一种具有自动均匀送棉功能的籽棉清理机的制作方法与工艺

本发明属于棉花自动清理设备领域，涉及一种具有自动均匀送棉功能的籽棉清理机。

背景技术：
棉花是一种十分重要的民生和国防战略资源，在国民经济、国家安全和人民生活中具有十分重要的地位。我国是产棉大国，也是纺织工业大国，在过去的半个多世纪里，纺织业既是我国的传统产业，也是优势产业，为国民经济做出了巨大贡献。近年来高科技产业发展和国民经济结构调整特别是国有企业改革，使纺织业面临的问题进一步凸显，如企业的重组、劳动生成率低下、设备陈旧和技术落后，等等。然而，纺织工业仍然是一个大产业，并在整个经济结构中占据重要的地位。提高我国棉花品质和加工效率，成为我国现阶段发展纺织业的有效途径。而要提高我国棉花品质和加工效率，就必须设计和生产具有自动化和智能化水平的棉花清理和加工设备。棉花加工广义上包括棉花及其副产品的加工。狭义的棉花加工主要指轧花厂的加工，主要包括轧花、剥绒、下脚回收清理和打包四个方面。为保证生产质量，加工生产过程中还必须对籽棉进行必要的清理。我国目前棉花的生产现状决定了我国的棉花以人工采摘为主，这就不可避免地在棉花中夹杂大量杂质，而我国棉花除杂设备的自动化程度和生产效率与发达国家及提高我国棉花品质的要求相比差距甚远，因此提高设备各方面性能成为当务之急。近年来，随着国家大力支持企业自主创新，我国的棉花加工机械在跨入新世纪后取得了较快的发展，各项自主创新技术在企业中的应用不仅填补了国内同领域的空白，而且为企业带来了巨大的经济利润。以新疆为主的大型棉产基地其棉花产量占全国棉花产量的1/3，其棉花加工技术水平也代表了我国棉花加工的最高技术水平。如在采棉加工方面，新推出的机采棉烘干清理预处理技术不仅使回潮率降到12%，含杂率降至8%以下，而且还清理掉了大部分杂质，提高了加工效率。特别是由新疆奎屯银力棉油机械有限公司设计生产的复式籽棉清理机，在同行业中名列前茅，并获得国家实用新型发明专利，专利号为ZL200720003627.8。该类设备是型号为MZQL-A、B的系列大型高效多功能复式籽棉清理机械，可以大幅度提高籽棉中的粗细杂质及僵瓣棉的清理效率。MZQL-A型设备最大处理能力为每小时12000公斤，粗细杂质清除率大于80%；MZQL-B型设备最大处理能力为每小时15000公斤，粗细杂质清除率大于85%。MZQL-A、B系列复式籽棉清理机的发明和推广使用，大幅度提升了我国籽棉清理技术和设备水平，提高了籽棉加工效率和质量，为我国棉花加工和棉纺产业发展作出了重要贡献。尽管我国在棉花加工处理技术和设备方面取得了巨大发展，但仍存在许多不足。与美国等发达国家相比，我国棉花加工设备普遍存在自动化程度低，需要大量人工配合等不足。比如，虽然MZQL-A、B系列复式籽棉清理机可以大幅提高籽棉清理能力和效率，但是也存在以下不足：一是需要人工喂棉，这样一方面需要大量的人工配合，另一方面由于喂棉过程中产生大量粉尘会危及人员健康；二是人工喂棉的速度无法与机器的处理能力很好协调，往往会出现由于喂棉过快导致机器堵塞，或者喂棉过慢导致机器不能发挥最大效率等情况，影响到籽棉清理的能力和质量，阻碍了设备性能的最佳发挥。

技术实现要素：
为了克服现有籽棉清理设备的不足，本发明提供一种具有自动均匀送棉功能的籽棉清理机，该籽棉清理机是在MZQL-A、B系列复式籽棉清理机的基础上进行改造和扩展而形成，能够实现机器自动喂棉功能，并可根据清理机的转速、压力和容积率自动合理地调节机器喂棉的速度，使得喂棉机的喂棉速度与处理机的处理速度协调配合，既保证籽棉清理机效能的最大发挥，又能够提升籽棉清理质量，保证棉花加工的品质。