CN104938072B

CN104938072B - 双平衡油缸横向水平控制装置

Info

Publication number: CN104938072B
Application number: CN201510291812.0A
Authority: CN
Inventors: 李革; 王益新; 谢建东; 李鉴方; 叶永松; 王婵; 李世明
Original assignee: Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Current assignee: Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2015-05-29
Publication date: 2016-11-02
Anticipated expiration: 2035-05-29
Also published as: CN104938072A

Abstract

本发明公开了一种双平衡油缸横向水平控制装置，包括机架、左提升臂、左提升油缸、左提升拉杆、左下拉杆、右下拉杆、右提升拉杆、右提升臂、右提升油缸、上拉杆、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、角度传感器、自动水平控制器；本发明的两个提升臂分别由两个提升油缸推动转动，由于采用了两个提升油缸，拖拉机悬挂装置可以采用缸径较小的液压提升油缸，减少了制造成本，同时，两个提升油缸同时控制所悬挂农具的水平状态，农具的水平调整速度较快。

Description

双平衡油缸横向水平控制装置

技术领域

本发明涉及农业机械，尤其涉及双平衡油缸横向水平控制装置。

背景技术

农业的耕作和整地机械常常要保持拖拉机悬挂的机具处于水平状态，以保持耕整过的土地表面平整，保证播种时出苗率一致，或移栽的秧苗在土壤中的深度一致。目前的拖拉机挂结农具系统基本上是采用三点悬挂装置，该装置利用一个液压油缸驱动左右提升臂绕机架同时转动，通过左右提升杆带动左右下拉杆转动，实现提升农具的目的。该机构把拖拉机与悬挂的农具固结在一起，拖拉机行走时的左右摆动，就带动悬挂的农具在横向方向也左右摆动，使得农具无法在横向保证处于水平的耕作状态。有人提出把悬挂装置的一个提升拉杆换成一个平衡油缸（如专利201410360990.X），虽然，这样可以实现农机具的横向水平调整。但是，由于推动提升臂绕机架的转动是一个油缸，升降农具的力完全由该油缸承担，所以，该油缸就要比平衡油缸的尺寸大得多（因为平衡油缸只需要提升一半的农具力量），制造成本较高；这种平衡油缸的另一个缺点是，油缸的升降动作较慢，导致悬挂的农具水平调整速率较慢。所以，生产中需要一种制造成本较低、农具水平调整速率较快的液压控制装置。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种双平衡油缸横向水平控制装置。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种双平衡油缸横向水平控制装置，它包括机架、左提升臂、左提升油缸、左提升拉杆、左下拉杆、右下拉杆、右提升拉杆、右提升臂、右提升油缸、上拉杆、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、角度传感器、自动水平控制器；其中，所述左提升臂和右提升臂的一端均与机架铰接；左提升油缸和右提升油缸的一端均与机架连接，另一端分别与左提升臂和右提升臂铰接；左提升拉杆的一端与左提升臂铰接，另一端与左下拉杆铰接，右提升拉杆的一端与右提升臂铰接，另一端与右下拉杆铰接；左下拉杆的一端与机架铰接，其铰接点是e，右下拉杆的一端与机架铰接，其铰接点是f；左提升臂和右提升臂与机架的铰接点a、b的连线与过e、f两点的连线平行；左提升臂上的a点和c点之间的长度与右提升臂上的b点和d点之间的长度相等；左下拉杆上的e点和g点之间的长度与右下拉杆上的f点和h点之间的长度相等；上拉杆位于左提升臂和右提升臂的中间，上拉杆的一端与机架铰接，左下拉杆、右下拉杆和上拉杆的另一端均挂接农具；角度传感器设置在农具上；第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、自动水平控制器均固定在机架上；

