CN103276760A - 农田开沟机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农机领域，尤其涉及一种农田开沟机，其包括机架、开沟刀盘、支撑装置、驱动装置和控制器，所述开沟刀盘和支撑装置分别设于所述机架上，所述驱动装置与开沟刀盘的转轴连接，所述控制器控制驱动装置分别驱动开沟刀盘进行开沟作业和支撑装置进行升降运动，驱动装置为独立的液压系统。本发明利用驱动装置带动开沟刀盘旋转，且带动支撑装置升降运动而调节机架的高度从而进行开沟作业深度调整；采用液压驱动式工作原理，开沟作业的动力通过独立的液压系统提供，并通过农田开沟机控制方法对农田开沟机开沟刀盘旋转速度和支撑装置升降进行自动控制，实现开沟刀盘转速和开沟作业深度的实时调整，提高农田开沟机针对不同土壤条件的作业适应性。

Description

农田开沟机及其控制方法

技术领域

本发明涉及农机领域，尤其涉及一种农田开沟机及其控制方法。

背景技术

农田灌溉水渠和排水沟是我国农田重要的基础设施。目前，我国农田灌溉水渠大部分是由人工或者普通工程挖掘机械挖成的土渠，所挖出的沟型很不规范，需要利用人工进行修整，影响灌溉水渠质量和施工效率。我国现有用于农田水渠施工的专用开沟设备较少，基本上用铧式犁开沟或者工程挖掘机械开沟，已有的能够完成梯形截面水渠开挖的开沟设备主要采用机械驱动式，利用旋转铣削的工作原理进行开沟作业，由拖拉机后动力输出轴通过万向节传动轴输出动力到变速箱，由变速箱分别给对称的开沟部件提供旋转动力，利用高速旋转的刀盘铣削和抛掷土壤以开挖沟渠，开沟设备采用三点悬挂式挂接在拖拉机后面三点悬挂架上，利用拖拉机自身的液压提升系统手动调节开沟机的作业深度，开沟设备需要多次重复作业才能完成梯形截面水渠的开挖。

现有的开沟设备主要有如下缺陷：开沟作业过程中开沟设备本身动力消耗比较大，作业过程中增大了拖拉机动力消耗，对配套拖拉机的要求非常高，通用性差；采用机械传动提供动力，传动比单一，开沟刀盘的旋转速度无法调整，降低了已有开沟设备作业过程中对不同土土壤条件的适应性，开沟机应用范围受限；开沟设备采用三点悬挂式挂接在拖拉机后面三点悬挂架上，利用拖拉机自身的液压提升系统手动调节开沟设备的作业深度，造成开沟设备作业深度无法实时自动调整，开沟设备需要多次重复作业，不能一次性完成梯形截面水渠开挖。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种可调节开沟刀盘转速和开沟作业深度的农田开沟机及其控制方法。

（二）技术方案

为达上述目的，本发明提供一种农田开沟机，包括机架、开沟刀盘、支撑装置、驱动装置和控制器，所述开沟刀盘和支撑装置分别设于所述机架上，所述驱动装置与开沟刀盘的转轴连接，所述控制器控制驱动装置分别驱动开沟刀盘进行开沟作业和支撑装置进行升降运动。

优选的，所述驱动装置包括依次连接的液压油箱、液压泵、液压阀组和液压马达，所述液压马达与所述开沟刀盘连接，所述液压阀组由所述控制器控制。

优选的，所述机架下方设有两个开沟刀盘，所述开沟刀盘的转轴与所述液压马达连接；所述液压马达上设有第一转速传感器，其将转速信号传递给所述控制器。

优选的，所述开沟刀盘的转轴成倒“V”字型设置且所述开沟刀盘的转轴与所述农田开沟机的行驶方向垂直；所述开沟刀盘上方设有固定于机架上的挡土板；所述开沟刀盘沿所述农田开沟机的行驶方向的后方设有固定于机架上的刮土成型板。

优选的，所述液压泵通过离合器与发动机连接，所述离合器上设有离合器推杆，所述离合器推杆上设有第一位移传感器；所述发动机与发动机油箱之间的油门推杆上设有第二位移传感器；所述第一位移传感器和第二位移传感器将位移信号传递给所述控制器；所述发动机上设有第二转速传感器，其将转速信号传递给所述控制器。

