本发明属于道路清洁领域，涉及一种树叶清理机，具体涉及一种枝叶碎削吸纳机及其控制方法。
背景技术：
夏季树木生长繁茂，公路边的绿化带经常需要修剪，但是在修剪之后会有枝叶散落在路面上，如果不加以清理，将对车辆的通行造成极大的威胁；特别是高速公路，车辆行驶速度快，极易酝酿成车祸，危及人们的人身财产安全。
枝叶清理机多采用风机吸纳方式，通过风机产生吸力，将枝叶吸入收集装置，其核心技术在于控制风机产生的吸力。
目前中国专利“一种吸气式树叶收集装置”(专利号：201510975068.6)是一种采用吸风收纳方式的专利；中国专利“一种树叶清扫装置”(专利号：201410840247.4)相比“一种吸气式树叶收集装置”结构更完整，有一定的破碎功能，但其仍是基本结构设计；中国专利“树叶吹吸机”(专利号：200910096326.8)通过结构的改进，增加了吹风功能。目前并无对枝叶吸纳机吸力自动调节方面的研究和报道。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种枝叶碎削吸纳机及其控制方法，以解决现有树叶收集装置路面适应性差、通用性差和破碎能力差，不能有效保证工作中吸力大小和破碎强度的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种枝叶碎削吸纳机，包括风机，风机上连接有用于驱动风机的电机，风机的入风口连接有吸扒体，风机的出风口连接有出风引导横管，出风引导横管的出口端连接有出风引导竖管，出风导引竖管的出口端连接有收集袋，出风引导横管和出风引导竖管之间设置有滤网，所述风机包括通过键连接在电机输出轴上的叶轮，叶轮上呈十字形分布有切割刀具，叶轮外侧设有风机壳，风机的入风口和出风口均设置在风机壳上。
进一步地，所述吸扒体包括连接在风机入风口的上吸扒和连接在上吸扒上的下吸扒。
进一步地，还包括底架，电机通过电机架连接在底架上，风机通过风机架连接在底架上。
进一步地，底架的侧面布置有速度传感器，下吸扒的下侧设置有红外测距传感器，出风引导横管的出口端和出风引导竖管的入口端上均设有风压传感器，上吸扒的法兰和风机壳的连接螺栓上布置有压紧力传感器。
进一步地，底架上还设有电控柜以及用于为电控柜和电机供电的蓄电池。
进一步地，电控柜中设置有PLC控制器，电控柜上设置有用于控制启动或停止的启停开关、用于选择自行式工作模式或车载式工作模式的模式选择开关、用于提示滤网堵塞的蜂鸣器以及用于提示吸扒体安装故障的吸扒体安装故障指示灯；
速度传感器、红外测距传感器、风压传感器、压紧力传感器以及启停开关和模式选择开关连接至PLC控制器的输入端，PLC控制器的输出端连接至蜂鸣器、吸扒体安装故障指示灯和电机。
进一步地，当采用自行式工作模式时，底架下部设置有外向轮，底架的后侧连接有推杆。
进一步地，当采用车载式工作模式时，底架安装在运载车的车斗上。
一种上述的枝叶碎削吸纳机的控制方法，包括以下步骤：
步骤一：开启启停开关，产生启动请求信号，PLC控制器在接收到启动请求信号后，读取压紧力传感器的数据，若数据大于预先设定的压紧判断压力，则发送电信号给电机，使其启动；若小于压紧判断压力，则发送电信号给吸扒体安装故障指示灯，以提醒操作人员检修；
步骤二：通过模式选择开关选择工作模式，当选择自行式工作模式时，PLC控制器接收到选择信号，发送电信号给电机，设定其初始转速为2000r/min；当选择车载式工作模式时，PLC控制器接收到选择信号，发送电信号给电机，设定其初始转速为3000r/min；
步骤三：速度传感器将当前行驶速度的值传给PLC控制器，根据当前速度大小，调整电机转速，自行式工作模式下，行驶速度0～10km/h线性对应电机转速2000～3000r/min；车载式工作模式下，行驶速度20～60km/h线性对应电机转速3000～5000r/min；
红外测距传感器将检测到的吸扒口距地面的高度送入PLC控制器，与正常距离进行对比，如果高于正常距离，则在当前行驶速度对应的电机转速上增加转速，以保证吸扒口吸力达到1.5bar；如果低于正常距离，则在当前行驶速度对应的电机转速上降低转速，减小能耗；