为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：所述具有自动均匀送棉功能的籽棉清理机包括清棉机、传感系统、自动控制系统、自动送棉系统四部分；其中，所述清棉机以MZQL-A、B系列复式籽棉清理机为基础，其机械结构参见专利号为ZL200720003627.8的实用新型专利的技术文档；所述传感系统由传感器子系统与信号传输子系统构成，所述传感器子系统安装于所述清棉机内部的相关部件之上，用于实时感知所述清棉机的工作状态，所述信号传输子系统与所述传感器子系统和所述自动控制系统的信号输入模块相连接，将传感器感知的信号传送给所述自动控制系统的信号输入模块；所述自动送棉系统与所述清棉机的进料口相连接，为所述清棉机提供籽棉原料，同时与所述自动控制系统的信号输出模块相连，接收所述自动控制系统输出的控制信号，并据此调节所述自动送棉系统的第一电动机的转速，进而达到调节所述自动送棉系统喂棉速度的目的。所述传感系统由传感器子系统与信号传输子系统构成，所述传感器子系统由若干转速传感器、若干压力传感器和若干容积传感器构成，所述转速传感器安装于所述清棉机内部的上层刺钉滚、下层刺钉滚、锯齿滚筒、毛刷滚筒和刺钉滚筒之上，用于感知相关滚筒设备的转速；所述压力传感器安装于所述清棉机内部的上层排杂网、下层排杂网、上层趟杂板和除杂网之上，用于感知上述设施之上受到的压力；所述容积传感器安装于所述清棉机内部的进料口、上层出棉口、出棉口、排杂口、回收出杂口和回收口之上，用于实时感知相关出口通道的拥堵状况；所述信号传输子系统由若干条信号传输线构成，每条所述信号传输线一端连接相关传感器，另一端连接所述自动控制系统的信号输入模块，用于将相关传感器感知的电信号传送到信号输入模块。所述自动控制系统包括信号输入模块、信号放大模块、信号滤波模块、信号模数转换模块、信号计算与处理模块、信号数模转换模块、输出信号放大模块和信号输出模块；所述信号输入模块一端与所述传感系统的各信号输入线相连接，另一端与所述信号放大模块相连接；所述信号放大模块的一端与所述信号输入模块相连接，另一端与所述信号滤波模块相连接；所述信号滤波模块的一端与所述信号放大模块相连接，另一端与所述信号模数转换模块相连接；所述信号模数转换模块的一端与所述信号滤波模块相连接，另一端与所述信号计算与处理模块相连接；所述信号计算与处理模块的一端与所述信号模数转换模块相连接，另一端与所述信号数模转换模块相连接；所述信号数模转换模块的一端与所述信号计算与处理模块相连接，另一端与所述输出信号放大模块相连接；所述输出信号放大模块的一端与所述信号数模转换模块相连接，另一端与所述信号输出模块相连接；所述信号输出模块的一端与所述输出信号放大模块相连接，另一端与所述自动送棉系统的第一电动机相连接。所述自动送棉系统由第一电动机、第二电动机、传动装置、传送带、输棉管道和拨棉器构成，所述输棉管道与所述清棉机的进料口相连接；所述传送带安装于所述传动装置之上，由所述传动装置牵引转动，并且所述传送带穿过所述输棉管道；所述传动装置与所述第一电动机相连；所述拨棉器与所述第二电动机相连，在所述第二电动机的带动下，不断地向所述传送带上拨放籽棉。所述自动控制系统的工作过程是，首先由所述信号输入模块将各传感器感知的反映所述清棉机相关部件的转速、承受的压力和容积率的电信号引入所述自动控制系统；其次，由所述信号放大模块对各类电信号进行放大；第三，由所述信号滤波模块对放大后的各类电信号进行滤波，消除干扰噪声；第四，由所述信号模数转换模块将滤波后的模拟电信号转换为数字信号，并将数字信号送入所述信号计算和处理模块；第五，由所述信号计算和处理模块根据设计的信号处理策略，通过计算机软件，将各传感器感知的所述清棉机的工作状态信号经计算和处理，转换为控制所述自动送棉系统的第一电动机转速的控制信号；第六，由所述信号数模转换模块，将所述信号计算和处理模块输出的控制信号转换为模拟电信号；第七，由所述输出信号放大模块对输出的模拟电信号进行放大后传递给所述自动送棉系统的第一电动机，用于控制所述第一电动机的转速。所述自动送棉系统的工作过程是，首先，所述自动拨棉器在所述第二电动机的带动下，不断地将棉堆中的籽棉拨放到所述传送带上；其次，所述传送带携带籽棉向前运动；第三，当籽棉运动到所述输棉管道的入口处时，由入口高度限制籽棉层的厚度；第四，由所述第一电动机的转速调节所述传送带的运动速度；最后，由于籽棉层的厚度和传送速度都受到控制，所以单位时间内向所述清棉机的喂棉量也就受到控制。