用于粮食筒仓的全液压螺旋清仓系统和自动清仓控制方法

技术领域

本发明涉及粮食仓储设备技术领域，尤其涉及一种用于粮食筒仓的全液压螺旋清仓系统和自动清仓控制方法。

背景技术

粮食筒仓出粮时，粮食通过仓底中心卸料口自流完毕后，会剩余一定量的粮食，目前主要通过清仓机将剩余粮食清理出筒仓。由于筒仓内复杂的作业环境，粉尘浓度大且粮食易板结，因此要求清仓机必需具备粉尘防爆、抗压、抗弯、破板结、工作效率高、操作简单、使用维护方便等特点。

目前，使用的清仓机主要是电动螺旋清仓机，但目前电动螺旋清仓机主要存在以下问题：

1、根据粮食筒仓最新粉尘防爆标准，筒仓内部为20区防爆级别，而目前还没有获得20区粉尘防爆认证的防爆电机，采用电驱动方式存在一定的安全隐患；

2、仓内粮食发生板结时，板结物料分布情况复杂且每仓均不相同，而电机在低转速时，处于恒转矩输出状态，输出扭矩基本不变，不能满足大扭矩板结清仓作业要求，破板结能力差；

3、电动螺旋清仓机需要带载或满载启动，启动电流大，造成供电系统瞬间负荷大。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种用于粮食筒仓的全液压螺旋清仓系统和清仓控制方法，在相同功率下驱动扭矩大、破板结能力更强，能够减少人员进入筒仓内作业的需求，同时在筒仓内无任何电气元件，能够从根本上解决粮食筒仓内清仓机电气粉尘防爆问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供了一种用于粮食筒仓的全液压螺旋清仓系统包括：

螺旋输送装置，设置于粮食筒仓内用于对粮食筒仓进行清仓作业，螺旋输送装置中设置有监测该螺旋输送装置中螺旋驱动压力的监测组件；液压系统，液压系统与螺旋输送装置连接；电控系统，电控系统与监测组件电连接，电控系统根据监测组件实时监测的信息控制液压系统输出用于调整螺旋输送装置的螺旋参数，以使螺旋输送装置依据螺旋参数对粮食筒仓进行清仓作业。

优选地，还包括与螺旋输送装置配合的公转推进装置，公转推进装置用于带动螺旋输送装置的一侧沿设置在粮食筒仓内的公转轨道移动；公转推进装置连接液压系统，液压系统设置第一预设值和第二预设值，其中第一预设值大于第二预设值；当监测组件监测的螺旋驱动压力大于第一预设值或小于第二预设值时，电控系统根据监测组件实时监测的信息控制液压系统输出用于调整公转推进装置中的移动参数，以配合螺旋输送装置自动完成筒仓内粮食的清仓作业。

优选地，电控系统还电连接信息采集组件；信息采集组件用于实时采集螺旋输送装置的运行阻力；当信息采集组件检测到螺旋输送装置的运行阻力达到板结程度时，电控系统控制液压系统达到恒功率设定压力，采用公式(1)获得螺旋参数，螺旋参数为螺旋转速：

其中，

n为螺旋输送装置的螺旋转速；

P为螺旋输送装置的螺旋驱动压力；

P

n

优选地，液压系统包括液压变量柱塞泵、螺旋驱动马达、公转驱动马达和电液比例多路阀；螺旋驱动马达与螺旋输送装置连接，公转驱动马达与公转推进装置连接；液压变量柱塞泵通过第一回路与电液比例多路阀的入口端连通，用于为电液比例多路阀提供输入流量；电液比例多路阀的第一出口端通过第二回路与螺旋驱动马达连通，以调节螺旋驱动马达的第一输入流量，获得调整后螺旋输送装置的螺旋参数；电液比例多路阀的第二出口端通过第三回路和公转驱动马达连通，以调节公转驱动马达的第二输入流量，获得调整后公转推进装置的移动参数。

优选地，电液比例多路阀包括通过管路连通的输入联、至少一个螺旋驱动输出联和至少一个公转驱动输出联；当螺旋驱动输出联为一个时，螺旋驱动输出联通过第二回路与螺旋驱动马达连通；当螺旋驱动输出联为多个时，螺旋驱动输出联并联后通过第二回路与螺旋驱动马达连通；当公转驱动输出联为一个时，公转驱动输出联通过第三回路与公转驱动马达连通；当公转驱动输出联为多个时，公转驱动输出联并联后通过第三回路与公转驱动马达连通；输入联通过第一回路与液压变量柱塞泵连通。