风压传感器实时将滤网两侧风压传给PLC控制器，计算风压差后与0.5bar进行对比，如果小于0.5bar则继续正常工作；如果大于或等于0.5bar则判别为故障，PLC控制器发送电信号给蜂鸣器，同时发送停止信号给电机，使风机停止工作。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明的枝叶碎屑吸纳机在工作时，风机产生吸力，通过吸扒体将枝叶吸入叶轮，并通过切割刀具对枝叶进行破碎，破碎后的碎屑通过出风引导横管送至滤网，能够通过滤网的碎屑通过出风引导横管进入收集袋，不能通过滤网的碎屑留在滤网上，当滤网堵塞时，则停止工作并清理滤网，如此可以保证收集袋中枝叶的破碎程度，便于后续处理。
进一步地，通过设置速度传感器、红外测距传感器、风压传感器和压紧力传感器以及PLC控制器，实现了吸风压力与吸扒距地面距离间的自适应调整功能，保证了凹凸不平路况下的吸扒口吸力，提高了吸纳效率；另外由于本发明对行驶速度实时监测，并可以根据行驶速度实时调节风机转速，因此适用于各种行驶速度下的枝叶吸纳，通过风压传感器可以检测滤网上下的压力差，依此判断滤网堵塞情况，当压力差超出预设值时，可自动停止风机工作，并通过蜂鸣器提醒工作人员清理滤网。
进一步地，自行式和车载式两种工作模式使得本发明适用面广，通用性强。
本发明方法实现了吸风压力与吸扒距地面距离间的自适应调整功能，保证了凹凸不平路况下的吸扒口吸力，提高了吸纳效率；另外对行驶速度实时监测，并可以根据行驶速度实时调节风机转速，因此适用于各种行驶速度下的枝叶吸纳；风机上切割刀具和收集系统中滤网的设计可以保证收集袋中枝叶的破碎程度，便于后续处理；自行式和车载式两种工作模式使得本发明适用面广，通用性强。
附图说明
图1是本发明整体示意图；
图2是自行式工作模式示意图；
图3是风机内部结构示意图；
图4是收集系统中出风引导横管与出风引导竖管接口处示意图；
图5是电控柜内部示意图；
图6车载式工作模式示意图；
图7是PLC控制系统的连接关系示意图；
图8是总控制流程图；
图9是行驶速度变化吸力自适应控制流程图；
图10是吸扒高度变化吸力自适应控制流程图。
其中，1-底架，2-风机架，3-蓄电池，4-电机架，5-收集袋，6-万向轮，7-出风引导竖管，8-出风引导横管，9-风机壳，10-上吸扒，11-下吸扒A，12-红外测距传感器，13-速度传感器，14-电控柜，15-压紧力传感器，16-电机，17-推杆，18-叶轮，19-切割刀具，20-键，21-风压传感器，22-滤网，23-蜂鸣器，24-吸扒体安装故障指示灯，25-模式选择开关，26-启停开关，27-PLC控制器，28-下吸扒B，29-车斗。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
本发明的一种枝叶碎削吸纳机如图1至7所示，包括底架1、吸扒体、风机、收集系统、PLC控制系统，其中：
底架1是钢结构焊接件，其上还焊接有风机架2和电机架4。风机架2承载风机壳9的重量，电机架4上安装有电机16；底架1四角留有螺栓孔，用于安装万向轮6，万向轮6用于自行式工作模式，当处于车载式工作模式时，把万向轮6卸掉，将底架1置于车斗29后方；推杆17通过螺栓固定于底架1后方，底架1上还布置有蓄电池3、电控柜14和收集袋5等，电控柜14中有PLC控制器27、启停开关26、模式选择开关25、蜂鸣器23、吸扒体安装故障指示灯24。
吸扒体由上吸扒10和下吸扒组成。上吸扒10一端通过螺栓连接于风机进风口，另一端通过螺栓与下吸扒连接；下吸扒有两种长度规格：下吸扒A11和下吸扒B28，分别用于自行式工作模式和车载式工作模式。
风机包括风机壳9、叶轮18和切割刀具19。切割刀具19呈“十”字形分布，通过螺栓安装在叶轮18上，叶轮18与电机轴通过键20连接；风机壳9与电机16安装法兰由螺栓连接。
收集系统包括出风引导横管8、出风引导竖管7、滤网22和收集袋5。出风引导横管8与风机出风口通过法兰连接，其另一端与出风引导竖管7连接处布置有滤网22，以保证收集的碎枝叶的细碎程度，收集袋5用卡箍固定于出风引导竖管7上，用于收集碎枝叶。
