CN108825569A - 一种用于农机具浮动的液压系统及调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于农机具浮动的液压系统及调整方法，它解决了现有技术中农机具浮动操作费力的问题，具有方便控制、锁紧可靠、适用范围广的有益效果，其方案如下：一种用于农机具浮动的液压系统，包括机具用油缸，油缸与油箱之间设置升降回路以及与升降回路并联的自由浮动回路和载荷浮动回路，自由浮动回路包括至少一个单向阀，单向阀一端与油缸连接，另一端通过电磁换向阀与油箱连接，载荷浮动回路包括第一电磁换向阀，第一电磁换向阀的出油口与油缸连接，第一电磁换向阀的进油口与油箱连接。

Description

一种用于农机具浮动的液压系统及调整方法

技术领域

本发明涉及农业机械领域，特别是涉及一种用于农机具浮动的液压系统及调整方法。

背景技术

“浮动”是油缸的一种特殊工作状态，在此工作状态下油缸的有杆腔和无杆腔互通并接入油箱，与油缸相连的工作装置则处于自由状态，其会根据工作表面的凹凸不平度被操作。浮动功能在工程机械以及农业机械领域中应用广泛，其中在农业机械领域，浮动被用于耕作以及挖掘式收获等作业。图1和图2是采用高度调节的耕作和挖掘式收获作业示意图，作业时限深轮与地面接触，将油缸切换到浮动位置，此时在限深轮的仿形作用下，与油缸相连的机具会随着地面的起伏而上下运动，从而实现了作业深度的一致。

目前，耕作时对油缸的操纵通过分配器来完成，分配器是一种整体式的多路换向阀，阀体内部包含了换向阀、各种辅助阀以及相互连通的油道，通过换向阀的移动来实现油缸的提升、下降、中立和浮动四种工作状态。例如，“轮式拖拉机液压分配器”，其通过更换多路阀内部阀体的类型，对原有的分配器进行改进，但整体的原理和组成没有改变。操纵方式仍为手动，费力且控制效果差；阀壳体内部的油路复杂，铸造技术要求高；滑阀式结构容易泄露；没有强降功能，只能依靠机具本身的自重下降并且浮动功能单一。

因此，需要对一种用于农机具浮动的液压系统进行新的研究设计。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种用于农机具浮动的液压系统，实现方便，锁紧可靠且适用范围广。

一种用于农机具浮动的液压系统的具体方案如下：

一种用于农机具浮动的液压系统，包括机具用油缸，油缸与油箱之间设置升降回路以及与升降回路并联的自由浮动回路和载荷浮动回路，自由浮动回路包括至少一个单向阀，单向阀一端与油缸连接，另一端通过电磁换向阀与油箱连接，载荷浮动回路包括第一电磁换向阀，第一电磁换向阀的出油口与油缸连接，第一电磁换向阀的进油口与油箱连接。

上述的液压系统，升降回路构成农机具的基本控制回路，三个回路并联设置，控制方便，自由浮动回路为农机具提供自由浮动，载荷浮动回路通过调整对液压缸上下腔的压力，来改变限深轮作用于地面的载荷大小，以提高整套系统的适用范围。

进一步地，所述单向阀包括第一单向阀和第二单向阀，第一单向阀的出油口与油缸的有杆腔连接，第一单向阀的控油口连接第二电磁换向阀的出油口，第二电磁换向阀的回油口连接所述的油箱。

进一步地，所述第二单向阀的出油口与所述油缸的无杆腔连接，第二单向阀的控油口连接所述第二电磁换向阀的所述出油口，第一单向阀和第二单向阀的进油口共同与第三电磁换向阀的出油口连接，第三电磁换向阀的进油口与所述的油箱连接。

