本發(fā)明屬于秸稈資源化利用裝置技術領域，涉及一種秸稈切割器，尤其涉及一種秸稈切割速度和切割長度可調(diào)的滾筒式切割器，主要用于對秸稈按照需要切割長度快速高效低功耗切割。

背景技術：

滾筒式切割器采用旋轉(zhuǎn)式切割方法將物料切割成一定的長度，具有喂入量大、切割效率高、功耗低、成本低、長度均勻性好、自動化程度高等優(yōu)勢。用滾筒式切割器切割秸稈，與采用傳統(tǒng)的切割處理方式相比，如切割后秸稈作為反芻類動物飼料，適口性更好，如作為栽培基質(zhì)，有利于后期充分與菌群接觸發(fā)酵分解，還田被植物吸收。

目前滾筒式切割器中的切割裝置按照動定刀的不同分為兩種：直刃滾刀式和螺旋滾刀式切割裝置兩種。直刃滾刀式如：中國專利cn202112034u公開了一種直刃滾筒式切割刀的裝置，由刀架、驅(qū)動軸、支撐、刀片、軸套組成，刀片通過兩級支撐安裝在支撐上，支撐固定在軸套上，軸套通過與驅(qū)動軸的固定來帶動刀片的旋轉(zhuǎn)切割。該裝置用來將水葫蘆攔截切斷且分離，并將葉子輸送到下一個系統(tǒng)中，能夠很好的實現(xiàn)根葉分離，且自動化程度高。然而此種裝置支撐固定、簡單，切割刀片轉(zhuǎn)速低，切割速度慢，對高效秸稈切割不適用。

螺旋滾刀式如中國專利cn2504048y公開了一種螺旋滾刀式草木切碎器裝置，其通過電機帶動驅(qū)動軸上的動刀片，所述的動刀片是鉤狀的鉤形刀片疊加，在驅(qū)動軸上以螺旋式排列，形成螺旋形組合刀片。該裝置可將物料按照進料的順序分步切碎，在切割過程中起到了揉碎的作用，然而此裝置的動刀組件太過笨重，增加了動刀重量，影響整機的運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，材料及制造成本高，功耗高，拋送能力較差；專利cn201911075u公開了一種旋轉(zhuǎn)鋸齒動刀滾筒式鍘草機裝置，其包括機架、動力驅(qū)動機構(gòu)、圓筒式切割室和喂料機構(gòu)組成，其螺旋形刀架通過緊固螺絲分別固定在兩端的輪轂上，螺旋刀架上的外側(cè)有卡槽；將一組刀刃的刀頭相鄰的依次嵌入到卡槽內(nèi)，形成螺旋性組合刀片，并通過兩端螺絲固定。由于其切割刀具是通過刀頭嵌入而成，切割力不均勻，且運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性不高，切割刀具專用不利于更換，喂料機構(gòu)僅有上下壓輪，無動力輸送，切割長度需要人工依據(jù)刀頭及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)送料速度，喂料口容易堵塞，自動化程度低，勞動強度大。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種秸稈切割速度和切割長度可調(diào)的滾筒式切割器，充分發(fā)揮滾筒式切割器切割效率高、功耗低優(yōu)點，且切割速度和切割長度自動可調(diào)，提高自動化程度，降低勞動強度。

為實現(xiàn)以上的目的，本發(fā)明技術方案是：

一種秸稈切割速度和切割長度可調(diào)的滾筒式切割器，包括壓料式喂料裝置、滾筒式切割裝置和皮帶輸送機構(gòu)；所述滾筒式切割裝置置于壓料式喂料裝置的左側(cè)，皮帶輸送機構(gòu)置于壓料式喂料裝置的下側(cè)；所述皮帶輸送機構(gòu)將物料輸送給壓料式喂料裝置進行壓實，再從壓料式喂料裝置進入到滾筒式切割裝置中進行切割，最終從出料倉出料；

