CN108591351A - 一种适用于移栽机的液压电磁减振系统及其减振方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于移栽机的液压电磁减振系统及其减振方法，该液压电磁减振系统用于对移栽机本体上发生的振动进行减缓，包括工作缸、储油缸以及穿设在工作缸内的活塞杆和活塞，工作缸与储油缸相连通，活塞杆的一端与活塞相连，活塞杆的另一端从工作缸的顶端穿出后通过连接法兰与移栽机本体相连，该液压电磁减振系统在液压阻尼减振器的基础上，在工作缸的底部及活塞杆内均设有磁体，并在第二永久磁体上绕设线圈，采用同名磁极相互排斥异名磁极相互吸引的原理，通过改变线圈中电流的大小与方向使线圈的极性变化，从而控制活塞杆的运动。同时工作缸里的减振油又能起到很好的缓冲作用。本发明具有良好的减振效果且易于制造和普及。

Description

一种适用于移栽机的液压电磁减振系统及其减振方法

技术领域

本发明属于农业机械领域，具体涉及一种适用于移栽机的液压电磁减振系统及其减振方法。

背景技术

我国具有全世界最大的蔬菜种植量，而在生产的过程中移栽是其中一个重要环节，秧苗移栽生产机械化能减轻劳动强度、提高生产效益。但是由于移栽环境较为恶劣，在移栽过程中，移栽机会受到外界各种因素的影响产生振动，移栽机在工作中产生的振动，一方面，振动会产生动应力和动力疲劳，移栽机上的零件在振动的环境下长时间工作将会大大缩短其使用寿命；另一方面，振动会降低移栽机的移栽质量，振动同时也对人的身心健康造成不良影响，工作人员长时间在有振动的移栽机械上工作时，振动会使工作人员情绪不安、心情烦躁、精神分散，影响移栽效果和效率。然而现阶段的减振系统对于移栽机的震动起到的效果较为一般。

本发明创新大胆地将电流改变磁场的能力以及磁极之间相互作用的能力引入到现有的液压阻尼减振器中，利用电磁的磁力使振动进一步的降低，从而来达到良好减振的作用效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于移栽机的液压电磁减振系统及其减振方法，该减振系统在液压阻尼减振器的基础上，在工作缸的底部及活塞杆内均设有永久磁体，永久磁体上绕设线圈，采用同名磁极相互排斥异名磁极相互吸引的原理，通过改变线圈中电流的大小与方向使线圈的极性变化，从而控制活塞杆的运动。

为了达到上述目的，本发明的所采用的技术方案是：一种适用于移栽机的液压电磁减振系统，该液压电磁减振系统与移栽机本体相连，用于对移栽机本体上发生的振动进行减缓，该液压电磁减振系统包括工作缸、储油缸以及穿设在工作缸内的活塞杆和活塞，所述工作缸与所述储油缸相连通，所述活塞杆的一端与所述活塞相连，所述活塞杆的另一端从所述工作缸的顶端穿出后通过连接法兰与移栽机本体相连，位于所述连接法兰与所述工作缸之间的所述活塞杆的外侧套设有复合减振弹簧，所述活塞将所述工作缸分隔为上腔和下腔，所述活塞的内部设置有第二永久磁体，所述第二永久磁体的外侧绕设有线圈，所述第二永久磁体上开设有两个用于连通所述上腔和所述下腔的节流孔Ⅰ，其中一个所述节流孔Ⅰ内设置有伸张阀，另一个所述节流孔Ⅰ内设置有流通阀；所述下腔内设置有第一永久磁体，所述第一永久磁体上开设有用于下腔中的油液进行流通的节流孔Ⅱ，所述工作缸的底端开设有两个用于连通所述下腔与所述储油缸的节流孔Ⅲ，其中一个所述节流孔Ⅲ内设置有压缩阀，另一个所述节流孔Ⅲ内设置有补偿阀；

所述工作缸的顶端与所述连接法兰的下端面上对应设置有用于检测活塞杆位移信息的高精度位移传感器，所述连接法兰的下端面上还设置有MCU微处理单元，所述MCU微处理单元的输入端与所述高精度位移传感器电连接，所述MCU微处理单元的输出端与用于控制线圈中电流大小与方向的电流控制机构电连接。

