CN110884711A - 牵引式智能棉花打包机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种牵引式智能棉花打包机，包括：集棉机构(1)，用于接收棉花以及对棉花挤压成片并输出；成型机构(2)，用于接收集棉机构(1)输出的棉片并打包成棉包；动力输入装置(3)，用于接收传入牵引式智能棉花打包机的动力并分配以驱动集棉机构(1)和成型机构(2)运作；液控装置(4)，用于控制集棉机构(1)和成型机构(2)运作；主控装置(5)，用于控制液控装置(4)；还包括：检测单元，用于采集成型机构(2)中的棉捆尺寸以及采集施加在棉捆上的压力。本发明的的牵引式智能棉花打包机可制作出尺寸和紧实度一致的棉包，并实现自动化控制打捆和包膜，同时降低含杂率导致在棉花后期加工中须增加清花工艺环节，降低生产成本。

Description

牵引式智能棉花打包机

技术领域

本发明涉及棉花打捆收获机械领域，尤其涉及一种在采摘过程中将采摘机采摘后进行打捆和包膜的牵引式智能棉花打包机。

背景技术

采棉机可分为气力式采棉机、梳刷式采棉机、摘锭式采棉机、振动式采棉机以及摘辊式采棉机等。其中摘锭式中的水平摘锭式采棉机是国内外应用最广泛的机型，水平摘锭式采棉机多为自走式，代表机型有美国约翰迪尔7760型等。受采摘机构的影响，籽棉里夹杂果壳枝叶较多，水平摘锭式采摘机构采棉机是各类采棉机中含杂率最低的，但也接近10％左右。采棉多以联合作业机械为主一边进行棉花采摘一边进行棉花打包处理，棉花在采摘完成后也包裹完成相对包裹棉花也就保持含杂率在10％左右。采棉机包括水平摘锭式采棉机，例如美国约翰迪尔7760等箱式采棉机。在水平摘锭式采棉机采集满存棉箱时需进行棉箱倾泻(主要以倾泻至地面在进行装箱运输)工作方能继续进行工作。在棉箱倾泻的过程中又会增加棉花的含杂率，基本可增加到15％-30％左右。较高的含杂率导致在棉花后期加工中须增加清花工艺环节，生产成本增加。

专利CN1321556C公开了一种打捆机，该打捆机为牵引式打捆机，工作时跟随外界采棉车行动，实现收集采棉机倾泻的棉花，并完成打捆并将棉包卸出。但在工作时需要人工操作打捆机对棉花进行打捆，在打包机构中并没有设置监测棉捆尺寸及紧实度的工艺或部件，因此不能根据棉捆参数的反馈自动结束打捆工作，仅靠人工经验不容易保证每一个制作的棉捆参数均相同，导致制作出的棉捆尺寸和紧实度不一致。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可制作出尺寸和紧实度一致的棉包的牵引式智能棉花打包机。