所述滾筒切割裝置包括切割器支架、螺旋式動刀片、旋轉(zhuǎn)滾筒、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸、水平切割定刀、下料口、第二齒輪盤和轉(zhuǎn)速傳感器a；所述切割器支架右側(cè)內(nèi)壁上安裝有水平切割定刀；所述切割器支架上靠近水平切割定刀的左側(cè)通過ucp軸承安裝有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸；所述切割器支架左側(cè)外壁上開設有下料口，下料口與出料倉相連通；所述旋轉(zhuǎn)滾筒外圈安裝有螺旋式動刀片；所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸通過驅(qū)動電機帶動；所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸上安裝有旋轉(zhuǎn)滾筒和第二齒輪盤；其中，所述第二齒輪盤外圈上安裝有轉(zhuǎn)速傳感器a，轉(zhuǎn)速傳感器a用來對第二齒輪盤進行脈沖檢測；

所述皮帶輸送機構(gòu)包括皮帶主動輸送輥子、第一齒輪盤、轉(zhuǎn)速傳感器b、菱形軸承、下固定壓料輥、輸送機構(gòu)側(cè)擋板、輸送皮帶和皮帶被動輸送輥子；所述輸送機構(gòu)側(cè)擋板內(nèi)側(cè)面安裝有皮帶主動輸送輥子、皮帶被動輸送輥子；所述皮帶主動輸送輥子與皮帶被動輸送輥子上安裝有輸送皮帶；所述輸送機構(gòu)側(cè)擋板內(nèi)側(cè)面上通過菱形軸承還安裝有下固定壓料輥，且下固定壓料輥置于輸送皮帶下方，在壓實物料的過程中，用于支撐輸送皮帶；安裝有皮帶主動輸送輥子的軸上還安裝有第一齒輪盤，第一齒輪盤外圈上安裝有轉(zhuǎn)速傳感器b；轉(zhuǎn)速傳感器b用來對第一齒輪盤進行脈沖檢測；所述輸送機構(gòu)側(cè)擋板上置于皮帶主動輸送輥子正上方上設置有上浮動壓料輥；所述上浮動壓料輥一端安裝壓料機構(gòu)中的上浮動壓料輥機構(gòu)的螺栓內(nèi)；

所述壓料機構(gòu)包括上浮動壓料輥機構(gòu)、上浮動壓料輥、擋料板、上固定壓料輥和支撐板；所述支撐板內(nèi)側(cè)壁上從右到左依次安裝有上固定壓料輥、擋料板和上浮動壓料輥機構(gòu)；所述上浮動壓料輥機構(gòu)包括螺栓、彈簧、滑動板、支撐板和高度調(diào)節(jié)墊塊；所述引導槽內(nèi)安裝有滑動板，滑動板可沿著引導槽上下移動；滑動板內(nèi)安裝有螺栓，螺栓上套裝用彈簧；所述上浮動壓料輥右側(cè)設置有上固定壓料輥；所述上固定壓料輥設置在支撐板內(nèi)側(cè)壁上；所述上固定壓料輥與下固定壓料輥上下相對設置。

進一步的，所述上固定壓料輥右側(cè)還設置有進料擋板，該進料擋板用來輔助壓料。

進一步的，所述轉(zhuǎn)速傳感器a和轉(zhuǎn)速傳感器b的輸出信號連接至plc的i/o口。

進一步的，所述螺栓通過引導槽安裝在支撐板上。

進一步的，所述皮帶主動輸送輥子由皮帶輸送電機帶動。

進一步的，所述驅(qū)動電機及皮帶輸送電機的控制引線連接至變頻器的i/o口。

進一步的，該切割器還包括控制顯示單元，控制顯示單元包括觸摸顯示屏、plc控制器、變頻器以及用于進行通信的串行通信接口。

該裝置實現(xiàn)秸稈切割速度調(diào)節(jié)的方法為：

切割速度是指滾筒切割轉(zhuǎn)速ω1，主要依據(jù)切割的輸送量(切割秸稈厚度)和秸稈類型，在確保有效切割斷所需要的最低滾筒切割轉(zhuǎn)速，同時試驗確定，并預先通過初始的參數(shù)設定；滾筒切割轉(zhuǎn)速主要有驅(qū)動的異步電機轉(zhuǎn)速決定；異步電機轉(zhuǎn)速依靠plc對變頻器控制，通過對轉(zhuǎn)速檢測，采用比例積分(pi)控制算法，對異步電機轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，確保速度穩(wěn)定準確。