优选的，所述电流控制机构包括第一电源、第二电源、第一开关、第二开关、第一电位器以及第二电位器，所述第一开关、第二开关、第一电位器以及第二电位器的电控制端均与所述MCU微处理单元的输出端电连接，所述第一电源的正极和所述第二电源的负极分别通过所述第一电位器和所述第二电位器与所述线圈的一端相连，所述第一电源的负极和所述第二电源的正极分别通过所述第一开关和所述第二开关与所述线圈的另一端相连。

优选的，所述第一永久磁体与所述第二永久磁体两者相对的磁极的极性相反。

优选的，所述第一永久磁体与所述第二永久磁体两者相对的磁极的极性相同。

优选的，所述工作缸与所述储油缸的内部均填充有减振油。

优选的，所述高精度位移传感器为ZLDS10XZLDS11X激光位移传感器。

一种适用于移栽机的液压电磁减振系统的减振方法，包括以下步骤，

步骤一：移栽机本体通过连接法兰与活塞杆相连，移栽机本体发生振动时，活塞杆也随之发生振动，活塞杆带动与之相连的活塞进行上下运动，活塞杆上套设的复合减振弹簧对移栽机本体的振动进行初步减缓，同时，设置在工作缸顶端的高精度位移传感器对活塞杆的位移信息进行监测并将得到的运动信息实时传输给MCU微处理单元；

步骤二：当活塞杆向下运动时，活塞推动下腔中的油液运动，其中，一部分油液通过流通阀进入上腔，另一部分油液通过压缩阀进入储油缸，与此同时，设置在工作缸顶端的高精度位移传感器将活塞杆的位移信息传送给MCU微处理单元，MCU微处理单元根据接收到的位移信息改变线圈中电流的大小与方向，使得线圈与第二永久磁体两者的磁场相叠加后产生的复合磁场与第一永久磁体相对的磁极的极性相同，从而依靠复合磁场与第一永久磁体之间相互排斥的作用力对移栽机本体的振动进行减缓。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在液压阻尼减振器的基础上，在工作缸的底部及活塞杆内均设有磁体，并在第二永久磁体上绕设线圈，采用同名磁极相互排斥异名磁极相互吸引的原理，通过改变线圈中电流的大小与方向使线圈的极性变化，从而控制活塞杆的运动。同时工作缸里的减振油又能起到很好的缓冲作用。本发明具有良好的减振效果且易于制造和普及。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1沿A-A向的剖视图；

图3是本发明中电流控制机构的电路图；

图中标记：1、MCU微处理单元，2、复合减振弹簧，3、工作缸，4、储油缸，5、高精度位移传感器，6、活塞杆，7、连接法兰，8、伸张阀，9、下腔，10、第一永久磁体，11、压缩阀，12、第二永久磁体，13、线圈，14、活塞，15、上腔，16、流通阀，17、补偿阀，18、节流孔Ⅰ，19、节流孔Ⅱ，20、节流孔Ⅲ，21、第一电源，22、第二电源，23、第一开关，24、第二开关，25、第一电位器，26、第二电位器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种适用于移栽机的液压电磁减振系统，该液压电磁减振系统与移栽机本体相连，用于对移栽机本体上发生的振动进行减缓，该液压电磁减振系统包括工作缸3、储油缸4以及穿设在工作缸3内的活塞杆6和活塞14，工作缸3与储油缸4相连通，活塞杆6的一端与活塞14相连，活塞杆6的另一端从工作缸3的顶端穿出后通过连接法兰7与移栽机本体相连，位于连接法兰7与工作缸3之间的活塞杆6的外侧套设有复合减振弹簧2，活塞14将工作缸3分隔为上腔15和下腔9，活塞14的内部设置有第二永久磁体12，第二永久磁体12的外侧绕设有线圈13，第二永久磁体12上开设有两个用于连通上腔15和下腔9的节流孔Ⅰ18，其中一个节流孔Ⅰ18内设置有伸张阀8，另一个节流孔Ⅰ18内设置有流通阀16；下腔9内设置有第一永久磁体10，第一永久磁体10上开设有用于下腔9中的油液进行流通的节流孔Ⅱ19，工作缸3的底端开设有两个用于连通下腔9与储油缸4的节流孔Ⅲ20，其中一个节流孔Ⅲ20内设置有压缩阀11，另一个节流孔Ⅲ20内设置有补偿阀17；