为实现上述目的，本发明提供一种牵引式智能棉花打包机，包括：

集棉机构，用于接收棉花以及对棉花挤压成片并输出；

成型机构，用于接收集棉机构输出的棉片并打包成棉包；

动力输入装置，用于接收传入牵引式智能棉花打包机的动力并分配以驱动集棉机构和成型机构运作；

液控装置，用于控制集棉机构和成型机构运作；

主控装置，用于控制液控装置；

行走机构；

还包括：

检测单元，用于采集成型机构中的棉捆尺寸以及采集施加在棉捆上的压力。

根据本发明的一个方面，所述检测单元包括：

压力传感器，用于检测打捆时施加在棉捆上的压力并向所述主控装置反馈；

角度传感器，用于检测打捆时成型机构中的打捆装置旋转的角度并向所述主控装置反馈。

根据本发明的一个方面，所述集棉机构包括：

集棉箱，用于接收容纳未处理的棉花；

以及设置于集棉箱中的：

整形机构，包括用于将棉花摊开致蓬松的搅动结构和用于驱动搅动结构运转的搅动液压马达；

输送机构，包括用于传输棉花的刮板传送带和驱动刮板传送带的刮板液压马达；

挤压机构，包括用于将经搅动结构处理后的棉花挤压成棉片的喂入辊组和用于驱动喂入辊组运转的喂入辊液压马达；

喂入机构，包括输送辊和用于驱动输送辊运转的喂入马达；

所述检测单元还包括：

转速传感器，用于采集输送机构，喂入机构和挤压机构中液压马达的转速信息，并将转速信息传输给所述主控装置。

根据本发明的一个方面，所述成型机构包括：

成棉箱，用于接收并容纳从所述集棉机构输出的棉片，包括箱体壳体和箱体仓门；

打包机构，包括用于将从所述集棉机构进入成绵箱中的棉片打成棉捆的打捆摇臂和成捆皮带、成捆辊组以及对棉捆坯施加压力的成捆油缸；

送膜机构，包括棉膜存储支承部、棉膜输送部、喂膜部和换膜组件；

电磁离合器，用于输入送膜机构的驱动力；

开仓机构，包括用于驱动成棉箱的箱体仓门开启和/或闭合的仓门驱动部和开仓油缸；

所述检测单元还包括：

送膜计数传感器，用于记录送膜机构送入成棉箱中的棉膜片数量。

根据本发明的一个方面，所述动力输入装置包括：

动力接收机构，用于接收传入牵引式智能棉花打包机的动力并将动力分配后传出；

变速机构，用于接收动力接受机构所分配的动力并输出；

链传动机构，用于接收变速机构输出的动力以驱动打包机构；

机械离合器，设置在变速机构和链传动机构之间，用于控制输入链传动机构的动力；

离合器油缸，受所述液控装置控制来驱动机械离合器分离或开合。

根据本发明的一个方面，所述动力输入装置包括：

动力接收机构，用于接收传入牵引式智能棉花打包机的动力并将动力分配后传出；

打包驱动液压马达，在所述液控装置的控制下向所述成型机构供应驱动力。

根据本发明的一个方面，所述主控装置包括：

主控制器，用于处理各个传感器所采集的信息并控制所述液控阀组；

电力供应模块，包括受所述动力接收机构驱动发电的电机以及由电机充电并向主控制器供电的锂电池；

所述液控装置包括：

液压泵；

液压油箱，用于容纳液压介质；

液控阀组，用于控制液压执行元件。

冷却装置，用于冷却从液控阀组流回液压油箱的液压介质；

所述检测单元还包括：

温度传感器，用于采集液压油箱中的液压介质的温度信息，并将所采集到的温度信息传输给主控制器。

根据本发明的一个方面，所述动力输入装置还包括：

输入轴，用于接收传入牵引式智能棉花打包机的动力。

第一传动轴，用于将输入轴传入的动力传递给动力接收机构；

电液分组装置，用于接收动力接收机构所分配的动力并再分配给液控装置和主控装置；

电机驱动装置，用于接收电液分组装置所分配的动力并驱动电机发电。

根据本发明的一个方面，所述电机驱动装置包括：

电机驱动带轮，用于接收电液分组装置所分配的动力并输出；

电机驱动皮带，用于接收电机驱动带轮输出的动力以驱动电机发电。

根据本发明的一个方面，所述电液分组装置包括：

分组皮带轮，用于接收动力接收装置所分配的动力并输出；

分组皮带，用于接收分组皮带轮输出的动力并输出；

分组传动轴，通过从动带轮与分组皮带相连，用于接收分组皮带输出的动力并分配给液控装置和主控装置；

根据本发明的一个方面，还包括机架、卸棉机构、显示器和行走刹车装置；

所述卸棉机构包括卸棉器、用于驱动卸棉器的卸棉油缸和用于记录从卸棉器中经过的棉包的光线传感器；

所述显示器用于显示主控制器所处理的信息、经卫星定位所获得的牵引式智能棉花打包机的位置信息、棉包外形尺寸信息和棉包重量信息。

所述集棉机构、成型机构、主控装置、液控装置、检测单元和卸棉机构设置在机架一侧，所述动力输入装置和行走机构设置在机架的另一侧。

根据本发明的一个方案，电液分组装置通过具有两个输出端的皮带轮传动结构可将拖拉机的动力分别传递给液压泵和电机，因此传动机构不仅可以向牵引式智能棉花打包机提供液压动力，还能提供电力。

根据本发明的一个方案，检测单元中的角度传感器可测量正在打捆的打捆摇臂旋转的角度信息，而压力传感器通过测量对棉捆进行压实的液压油缸的压力信息。这两个传感器采集到的数值会传输给主控制器，主控制器可根据角度信息计算出棉捆的尺寸，根据压力信息得出棉捆的紧实度，并根据棉捆尺寸和紧实度计算出棉捆的重量。主控制器可向液控阀组发出调整指令，控制成捆油缸不断调整紧实度和尺寸。而主控制器将棉捆和油缸压力与预设值作对比，当均达到预设值时，再控制电磁离合器吸合使得送膜机构向成棉箱送膜，对棉捆进行包膜，从而保证棉捆的尺寸和紧实度一致,同时实现对打捆和包膜的自动化控制。

根据本发明的一个方案，通过设置机械离合器来实现将链传动机构的动力和打包机构分离，从而控制牵引式智能棉花打包机中的打包机构的运作和停止。而集棉箱则不受影响可以继续工作，在棉花喂入量不足时可停止打捆，等待棉片输送量正常时再开始打捆。使得最后输出的棉捆不会因为棉花喂入量不均而导致规格不一致。

根据本发明的一个方案，温度传感器可随时监测液压油箱中的油温，并向主控制器反馈，主控制器将油温与预设值作对比，在达到预设值时，控制冷却装置开启，来对液控阀组回流至液压油箱的油进行冷却。

根据本发明的一个方案，电机输出端连接有锂电池，可对电机产生的电力进行稳压稳流，并能储存电力，以便机器急停时仍能为牵引式智能棉花打包机供电。

根据本发明的一个方案，主控制器可与卫星通信实现卫星定位，从而通过远程控制可了解到收获情况和对机械进行远程锁机。

根据本发明的一个方案，集棉机构可对箱式采棉机倾泻的棉花和散棉进行收集，并能对棉花进行打散整形，并向成棉箱输送。而集棉机构中的各个液压马达均通过转速传感器监控转速，从而在出现棉花堵塞时也能及时处理。

根据本发明的一个方案，成棉箱可通过链传动和液控两种方式对集棉机构输送的棉花进行打捆和缠膜，而卸棉机构则可通过油缸和光线传感器的配合将棉包卸出。

根据本发明的一个方案，显示器电连接有总控开关和转向开关，并且显示器本身也与主控制器电连接，使得棉包尺寸和棉膜片数量可在显示器中显示，使得操作人员通过显示器即可操作牵引式智能棉花打包机完成棉花的打捆缠膜，操作简单方便，也提高了操作人员的舒适性。并且在棉膜片用完时，操作人员可及时补充。

根据本发明的一个方案，集棉机构中的整形机构可将进入到集棉箱中的棉花摊开，并将棉花向下运输，到达喂入皮带上。而喂入辊组可对棉花进行挤压，还能控制棉花喂入量，避免喂入口的棉花过多而发生阻塞。

根据本发明的一个方案，将集棉箱的容量加大，并在箱体底部设置刮板传送带，以便将远离喂入口的棉花输送至喂入口。而刮板传送带中的两个支承链轮的位置低于两个输送链轮，这样既能使刮板输送的棉花能够被挤压机构挤压到，又占用太多集棉箱的内部空间。