优选地，液压系统还包括双向缓冲溢流阀，双向缓冲溢流阀设置在第二回路和/或第三回路上。

优选地，监测组件为螺旋驱动压力传感器，螺旋驱动压力传感器设置在第三回路上。

优选地，液压系统还包括液压过滤器和散热器；液压过滤器和散热器均通过连接管路与输入联连通。

优选地，螺旋驱动输出联包括设置在管路上的第一先导控制阀、第一多路阀芯和第一阀前压力补偿阀；和/或公转驱动输出联包括设置在管路上的第二先导控制阀、第二多路阀芯和第二阀前压力补偿阀；和/或输入联包括设置在管路上的先导压力产生阀、主溢流阀和梭阀。

本发明还提供一种用于粮食筒仓的全液压螺旋自动清仓控制方法，采用上述的用于粮食筒仓的全液压螺旋清仓系统，方法包括监测组件采集螺旋输送装置中的螺旋驱动压力，并将采集到的螺旋驱动压力传输至电控系统；电控系统根据获取到的采集螺旋驱动压力进行运算，以调整螺旋输送装置的螺旋参数。

优选地，采用的用于粮食筒仓的全液压螺旋清仓系统还包括与螺旋输送装置配合的公转推进装置；公转推进装置连接液压系统，液压系统设置第一预设值和第二预设值，其中第一预设值大于第二预设值；当监测组件监测的螺旋驱动压力大于第一预设值或小于第二预设值时，电控系统根据获取到的螺旋驱动压力进行运算，以调整公转推进装置的移动参数。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

本发明提供的一种用于粮食筒仓的全液压螺旋清仓系统，电控系统能够根据监测组件实时监测的螺旋驱动压力信息控制液压系统输出用于调整螺旋输送装置的螺旋参数，以使螺旋输送装置依据螺旋参数对粮食筒仓进行清仓作业。当筒仓内粮食出现严重板结时，螺旋输送装置的螺旋驱动压力升高，液压系统自动调节输出流量，螺旋转速降低，扭矩增加，在相同功率下驱动扭矩大、破板结能力更强，能够减少人员进入筒仓内作业，同时在筒仓内无任何电气元件，能够从根本上解决清仓机在散粮筒仓内的电气粉尘防爆问题，安全性更高，并且，在物料未出现板结时，可自动进行清仓作业，无需人员进入，自动化无人化程度高，降低劳动强度。

本发明提供的一种用于粮食筒仓的全液压螺旋清仓控制方法，在相同功率下驱动扭矩大、破板结能力更强，能够减少人员进入筒仓内作业，同时在筒仓内无任何电气元件，能够从根本上解决清仓机在散粮筒仓内的电气粉尘防爆问题，安全性更高，并且，在物料未出现板结时，可自动进行清仓作业，无需人员进入，自动化无人化程度高，降低劳动强度。

附图说明

图1为本发明的用于粮食筒仓的全液压螺旋清仓系统的正视图；

图2为本发明的用于粮食筒仓的全液压螺旋清仓系统的俯视图；

图3为图1中的局部示意图；

图4为液压滑环的结构示意图；

图5为液压系统一实施例的示意图；

图6为液压系统另一实施例的示意图。

【附图标记说明】

1：机头传动装置；11：传动轴；12：液压滑环连接轴；13：液压滑环；131：固定部；132：转动部；14：防护罩；15：万向节；

2：旋转定心装置；

3：螺旋输送装置；

4：公转推进装置；

5：公转轨道；

6：机身支撑装置；

701：液压变量柱塞泵；702：螺旋驱动马达；703：公转驱动马达；704：电液比例多路阀；705：第一回路；706：第二回路；707：第三回路；708：双向缓冲溢流阀；709：螺旋驱动压力传感器；710：液压过滤器；711：散热器；712：第一先导控制阀；713：第一多路阀芯；714：第一阀前压力补偿阀；715：第二先导控制阀；716：第二多路阀芯；717：第二阀前压力补偿阀；718：先导压力产生阀；719：主溢流阀；720：梭阀；721：泵站电机。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例一