本發(fā)明所述的一種秸稈切割速度和切割長度可調(diào)的滾筒式切割器，其實現(xiàn)秸稈切割長度調(diào)節(jié)的方法特征在于：

(1)首先，根據(jù)滾筒的旋轉(zhuǎn)滾,的直徑d1及動刀的數(shù)量m，從而得到了滾筒切割器在動刀間隙內(nèi)轉(zhuǎn)動所需的時間t。

(2)根據(jù)預先確定并輸入切割目標長度l參數(shù)，計算皮帶機帶輪最高轉(zhuǎn)速ω2。由于被切割秸稈被輸送到定刀時間應該小于等于滾筒切割器的的動刀轉(zhuǎn)動間隙所需要的時間。

經(jīng)兩式聯(lián)立可得：

(3)在可允許帶輪轉(zhuǎn)速內(nèi)，提升帶輪轉(zhuǎn)速ω2，可以再進一步反推計算滾筒切割轉(zhuǎn)速ω1，從而得到最高切割轉(zhuǎn)速。

l一切割目標長度

ω1一滾筒式切割器轉(zhuǎn)速

ω2一皮帶輸送器轉(zhuǎn)速

d1一滾筒式切割器直徑

d2一皮帶輸送器直徑

m一動刀數(shù)量

本發(fā)明具有有益效果：

(1)本發(fā)明基于電機變頻器調(diào)速和plc控制，通過對運行參數(shù)的檢測和旋轉(zhuǎn)滾筒及皮帶輸送機構(gòu)驅(qū)動控制，采用比例積分(pi)控制算法，實時調(diào)整旋轉(zhuǎn)滾筒及皮帶輸送電機的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)對切割速度及切割長度可控。

(2)本發(fā)明在傳統(tǒng)的皮帶輸送機基礎上，通過增設上浮動式、上固定式輥子的壓料輥子及擋料板等結(jié)構(gòu)，在輸送秸稈過程中先對蓬松的物料進行壓緊，提高了秸稈輸送的穩(wěn)定性，并對秸稈起到了夾持支撐切割的作用，解決了傳統(tǒng)的進料口堵料、切割不穩(wěn)定、切割不完善等現(xiàn)象，提高了切割的可靠性。

(3)本發(fā)明在切割過程中依據(jù)工況的變化調(diào)整切割速度及皮帶輸送速度，并合理的提高轉(zhuǎn)速來提高切割效率，并實現(xiàn)精確切割；滾筒切割機及皮帶輸送機是連續(xù)的工作狀態(tài)，避免了物料的過切割或空載切割，降低功耗；以plc為控制核心，控制旋轉(zhuǎn)滾筒及皮帶輸送機的轉(zhuǎn)速，自動化程度高，切割不受人工影響，切割合格率高，勞動強度低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明滾筒式切割器的總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明1中的滾筒切割裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明1中的壓料式喂料裝置正視示意圖；

圖4為圖3壓料式喂料裝置俯視示意圖；

圖5為本發(fā)明1中的皮帶輸送機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖5皮帶輸送機構(gòu)結(jié)構(gòu)右視示意圖；

圖7為圖1中的上浮動壓料輥機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為本發(fā)明工作原理組成框圖。

圖中，1.出料倉；2.螺旋式動刀片；3.旋轉(zhuǎn)滾筒；4.第一ucp軸承；5.上浮動壓料輥機構(gòu)；6.擋料板；7.上固定壓料輥；8.下固定壓料輥；9.輸送皮帶；10.皮帶被動輸送輥子；11.驅(qū)動電機；12.ucp軸承；13.皮帶主動輸送輥子；14.菱形軸承；15.輸送機構(gòu)側(cè)擋板；16.皮帶被動輸送輥子；17.旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸；18.轉(zhuǎn)速傳感器a；19.控制顯示單元；20.水平切割定刀；21.下料口；22.第一齒輪盤；23.第二齒輪盤；24.轉(zhuǎn)速傳感器b；25.菱形軸承；26.進料擋板；27.切割器支架；28.螺栓；29.墊片；30.高度調(diào)節(jié)墊塊；31.引導槽；32.彈簧；33.螺母；34.引導槽；35.滑動板36..上浮動壓料輥。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細說明。