PLC控制系统中，下吸扒底部装有红外测距传感器12，用于测量下吸扒口与地面间的距离；在出风引导横管8和出风引导竖管7与滤网22连接的一端附近均布置有风压传感器21，分别用于测量滤网22两侧的风压，因为滤网22的存在，两端风压有一定的差值，当滤网22阻塞时，两端风压差会变大，当风压差值达到0.5bar时，认为滤网22阻塞严重，需要清理；在底架1侧面布置有速度传感器13，用以测量当前吸纳机行驶速度，要达到同一吸纳效果时，行驶速度越快吸扒口处吸力也需越大；在上吸扒法兰和风机壳9连接螺栓上布置有压紧力传感器15，用以检测吸扒体是否装紧。
红外测距传感器12、风压传感器21、速度传感器13、压紧力传感器15以及启停开关26和模式选择开关25分别与PLC控制器27的输入端相连；PLC控制器27的输出端分别与电机16、蜂鸣器23、吸扒体安装故障指示灯24相连，用于控制电机转速、产生报警蜂鸣信号、报警灯信号。
一种枝叶碎屑吸纳机的控制方法，如图8至10所示，该方法按照以下步骤进行：
步骤一(启动)：
当把启停开关26拨到ON时，产生启动请求信号，PLC控制器27在接收到启动请求信号后，读取压紧力传感器15的数据，若大于预先设定的压紧判断压力5MPa，则发送电信号给电机16，使其启动；若小于压紧判断压力5MPa，则发送电信号给吸扒体安装故障指示灯24，以提醒操作人员检修。
步骤二(模式选择)：
启动之后，通过模式选择开关25选择工作模式(自行式工作模式或车载式工作模式)，由于两种工作模式下风机进风口距离地面高度不同，因此在吸扒口吸力要求达到1.5bar时所需的风机转速不同。经过计算，自行式工作模式下风机最低转速为2000r/min，车载式工作模式下风机最低转速为3000r/min。当把模式选择开关25拨到DOWN时(选择自行式工作模式)，PLC控制器27接收到选择信号，发送电信号给电机16，设定其初始转速为2000r/min；当把模式选择开关25拨到UP时(选择车载式工作模式)，PLC控制器27接收到选择信号，发送电信号给电机16，设定其初始转速为3000r/min。
步骤三(受行驶速度影响的的吸力自适应)：
模式选择之后开始正常吸纳工作，自行式工作模式下由操作人员推动推杆17操作；车载式工作模式下在车辆行驶过程中吸纳。速度传感器13将当前行驶速度的值传给PLC控制器27，根据当前速度大小，调整电机转速。自行式工作模式下，行驶速度0～10km/h线性对应电机转速2000～3000r/min；车载式工作模式下，行驶速度20～60km/h线性对应电机转速3000～5000r/min。
步骤四(受吸扒口高度影响的吸力自适应)：
在正常工作下，红外测距传感器12将检测到的吸扒口距地面的高度送入PLC控制器27，与正常距离进行对比。当路面情况复杂时，吸扒口距地面的距离会不断变化，如果高于正常距离，则在当前行驶速度对应的电机转速上增加转速，以保证吸扒口吸力达到1.5bar；如果低于正常距离，则在当前行驶速度对应的电机转速上降低转速，减小能耗。
步骤五(故障报警及停机)：
收集系统中滤网两端的风压传感器21实时将滤网22两侧风压传给PLC控制器27，计算风压差后与0.5bar进行对比，如果小于0.5bar则继续正常工作；如果大于或等于0.5bar则判别为故障，PLC控制器27发送电信号给蜂鸣器23，同时发送停止信号给电机16，使风机停止工作。
下面结合实施例对本发明做详细描述：
操作人员将启停开关26拨到ON后，如果上吸扒10与风机壳9连接的螺栓没有拧紧，则无法启动且吸扒体安装故障指示灯24亮起；如果上吸扒10与风机壳9连接的螺栓已经拧紧，则正常启动电机16。之后PLC控制器27检测模式选择开关25的位置，若检测到模式选择开关25在DOWN位，则执行自行式工作模式控制方法：将电机初始转速设置为2000r/min，之后根据行驶速度和吸扒口距地面的高度调整风机转速，从而使吸扒口处的吸力在1.5bar左右，保持强劲吸力；若检测到模式选择开关25在UP位，则执行车载式工作模式控制方法：将电机初始转速设置为3000r/min，之后根据行驶速度和吸扒口距地面的高度调整风机转速，从而使吸扒口处的吸力在1.5bar左右，保持强劲吸力。PLC控制器27实时读取滤网22两端风压传感器21的值，当滤网22阻塞严重时，两端风压差达到设定值，PLC控制器27发送停止信号给电机16，使风机停止工作，同时发送信号给蜂鸣器23，提醒操作人员清理滤网16。