如图1-2所示，本发明提供了一种用于粮食筒仓的全液压螺旋清仓系统，包括机头传动装置1、旋转定心装置2、螺旋输送装置3、公转推进装置4、公转轨道5、机身支撑装置6、液压系统和电控系统。

螺旋输送装置3设置于粮食筒仓内用于对粮食筒仓进行清仓作业，其中清仓作业包括运输筒仓内的粮食或当筒仓内出现粮食板结时旋转消除筒仓内粮食板结，螺旋输送装置3中设置有监测该螺旋输送装置3中螺旋驱动压力的监测组件，液压系统分别与螺旋输送装置3和公转推进装置4连接，电控系统与监测组件电连接，电控系统根据监测组件实时监测的信息控制液压系统输出用于调整螺旋输送装置3的螺旋参数，以使螺旋输送装置3依据螺旋参数对粮食筒仓进行清仓作业。

公转推进装置4与螺旋输送装置3配合，公转推进装置4用于带动螺旋输送装置3的一侧沿设置在粮食筒仓内的公转轨道5移动。公转推进装置4连接液压系统，在液压系统中设置第一预设值和第二预设值，其中第一预设值大于第二预设值，当监测组件监测的螺旋驱动压力大于第一预设值或小于第二预设值时，电控系统根据监测组件实时监测的信息控制液压系统输出用于调整公转推进装置4中的移动参数，以配合螺旋输送装置3自动完成筒仓内粮食的清仓作业。

如图3所示，具体地，机头传动装置1包括传动轴11和液压滑环13组件。液压滑环13组件包括液压滑环连接轴12与液压滑环连接轴12连接的液压滑环13，液压滑环连接轴12的下端与旋转定心装置2连接。如图4所示，液压滑环13包括固定部131和转动部132，液压滑环13的固定部131与液压滑环连接轴12连接，液压滑环13的转动部132工作时可以绕着液压滑环连接轴12的中心旋转。在本实施例中，机身支撑装置6通过螺栓与螺旋输送装置3固定连接，公转推进装置4安装在螺旋输送装置3的外侧。公转推进装置4上装有链轮，公转轨道5上加工有链轮孔，通过链轮和链轮孔之间的啮合实现公转推进装置4在公转轨道5上移动。传动轴11通过万向节15与螺旋输送装置3连接，在本实施例中，如图1所示，螺旋输送装置3的螺旋采用两个万向节15，进而解决机头传动装置1传动轴11中心和螺旋输送装置3螺旋中心不同心的问题。

本实施例提供的一种用于粮食筒仓的全液压螺旋清仓系统，电控系统能够根据监测组件实时监测的螺旋驱动压力信息控制液压系统输出用于调整螺旋输送装置3的螺旋参数，以使螺旋输送装置3依据螺旋参数对粮食筒仓进行清仓作业。当筒仓内粮食出现严重板结时，螺旋输送装置3的螺旋驱动压力升高，液压系统自动调节输出流量，螺旋转速降低，扭矩增加，在相同功率下驱动扭矩大、破板结能力更强，能够减少人员进入筒仓内作业，同时在筒仓内无任何电气元件，能够从根本上解决清仓机在散粮筒仓内的电气粉尘防爆问题，安全性更高，并且，在物料未出现板结时，可自动进行清仓作业，无需人员进入，自动化无人化程度高，降低劳动强度。

在实际应用的过程中，机头传动装置1还包括防护罩14，在工作时，液压滑环13的固定部131与液压滑环连接轴12连接固定不动，防护罩14、传动轴11、万向节15、液压滑环13的旋转部绕着液压滑环13的固定部131及液压滑环连接轴12的中心在水平方向上旋转，液压滑环13的作用是防止在旋转过程中，所有液压管路缠绕在一起，使液压系统无法正常工作。

在实际应用的过程中，电控系统还电连接信息采集组件，信息采集组件用于实时采集螺旋输送装置3的运行阻力，信息采集组件根据检测到,螺旋输送装置的运行阻力的大小判断粮食是否产生板结。