工作缸3的顶端与连接法兰7的下端面上对应设置有用于检测活塞杆6位移信息的高精度位移传感器5，连接法兰7的下端面上还设置有MCU微处理单元1，MCU微处理单元1的输入端与高精度位移传感器5电连接，MCU微处理单元1的输出端与用于控制线圈13中电流大小与方向的电流控制机构电连接。

进一步优化本方案，电流控制机构包括第一电源21、第二电源22、第一开关23、第二开关24、第一电位器25以及第二电位器26，第一开关23、第二开关24、第一电位器25以及第二电位器26的电控制端均与MCU微处理单元1的输出端电连接，第一电源21的正极和第二电源22的负极分别通过第一电位器25和第二电位器26与线圈13的一端相连，第一电源21的负极和第二电源22的正极分别通过第一开关23和第二开关24与线圈13的另一端相连。

进一步优化本方案，第一永久磁体10与第二永久磁体12两者相对的磁极的极性相反。

进一步优化本方案，第一永久磁体10与第二永久磁体12两者相对的磁极的极性相同。

进一步优化本方案，工作缸3与储油缸4的内部均填充有减振油。

进一步优化本方案，高精度位移传感器5为ZLDS10XZLDS11X激光位移传感器。

一种适用于移栽机的液压电磁减振系统的减振方法，包括以下步骤，

步骤一：移栽机本体通过连接法兰与活塞杆相连，移栽机本体发生振动时，活塞杆也随之发生振动，活塞杆带动与之相连的活塞进行上下运动，活塞杆上套设的复合减振弹簧对移栽机本体的振动进行初步减缓，同时，设置在工作缸顶端的高精度位移传感器对活塞杆的位移信息进行监测并将得到的运动信息实时传输给MCU微处理单元；

步骤二：当活塞杆向下运动时，活塞推动下腔中的油液运动，其中，一部分油液通过流通阀进入上腔，另一部分油液通过压缩阀进入储油缸，与此同时，设置在工作缸顶端的高精度位移传感器将活塞杆的位移信息传送给MCU微处理单元，MCU微处理单元根据接收到的位移信息改变线圈中电流的大小与方向，使得线圈与第二永久磁体两者的磁场相叠加后产生的复合磁场与第一永久磁体相对的磁极的极性相同，从而依靠复合磁场与第一永久磁体之间相互排斥的作用力对移栽机本体的振动进行减缓。

以下结合附图对本发明进行详细说明：

如图1和图2所示，一种适用于移栽机的液压电磁减振系统，该液压电磁减振系统与移栽机本体相连，用于对移栽机本体上发生的振动进行减缓，该液压电磁减振系统包括工作缸3、储油缸4以及穿设在工作缸3内的活塞杆6和活塞14，工作缸3与储油缸4相连通，工作缸3与储油缸4的内部均填充有减振油，该减振油为由合成烃和烷基芳烃组成的基础油，活塞杆6的一端与活塞14相连，活塞杆6的另一端从工作缸3的顶端穿出后通过连接法兰7与移栽机本体相连，位于连接法兰7与工作缸3之间的活塞杆6的外侧套设有复合减振弹簧2，活塞14将工作缸3分隔为上腔15和下腔9，活塞14的内部设置有第二永久磁体12，第二永久磁体12的外侧绕设有线圈13，第二永久磁体12上开设有两个用于连通上腔15和下腔9的节流孔Ⅰ18，其中一个节流孔Ⅰ18内设置有伸张阀8，另一个节流孔Ⅰ18内设置有流通阀16；下腔9内设置有第一永久磁体10，第一永久磁体10与第二永久磁体12两者相对的磁极的极性相反或相同均可，本实施例中为了较好的对本发明进行阐述均采用相反的极性，第一永久磁体10上开设有用于下腔9中的油液进行流通的节流孔Ⅱ19，工作缸3的底端开设有两个用于连通下腔9与储油缸4的节流孔Ⅲ20，其中一个节流孔Ⅲ20内设置有压缩阀11，另一个节流孔Ⅲ20内设置有补偿阀17；工作缸3的顶端与连接法兰7的下端面上对应设置有用于检测活塞杆6运动状态的高精度位移传感器5，高精度位移传感器5为ZLDS10XZLDS11X激光位移传感器，连接法兰7的下端面上还设置有MCU微处理单元1，MCU微处理单元1的输入端与高精度位移传感器5电连接，MCU微处理单元1的输出端与用于控制线圈13中电流大小与方向的电流控制机构电连接；如图3所示，电流控制机构包括第一电源21、第二电源22、第一开关23、第二开关24、第一电位器25以及第二电位器26，第一开关23、第二开关24、第一电位器25以及第二电位器26的电控制端均与MCU微处理单元1的输出端电连接，第一电源21的正极和第二电源22的负极分别通过第一电位器25和第二电位器26与线圈13的一端相连，第一电源21的负极和第二电源22的正极分别通过第一开关23和第二开关24与线圈13的另一端相连，其中，本发明中所用到的流通阀和补偿阀是一般的单向阀，其弹簧很弱，当阀上的油压作用力与弹簧力同向时，阀处于关闭状态，完全不通液流；而当油压作用力与弹簧力反向时，只要有很小油压，阀便能开启，压缩阀和伸张阀是卸载阀，其弹簧较强，预紧力较大，只有当油压增高到一定程度时，阀才能开启：而当油压减低到一定程度时，阀即自行关闭。

