阈值或用户定义的阈值，所述用户定义的阈值可由用户输入改变。

在一个实施方式中，最小摘锭速度阈值可随车辆速度的变化而变化。在该实施方式中，最小摘锭速度可随着车辆速度的变化而变化。在又一个实施方式中，最小摘锭速度可以是当车辆速度等于或高于最小收获速度时实现的预设最小摘锭速度。在该实施方式的一个非排他性示例中，最小收获速度可以是每小时大约1英里和2英里之间，并且最小摘锭速度可以是每分钟大约3500-4500转。然而，本公开不限于所讨论的精确速度，并且还考虑更高和更低的收获速度和摘锭速度。

在框808中，如果控制器510确定摘锭速度等于或低于最小摘锭速度阈值，则控制器510将转到框810，在框810中，控制器保持最小摘锭速度。基本上同时地，控制器将执行框812，在框812中，如有可能，控制器510保持额定发动机速度712。当控制器510不能通过进一步降低摘锭速度而收获更多的功率时，执行框810和812。换句话讲，最小摘锭速度阈值是摘锭能正确收获棉花的最低速度。

然而，如果在框808中控制器510确定摘锭速度大于摘锭速度阈值，则在框816中控制器510可降低摘锭速度。控制器510可降低摘锭速度，以增加棉花收获机100的其他子组件可用的功率量。在一个示例中，在控制器移回框804以将实际发动机负载与负载阈值进行比较之前，可将摘锭速度减小10％。如果实际发动机负载仍大于负载阈值，则重复进行框808、816和804，直到达到最小摘锭速度阈值。在任何情况下，如果原动机140上的实际负载大于负载阈值，则控制器510将开始降低摘锭速度，以向棉花收获机100的其他子组件提供附加的功率，直到满足最小摘锭速度阈值。

在控制系统800的一个实施方式中，在框814中，指示器可识别控制器510何时降低摘锭速度。指示器可以是任何形式的音频、视觉或感觉输入，向用户标识摘锭速度正被控制器510修改。然而，在不同的实施方式中，当控制器510修改摘锭速度时，根本没有指示。

框808的最小摘锭速度阈值可根据应用而不同。在一个非限制示例中，最小摘锭速度阈值可被设置在大约3800-4400转/分钟(rpm)之间的某个值。在另一个实施方式中，最小摘锭速度阈值可大于4400prm。在又一个实施方式中，最小摘锭速度阈值可小于3800prm。特定的最小摘锭速度阈值可以是向棉花收获机100的其他子组件提供足够附加功率的速度，而不会在收获时显著降低摘锭和脱棉器的效用。

如以上暗示的，框808可将脱棉器速度与最小脱棉器速度阈值进行比较，而非摘锭速度。除了框808、810、812和816可指代脱棉器速度而非摘锭速度之外，该实施方式可基本上与上述实施方式相同地工作。因此，在该实施方式中，最小脱棉器速度可不同于上述的最小摘锭速度。然而，在不同的实施方式中，脱棉器速度可与摘锭速度成正比，因此脱棉器速度将响应于摘锭速度的变化而变化，或者反之亦然。

另选地，在又一个实施方式中，框808可将滚筒速度与最小滚筒速度阈值进行比较，而非摘锭速度。除了框808、810、812和816可指代滚筒速度而非摘锭速度之外，该实施方式可基本上与上述实施方式相同地工作。因此，在该实施方式中，最小滚筒速度可不同于上述的最小摘锭速度。在另一个实施方式中，最小滚筒速度可以是车辆速度的一定比率。在该实施方式中，当负载大于负载阈值时，滚筒速度和车辆速度可降低。

在另一个实施方式中，可将摘锭速度、脱棉器速度和滚筒速度中的每个与对应的最小阈值进行比较。在该实施方式中，当在框804中实际负载大于负载阈值时，在框808中，控制器510可首先将摘锭速度与最小摘锭速度阈值进行比较。如果摘锭速度已经降低至最小摘锭速度阈值，则控制器510随后可将脱棉器速度与最小脱棉器速度阈值进行比较。如果摘锭速度和脱棉器速度二者已经降低到对应的最小速度阈值，则控制器510可将滚筒速度与最小滚筒速度阈值进行比较，并且相应地调节滚筒速度。该实施方式可按任何顺序执行，并不意味着限于上述的顺序。另外，在该实施方式的一个方面，控制器510可基本上同时地将摘锭速度、脱棉器速度和滚筒速度中的每个与其对应的最小阈值进行比较。