本發(fā)明的切割器裝置可通過plc控制器及傳感器對滾筒及皮帶輸送轉(zhuǎn)速的控制及檢測，實現(xiàn)切割速度及切割長度可調(diào)。

如圖1所示，一種秸稈切割速度和切割長度可調(diào)的滾筒式切割器，由滾筒式切割裝置，壓料式喂料裝置，切割參數(shù)測試單元，切割參數(shù)調(diào)節(jié)驅(qū)動電機及驅(qū)動板，控制顯示單元以及電源等組成；

如圖1所示，所述滾筒式切割裝置主要包括出料口1、螺旋線型切割動刀2、安裝動刀的旋轉(zhuǎn)滾筒3、水平切割定刀20、支架21、ucp軸承座4及驅(qū)動軸17。其中，水平切割定刀片20安裝在支架的一側(cè)設置有喂料口處；螺旋式動刀片2通過緊固定螺絲安裝在旋轉(zhuǎn)滾筒面上；旋轉(zhuǎn)滾筒3通過鍵安裝在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸17來帶動旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)軸通過ucp軸承4安裝在支架上；出料口1安裝在旋轉(zhuǎn)滾筒的下方并安裝在支架上。水平切割定刀片20用于對輸送來的物料起到支撐的作用；旋轉(zhuǎn)滾筒3的旋轉(zhuǎn)用于對物料進行切割及伴隨著旋轉(zhuǎn)滾筒3的高速旋轉(zhuǎn)將加工處理好的物料在離心力的作用拋送到出料口。

如圖1、3、4、5和6所示，所述壓料式皮帶輸送裝置依次安裝的結(jié)構(gòu)有上浮動壓料輥5、擋料板6、上固定壓料輥7、皮帶輸送主動輥子13、下固定壓料輥8、皮帶輸送被動輥子10、皮帶9。其中，水平輸送帶放置在與喂料口處于同一水平位置；上浮動壓料輥5靠近喂料口放置在皮帶輸送機上方0.5cm處，通過彈簧與螺栓固定在外支架上；支架通過螺栓安裝在水平輸送帶的兩側(cè)；上固定壓料輥7通過固定在支架上的菱形軸承進行安裝固定；擋料板6通過螺栓安裝在上浮動壓料輥5與上固定壓料輥7間隙的下部。物料輸送中上浮動壓輥5用于物料的厚度自動調(diào)節(jié)高度防止堵塞；當物料從皮帶輸送機的一端開始進料，隨著皮帶前移，因物料自身特性導致堆放時物料松散，輸送到上固定壓料輥7時將物料進行第一次壓緊起到初步壓緊的作用，使得物料堆放緊湊且均勻性較好，中間經(jīng)過擋料板6的引導避免物料隨輥子轉(zhuǎn)動，輸送到上浮動壓料輥經(jīng)二次壓緊，能夠隨著物料不同厚度進行自動調(diào)節(jié)，不僅起到壓緊物料的目的還起到夾持物料切割的作用。

結(jié)合圖1和圖5所示，所述切割參數(shù)測試單元主要包括：轉(zhuǎn)速傳感器a18、轉(zhuǎn)速傳感器b24、第一齒輪盤22及第二齒輪盤23、傳感器安裝結(jié)構(gòu)以及各部分連接和安裝的零部件組成。其中，在旋轉(zhuǎn)滾筒3及皮帶輸送裝置的軸端面上通過鍵分別連接一個第二齒輪盤23及第一齒輪盤22；轉(zhuǎn)速傳感器b24通過安裝部件固定在與第一齒輪盤22的齒輪端面相距3mm處并且安裝位置與第一齒輪盤22的圓心處在同一水平線處放置；轉(zhuǎn)速傳感器a18通過安裝部件將轉(zhuǎn)速傳感器a18固定在皮帶輸送機架上與第二齒輪盤23的齒輪端面相距3mm處且與齒輪盤圓心在同一水平線處放置。通過測量對應的齒輪數(shù)，每旋轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生對應的脈沖數(shù)，當齒輪盤連續(xù)轉(zhuǎn)動時，霍爾元件通過輸出脈沖信號計數(shù)，將信號輸入plc控制器內(nèi)，完成數(shù)據(jù)測量。所述的轉(zhuǎn)速傳感器a18和轉(zhuǎn)速傳感器b24分別用于檢測測試單元中滾筒切割器裝置的旋轉(zhuǎn)滾筒轉(zhuǎn)速和皮帶輸送軸轉(zhuǎn)速，并對機械結(jié)構(gòu)的運轉(zhuǎn)特性進行檢測，對檢測數(shù)據(jù)進行傳輸。