附图说明

图1是示意性表示根据本发明的一种实施方式的牵引式智能棉花打包机的整体结构图；

图2是示意性表示根据本发明的第一种实施方式的传动机构的俯视图；

图3是示意性表示根据本发明的第一种实施方式的传动机构的轴测图；

图4是示意性表示根据本发明的一种实施方式的集棉机构的剖视图；

图5是示意性表示根据本发明的一种实施方式的集棉机构的轴测图；

图6是示意性表示根据本发明的一种实施方式的集棉机构的俯视图；

图7是示意性表示根据本发明的一种实施方式的搅动结构的结构图；

图8是示意性表示根据本发明的一种实施方式的成型机构的剖视图；

图9是示意性表示根据本发明的一种实施方式的送膜机构的分解图；

图10是示意性表示根据本发明的一种实施方式的送膜机构中的喂膜部的工作原理图；

图11是示意性表示根据本发明的第一种实施方式的牵引式智能棉花打包机的控制系统示意图；

图12是示意性表示根据本发明的第二种实施方式的牵引式智能棉花打包机的控制系统示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。

图1是示意性表示根据本发明的一种实施方式的牵引式智能棉花打包机的整体结构图。如图1所示，本发明的牵引式智能棉花打包机整体由外部拖拉机或牵引车拖动行走并提供动力。本发明的打包机以机架9为基础，在机架9上部从左向右依次设置有集棉机构1、成型机构2、卸棉机构11和显示器12。机架9底部设置有动力输入装置3和行走机构10。图4和图5分别以功能模块的形式示出了本发明的两种实施方式的牵引式智能棉花打包机。结合图11和图12，本发明的打包机还包括用于控制牵引式智能棉花打包机工作的液控装置4、主控装置5和检测单元(图中未标号)。

如图1所示的根据本发明的一种实施方式的牵引式智能棉花打包机的在工作时，由动力输入装置3接收拖拉机传递的动力，并将动力分别传递给其他部件。本发明的打包机被拖拉机牵引跟随在外部采棉机的一侧，随时接收采棉机倾泻的棉花并完成打包。

图2是示意性表示根据本发明的第一种实施方式的动力输入机构的俯视图；图3是示意性表示根据本发明的第一种实施方式的传动机构的轴测图。结合图2和图3，动力输入装置3包括动力接收机构301、变速机构302、机械离合器304、离合器油缸305、分离拨叉305a、输入轴307、第一传动轴308、电液分组装置309、电机驱动装置310、第二传动轴311、第一支承架312、第二支承架313、分离传动轴座314、分离传动轴315、第二联轴器316、输入轴座317、输出传动轴318和输出传动轴座319。

结合图2和图3所示的实施方式，输入轴307支承在输入轴座317上，拖拉机上的PTO传动轴连接输入轴307的一端，提供动力带动输入轴307进行动力输入。第一传动轴308也为PTO传动轴，其一端连接输入轴307的另一端。动力接收机构301为一级传动箱，具有一个输入端和两个输出端，通过连接件固定在第一支承架312上。第一传动轴308的另一端连接动力接收机构301的输入端。

电液分组装置309包括分组传动轴3093、分组皮带轮3091和分组皮带3092。分组传动轴3093分别连接液控装置4和电机驱动装置310。分组皮带轮3091连接动力接收机构301的左侧的输出端。分组皮带3092一端通过第二从动带轮(图中未标号)连接分组传动轴3093，另一端连接分组皮带轮3091。如此连接使得电液分组装置309接收动力接收机构301传输的动力，并将动力分别传递给液控装置4和电机驱动装置310，从而实现电液分组。

图2和图3所示的实施方式中还示出了液控装置4中的液压泵401、第一联轴器401a和液压油箱402，其中第一联轴器401a分别连接分组传动轴3093的一端和液压泵401，从而将电液分组装置309传递的动力传输给液压泵401，带动液压泵401动作。液压泵401通过紧固件紧固在第一支承架312上。液压油箱402通过紧固件固定在第二支承架313上，并通过液压油管(图中未示出)与液压泵401连接。

电机驱动装置310包括电机驱动皮带3101和电机驱动带轮3102。除此之外图2和图3还示出了电机5021。电机驱动带轮3102连接电液分组装置309中的分组传动轴3093的另一端，电机驱动皮带3101的一端通过第一从动带轮(图中未标号)连接电机5021，而电机驱动皮带3101的另一端连接电机驱动带轮3102，从而将电液分组装置309传递的动力传输给电机5021来发电。

第二传动轴311也为PTO传动轴，其一端连接动力接收机构301的右侧输出端。变速机构302为二级传动箱，安装在第二支承架313上，具有一个输入端和一个输出端，其输入端连接第二传动轴311的另一端，从而接收第二传动轴311传递来的动力。

分离传动轴315支承在分离传动轴座314上，分离传动轴座314通过紧固件固定在第二支承架313上。变速机构302的输出端连接机械离合器304的输入部，分离传动轴315的一端连接机械离合器304的输出部。分离拨叉305a安装在机械离合器304和分离传动轴315之间，由离合器油缸305带动控制机械离合器304的分离和结合，而离合器油缸305通过紧固件固定在第二支承架313上。输出传动轴318支承在输出传动轴座319上，而输出传动轴座319通过紧固件紧固在第二支承架313上。分离传动轴315的另一端连接第二联轴器316的输入部，第二联轴器316的输出部连接输出传动轴318的一端，而输出传动轴318的另一端通过链传动机构303连接成棉箱201中的打包机构202(如图11和图12所示)，将拖拉机的动力提供给打包机构202进行打捆及包膜。

图4是示意性表示根据本发明的一种实施方式的集棉机构的剖视图。如图4所示，集棉箱101中设置有整形装置102、输送机构103、喂入机构105和挤压机构104。其中集棉箱101上部具有入棉口，底部右端具有出棉口，由多块折弯钢板运用紧固件连接固定，位于成型机构2的入口端。