优选的，所述发动机与固定于机架上的散热水箱连接。

优选的，所述支撑装置包括支撑轮连接架和支撑轮组，所述支撑轮组通过所述支撑轮连接架与机架连接；所述驱动装置还包括与所述液压阀组连接的液压缸，所述液压缸与所述支撑轮组连接，用于调节所述支撑轮组的升降；所述液压缸上设有第三位移传感器，其将位移信号传递给所述控制器。

一种农田开沟机的控制方法，包括以下步骤：

S1.控制器初始化，包括离合器分离、发动机油门调整到怠速位置、电磁阀断电、电磁换向阀断电；

S2.读取第一转速传感器值，读取第二转速传感器值；

S3.显示液压马达转速值，显示发动机转速值；

S4.判断控制器界面的操作键是否按下：

若未按下，离合器推杆断电停止动作，油门推杆断电停止动作，液压阀组断电液压缸停止动作，返回步骤S2；

若按下，进行下一步骤；

S5.根据按键类型，完成动作后返回步骤S2。

优选的，步骤S5中的按键类型包括离合器结合键、离合器分离键、液压马达启动键、液压马达停止键、液压马达转速上升键、液压马达转速下降键、农田开沟机上升键和农田开沟机下降键。

（三）有益效果

本发明采用上述技术方案提供的农田开沟机及其控制方法，利用驱动装置带动开沟刀盘旋转，且带动支撑装置升降运动而调节机架的高度从而进行开沟作业深度调整；采用液压驱动式工作原理，开沟作业的动力通过独立的液压系统提供，并通过提出的农田开沟机控制方法对农田开沟机开沟刀盘旋转速度和支撑装置升降进行自动控制，实现开沟刀盘转速和开沟作业深度的实时调整，提高农田开沟机针对不同土壤条件的作业适应性，有效降低拖拉机动力消耗，提高配套机具的通用性，提高农田开沟机的利用率和作业效率。

附图说明

图1是本发明农田开沟机连接拖拉机时的结构图；

图2是本发明农田开沟机的主视图；

图3是本发明农田开沟机的左视图；

图4是本发明农田开沟机的液压系统原理图；

图5是本发明农田开沟机的控制原理框图；

图6是本发明农田开沟机的控制流程图；

图7是本发明农田开沟机油门推杆动作的控制流程图。

图中，1：牵引架；2：发动机油箱支架；3：发动机油箱；4：第二转速传感器；5：离合器；6：油门推杆；7：发动机；8：散热水箱；9：机架；10：支撑轮连接架；11：液压油箱；12：支撑轮组；13：液压缸；14：第三位移传感器；15：刮土成型板；16：开沟刀盘；17：调节拉杆；18：挡土板；19：液压阀组；20：离合器推杆；21：液压泵；22：拖拉机；23：液压马达；24：控制器；25：第一转速传感器；27：第二溢流阀；28：第一溢流阀；29：第二滤网；30：第一滤网；31：电磁阀；32：电磁换向阀；33：分流集流阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的农田开沟机及其控制方法作进一步详细说明。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1至图4所示，本发明的农田开沟机包括机架9、开沟刀盘16、支撑装置、驱动装置和控制器24，开沟刀盘16和支撑装置分别设于机架9上，驱动装置与开沟刀盘16的转轴连接，控制器24控制驱动装置分别驱动开沟刀盘16进行开沟作业和支撑装置进行升降运动而调节机架的高度从而进行开沟作业深度调整。农田开沟机通过设置于机架9上的牵引架1与拖拉机22连接，并由拖拉机22牵引农田开沟机行驶，其中，牵引架1与机架9的安装角度可由调节拉杆17进行调整，以适应不同的土壤环境。

驱动装置包括依次连接的液压油箱11、液压泵21、液压阀组19和液压马达23，液压马达23与开沟刀盘16连接，液压阀组19由控制器24控制。驱动装置还包括与液压阀组19连接的液压缸13，液压缸13与支撑装置连接。农田开沟机的动力由独立的液压系统提供，主要通过独立的发动机带动液压泵21，大幅度降低配套拖拉机的功率，利用液压马达23带动开沟刀盘16旋转，实现开沟刀盘16转速的实时调整，利用液压缸13带动支撑装置运动，使农田开沟机升降而进行开沟作业深度的实时调整。