所述具有自动均匀送棉功能的籽棉清理机的工作过程是，首先由所述自动送棉系统向所述清棉机喂送籽棉；其次，由所述传感系统感知所述清棉机的工作状态，并将相应的电信号传递给所述自动控制系统；第三，由所述自动控制系统根据传入的电信号进行分析，判断所述清棉机的工作负荷是否合理，进而判断是否需要调节所述自动送棉系统的喂棉速度，如果需要调节喂棉速度，则相应改变所述第一电动机的转速控制信号，否则，维持所述第一电动机的转速控制信号不变；第四，由所述第一电动机的转速，调节所述传送带的运动速度，进而控制籽棉层的运行速度，在输棉管道的配合下，调节籽棉层的厚度，进而达到调节对所述清棉机的喂棉量，保证所述清棉机处于最佳负荷状态。本发明的有益效果是：能够自动均匀地为清棉机提供籽棉，并根据清棉机的工作状态，自动调节喂棉速度，保证清棉机处于最佳工作状态，提高籽棉清理的效率和质量；同时，本发明消除了人工喂棉需求，既节省了人力资源，也有利于降低环境污染，保护工人健康。附图说明下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图1是本发明所述的一种具有自动均匀送棉功能的籽棉清理机结构示意图。图2是本发明所述的自动控制系统结构示意图。图3是本发明所述的自动送棉系统结构示意图。图4是本发明所述的传感系统结构示意图。图5是本发明所述的清理机结构示意图。图中：1.清棉机，11.机壳，12.上层刺钉滚，13.上层排杂网，14.进料口，15.上层出棉口，16.下层刺钉滚，17.下层排杂网，18.出棉口，19.机架，1A.排杂口，1B.上层趟杂板，1C.回收出杂口，1D.除杂网，1E.锯齿滚筒，1F.毛刷滚筒，1G.刺钉滚筒，1H.回收口，2.传感系统，21.传感器子系统，211.转速传感器，212.压力传感器，213.容积传感器，22.信号传输子系统，3.自动控制系统，31.信号输入模块，32.信号放大模块，33.信号滤波模块，34.信号模数转换模块，35.信号计算与处理模块，36.信号数模转换模块，37.输出信号放大模块，38.信号输出模块，4.自动送棉系统，41.第一电动机，42.第二电动机，43.传动装置，44.传送带，45.输棉管道，46.拨棉器，47.籽棉。具体实施方式参见图1至图5，所述具有自动均匀送棉功能的籽棉清理机包括清棉机1、传感系统2、自动控制系统3、自动送棉系统4四部分。其中，清棉机1以MZQL-A、B系列复式籽棉清理机为基础，其机械结构参见专利号为ZL200720003627.8的实用新型专利的技术文档；传感系统2由传感器子系统21与信号传输子系统22构成，所述传感器子系统21安装于清棉机1内部相关部件之上，用于实时感知清棉机1的工作状态，所述信号传输子系统22与传感器子系统21和自动控制系统3的信号输入模块31相连接，将传感器感知的信号传送给自动控制系统3的信号输入模块31；所述自动送棉系统4与清棉机1的进料口14相连接，为清棉机1提供籽棉原料，同时与自动控制系统3的信号输出模块38相连，接收自动控制系统3输出的控制信号，并据此调节第一电动机41转速，进而达到调节自动送棉系统4喂棉速度的目的。所述传感系统2由传感器子系统21与信号传输子系统22构成，所述传感器子系统21由若干转速传感器211、若干压力传感器212和若干容积传感器213构成，所述转速传感器211安装于清棉机1内部的上层刺钉滚12、下层刺钉滚16、锯齿滚筒1E、毛刷滚筒1F和刺钉滚筒1G之上，用于感知相关滚筒设备的转速；压力传感器212安装于清棉机1内部的上层排杂网13、下层排杂网17、上层趟杂板1B和除杂网1D之上，用于感知上述设施之上受到的压力；所述容积传感器213安装于清棉机1内部的进料口14、上层出棉口15、出棉口18、排杂口1A、回收出杂口1C和回收口1H之上，用于实时感知相关出口通道的拥堵状况；所述信号传输子系统22由若干条信号传输线构成，每条所述信号传输线一端连接相关传感器，另一端连接所述自动控制系统3的信号输入模块31，用于将相关传感器感知的电信号传送到信号输入模块31。