图6是示意性表示根据本发明的一种实施方式的集棉机构的俯视图；图7是示意性表示根据本发明的一种实施方式的搅动结构的结构图。结合图4、图6和图7，整形装置102设置在集棉箱101中部，用于摊开进入集棉箱101的棉花并使棉花向下运动。整形装置102包括搅动结构1021和搅动液压马达1022。搅动结构1021两端均设有螺旋状叶片，其中一端可旋转地支承在集棉箱101内壁上，另一端为悬臂端。搅动液压马达1022的输出端连接搅动结构1021的悬臂端，另一端固定在集棉箱101的内壁上。当搅动液压马达1022驱动搅动结构1021转动时两侧的叶片可以使棉花向两侧移动以摊开，同时搅动结构1021中间的横板可以使棉花向下运动。

图5是示意性表示根据本发明的一种实施方式的集棉机构的轴测图。结合图4和图5，输送机构103设置在集棉箱101底部远离出棉口的一端，用于集棉箱101中的棉花向出棉口输送。输送机构103包括刮板传送带1031、刮板液压马达1032、第二驱动链轮1033、第二驱动链1034、第二从动链轮1035和挡板1036。刮板传送带1031包括输送轴1031a、两个输送链轮1031b、两条输送链1031c、多个刮板1031d、刮板托板1031e、支承链轮1031f。输送轴1031a两端分别可旋转地支承在集棉箱101内壁上，两个输送链轮1031b分别连接在两个输送轴1031a的两端。每条输送链1031c的一端连接在一个输送链轮1031b上，另一端各连接有一个支承链轮1031f，输送链轮1031b带动两组输送链1031c转动。刮板托板1031e为尼龙托板，安装在两条输送链1031c上。而刮板1031d上设有齿形结构，并等间隔安装在刮板托板1031e上，两端分别通过紧固件固定，输送链1031c转动时带动刮板1031d从而带动棉花向前运动。而两个支承链轮1031f通过支承轴(图中未示出)连接。由于本发明为了能够大量的处理棉花，而将集棉箱101的容量加大，因此相较于现有技术加设了刮板传送带1031以便将远离喂入口的棉花输送至喂入口。而刮板传送带1031的末端(即图中右端)必须比挤压机构104高或与其齐平才能使其输送的棉花被挤压机构104挤压成片。但如果把刮板传送带1031整体设置与挤压机构104齐平会占用太多的集棉箱101的内部空间。因此为了既保证集棉箱101的容量足够大，又能使刮板输送的棉花能够被挤压，本发明将两个支承链轮1031f的位置设置低于两个输送链轮1031b，只将刮板传送带1031右端位置设置较高，避免占用太多的集棉箱101的内部空间。刮板液压马达1032通过紧固件固定在集棉箱101的外壁上，输出端通过联轴器连接第一喂入辊1041a。第二驱动链轮1033连接在第一喂入辊1041a的一端，第二驱动链1034一端连接第二驱动链轮1033，另一端连接第二从动链轮1035，第二从动链轮1035与输送轴1031a的一端连接，从而使得刮板液压马达1032运作带动输送轴1031a转动。挡板1036两端分别固定在集棉箱101的内壁上，位于输送链1031c上方靠近输送轴1031a设置，可以防止棉花的喂入量过大造成棉花堵塞。

喂入机构105设置在集棉箱101底部靠近出棉口的一端。喂入机构105包括主动辊1051、喂入马达1052、喂入皮带1053和多个皮带支承辊1054。主动辊1051固定设置在集棉箱101底部远离输送机构103的一端，喂入马达1052固定在集棉箱101前进方向的左侧，输出端通过联轴器(图中未示出)连接主动辊1051。喂入皮带1053一端连接主动辊1051，另一端连接一个皮带支承辊1054，其余的皮带支承辊1054均通过紧固件将两端固定在集棉箱101侧壁上，并从最左端的皮带支承辊1054向着主动辊1051的方向相间设置在喂入皮带1053中间对其进行支撑。

挤压机构104设置在集棉箱101底部位于输送机构103和喂入机构105之间，用于对输送机构103输送的棉花进行挤压并传递给喂入机构105。挤压机构104包括喂入辊组1041，喂入辊液压马达1042、第一驱动链轮1043、第一驱动链1044和第一从动链轮1045。

喂入辊组1041包括第一喂入辊1041a、第二喂入辊1041b和第三喂入辊1041c，各个喂入辊两端均可旋转地支承在集棉箱101内壁上。第一喂入辊1041a和第三喂入辊1041c位于第二喂入辊1041b的两侧，第一喂入辊1041a位于输送机构103所在一侧。第一喂入辊1041a的驱动方式如上文所述。本发明为第二喂入辊1041b和第三喂入辊1041c分别设置了两个喂入辊液压马达1042(图中仅示出一个)来驱动。两个喂入辊液压马达1042均固定在集棉箱101的前进方向左侧外壁上，输出端通过联轴器分别连接第二喂入辊1041b和第三喂入辊1041c的一端。第一驱动链轮1043连接在第三喂入辊1041c的一端，第一驱动链1044的一端连接在第一驱动链轮1043上，而第一从动链轮1045连接在第一驱动链1044的另一端，并与清扫辊106连接。正常工作状态时两个喂入辊液压马达1042进行转动带动第二喂入辊1041b和第三喂入辊1041c转动使集棉箱101中棉花挤压到喂入皮带1053上。本发明中，第二喂入辊1041b的转动方向与第一喂入辊1041a相同，但与第三喂入辊1041c相反。