如圖1和圖8所示，所述控制顯示單元包括分別與切割參數(shù)測試單元和切割參數(shù)調(diào)節(jié)驅(qū)動電機及驅(qū)動板相連的plc控制器、完成操作指令輸入和參數(shù)顯示的觸摸屏19及變頻器。plc控制器作為控制核心，采集各傳感器輸出信號及觸摸屏輸入信息，并進行分析處理，然后通過觸摸屏顯示各主要參數(shù)，通過控制變頻器控制電機運轉(zhuǎn)。

結(jié)合圖1和2所示，支撐結(jié)構(gòu)與切割滾筒間隙影響切割長短，所以有支撐切割可以較好的提高切割效果，水平切割定刀20起到支撐切割的目的。此外，上浮動壓料輥機構(gòu)5不僅完成了物料的壓緊更是完成了切割中物料的夾持作用，防止在切割過程中物料的移動和翹起而影響切割。

本發(fā)明中，旋轉(zhuǎn)滾筒3和主動輸送輥子13轉(zhuǎn)動動力由電機提供，驅(qū)動力通過與電機連接的驅(qū)動軸提供，為了保證測量數(shù)據(jù)的有效性和準確性，也為了便于工裝的設計與安裝，將用于測轉(zhuǎn)速的齒輪盤安裝在兩個驅(qū)動軸上。

實際切割過程中，切割轉(zhuǎn)速與皮帶輸送轉(zhuǎn)速是影響切割長度的主要因素。為了保證精確切割的要求，通過控制單元預設滾筒與輸送單元的轉(zhuǎn)速，作為一種優(yōu)先的切割及輸送速度。根據(jù)切割質(zhì)量得到旋轉(zhuǎn)滾筒轉(zhuǎn)速ω1，然后通過計算得到皮帶輸送機轉(zhuǎn)速ω2，則滾筒轉(zhuǎn)速與輸送轉(zhuǎn)度之比k＝60:1。

工作過過程描述：

將物料放在輸送皮帶9上隨皮帶向前輸送，通過進料擋板26讓一定厚度的秸稈通過。隨著皮帶向前輸送，經(jīng)過上固定輥子7與下固定輥子8的擠壓作用將蓬松的秸稈物料進行第一次壓實。壓實后為防止秸稈物料沿上固定輥子7邊緣翹起，在前進方向貼近上固定輥子7，距離輸送皮帶9上表面15mm處安裝擋料板6。當秸稈輸送到上浮動輥機構(gòu)5處，秸稈受到上浮動壓料輥36與皮帶主動輸送輥子13的擠壓作用下，將物料壓實且對物料起到夾持的作用。

秸稈一邊受到上浮動壓料輥36與皮帶主動輸送輥子13的夾持一邊受到輸送皮帶9的向前輸送，當輸送至水平切割定刀20處，驅(qū)動電機11通過皮帶帶動旋轉(zhuǎn)滾筒3，而螺旋式動刀片2在旋轉(zhuǎn)滾筒3旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動下對輸送至水平切割定刀20處的秸稈進行切割。切割的物料受到旋轉(zhuǎn)滾筒3旋轉(zhuǎn)的高速離心作用下拋送至下料口21處，受到因旋轉(zhuǎn)滾筒3旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的空氣擾動驅(qū)動切割后的物料進入出料倉1。

在切割過程中，通過傳感器a18對安裝在旋轉(zhuǎn)滾筒3上的第二齒輪盤23進行脈沖檢測，將檢測的數(shù)據(jù)發(fā)送至控制顯示單元19進行顯示；在輸送過程中，通過傳感器b24對安裝在主動輸送輥子13上的第一齒輪盤22進行脈沖檢測，將檢測的數(shù)據(jù)發(fā)送至控制顯示單元19進行顯示。通過控制顯示單元19對驅(qū)動電機11進行調(diào)速，用來實現(xiàn)精確切割的目的。

所述實施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式，但本發(fā)明并不限于上述實施方式，在不背離本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領域技術人員能夠做出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。