所述自动水平控制器包括电源模块、输入输出模块、四个驱动模块、角度传感器模块、微处理器模块；其中，输入输出模块、四个驱动模块、角度传感器模块、微处理器模块的电源端口均由电源模块供电；输入输出模块、四个驱动模块和角度传感器模块均与微处理器模块相连；角度传感器与角度传感器模块相连；输入输出模块与上位机相连；两个驱动模块与第一电磁换向阀相连，两个驱动模块与第二电磁换向阀相连；通电后上位机通过输入输出模块对微处理器模块初始化，角度传感器模块实时采集角度传感器的角度变化信号，并将该角度变化信号传递给微处理器模块进行滤波处理，微处理器模块将滤波处理后的角度变化信号发送给上位机，上位机实时记录角度变化数据；同时，微处理器模块实时判断角度变化是否大于0.5度或者小于-0.5度；如果角度变化大于0.5度，则使第一电磁换向阀动作使左提升油缸伸长，第二电磁换向阀动作使右提升油缸缩短；如果角度变化小于-0.5度，则使第一电磁换向阀动作使左提升油缸缩短，第二电磁换向阀动作使右提升油缸伸长；如果角度变化在-0.5度到0.5度之间，则第一电磁换向阀和第二电磁换向阀不动作，左提升油缸和右提升油缸不动作。

本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：

1、采用左、右提升油缸，没有驱动左右提升臂转动的大油缸，两个油缸的尺寸可以一致，降低了油缸的成本；

2、农具的水平调整时，左、右提升油缸同时动作，如一个上升，另一个下降，调整农具水平的速度快得多。

附图说明

图1是本发明双平衡油缸横向水平控制装置简图；

图2是本发明自动水平控制器的结构示意图；

图3是本发明电源模块的电路图；

图4是本发明输入输出模块的电路图；

图5是本发明驱动模块的电路图；

图6是本发明角度传感器模块的电路图；

图7是本发明微处理器模块的电路图；

图8是本发明工作流程图；

图中：机架1、左提升臂2、左提升油缸3、左提升拉杆4、左下拉杆5、右下拉杆6、右提升拉杆7、右提升臂8、右提升油缸9、上拉杆10。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明包括机架1、左提升臂2、左提升油缸3、左提升拉杆4、左下拉杆5、右下拉杆6、右提升拉杆7、右提升臂8、右提升油缸9、上拉杆10、第一电磁换向阀（图中未示出）、第二电磁换向阀（图中未示出）、角度传感器（图中未示出）、自动水平控制器（图中未示出）；其中，所述左提升臂2和右提升臂8的一端均与机架1铰接；左提升油缸3和右提升油缸9的一端均与机架1连接，另一端分别与左提升臂2和右提升臂8铰接；左提升拉杆4的一端与左提升臂2铰接，另一端与左下拉杆5铰接，右提升拉杆7的一端与右提升臂8铰接，另一端与右下拉杆6铰接；左下拉杆5的一端与机架1铰接，其铰接点是e，右下拉杆6的一端与机架1铰接，其铰接点是f；左提升臂2和右提升臂8与机架1的铰接点a、b的连线与过e、f两点的连线平行；左提升臂2上的a点和c点之间的长度与右提升臂8上的b点和d点之间的长度相等；左下拉杆5上的e点和g点之间的长度与右下拉杆6上的f点和h点之间的长度相等；上拉杆10位于左提升臂2和右提升臂8的中间，上拉杆10的一端与机架1铰接，左下拉杆5、右下拉杆6和上拉杆10的另一端均挂接农具；角度传感器设置在农具上；第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、自动水平控制器均固定在机架1上；

如图2所示，自动水平控制器包括电源模块、输入输出模块、四个驱动模块、角度传感器模块、微处理器模块；其中，输入输出模块、四个驱动模块、角度传感器模块、微处理器模块的电源端口均由电源模块供电；输入输出模块、四个驱动模块和角度传感器模块均与微处理器模块相连；角度传感器与角度传感器模块相连；输入输出模块与上位机相连；两个驱动模块与第一电磁换向阀相连，两个驱动模块与第二电磁换向阀相连。

如图3所示，电源模块包括外部电源输入座H101，稳压芯片U102、U103，无极性电容C102、C104，极性电容C101、C103，电阻R102，发光二极管D102；其中，外部电源输入座H101一端和稳压芯片U102的电源输入端口（端口3）均与12V高电平相连，稳压芯片U102的电源输出端口（端口2）与无极性电容C102的一端、极性电容C101的正极相连后作为电源模块的第一电源输出端口（端口VCC1），电源模块的第一电源输出端口（端口VCC1）与稳压芯片U103的电源输入端口（端口3）相连；稳压芯片U103的电源输出端口（端口2）与无极性电容C104的一端、极性电容C103的正极相连后作为电源模块的第二电源输出端口（端口VCC2）；稳压芯片U102和稳压芯片U103的接地端口均接地；电阻R102的一端与发光二极管D102的正极相连，另一端与电源模块的第一电源输出端口（端口VCC1）相连；外部电源输入座H101的另一端，无极性电容C102、C104的另一端，极性电容C101、C103的负极，发光二极管D102负极相连后接地；所述稳压芯片U102、U103分别采用AS1117（5V）和AS1117（3.3V），但不限于此。