图8是示意性表示根据本发明的一种实施方式的成型机构的剖视图。如图8所示，成型机构2主要包括成棉箱201和送膜机构203。而打捆工作主要由成棉箱201中的打包机构202完成。打包机构202包括打捆摇臂2021、成捆皮带2022、成捆辊组2023以及成捆油缸(图中未示出)。如图8所示，成棉箱101分为前后两个箱体(图8中左侧为前箱体，右侧为后箱体)。成捆辊组2023中有多根辊子，按照图示的方式设置在成棉箱101中。打捆摇臂2021具有弯曲度，其一端铰接在成棉箱101前箱体前壁上，其另一端也设置有四个辊子。成捆皮带2022如图8所示的方式与成捆辊组2023和打捆摇臂2021上的辊子连接。成捆油缸可对打捆摇臂2021施加压力，使得打捆摇臂2021绕铰接点转动以张紧成捆皮带2022，从而对正在成型的棉捆施加压力。

从图8中可以看出，送膜机构203包括棉膜存储支承部2031、棉膜输送部2032和喂膜部2033。图9以分解图的形式更清晰的示出了送膜机构203的组成。结合图8和图9，送膜机构203还包括换膜组件2034。棉膜存储支承部2031包括两个支承辊2031a，由换膜组件2034驱动完成更换备用包装膜卷F。换模机构2034包括换膜油缸2034a、四连杆机构2034b和导向结构2034c。四连杆机构2034b中的第一杆和第二杆的端部铰接，形成两个自由端。而第三杆和第四杆在杆的中间铰接，形成四个自由端，而其中的两个自由端分别再与第一杆和第二杆形成的两个自由端铰接。导向结构2034c设有长条形的导向槽。换模机构2034中还包括连接柱2034d，连接柱2034d穿过导向槽与第一杆与第二杆的铰接点和换膜油缸2034a的移动端连接。如上述方式铰接而成的四连杆机构2034b中的第三杆和第四杆还有两个自由端，这两个自由端分别连接两个支承辊2031a的端部。从而使得换膜油缸2034a的移动端收缩时，两个支承辊2031a相互远离，使得其上支承的备用包装膜卷F下落；而在油缸的移动端伸出时，两个支承辊2031a相互靠近至距离小于备用包装膜卷F的直径，从而使剩余的备用包装膜卷F不掉落。而导向槽的作用是保证四连杆机构2034b中的第一杆和第二杆的铰接点能够保持直线运动而不左右偏移。

棉膜输送部2032包括两个支承胶辊2032a、膜片输入辊2032b、送膜传送带2032c和顺膜板2032d。两个支承胶辊2032a固定设置，用于支承从上方落下的备用包装膜卷F，并且膜卷可在胶辊上转动。膜片输入辊2032b位于两个胶辊的正下方，通过转动将棉膜片从棉膜卷上卷出。而顺膜板2032d则倾斜设置在膜片输入辊2032b前侧(即图8中左侧)，倾斜度与图8中右下角的一段成捆皮带2022的倾斜度相同。送膜传送带2032c整体位于膜片输入辊2032b下方，倾斜度与顺膜板2032d的倾斜度相同。送膜传送带2032c由皮带和位于皮带两端的两胶辊组成，位于图8中右侧端的胶辊为缠膜传动胶辊2032c1。

喂膜部2033包括喂膜传送带2033a、喂膜台2033b、第一摆动臂2033c、第二摆动臂2033d、第三摆动臂2033e和喂膜油缸2033f。第一摆动臂2033c一端铰接在成棉箱101后箱体底部靠近喂入口的位置，而另一端铰接在喂膜台2033b上。第二摆动臂2033d的一端也铰接在喂膜台2033b上，且铰接点与第一摆动臂2033c相同；而第二摆动臂2033d的另一端则铰接在成棉箱101后箱体上。第三摆动臂2033e一端铰接在喂膜台2033b上，另一端铰接在成棉箱101后箱体上，且始终与第二摆动臂2033d平行。喂膜油缸2033f的固定端铰接在成棉箱101后箱体底部，而移动端铰接在第一摆动臂2033c与喂膜台2033b的铰接点处。由此，喂膜油缸2033f动作可带动三个摆动臂从而带动喂膜台2033b做远离或者靠近成棉箱101的运动。喂膜传送带2033a安装在喂膜台2033b上部，喂膜台2033b上升靠近成棉箱101时，喂膜传送带2033a的高度可以使棉膜片接触到成捆皮带2022。

送膜机构203的外壳包括上盖2034、后挡板2035、右侧板2036、左侧板2037和位于前端的连接架2038。后挡板2035上端和下端设有加强筋2035a。连接架2038安装在成棉箱101的后端。

图2和图3所示的动力输入机构3仅应用于图11示出的第一种实施方式的牵引式智能棉花打包机。如图11所示的实施方式，主要用机械动力控制打包机构202工作。在图11中，粗实线表示根据本发明的牵引式智能棉花打包机中动力传输的路线，细实线表示液压系统中液压介质流动路线，虚线表示电路连接关系，点划线表示被处理棉花的运输路线。动力接收机构301通过输入轴307和第一传动轴308接收拖拉机传递的动力然后分别将动力分配给变速机构302和电液分组装置309。然后电液分组装置309将动力再次分配，分配路径其一是将动力通过电机驱动装置310传递给电力供应模块502；分配路径其二是将动力传递给液压泵401。电力供应模块502中的电机5021接收到机械动力之后运转发电，并向锂电池5022充电，随后由锂电池5022将电能提供给主控制器501。锂电池5022的设置不仅能够对电机5021产生的电力进行稳压稳流，还能储存电能，以便在拖拉机出现紧急情况急停时仍能对主控制器501供电，实现保护主控制器501以及与其连接的显示器12的作用。此外还能方便操作人员在紧急情况时对拖拉机急停状况进行及时处理。电液分组装置309将动力分配给液压泵401后，驱动液压泵401运转，进而由液压泵401向牵引式智能棉花打包机中的液压执行元件供应压力介质。液压泵401将压力介质供入液控阀组403，由液控阀组403将压力介质分配给集棉箱101和成棉箱201，所分配的压力介质则控制各个液压马达及液压油缸的运作。由于打包机在工作过程中，液压介质会被反复压缩至液控阀组403并被液控阀组403反复分配至各个液压马达和液压油缸中，会提高液压介质的温度，从而增加系统泄漏的风险。因此本发明的检测单元还包括温度传感器605，温度传感器605采集液压油箱402中的液压介质的温度，并向主控制器501反馈。并且本发明还设置了冷却装置404来对回油降温，在本实施方式中，冷却装置404为风冷风扇。主控制器501收到温度传感器605反馈的温度信息后，与预设的标准温度作对比，若温度达到或超过预定值，则主控制器501控制冷却装置404开启，对回油降温，若温度回到预设值以下，则关闭冷却装置404。