当信息采集组件检测到螺旋输送装置的运行阻力达到板结程度时，电控系统控制液压系统达到恒功率设定压力，采用公式(1)获得螺旋参数，螺旋参数为螺旋转速：

其中，

n为螺旋输送装置的螺旋转速；

P为螺旋输送装置的螺旋驱动压力；

P

n

如图5-6所示，液压系统包括液压变量柱塞泵701、螺旋驱动马达702、公转驱动马达703和电液比例多路阀704。其中，螺旋驱动马达702与螺旋输送装置3连接为螺旋输送装置3提供动力，公转驱动马达703与公转推进装置4连接为公转推进装置4连接提供动力。液压变量柱塞泵701通过第一回路705与电液比例多路阀704的入口端连通，用于为电液比例多路阀704提供输入流量，电液比例多路阀704的第一出口端通过第二回路706与螺旋驱动马达702连通，以调节螺旋驱动马达702的第一输入流量，进而控制螺旋输送装置3的螺旋速度，电液比例多路阀704的第二出口端通过第三回路707和公转驱动马达703连通，以调节公转驱动马达703的第二输入流量，进而控制公转推进装置4的移动速度。在本实施例中，监测组件为设置在第三回路707上的螺旋驱动压力传感器709。

其中，液压变量柱塞泵701具有负载敏感、恒功率功能和压力切断功能，负载敏感功能保证液压变量柱塞泵701的泵口输出压力和电液比例多路阀704反馈的负载敏感压力压差不变，从而自动调节流量输出，保证液压系统高效工作。

恒功率功能保证在螺旋工作阻力较大时，液压变量柱塞泵701在工作功率不变的情况下，自动提高工作压力，减小流量，增大扭矩，降低转速，提升螺旋输送装置3的驱动能力，当工作阻力减小时，液压柱塞泵减小工作压力，增加流量，降低扭矩，提高转速，提升螺旋驱动输送装置的输送能力。当系统压力达到额定工作压力时，液压变量柱塞泵701流量输出基本为零，保护液压元件，比溢流阀保护方式更节能。

在本实施例中，电液比例多路阀704包括通过管路连通的输入联、至少一个螺旋驱动输出联和至少一个公转驱动输出联。如图5所示，当螺旋驱动输出联为一个时，螺旋驱动输出联通过第二回路706与螺旋驱动马达702连通，当螺旋驱动输出联为多个时，螺旋驱动输出联并联后通过第二回路706与螺旋驱动马达702连通。在图6中示出了两个螺旋驱动联，应当说明的是，在本实施例中根据实际需求设置螺旋驱动输出联的数量。螺旋驱动输出联通过第二回路706与螺旋驱动马达702连通，是用于控制螺旋驱动马达702的速度及旋转方向。

其中，螺旋驱动输出联包括设置在管路上的第一先导控制阀712、第一多路阀芯713和第一阀前压力补偿阀714，第一先导控制阀712包括两个比例减压阀，用于控制第一多路阀芯713位移，进而控制螺旋驱动马达702的正反转及转速。第一阀前压力补偿阀714用于保证电液比例多路阀704中螺旋驱动输出联阀前阀后的压力恒定，使旋转驱动输出联流量控制平稳。应当说明的是，在本实施例中管路包括多个连通的支管路，各个阀门设置在支管路上，在本实施例中不限定支管路的具体连接关系只要能够实现其功能即可。

在实际应用的过程中，液压系统还包括双向缓冲溢流阀708和泵站电机721，双向缓冲溢流阀708设置在第二回路706和/或第三回路707上，当螺旋驱动马达702遇到瞬态超过额定压力大载荷时，双向缓冲溢流阀708打开，将高压油释放，进行保护，以防止螺旋驱动相关液压件过载。

当螺旋输送装置3螺旋旋转工作时，螺旋驱动压力传感器709监测的压力值一旦压力值过低，则认为液压管路出现爆裂，泵站电机721断电，系统停止工作。

应当说明的是，在本实施例中根据实际需求设置公转驱动输出联的数量。当公转驱动输出联为一个时，公转驱动输出联通过第三回路707与公转驱动马达703连通，当公转驱动输出联为多个时，公转驱动输出联并联后通过第三回路707与公转驱动马达703连通。其中，公转驱动输出联通过第三回路707与公转驱动马达703连通，是用于控制公转驱动马达703的速度及旋转方向。公转驱动输出联包括设置在管路上的第二先导控制阀715、第二多路阀芯716和第二阀前压力补偿阀717，第一先导控制阀712由两个比例减压阀组成，用于控制第二多路阀芯716的位移，进而控制公转驱动马达703正反转及转速。第二阀前压力补偿阀717用于保证电液比例多路阀704中第二阀前阀后压力恒定，使公转驱动输出联流量控制平稳。

