CN107535108A - 履带式全液压智能谷物收获机通用底盘 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业机械技术领域，提供一种能快速组装形成不同谷物收获机整机的履带式全液压智能型谷物收获机通用底盘。该通用底盘包括履带组件、U型履带台车架、快换机架、可调式支架、动力模块、行走转向闭式静液压驱动模块、电液比例控制变量泵变量模块、工作装置动力模块（电液多路阀）、单手柄操纵行走转向模块、驾驶室、集成控制面板、CAN总线监控面板等。行走转向模块采用变量柱塞泵、定量马达闭式静液压系统，可实现行走系统无级变速和差速转向。行走转向系统可手动、摇控或与GPS定位通讯。驾驶室内集中安装有总线监视控制器面板和集成控制面板可方便地完成对各系统各工作装置的监视和控制。

Description

履带式全液压智能谷物收获机通用底盘

技术领域

本发明提供一种能快速组装形成不同谷物收获需求收获机整机的履带式全液压智能型谷物收获机通用底盘，属于农业机械技术领域。

背景技术

随着农作物产量的提高和用户对作业效率要求的不断提高，现有履带式联合收获机的整机质量、履带幅宽和接地长度都不断增大，使得采用传统单边制动方式或液压机械式转向的履带式联合收获机在土质黏重的水稻田间作业时，制动侧履带土壤雍积严重，转向阻力急剧增加，增加了转向时间和操作强度；另一方面，实际使用履带式联合收获机进行收获作业时，需要通过频繁的制动对行进方向进行微调，这对制动摩擦片也带来损害，影响了作业的流畅性，增加了整机的故障率和驾驶员的操作强度。单纯的一种收获机底盘配一种工作装置的产品生产方式大大增加了企业的生产制造成本和用户的购买负担。履带式收获机底盘的设计目前仍然存在较多问题，如操纵强度大、离地间隙小、底盘上的部件布置不够合理、故障率高、智能化程度低等。这些都制约着履带式谷物收获机产品质量的提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全液压驱动、电液比例控制转向、智能化程度高的履带式谷物收获机通用底盘，以解决上述技术问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

该通用底盘整机结构采用模块化设计，包括动力模块、行走转向模块、操控模块、智能监测模块、工作装置动力模块、可调式支架模块，通过工作装置与通用底盘的快速搭接，可完成具有特定功能的收获机产品，使得整体设计的自由度变大，生产周期缩短。

所述动力模块包含发动机及其相关组件，其和机架连接的悬置机构除满足该型号发动机外，尺寸大小可调节，能适应不同型号发动机的选用，增强了底盘的柔性。该动力模块与液压泵组单元连接提供整机的行走、转向、工作装置的动力来源。

所述可调式支架模块通过安装在通用底盘上机架上的快换机构、尺寸调节机构能满足不同工作装置在底盘上的快速安装。

所述行走转向模块采用变量柱塞泵、定量马达闭式静液压系统，驱动左右两侧驱动轮。通过控制调节变量柱塞泵排量，改变泵流量的大小和方向，进而改变马达输出转速的大小和方向,实现无级变速和转向。变量柱塞泵排量的变化由控制器控制比例换向阀、柱塞泵斜盘转角而实现。

所述工作机构动力模块由设置在机架上的电液多路阀提供，该多路阀压力油由泵组提供，多路阀由若干路电液比例换向阀和普通电液换向阀组成，比例阀可提供给需精确（无级调速、随负荷变化）控制的工作装置如摘穗辊的转速等，普通电磁阀则提供给仅需开关控制的工作装置如割台的升降等。

所述行走转向模块的操控集成在一个操纵杆上，设置于驾驶室内，操纵杆上设计有手控、遥控转换开关；行走(前进、后退)控制；左右转向控制。该操控系统置于遥控档时，通用底盘可实现无线遥控行走或GPS定位技术的自动转向控制。本行走转向系统可挂接到CAN总线上，实现总线控制。

所述监测系统模块设置在通用底盘的驾驶室内，系统包括硬件电路和驱动软件。硬件电路包含：系统通信总线，处理器与各功能芯片、液晶屏、按键、报警器等接口电路，以及该系统板及其安装的设计。驱动软件包括：通信总线驱动、系统操作程序、按键和报警等的驱动程序。底盘上的发动机动力模块、行走转向模块、工作装置动力模块都通过其相应控制器以报文形式传给CAN总线系统。监控系统能完成的功能包括：能正确显示工作装置如（割台倾角、摘穗辊转速等）和机器作业速度的大小，发动机运行情况，给出驾驶参数的调节方案，指导机手驾驶，故障报警功能。

工作结构动力单元模块的控制集成安装在驾驶员左侧，便于操作、劳动强度小。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

（1）模块化底盘整机结构的采用可快速搭接，完成具有特定功能的收获机产品，使得整体设计的自由度变大，可以与多种农作物收获装置配套，提高了产品生产效率，降低了生产成本。