所述自动控制系统3包括信号输入模块31、信号放大模块32、信号滤波模块33、信号模数转换模块34、信号计算与处理模块35、信号数模转换模块36、输出信号放大模块37和信号输出模块38；所述信号输入模块31一端与所述传感系统2的各信号输入线相连接，另一端与信号放大模块32相连接；所述信号放大模块32的一端与所述信号输入模块31相连接，另一端与信号滤波模块33相连接；所述信号滤波模块33的一端与所述信号放大模块32相连接，另一端与信号模数转换模块34相连接；所述信号模数转换模块34的一端与所述信号滤波模块33相连接，另一端与信号计算与处理模块35相连接；所述信号计算与处理模块35的一端与所述信号模数转换模块34相连接，另一端与信号数模转换模块36相连接；所述信号数模转换模块36的一端与所述信号计算与处理模块35相连接，另一端与输出信号放大模块37相连接；所述输出信号放大模块37的一端与所述信号数模转换模块36相连接，另一端与信号输出模块38相连接；所述信号输出模块38的一端与所述输出信号放大模块37相连接，另一端与所述自动送棉系统4的第一电动机41相连接。所述自动送棉系统4由第一电动机41、第二电动机42、传动装置43、传送带44、输棉管道45和拨棉器46构成，所述输棉管道45与所述清棉机1的进料口14相连接；所述传送带44安装于所述传动装置43之上，由所述传动装置43牵引转动，并且所述传送带44穿过所述输棉管道45；所述传动装置43与所述第一电动机41相连；所述拨棉器46与所述第二电动机42相连，在所述第二电动机42的带动下，不断地向所述传送带44上拨放籽棉。所述自动控制系统3的工作过程是，首先由所述信号输入模块31将各传感器感知的反映清棉机1相关部件的转速、承受的压力和容积率的电信号引入所述自动控制系统3；其次，由所述信号放大模块32对各类电信号进行放大；第三，由所述信号滤波模块33对放大后的各类电信号进行滤波，消除干扰噪声；第四，由所述信号模数转换模块34将滤波后的模拟电信号转换为数字信号，并将数字信号送入所述信号计算和处理模块35；第五，由所述信号计算和处理模块35根据设计的信号处理策略，通过计算机软件，将各传感器感知的清棉机1的工作状态信号经计算和处理，转换为控制所述自动送棉系统4的第一电动机41转速的控制信号；第六，由所述的信号数模转换模块36，将所述信号计算和处理模块35输出的控制信号转换为模拟电信号；第七，由所述的输出信号放大模块37对输出的模拟电信号进行放大后传递给所述自动送棉系统4的第一电动机41，用于控制所述第一电动机41的转速。所述自动送棉系统4的工作过程是，首先，所述自动拨棉器46在所述第二电动机42的带动下，不断地将棉堆中的籽棉47拨放到所述传送带44上；其次，所述传送带44携带籽棉47向前运动；第三，当籽棉47运动到所述输棉管道45的入口处时，由入口高度限制籽棉层的厚度；第四，由所述第一电动机41的转速调节所述传送带44的运动速度；最后，由于籽棉层47的厚度和传送速度都受到控制，所以单位时间内向所述清棉机1的喂棉量也就受到控制。所述具有自动均匀送棉功能的籽棉清理机的工作过程是，首先由所述自动送棉系统4向所述清棉机1喂送籽棉；其次，由所述传感系统2感知所述清棉机1的工作状态，并将相应的电信号传递给所述自动控制系统3；第三，由所述自动控制系统3根据传入的电信号进行分析，判断所述清棉机1的工作负荷是否合理，进而判断是否需要调节所述自动送棉系统4的喂棉速度，如果需要调节喂棉速度，则相应改变所述第一电动机41的转速控制信号，否则，维持所述第一电动机41的转速控制信号不变；第四，由所述第一电动机41的转速，调节所述传送带44的运动速度，进而控制籽棉层47的运行速度，在输棉管道45的配合下，调节籽棉层47的厚度，进而达到调节对所述清棉机1的喂棉量，保证所述清棉机1处于最佳负荷状态。最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。