其中，机架9下方设有两个的开沟刀盘16，开沟刀盘16的转轴与液压马达23连接，其中，两个开沟刀盘16的转轴成倒“V”字型设置且开沟刀盘16的转轴与农田开沟机的行驶方向垂直，两个开沟刀盘16的转轴的夹角可根据开沟的沟槽角度进行调整。开沟刀盘16上方设有固定于机架9上的挡土板，用来防止开沟作业时泥土飞扬。开沟刀盘16沿农田开沟机的行驶方向的后方设有固定于机架9上的刮土成型板15，可及时清理开沟刀盘16上的泥土。

支撑装置包括支撑轮连接架10和支撑轮组12，支撑轮组12通过支撑轮连接架10与机架9连接；液压缸13与支撑轮组12连接，用于调节支撑轮组12的升降从而调节机架9的升降；液压缸13上设有第三位移传感器14，其将位移信号传递给控制器24。

根据农田开沟机的行驶方向将机架9两侧的液压马达23分为左液压马达和右液压马达，其中左液压马达上设有第一转速传感器25，其将转速信号传递给所述控制器24。液压泵21通过离合器5与发动机7连接，离合器5上设有离合器推杆20，离合器推杆20上设有第一位移传感器；发动机7与发动机油箱3之间的油门推杆6上设有第二位移传感器；第一位移传感器和第二位移传感器将位移信号传递给控制器24；发动机上设有第二转速传感器4，其将转速信号传递给控制器24。优选的，发动机7与固定于机架9上的散热水箱8连接，防止发动机过热。

本发明农田开沟机的工作原理是通过发动机7提供动力带动液压泵21工作，为液压缸13和液压马达23提供液压动力。通过一个控制器24对液压阀组19上的电磁换向阀32进行控制，实现对液压缸13的伸缩控制，通过液压缸13的伸缩可以带动支撑轮组12进行转动，实现开沟作业过程中的整机作业深度调整，并且运输过程中利用液压缸13将整机抬升到最高位置可方便运输；通过对液压阀组19上的电磁阀31进行控制，实现对液压马达23转动速度进行控制，从而带动开沟刀盘16进行不同转速旋转，通过液压缸13控制整机下降，实现开沟刀盘16入土后切削土壤，并将土壤抛出。如图4所示，液压油箱11内的液压油经液压泵21吸取并加压后，分两路进入液压缸13和液压马达23。其一，液压油从第二滤网29经电磁换向阀32进入液压缸13，第二滤网29与液压泵21之间的管路上设有带第二溢流阀27的旁路；其二，液压油从第一滤网30依次经电磁阀31、分流集流阀33进入液压马达23，第一滤网30与液压泵21之间的管路上设有带第一溢流阀28的旁路。拖拉机22与牵引架1相连接带动农田开沟机前进，根据两个开沟刀盘16的安装角度可以完成不同梯形截面沟渠的挖掘。

本发明运用电液控制技术和传感器技术，对农田开沟机的开沟刀盘旋转速度和支撑轮组升降进行自动控制，提高农田开沟机针对不同土壤条件的作业适应性，有效降低拖拉机动力消耗，提高农田开沟机的利用率和作业效率。

进一步地，根据本发明的农田开沟机进行农田开沟的控制方法，如图5和图6所示，包括以下步骤：

S1.控制器初始化，包括离合器分离、发动机油门调整到怠速位置、电磁阀断电、电磁换向阀断电；

S2.读取第一转速传感器值，读取第二转速传感器值；

S3.显示液压马达转速值，显示发动机转速值；

S4.判断控制器界面的操作键是否按下：

若未按下，离合器推杆断电停止动作，油门推杆断电停止动作，液压阀组断电液压缸停止动作，返回S2；

若按下，进行下一步骤；

S5.根据按键类型，完成动作后返回S2。

其中，S5中的按键类型包括离合器结合键、离合器分离键、液压马达启动键、液压马达停止键、液压马达转速上升键、液压马达转速下降键、农田开沟机上升键和农田开沟机下降键。