采棉机采摘棉花后倾泻到集棉机构1中的集棉箱101中，集棉箱101中设有整形机构102、输送机构103、挤压机构104和喂入机构105。整形机构102对刚进入的棉花进行打散并向集棉箱101底部运输。整形机构102包括搅动结构1021和驱动搅动结构1021的搅动液压马达1022。搅动结构1021被搅动液压马达1022驱动而转动，从而将棉花分散蓬松。经过整形的棉花朝着集棉箱101底部运输。输送机构103、挤压机构104和喂入机构105从左至右依次设置在集棉箱101底部。输送机构103将棉花向着喂入口运输。输送机构103包括刮板传送带1031和刮板液压马达1032。刮板传送带1031被刮板液压马达1032驱动而运转，从而运送棉花。在棉花经过喂入口之前还要经过挤压机构104将棉花挤压成棉片，以便后续的打捆包膜工序的进行。挤压机构104由喂入辊组1041和驱动喂入辊组1041的喂入辊液压马达1042组成，从而将棉花挤压成片。最后，棉片由喂入机构105传输给成型机构2。喂入机构105实际为传送带机构，由皮带1053、输送辊1051和多根支撑辊1054组成。输送辊1051位于最右端，由喂入马达1052驱动转动，带动皮带1053运转实现棉片的喂入。上述机构中的均为液压马达且均由液控装置4中的液控阀组403分配压力介质，并由转速传感器603监测转速。集棉箱101的喂入口出现棉花堵塞时，喂入马达1052的转速会下降，而转速传感器603则向主控装置5中的主控制器501反馈。主控制器501接收到转速反馈后，将转速与标准预设转速作对比，当转速低于预设值时控制液控阀组403换位，从而驱动刮板液压马达1032和喂入辊液压马达1042的转速降低或停止转动。同时，主控制器501向液控阀组403发出使喂入马达1052反转的控制指令，控制液控阀组403换位，从而驱动喂入马达1052反转，使得堵塞在喂入口的棉花重新回到集棉箱101中。反转一段时间后(约1s至2s)，系统自动认定堵塞排除，由主控制器501向液控阀组403发出控制指令，重复上述过程，重新输出棉花。

成型机构2中的成棉箱201接收来自集棉箱101的棉片。随后成棉箱201中的打包机构202将棉片打成棉捆。在本实施方式中(即图11所示的第一种实施方式)，打包机构202由链传动机构303驱动运转。结合图2、图3和图11可知，链传动机构303的输入端通过输出传动轴318与机械离合器304连接，从而接收变速机构302传递的动力，而在本实施方式中，转速传感器603同时也监测链传动机构303中的传送链的转速。而机械离合器304在离合器油缸305的控制下可以分离和结合。使得集棉箱101和成棉箱201的工作相对独立，操作人员在棉花数量不足无法满足打捆要求或喂入口堵塞时可以单独控制成棉箱201中的打包机构202的运转或停止。而成捆油缸在打捆过程中对打捆摇臂2021正在成形的棉捆施加压力，以使得打捆摇臂2021转动以张紧成捆皮带2022，从而压实棉捆，因此测量成捆油缸的压力可以反应棉捆的紧实度。从图8中可以看出，打捆摇臂202紧贴圆柱形棉捆的切线，随着棉捆增大，打捆摇臂2021会向上抬举，从而相对其铰接点有一个旋转角度，因此测量该角度可以反应棉捆的尺寸。在打捆过程中，检测单元中的角度传感器602对打捆摇臂2021旋转过的角度进行检测，而压力传感器601则对成捆油缸的液压压力进行检测(即检测对棉捆施加的压力)。两个传感器所采集到的信息均反馈给主控制器501，并通过主控制器501在显示器12中显示。本发明中打捆摇臂2021旋转的角度与棉捆的尺寸存在换算关系，主控制器501可根据角度传感器602采集的角度计算得出棉捆的尺寸。同时主控制器501可根据成捆油缸对棉捆施加的压力得出棉捆的紧实度以及根据棉捆尺寸和紧实度计算得出棉捆重量。主控制器501可以向液控阀组403发出调整指令，从而实时调整对棉捆的压紧程度，使得棉捆紧实度相对一致。当棉捆尺寸和油缸压力均达到预设值时，打捆工作自动结束，随后再进行包膜工作。由此，在棉捆形成过程中不断调整，最终得到尺寸一致、重量一致的成型棉包。而主控制器501对棉包成型时的尺寸和最终成捆的重量进行收集通过卫星定位反馈，通过远程控制可了解到收获情况和对牵引式智能棉花打包机进行远程锁机。