如图4所示，输入输出模块包括连接座J9，无极性电容C4、C5、C6、C7，排针座dj2，收发器芯片U101；其中，连接座J9与上位机相连；连接座J9的电脑信号输入端（端口2）和输出端口（端口3）分别与收发器芯片U101的信号发送端口（端口14）和信号接收端口（端口13）相连，连接座J9的接地端口（端口5）接地；电容C4的两端分别与收发器芯片U101的倍压电荷泵电容的正极端口（端口1）和负极端（端口3）相连；电容C5的一端与收发器芯片U101的供电电源端口（端口16）相连后与电源模块的第二电源输出端口（端口VCC2）相连，另一端与收发器芯片U101的电荷泵正电压端口（端口2）相连；电容C6的两端分别与收发器芯片U101的反向电荷泵电容的正极端口（端口4）和负极端口（端口5）相连；电容C7一端与收发器芯片U101的电荷泵负电压端口（端口6）相连，另一端与收发器芯片U101的接地端口（端口15）相连后接地；排针座dj2的一边的两个端口分别与收发器芯片U101的发送端口（端口11）和接收端口（端口12）相连；所述收发器芯片U101的型号为MAX3232，但不限于此。

如图5所示，驱动模块包括电阻R1、R2、R3、R203，光耦U1，摩斯管Q1，二极管D1，发光二极管D103，电磁阀插座vale1；其中，二极管D1正极、发光二极管D103负极、电磁阀插座vale1的一端相连后与摩斯管Q1的源极相连，摩斯管Q1的门极与电阻R1的一端相连，摩斯管Q1的漏极与电阻R2的一端相连后接地；发光二极管D103正极与电阻R203的一端相连；电阻R1的另一端和电阻R2的另一端相连后与光耦U1的发射极相连；电磁阀插座vale1的另一端、电阻R203另一端、二极管D1负极、光耦U1的集电极相连后与12V高电平相连；光耦U1的发光二极管正极与电阻R3的一端相连，光耦U1的发光二极管的负极和控制芯片U201的I/O端口相连；电阻R3的另一端与电源模块的第二电源输出端口（端口VCC2）相连；第一电磁换向阀与两个驱动模块的电磁阀插座vale1相连，第二电磁换向阀与两个驱动模块的电磁阀插座vale1相连。

如图6所示，角度传感器输入模块包括插座J7-2，电阻R117、R118；其中，电阻R117的一端与电阻R118的一端相连；电阻R117的另一端与插座J7-2的模拟输入端口（端口2）相连，R118的另一端接地；插座J7-2的电源端口（端口1）接12V高电平，插座J7-2的接地端口（端口3）接地；角度传感器与插座J7-2的模拟输入端口（端口2）相连。

如图7所示，微处理器模块包括复位按钮S201，电阻R201、R202，电容C201、C202、C203，晶振Y201和控制芯片U201；其中，控制芯片U201的复位端口（端口5）与电阻R202的一端相连，电阻R202的另一端、电阻R201的一端、电容C203一端相连后与复位按钮S201的一端相连，电容C203另一端与复位按钮S201的另一端相连后接地；电阻R201的另一端与电源模块的第二电源输出端口（端口VCC2）相连；电容C201的一端与晶振Y201的一端相连后与控制芯片U201的第一时钟输入端口（端口26）相连，电容C202的一端与晶振Y201的另一端相连后与控制芯片U201的第二时钟输入端口（端口27）相连，电容C201、C202的另一端相连后接地；控制芯片U201的接地端口均接地，控制芯片U201的电源端口均与电源模块的第二电源输出端口（端口VCC2）；控制芯片U201的两个I/O 端口（端口62和端口61）分别与排针座dj2的另一边的两个端口相连；控制芯片U201的四个驱动I/O端口（端口51、50、49、48）分别与四个驱动模块的I/O端口相连；角度传感器模块的电阻R117、R118的一端相连后作为角度传感器模块的模拟信号输出端口与控制芯片U201的模拟信号输入端口相连；所述控制芯片U201的型号为C8051F020，但不限于此。