（2）行走、转向、工作装置动力驱动采用全液压方式可实现无级调速，满足收获机不同使用工况。工作装置动力模块含有比例方向阀组、电磁换向阀组的电液多路阀，每一路可单独控制该路工作系统的转速、负载自适应，各联阀间互不影响，以适应不同种类工作装置的动力及调速要求。

（3）行走转向集成于一个操纵手柄上，可完成底盘行驶的调速、前进倒退、转向全部功能，便于操作且工作强度低。

（4）行走、转向、监控及工作装置采用控制器控制操作可方便的实现CAN总线控制、摇控、远程定位、自动诊断等功能，使得控制器传感器的配置和种类的选择范围扩大，增强了底盘的智能化程度。

（5）智能监测及远程监控系统可实时监控工作系统及行走系统状态，容易实现控制灵敏度和控制范围的调节，并可快速进行故障诊断及排除。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

其中图中：1-张紧轮；2-履带；3-液压油箱及冷却装置；4-动力单元支架；5-液压动力单元（泵组）；6-发动机单元；7-驾驶室；8-集成控制面板；9-座椅；10-驾驶室弹性支架；11-电液多路阀；12-总线监视控制器面板；13-行走转向操纵手柄；14-托带轮；15-驱动轮；16-支重轮；17-导轨。

图2为本发明的前视机架连接结构（去除发动机、驾驶室）示意图；

其中图中：18-快换机架；19-固定机架（横梁）；20-台车架；21-液压马达；22-轮边减速器；23-通用支架。

图3为本发明动力传动路线示意图；

图4为本发明行走转向系统控制示意图；

图5为本发明行走转向变量泵原理示意图；

图6为本发明行走转向单手柄操作俯视图；

图7为本发明总线控制示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

参照图1、图2，本发明总体结构为：在台车架20上左右分别安装有行走履带组件驱动轮15、支重轮16、托带轮14、导轨17、张紧轮1及履带2，整个台车架和固定机架（横梁）19组成U型结构，便于通用底盘的通过性。U型结构机架上方连接有快换机架18，该快换机架长度、宽度均可调，以利于通用底盘和不同工作装置组装成不同功能结构的收获机，快换机架18上方安装有动力单元支架4、驾驶室弹性支架10、以及可安装液压油箱及冷却装置3及电液多路阀11的通用支架23，其中通用支架23与快换机架18可快速连接及尺寸可调，可设置多个。左右行走履带驱动轮15连接有轮边减速器22，其由液压动力单元（泵组）5和液压马达21组成的闭式液压系统来分别驱动。电液多路阀11单元集成有普通液压电磁阀和电液比例阀两种，可供不同工作装置驱动进行开关控制和比例控制；驾驶室弹性支架10上安装有驾驶室7，驾驶室7内装有座椅、制动（行车、应急、驻车）、电器开关等常用设备外，设有总线监视控制器面板12、集成控制面板8，驾驶室内设有行走转向控制集于一体的行走转向操纵手柄13，该手柄可完成通用底盘前进、后退、变速、转向全部功能。

本发明总动力传递路线如图3所示。发动机为泵组单元（两个变量柱塞泵和一个齿轮泵）提供动力，两个变量柱塞泵为双联泵，分别和定量马达组成两个闭式系统驱动左右轮边减速器及驱动轮。齿轮泵向电液多路阀供油，电液多路阀中的比例阀联可选择供使用需要精确控制（无级调速、随负荷调速）的工作装置，其中普通电磁阀联选择使用只需开关控的工作装置。

图4为本发明行走转向装置的控制方案框图，行走转向控制器通过控制左右两个闭式系统的变量泵的排量大小来控制左右液压马达的转速大小，从而控制通用底盘的行走及转向。行走转向控制器通过连接在发动机上的转速、扭矩传感器检测发动机输出的转速、扭矩和连接在液压马达最终传动上的转速传感器参数进行比对，从而完成对发动机油门的控制，以便确定发动机是处于启动、怠速、还是正常工作状态。行走转向控制器留有CAN总线接口，可将行驶转向操作状态传递给总线控制器，以便监测、控制和故障诊断等。行走转向控制器还可接收GPS信号，实现远程定位和纠偏功能。柱塞变量泵排量的变化是通过行走转向控制器控制比例换向阀芯开度大小来控制变量泵上的变量柱塞缸从而控制柱塞泵斜盘转角变化，该比例换向阀由闭式系统中的补油泵来驱动，左右变量柱塞泵排量变化控制原理如图5所示。比例换向阀阀芯由行走转向控制器控制比例电磁阀带电大小和是否带电来实现，驾驶员通过操纵手柄的前、后、左、右使控制器来调整比例电磁铁电量（电流或电压）大小，使得变量柱塞泵排量的变化，最终实现底盘的前后速度变化及转向。行走转向手柄俯视图如图6所示。结合图5、图6，在图6中，行走转向手柄上方设置有三个按钮，即手动、遥控和原地转向，当切换成手动操作时，当把手柄往前（后）搬动时，控制器使比例电磁铁DT1（DT2）、DT3（DT4）带电，电量增加，底盘前进（后退）加速，电量减少，底盘前进（后退）减速。当手柄停留在前进（后退）某一位置，即底盘以某一速度行驶时，当手柄往左搬动时DT1（DT2）电量逐渐减少、DT3（DT4）逐渐增大使得左侧行驶速度降低，右侧速度升高实现底盘的差速向左转向，右转时同理。切换成原地转向时，DT1(DT2)、DT4（DT3）带电，向左（右）搬动手柄时，左侧和右侧行驶系统向相反方向旋转，完成原地转向。当切换成遥控转向时，遥控板可完成手动操作的全部功能。