在打捆结束时，主控制器501控制电磁离合器204吸合，成棉箱201的动力得以通过链传动(图9中仅示出缠膜离合器传动链轮204a)传递给电磁离合器204从而传递给送膜机构203中的膜片输入辊2032b。电磁离合器204输出侧还设有离合器涨紧链轮204b。膜片输入辊2032b接收到动力后将棉膜从棉膜卷中卷出，由顺膜板2032d保持棉膜片的前进方向。随后膜片被送膜传送带2032c向前输送至喂膜部2033。转速传感器603检测成捆皮带2022的转速，主控制器501接收到转速信息后与预设值作对比，当达到预设值时，向液控阀组403发出控制指令。液控阀组403换位，向喂膜油缸2033f分配液压介质，使得喂膜油缸2033f移动端伸出，带动三个摆动臂作动，从而带动喂膜台2033b靠近成捆皮带2022移动，使得位于喂膜传送带2033e上的棉膜片接触到成捆皮带2022。在摩擦力的作用下，棉膜片随成捆皮带2022进入到成棉箱101中。棉膜片进入到成棉箱101后，主控制器501向液控阀组403发出控制指令，液控阀组403换位，喂膜油缸2033f反向动作，驱动三个摆动臂转动，使喂膜台2033b回到初始位置。本发明还在棉膜片的两侧设置了光线发射器和光线接收器来感知棉膜片的喂入情况。本发明的棉膜片主干部分透明，但与另一片棉膜片的连接处设有不透明的分离标签。棉膜片输送时，光线发射器发出的光线穿过棉膜片透明的主干部分被光线接收器接收到。当不透明的分离标签阻断光线发出器的光束时，光线接收器向主控制器501反馈，主控制器501控制电磁离合器204分离(即反向吸合)。膜片输入辊2032b也随之停止转动，但此时成捆皮带2022并没有停转，还在将棉膜片向成棉箱101中拉扯。由于拉扯作用，当前包膜的棉膜片和下一个棉膜片之间的粘接点会断开，而其带有粘和剂尾部会粘在棉捆上。两个棉膜片分离时，送膜计数传感器604计数一个。同时，显示器12上显示棉膜片数量少一片。而下一个棉膜片位于喂膜台2033b上，准备下一次包膜。而主控制器501则向液控阀组403发出控制指令，液控阀组403换位，向离合器油缸305分配压力介质，驱动离合器油缸305控制机械离合器304分离，使得链传动机构303停转，而转速传感器603则向主控制器501反馈。随后主控制器501向液控阀组403发出控制指令，液控阀组403换位，向开仓机构205中的开仓油缸分配压力介质。开仓油缸驱动成棉箱201的箱体仓门开启将棉包卸载至卸棉器1101上，随后液控阀组403换位，使开仓油缸关闭成棉箱201的仓门。

卸棉器1101连接机架9。而卸棉油缸1102受液控阀组403分配的压力介质的控制，用于驱动卸棉器1101将棉包卸载。本发明还设置了用于检测卸棉器1101上是否有棉包的光线传感器1103。光线传感器1103负责采集卸棉器1101上的光线信息，当棉包处于卸棉器1101上时，光线传感器1103得到信号对主控制器501反馈，主控制器501向液控阀组403发出控制指令，液控阀组403换位，向卸棉油缸1102分配压力介质，从而使卸棉器1101对棉包卸棉，使棉包卸到地面而不被破坏。

本发明的牵引式智能棉花打包机在由拖拉机牵引行走时，需要根据情况进行刹车制动、转向指示以及控制行走机构10中的轮胎实施转向等动作。因此，在图4所示实施方式中，还包括行走刹车装置39。行走制动装置39由液控阀组403控制动作，在液压力的作用下实现对行走机构10中的轮胎实，控制液控阀组13换位，进而控制打包机转向。而操作人员可通过通过转向电控装置控制牵引式智能棉花打包机同步拖拉机转向灯，

图12表示根据本发明的移动式棉花处理设备的第二种实施方式。图12中，粗实线表示根据本发明的牵引式智能棉花打包机中动力传输的路线，细实线表示液压系统中液压介质流动路线，虚线表示电路连接关系，点划线表示被处理棉花的运输路线。本实施方式仅与图11所示的实施方式中对成棉箱201中的打包机构202的驱动方式不同，在本实施方式中，在液控阀组403的下游设置一个打包驱动液压马达306，用于给打包机构202提供驱动力。而转速传感器603则监测打包驱动液压马达306的转速并向主控制器501反馈。除此以外，图12所示实施方式与图11的相同。根据本发明两种实施方式的牵引式智能棉花打包机在开始工作时，集棉箱101中已经存入了一定量棉花，传动链机构303或打包驱动液压马达306进行转动同时由转速传感器603进行测速并向主控制器501反馈。主控制器501将转速与预设值作对比，若达到预设值则向液控阀组403发出控制指令，液压阀组403换位，向喂入马达1052分配压力介质，使其转动同时由转速传感器603进行测速。当喂入马达1052达到设定转速并保持不变时，主控制器501控制液压阀组403换位，向刮板马达和喂入辊液压马达1042分配压力介质驱动二者转动进行棉花喂入,这两个液压马达同时由转速传感器603进行测速。

以上所述仅为本发明的一个实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种牵引式智能棉花打包机，包括：