一种适用于移栽机的液压电磁减振系统的减振方法，包括以下步骤，

步骤一：移栽机本体通过连接法兰与活塞杆相连，移栽机本体发生振动时，活塞杆也随之发生振动，活塞杆带动与之相连的活塞进行上下运动，活塞杆上套设的复合减振弹簧对移栽机本体的振动进行初步减缓，同时，设置在工作缸顶端的高精度位移传感器对活塞杆的运动状态进行监测并将得到的运动信息实时传输给MCU微处理单元；

步骤二：移栽机在田间行驶时，车轮相对车身会发生相对振动，当车身靠近车轮，即活塞杆向下运动时，活塞推动下腔中的油液运动，其中，一部分油液通过流通阀进入上腔，此处需要说明的是，因为上腔被不断进入的活塞杆占去了一部分空间，故上腔的储油量小于下腔，因而油液流动时，还有一部分油液会通过压缩阀进入储油缸4中，与此同时，设置在工作缸顶端的高精度位移传感器将活塞杆的位移信息传送给MCU微处理单元，MCU微处理单元根据接收到的位移信息改变线圈中电流的大小与方向，使得线圈与第二永久磁体两者的磁场相叠加后产生的复合磁场与第一永久磁体相对的磁极的极性相同，从而依靠复合磁场与第一永久磁体之间相互排斥的作用力对移栽机本体的振动进行减缓；

当车轮远离车身，即活塞杆拉动活塞向上运动，上腔中的油液通过伸张阀进入下腔，同时，部分油液从储油缸4流出，经补偿阀17进入下腔9，传感器7将活塞杆6的位移信息传送给电源系统的MCU微处理单元，MCU微处理单元根据接收到的位移信息改变线圈中电流的大小与方向，使得线圈与第二永久磁体两者的磁场相叠加后产生的复合磁场与第一永久磁体相对的磁极的极性相反，从而依靠复合磁场与第一永久磁体之间相互吸引的作用力对移栽机本体的振动进行减缓；