输入联通过第一回路705与液压变量柱塞泵701连通，用于为电液比例多路阀704提供输入流量。输入联包括设置在管路上的先导压力产生阀718、主溢流阀719和梭阀720，先导压力产生阀718用于产生先导控制高压油，其中第一先导控制阀712和第二先导控制阀715的高压油都由先导压力产生阀718提供。主溢流阀719的设定压力高于液压变量柱塞泵701的压力切断设定压力，保证压力切断功能失效时，可避免液压系统过载。梭阀720用于比较电液比例多路阀704中螺旋驱动输出联和公转驱动输出联的负载敏感系统油压力，并将比较后的最高压力反馈给液压变量柱塞泵701的负载敏感油口，用于调整液压变量柱塞泵701的流量。

优选地，液压系统还包括液压过滤器710和散热器711，液压过滤器710和散热器711均通过连接管路与输入联连通。其中，液压过滤器710用于过滤管路中液压油中杂质，保护液压元件。散热器711用于冷却液压油以防止系统中热量过高。

实施例二：

本实施例提供了一种用于粮食筒仓的全液压螺旋自动清仓控制方法，采用实施例一中的用于粮食筒仓的全液压螺旋清仓系统。该方法包括：

监测组件采集螺旋输送装置3中的螺旋驱动压力，并将采集到的螺旋驱动压力传输至电控系统，电控系统根据获取到的螺旋驱动压力进行运算，以调整螺旋输送装置3的螺旋参数。

信息采集组件根据检测的螺旋输送装置3的运行阻力判断粮食是否产生板结，当检测到粮食筒仓内物料未出现板结时，液压系统未达到恒功率设定压力，电控系统输出驱动电流比例控制第一先导控制阀712输出压力，第一先导控制阀712输出压力比例控制第一多路阀芯713输出流量，第一多路阀芯713输出流量比例控制螺旋驱动马达702进而控制螺旋输送装置3转速，即通过采用公式(2)获得螺旋参数，螺旋参数为螺旋转速；

其中，

n为螺旋输送装置的螺旋转速；

I为电控系统输出驱动电流；

I

I

I

n

且在液压系统设置第一预设值和第二预设值，其中第一预设值大于第二预设值，当监测组件监测的螺旋驱动压力大于第一预设值或小于第二预设值时，电控系统根据获取到的螺旋驱动压力进行运算，以调整公转推进装置的移动参数。当信息采集组件检测到粮食筒仓内物料未出现板结时，公转推进装置4根据螺旋驱动马达702的螺旋驱动压力进行控制，当螺旋驱动马达702实际螺旋驱动压力高于设定第一预设压力时，即表明螺旋输送装置3内物料较多，液压系统控制公转驱动马达703停止，螺旋驱动马达702按照额定转速旋转。当螺旋驱动马达702实际螺旋驱动压力低于第二预设压力时，即表明螺旋输送装置3内的物料较少，液压系统控制公转驱动马达703前进，螺旋驱动马达702转速降低，在本实施例中第一预设值为11Mpa，第二预设值为7Mpa。

当信息采集组件检测到粮食筒仓内物料出现板结的信息时，电控系统控制液压系统达到恒功率设定压力，采用公式(1)获得螺旋参数，螺旋参数为螺旋转速：

其中，

n为螺旋输送装置的螺旋转速；

P为螺旋输送装置的螺旋驱动压力；

P

n

本实施例提供的一种用于粮食筒仓的全液压螺旋清仓系统，电控系统能够根据监测组件实时监测的螺旋驱动压力信息控制液压系统输出用于调整螺旋输送装置3的螺旋参数，以使螺旋输送装置3依据螺旋参数对粮食筒仓进行清仓作业。当筒仓内粮食出现严重板结时，螺旋输送装置3的螺旋驱动压力升高，液压系统自动调节输出流量，螺旋转速降低，扭矩增加，在相同功率下驱动扭矩大、破板结能力更强，能够减少人员进入筒仓内作业，同时在筒仓内无任何电气元件，能够从根本上解决清仓机在散粮筒仓内的电气粉尘防爆问题，安全性更高，并且，在物料未出现板结时，可自动进行清仓作业，无需人员进入，自动化无人化程度高，降低劳动强度。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。