图7为本发明CAN总线控制方框图，总线控制器可以将发动机控制器、行走转向控制器、工作装置控制器以报文形式通过总线网络采集传输，以便在驾驶室内总线控制面板上显示整机各系统工作参数、数据、运行状态等。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征、实施方法及优点。本行业的技术人员应该了解，说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.履带式全液压智能型谷物收获机通用底盘，包括履带组件（驱动轮、支重轮、托带轮、张紧轮、履带等）、U型履带台车架、快换机架、可调式支架、动力模块、行走转向闭式静液压驱动模块、电液比例控制变量泵变量模块、工作装置动力模块（电液多路阀）、单手柄操纵行走转向模块、驾驶室、集成控制面板、CAN总线监控面板等，整个结构采用模块化结构；其结构形式为：在台车架20上左右分别安装有行走履带组件驱动轮15、支重轮16、托带轮14、导轨17、张紧轮1及履带2，整个台车架和固定机架（横梁）19组成U型结构，增强了通用底盘的通过性，U型结构机架上方连接有快换机架18，该快换机架长度、宽度均可调，以利于通用底盘和不同工作装置组装成不同功能结构的收获机，快换机架18上方安装有动力单元支架4、驾驶室弹性支架10、以及可安装液压油箱及冷却装置3及电液多路阀11的通用支架23，其中通用支架23与快换机架18可快速连接及尺寸可调，可设置多个，左右行走履带驱动轮15连接有轮边减速器22，其由液压动力单元（泵组）5和液压马达21组成的闭式液压系统来分别驱动，电液多路阀11单元集成有普通液压电磁阀和电液比例阀两种，可供不同工作装置驱动进行开关控制和比例控制；驾驶室弹性支架10上安装有驾驶室7，驾驶室7内装有座椅、制动（行车、应急、驻车）、电器开关等常用设备外，还设有总线监视控制器面板12、集成控制面板8、行走转向控制集于一体的行走转向操纵手柄13，操作手柄13可完成通用底盘前进、后退、变速、转向全部功能。

2.根据权利要求1所述的履带式全液压智能型谷物收获机通用底盘，其特征在于：行走转向模块采用双变量柱塞泵双定量马达闭式静液压系统，双变量柱塞泵采用串联方式由发动机提供动力，分别和左右两侧的定量马达组成两个闭式系统驱动左右两侧驱动轮，通过控制调节两变量柱塞泵排量，改变泵流量的大小和方向，进而改变马达输出转速的大小和方向,实现无级变速和转向，变量柱塞泵排量的变化由控制器控制比例换向阀、柱塞泵斜盘转角实现。

3.根据权利要求1、2所述的履带式全液压智能型谷物收获机通用底盘，其特征在于：行走转向模块的操控集成在一个操纵杆上，设置于驾驶室内，操纵杆上设计有手控、遥控、原地转向转换开关；行走(前进、后退) 、左右转向控制，该操控系统置于遥控档时，通用底盘可实现无线遥控行走或GPS定位技术的自动定位、转向、纠偏等控制功能，本行走转向系统可联接到CAN总线上，实现总线控制。

4.根据权利要求1、2、3所述的履带式全液压智能型谷物收获机通用底盘，其特征在于：总线监视控制器面板12、集成控制面板8集成地安装在驾驶室7内，底盘上的发动机动力模块、行走转向模块、工作装置动力模块都通过其控制器以报文形式传给CAN总线系统，监控系统能完成的功能包括：能正确显示工作装置如（割台倾角、摘穗辊转速等）和机器作业速度的大小，发动机运行情况，给出驾驶参数的调节方案，指导机手驾驶。

5.根据权利要求1所述的履带式全液压智能型谷物收获机通用底盘，其特征在于：安装在U型台车机架上的快换机架18通过安装在台车机架上的快换机构、尺寸调节机构能满足不同工作装置在底盘上的快速安装和拆卸；快换机架上安装的通用支架23可快速连接安装通用底盘上的各模块，且尺寸可调。