若为离合器结合键或离合器分离键按下，控制器控制离合器推杆动作使离合器结合或分离；

若为液压马达启动键或液压马达停止键按下，控制器控制电磁阀通/断电使液压马达启动或停止；

若为液压马达转速上升键或液压马达转速下降键按下，控制器控制油门推杆动作驱动油门增大或减小，使液压马达转速上升或下降；

若为农田开沟机上升键或农田开沟机下降键按下，控制器控制电磁换向阀动作使农田开沟机上升或下降。

如图7所示，以下仅以控制器控制油门推杆动作驱动油门增大/减小流程为例进行说明：

S501.读取油门推杆位移传感器的数值；

S502.判断按键类型：

若为转速上升键按下：开沟机上升指示灯亮，开沟机下降指示灯灭；判定油门推杆位移传感器的值是否大于等于油门最大位置值：当回答为“否”：输出油门推杆位伸出控制信号；当回答为“是”：无操作；

若为转速下降键按下：开沟机下降指示灯亮，开沟机上升指示灯灭；判定油门推杆位移传感器的值是否小于等于发动机怠速时油门位置值：当回答为“否”：输出油门推杆位收回控制信号；当回答为“是”：无操作；

S503.本控制周期结束。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴。

Claims (9)

1.一种农田开沟机，其特征在于：所述农田开沟机包括机架（9）、开沟刀盘（16）、支撑装置、驱动装置和控制器（24），所述开沟刀盘（16）和支撑装置分别设于所述机架（9）上，所述驱动装置与开沟刀盘（16）的转轴连接，所述控制器（24）控制驱动装置分别驱动开沟刀盘（16）进行开沟作业和支撑装置进行升降运动。

2.根据权利要求1所述的农田开沟机，其特征在于：所述驱动装置包括依次连接的液压油箱（11）、液压泵（21）、液压阀组（19）和液压马达（23），所述液压马达（23）与所述开沟刀盘（16）连接，所述液压阀组（19）由所述控制器（24）控制。

3.根据权利要求2所述的农田开沟机，其特征在于：所述机架（9）下方设有两个开沟刀盘（16），所述开沟刀盘（16）的转轴与所述液压马达（23）连接；所述液压马达（23）上设有第一转速传感器（25），其将转速信号传递给所述控制器（24）。

4.根据权利要求3所述的农田开沟机，其特征在于：所述开沟刀盘（16）的转轴成倒“V”字型设置且所述开沟刀盘（16）的转轴与所述农田开沟机的行驶方向垂直；所述开沟刀盘（16）上方设有固定于机架（9）上的挡土板；所述开沟刀盘（16）沿所述农田开沟机的行驶方向的后方设有固定于机架（9）上的刮土成型板（15）。

5.根据权利要求2所述的农田开沟机，其特征在于：所述液压泵（21）通过离合器（5）与发动机（7）连接，所述离合器（5）上设有离合器推杆（20），所述离合器推杆（20）上设有第一位移传感器；所述发动机（7）与发动机油箱（3）之间的油门推杆（6）上设有第二位移传感器；所述第一位移传感器和第二位移传感器将位移信号传递给所述控制器（24）；所述发动机上设有第二转速传感器（4），其将转速信号传递给所述控制器（24）。

6.根据权利要求5所述的农田开沟机，其特征在于：所述发动机（7）与固定于机架（9）上的散热水箱（8）连接。

7.根据权利要求2-6任一项所述的农田开沟机，其特征在于：所述支撑装置包括支撑轮连接架（10）和支撑轮组（12），所述支撑轮组（12）通过所述支撑轮连接架（10）与机架（9）连接；所述驱动装置还包括与所述液压阀组（19）连接的液压缸（13），所述液压缸（13）与所述支撑轮组（12）连接，用于调节所述支撑轮组（12）的升降；所述液压缸（13）上设有第三位移传感器（14），其将位移信号传递给所述控制器（24）。

8.一种农田开沟机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.控制器初始化，包括离合器分离、发动机油门调整到怠速位置、电磁阀断电、电磁换向阀断电；

S2.读取第一转速传感器值，读取第二转速传感器值；

S3.显示液压马达转速值，显示发动机转速值；

S4.判断控制器界面的操作键是否按下：

若未按下，离合器推杆断电停止动作，油门推杆断电停止动作，液压阀组断电液压缸停止动作，返回步骤S2；

若按下，进行下一步骤；

S5.根据按键类型，完成动作后返回步骤S2。

9.根据权利要求8所述的农田开沟机进行农田开沟的控制方法，其特征在于，步骤S5中的按键类型包括离合器结合键、离合器分离键、液压马达启动键、液压马达停止键、液压马达转速上升键、液压马达转速下降键、农田开沟机上升键和农田开沟机下降键。

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