为了进一步对本发明进行阐述，将第一永久磁体10的顶端设置为N极，第二永久磁体12的底端设置为S极，两者相对的磁极的极性相反，当车身没有振动时，取位移传感器测得的相对位移为0，此时电源输出电流为零，第一永久磁体10和第二永久磁体12间保持相对平衡；当车身受到振动，车轮远离车身时，活塞杆6拉动活塞14向上运动，高精度位移传感器测得的相对位移小于0，此时MCU微处理单元调控电流方向，使电流方向逆时针流动（俯视观看），使电磁铁和第二永久磁体12两者相叠加产生的复合磁场底部也为S极，与第一永久磁体10产生相吸的作用；当车身受到振动，当车身靠近车轮时，活塞杆6推动活塞14向下运动，高精度位移传感器测得的相对位移大于0，此时MCU微处理单元调控电流方向，使电流方向顺时针流动（俯视观看），使电磁铁和第二永久磁体12两者相叠加产生的复合磁场底部为N极，复合磁场与第一永久磁体10产生相斥的作用。另一方面，MCU微处理单元根据电流控制机构调控线圈电流的大小与方向，可以根据位移量与相对平衡位移之差的大小分为三档减振系统，输出不同的电流大小，当|ΔX|在0-A，对应1档减振；当|ΔX|在A-B之间，对应2档减振， 当|ΔX|在B-C之间时，对应3档减振，此处，A、B和C的大小需要本领域技术人员根据实际的使用效果进行多次试验后进行设定，从而根据不同的震动强度调整磁性的大小，更好的实现减震的效果。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种适用于移栽机的液压电磁减振系统，该液压电磁减振系统与移栽机本体相连，用于对移栽机本体上发生的振动进行减缓，其特征在于：该液压电磁减振系统包括工作缸、储油缸以及穿设在工作缸内的活塞杆和活塞，所述工作缸与所述储油缸相连通，所述活塞杆的一端与所述活塞相连，所述活塞杆的另一端从所述工作缸的顶端穿出后通过连接法兰与移栽机本体相连，位于所述连接法兰与所述工作缸之间的所述活塞杆的外侧套设有复合减振弹簧，所述活塞将所述工作缸分隔为上腔和下腔，所述活塞的内部设置有第二永久磁体，所述第二永久磁体的外侧绕设有线圈，所述第二永久磁体上开设有两个用于连通所述上腔和所述下腔的节流孔Ⅰ，其中一个所述节流孔Ⅰ内设置有伸张阀，另一个所述节流孔Ⅰ内设置有流通阀；所述下腔内设置有第一永久磁体，所述第一永久磁体上开设有用于下腔中的油液进行流通的节流孔Ⅱ，所述工作缸的底端开设有两个用于连通所述下腔与所述储油缸的节流孔Ⅲ，其中一个所述节流孔Ⅲ内设置有压缩阀，另一个所述节流孔Ⅲ内设置有补偿阀；

所述工作缸的顶端与所述连接法兰的下端面上对应设置有用于检测活塞杆位移信息的高精度位移传感器，所述连接法兰的下端面上还设置有MCU微处理单元，所述MCU微处理单元的输入端与所述高精度位移传感器电连接，所述MCU微处理单元的输出端与用于控制线圈中电流大小与方向的电流控制机构电连接。

2.根据权利要求1所述的一种适用于移栽机的液压电磁减振系统，其特征在于：所述电流控制机构包括第一电源、第二电源、第一开关、第二开关、第一电位器以及第二电位器，所述第一开关、第二开关、第一电位器以及第二电位器的电控制端均与所述MCU微处理单元的输出端电连接，所述第一电源的正极和所述第二电源的负极分别通过所述第一电位器和所述第二电位器与所述线圈的一端相连，所述第一电源的负极和所述第二电源的正极分别通过所述第一开关和所述第二开关与所述线圈的另一端相连。

3.根据权利要求1所述的一种适用于移栽机的液压电磁减振系统，其特征在于：所述第一永久磁体与所述第二永久磁体两者相对的磁极的极性相反。

4.根据权利要求1所述的一种适用于移栽机的液压电磁减振系统，其特征在于：所述第一永久磁体与所述第二永久磁体两者相对的磁极的极性相同。

5.根据权利要求1所述的一种适用于移栽机的液压电磁减振系统，其特征在于：所述工作缸与所述储油缸的内部均填充有减振油。

6.根据权利要求1所述的一种适用于移栽机的液压电磁减振系统，其特征在于：所述高精度位移传感器为ZLDS10XZLDS11X激光位移传感器。

7.根据权利要求1所述的一种适用于移栽机的液压电磁减振系统的减振方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤一：移栽机本体通过连接法兰与活塞杆相连，移栽机本体发生振动时，活塞杆也随之发生振动，活塞杆带动与之相连的活塞进行上下运动，活塞杆上套设的复合减振弹簧对移栽机本体的振动进行初步减缓，同时，设置在工作缸顶端的高精度位移传感器对活塞杆的位移信息进行监测并将得到的位移信息实时传输给MCU微处理单元；

步骤二：当活塞杆向下运动时，活塞推动下腔中的油液运动，其中，一部分油液通过流通阀进入上腔，另一部分油液通过压缩阀进入储油缸，与此同时，设置在工作缸顶端的高精度位移传感器将活塞杆的位移信息传送给MCU微处理单元，MCU微处理单元根据接收到的位移信息改变线圈中电流的大小与方向，使得线圈与第二永久磁体两者的磁场相叠加后产生的复合磁场与第一永久磁体相对的磁极的极性相同，从而依靠复合磁场与第一永久磁体之间相互排斥的作用力对移栽机本体的振动进行减缓。