现在参照图9，示出了摘锭速度与摘锭功耗曲线图900。更具体地，曲线图900具有x轴902，x轴902指示在y轴904所示出的对应摘锭速度下操作摘锭所需的功率。另外，摘锭功率曲线906位于曲线图中。摘锭功率曲线906可设置在预设或可调的速度范围918内的最小摘锭速度908和最大摘锭速度910之间。最大摘锭速度910可以是使得最高效收获棉花的摘锭速度，并且最小摘锭速度908可以是摘锭可旋转而没有在收获棉花时变成实质上低效的最小速度。在一个实施方式中，最小摘锭速度908是以上针对框808描述的最小摘锭速度阈值，并且最大摘锭速度910是以上针对框810描述的期望摘锭速度。

如曲线图900所例示的，将摘锭速度朝向最小摘锭速度908转换可导致显著的功率节省。更具体地，当摘锭速度处于最大摘锭速度910时，原动机140可将最大摘锭功率912专用于旋转摘锭。然而，如果摘锭速度减小至最小摘锭速度908,则原动机140可仅将最小摘锭功率914专用于旋转摘锭。换句话讲，潜在功率差916可由最大摘锭功率912和最小摘锭功率914之间的差限定。另外，潜在功率差916可以是可用于有助于棉花收获机100的其他子组件的功率量。

在一个非排他性示例中，最大摘锭速度910可在大约4500-5000rpm之间并且与每个行单元的最大摘锭功率912对应。另外，最小摘锭速度908可在大约4000-4400rpm之间并且与每个行单元的最小摘锭功率914对应。虽然以上已经详细描述了特定的速度和功率节省，但是本公开不限于这些特定值，并且它们仅作为参考被提供。

现在参照图10，例示了用于摘锭的液压驱动系统1000的一个非排他性示例。液压驱动系统1000可具有与原动机140联接的泵驱动器1002。泵驱动器1002可将加压液压流体提供到静液压驱动器1004，静液压驱动器1004又具有与其联接的驱动输入1006。驱动输入1006可被联接，以向相应的棉花收获机单元200的摘锭提供动力。另外，静液压驱动器1004可向驱动输入1006提供可变速度。在一个实施方式中，控制器510可引导静液压驱动器1004，以提供所期望的驱动输入1006的速度，进而提供期望的摘锭速度。在该实施方式中，控制器510通过静液压驱动器1004可将摘锭速度在最小摘锭速度908和最大摘锭速度910之间改变。

摘锭驱动系统的效率也可影响潜在功率差916。例如，图10中例示的液压驱动系统1000可具有原动机140所提供的功率的大约75％的效率。在该实施方式中，通过静液压驱动器1004降低摘锭速度可为原动机140提供更大的功率节省。换句话讲，功率902是指在驱动输入1006处所需的功率。因此，潜在功率差916不考虑静液压系统1004的效率。

在一个非排他性示例中，潜在功率差916可以是每收获机单元200大约4马力。在该示例中，液压驱动系统1000的75％效率意指原动机140的实际功率节省是5又1/3马力。因此，取决于摘锭驱动系统的效率，潜在功率差916可允许原动机140有附加的功率节省。

在控制系统800的一个非排他性示例中，棉花收获机100可在地面平坦时的理想条件下收获棉花，并且棉花对于收获而言是理想的。在这些条件下，控制器510在框802和804中确定原动机140上的实际负载小于负载阈值。因此，在框806中，控制器510将摘锭速度保持或升高至期望的预设或用户输入的摘锭速度。控制器510可连续地执行框802、804、806以监视发动机负载并且棉花收获机100正在理想条件下操作。

然而，在不同的非排他性示例中，当棉花收获机100接近陡坡时，棉花收获机100可在理想条件下收获棉花。当棉花收获机100开始爬陡坡时，控制器510可确定来自框802的实际负载变得大于或等于框804中的负载阈值，因为棉花收获机100的驱动系爬陡坡所需的动力增加。为了保持额定发动机速度712同时应对原动机140上增加的负载，在框816中，控制器510可降低摘锭速度。控制器510可连续地降低框804、808、816中的摘锭速度，直到降低的摘锭速度已经供给足够的来自原动机140的功率来应对因爬陡坡造成的负载增加。换句话讲，通过放慢摘锭速度来降低摘锭的功率需求，满足了用于爬陡坡的增加的功率需求。框804、806、816可由控制器连续执行，直到原动机上的实际负载低于负载阈值或者摘锭速度降低至最小摘锭速度阈值。

控制器510执行控制系统800，以应对许多不同的负载状况。在另一个非排他性示例中，泥泞或其他困难的地面状况会增加棉花收获机100上的负载。在又一个示例中，棉花风扇、发动机风扇或棉花供给系统会经历比由控制系统800应对的常规负载高的负载。

虽然相对于至少一个实施方式描述了本公开，但是还可在本公开的精神和范围内进一步修改本公开。本申请因此旨在涵盖使用其大体原理的本公开的任何变形形式、使用形式或改变形式。另外，本申请旨在涵盖相对于本发明所属领域和落入随附权利要求书的界限内的已知实践或惯例内的本公开的这些偏离。