集棉机构(1)，用于接收棉花以及对棉花挤压成片并输出；

成型机构(2)，用于接收集棉机构(1)输出的棉片并打包成棉包；

动力输入装置(3)，用于接收传入牵引式智能棉花打包机的动力并分配以驱动集棉机构(1)和成型机构(2)运作；

液控装置(4)，用于控制集棉机构(1)和成型机构(2)运作；

主控装置(5)，用于控制液控装置(4)；

行走机构(10)；

其特征在于，还包括：

检测单元，用于采集成型机构(2)中的棉捆尺寸以及采集施加在棉捆上的压力。

2.根据权利要求1所述的牵引式智能棉花打包机,其特征在于，所述检测单元包括：

压力传感器(601)，用于检测打捆时施加在棉捆上的压力并向所述主控装置(5)反馈；

角度传感器(602)，用于检测打捆时成型机构(2)中的打捆装置旋转的角度并向所述主控装置(5)反馈。

3.根据权利要求1所述的牵引式智能棉花打包机，其特征在于，所述集棉机构(1)包括：

集棉箱(101)，用于接收容纳未处理的棉花；

以及设置于集棉箱(101)中的：

整形机构(102)，包括用于将棉花摊开致蓬松的搅动结构(1021)和用于驱动搅动结构(1021)运转的搅动液压马达(1022)；

输送机构(103)，包括用于传输棉花的刮板传送带(1031)和驱动刮板传送带(1031)的刮板液压马达(1032)；

挤压机构(104)，包括用于将经搅动结构(1021)处理后的棉花挤压成棉片的喂入辊组(1041)和用于驱动喂入辊组(1041)运转的喂入辊液压马达(1042)；

喂入机构(105)，包括输送辊(1051)和用于驱动输送辊(1051)运转的喂入马达(1052)；

所述检测单元还包括：

转速传感器(603)，用于采集输送机构(103)，喂入机构(105)和挤压机构(104)中液压马达的转速信息，并将转速信息传输给所述主控装置(5)。

4.根据权利要求1所述的牵引式智能棉花打包机，其特征在于，所述成型机构(2)包括：

成棉箱(201)，用于接收并容纳从所述集棉机构(1)输出的棉片，包括箱体壳体和箱体仓门；

打包机构(202)，包括用于将从所述集棉机构(1)进入成绵箱中的棉片打成棉捆的打捆摇臂(2021)和成捆皮带(2022)、成捆辊组(2023)以及对棉捆坯施加压力的成捆油缸；

送膜机构(203)，包括棉膜存储支承部(2031)、棉膜输送部(2032)、喂膜部(2033)和换膜组件(2034)；

电磁离合器(204)，用于输入送膜机构(203)的驱动力；

开仓机构(205)，包括用于驱动成棉箱(201)的箱体仓门开启和/或闭合的仓门驱动部和开仓油缸；

所述检测单元还包括：

送膜计数传感器(604)，用于记录送膜机构(203)送入成棉箱(201) 中的棉膜片数量。

5.根据权利要求1所述的牵引式智能棉花打包机，其特征在于，所述动力输入装置(3)包括：

动力接收机构(301)，用于接收传入牵引式智能棉花打包机的动力并将动力分配后传出；

变速机构(302)，用于接收动力接受机构所分配的动力并输出；

链传动机构(303)，用于接收变速机构(302)输出的动力以驱动打包机构(202)；

机械离合器(304)，设置在变速机构(302)和链传动机构(303)之间，用于控制输入链传动机构(303)的动力；

离合器油缸(305)，受所述液控装置(4)控制来驱动机械离合器(304)分离或开合。

6.根据权利要求1所述的牵引式智能棉花打包机，其特征在于，所述动力输入装置(3)包括：

动力接收机构(301)，用于接收传入牵引式智能棉花打包机的动力并将动力分配后传出；

打包驱动液压马达(306)，在所述液控装置(4)的控制下向所述成型机构(2)供应驱动力。

7.根据权利要求5或6所述的牵引式智能棉花打包机，其特征在于，所述主控装置(5)包括：

主控制器(501)，用于处理各个传感器所采集的信息并控制所述液控阀组(403)；

电力供应模块(502)，包括受所述动力接收机构(301)驱动发电的电机(5021)以及由电机(5021)充电并向主控制器(501)供电的锂电池(5022)；

所述液控装置(4)包括：

液压泵(401)；

液压油箱(402)，用于容纳液压介质；

液控阀组(403)，用于控制液压执行元件。

冷却装置(404)，用于冷却从液控阀组(403)流回液压油箱(402)的液压介质；

所述检测单元还包括：

温度传感器(605)，用于采集液压油箱(402)中的液压介质的温度信息，并将所采集到的温度信息传输给主控制器(501)。

8.根据权利要求7所述的牵引式智能棉花打包机，其特征在于，所述动力输入装置(3)还包括：

输入轴(307)，用于接收传入牵引式智能棉花打包机的动力。

第一传动轴(308)，用于将输入轴(307)传入的动力传递给动力接收机构(301)；

电液分组装置(309)，用于接收动力接收机构(301)所分配的动力并再分配给液控装置(4)和主控装置(5)；

电机驱动装置(310)，用于接收电液分组装置(309)所分配的动力并驱动电机(5021)发电。

9.根据权利要求8所述的传动系统,其特征在于，所述电机驱动装置(310)包括：

电机驱动带轮(3102)，用于接收电液分组装置(309)所分配的动力并输出；

电机驱动皮带(3101)，用于接收电机驱动带轮(3102)输出的动力以驱动电机(5021)发电。

10.根据权利要求8所述的传动系统,其特征在于，所述电液分组装置(309)包括：

分组皮带轮(3091)，用于接收动力接收装置(301)所分配的动力并输出；

分组皮带(3092)，用于接收分组皮带轮(3091)输出的动力并输出；

分组传动轴(3093)，通过从动带轮与分组皮带(3092)相连，用于接收分组皮带(3092)输出的动力并分配给液控装置(4)和主控装置(5)。

11.根据权利要求1所述的牵引式智能棉花打包机，其特征在于，还包括机架(9)、卸棉机构(11)、显示器(12)和行走刹车装置(39)；

所述卸棉机构(11)包括卸棉器(1101)、用于驱动卸棉器(1101)的卸棉油缸(1102)和用于记录从卸棉器(1101)中经过的棉包的光线传感器(1103)；

所述显示器(12)用于显示主控制器(501)所处理的信息、经卫星定位所获得的牵引式智能棉花打包机的位置信息、棉包外形尺寸信息和棉包重量信息。

所述集棉机构(1)、成型机构(2)、主控装置(5)、液控装置(4)、检测单元和卸棉机构(11)设置在机架(9)一侧，所述动力输入装置(3)和行走机构(10)设置在机架(9)的另一侧。

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