如图8所示，通电后上位机通过输入输出模块对微处理器模块初始化，角度传感器模块实时采集角度传感器的角度变化信号，并将该角度变化信号传递给微处理器模块进行滤波处理，从而提高该信号的抗干扰能力，微处理器模块将滤波处理后的角度变化信号发送给上位机，上位机实时记录角度变化数据；同时，微处理器模块实时判断角度变化是否大于0.5度或者小于-0.5度；如果角度变化大于0.5度，则使第一电磁换向阀动作使左提升油缸3伸长，第二电磁换向阀动作使右提升油缸9缩短；如果角度变化小于-0.5度，则使第一电磁换向阀动作使左提升油缸3缩短，第二电磁换向阀动作使右提升油缸9伸长；如果角度变化在-0.5度到0.5度之间，则第一电磁换向阀和第二电磁换向阀不动作，左提升油缸3和右提升油缸9不动作。

Claims

1.一种双平衡油缸横向水平控制装置，其特征在于，它包括机架（1）、左提升臂（2）、左提升油缸（3）、左提升拉杆（4）、左下拉杆（5）、右下拉杆（6）、右提升拉杆（7）、右提升臂（8）、右提升油缸（9）、上拉杆（10）、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、角度传感器、自动水平控制器；其中，所述左提升臂（2）和右提升臂（8）的一端均与机架（1）铰接；左提升油缸（3）和右提升油缸（9）的一端均与机架（1）连接，左提升油缸（3）的另一端与左提升臂（2）铰接，其铰接点是c，右提升油缸（9）的另一端与右提升臂（8）铰接，其铰接点是d；左提升拉杆（4）的一端与左提升臂（2）铰接，另一端与左下拉杆（5）铰接，铰接点是g，右提升拉杆（7）的一端与右提升臂（8）铰接，另一端与右下拉杆（6）铰接，铰接点是h；左下拉杆（5）的一端与机架（1）铰接，其铰接点是e，右下拉杆（6）的一端与机架（1）铰接，其铰接点是f；左提升臂（2）和右提升臂（8）与机架（1）的铰接点a、b的连线与过e、f两点的连线平行；左提升臂（2）上的a点和c点之间的长度与右提升臂（8）上的b点和d点之间的长度相等；左下拉杆（5）上的e点和g点之间的长度与右下拉杆（6）上的f点和h点之间的长度相等；上拉杆（10）位于左提升臂（2）和右提升臂（8）的中间，上拉杆（10）的一端与机架（1）铰接，左下拉杆（5）、右下拉杆（6）和上拉杆（10）的另一端均挂接农具；角度传感器设置在农具上；第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、自动水平控制器均固定在机架（1）上；

所述自动水平控制器包括电源模块、输入输出模块、四个驱动模块、角度传感器模块、微处理器模块；其中，输入输出模块、四个驱动模块、角度传感器模块、微处理器模块的电源端口均由电源模块供电；输入输出模块、四个驱动模块和角度传感器模块均与微处理器模块相连；角度传感器与角度传感器模块相连；输入输出模块与上位机相连；两个驱动模块与第一电磁换向阀相连，两个驱动模块与第二电磁换向阀相连；通电后上位机通过输入输出模块对微处理器模块初始化，角度传感器模块实时采集角度传感器的角度变化信号，并将该角度变化信号传递给微处理器模块进行滤波处理，微处理器模块将滤波处理后的角度变化信号发送给上位机，上位机实时记录角度变化数据；同时，微处理器模块实时判断角度变化是否大于0.5度或者小于-0.5度；如果角度变化大于0.5度，则使第一电磁换向阀动作使左提升油缸（3）伸长，第二电磁换向阀动作使右提升油缸（9）缩短；如果角度变化小于-0.5度，则使第一电磁换向阀动作使左提升油缸（3）缩短，第二电磁换向阀动作使右提升油缸（9）伸长；如果角度变化在-0.5度到0.5度之间，则第一电磁换向阀和第二电磁换向阀不动作，左提升油缸（3）和右提升油缸（9）不动作。