进一步地，所述第一单向阀和第二单向阀的卸油口共同与所述第二电磁换向阀的另一出油口连接。

进一步地，所述第二电磁换向阀的进油口与所述升降回路中的油泵的出油口连接，油箱内设置第一节流阀和用于将油液泵入各个回路的油泵。

在自由浮动回路(第一单向阀和第二单向阀同时开启)中，油缸的有杆腔和无杆腔通过两个单向阀相互联通，并通过第三电磁换向阀最终连至油箱，此时油缸处于自由浮动状态，限深轮依靠机具的重力紧贴地面，与油缸相连的机具会随着地面的起伏上下运动。

进一步地，所述升降回路还包括第四电磁换向阀，第四电磁换向阀的出油口通过第一液压锁和双单向节流阀与所述油缸的有杆腔和无杆腔分别单独连接，双单向节流阀设于第一液压锁和第四电磁换向阀之间，配合其他液压锁的设置，克服了滑阀式结构易泄露的缺点，保证了机器长时间在道路行驶时机具的可靠锁紧。

其中通过双单向节流阀可用于获得不同的提升速度或者不同的下降速度。

进一步地，所述载荷浮动回路中所述第一电磁换向阀的两个出油口分别与第二液压锁的两个进油口连接，第二液压锁的两个出油口分别与所述油缸的有杆腔和无杆腔连接，第一电磁换向阀的回油口连接油堵。

进一步地，所述第一电磁换向阀的进油口与减压阀的出油口连接，减压阀的进油口与所述升降回路连接，具体是减压阀与升降回路中油泵的出油口连接，通过减压阀的设置，相当于有一个恒定的力施加于油缸的无杆腔或有杆腔，保证机具则随限深轮上下运动。

进一步地，所述第一电磁换向阀出油口A2还与第五电磁换向阀的进油口连接，第五电磁换向阀的出油口B3与第二溢流阀的进油口连接，第二溢流阀的出油口与油箱连接，第五电磁换向阀的出油口A3连接油箱；

或者，第一电磁换向阀的出油口B2还与第六电磁换向阀的进油口连接，第六电磁换向阀的出油口B4与第三溢流阀的进油口连接，第三溢流阀的出油口A4与油箱连接。

本发明还公开了一种用于农机具浮动的调整方法，该方法采用所述的一种用于农机具浮动的液压系统，先根据工作要求和工况调整减压阀的压力值，在轻载浮动时第三溢流阀的调定压力等于减压阀的调定压力；在重载浮动时第二溢流阀的调定压力等于减压阀的调定压力，轻载浮动适用于耕作时地面较软的工况，反之，重载浮动适用于地面起伏较大的工况。

具体地，当耕作采用高度调节时，机具的全部质量都作用于限深轮，若地面较软，限深轮会下陷较深，从而导致牵引阻力增大；当地下作物采用挖掘式收获时，若地面起伏较大，挖掘深度变化也会较大，此时易造成作物的损伤。耕作时若地面较软，使用轻载浮动状态，在油缸下腔(无杆腔)施加一作用力，使机具以较轻的载荷作用于限深轮，以减轻轮胎的下陷；挖掘收获时若地面起伏较大，使用重载浮动，在油缸上腔(有杆腔)施加一作用力，使机具以较重的载荷作用于限深轮，以减缓上下的起伏。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明通过组合式液压系统，克服了阀体加工困难、技术要求高的缺点，实现较为方便；现有分配器中为了保证滑阀能够准确地移动到工作位置，使用滑阀台阶和钢球进行定位，每次移位时需要克服回位弹簧和定位弹簧的压力，操作较为费力，本发明液压系统中的换向阀均为电磁操控，相比于手动操作简单、省力。

2)本发明通过组合式液压系统可以方便地增加各种阀体，进而克服原有分配器存在的缺陷。如升降回路增加的双单向节流阀使得机具提升和下降的速度均可控；通过增加液压锁，克服了滑阀式结构易泄露的缺点，保证了机器长时间在道路行驶时机具的可靠锁紧。

3)本发明通过增加了轻载浮动和重载浮动两种工作状态，分别适用于地面较软和地面起伏较大的情况，适用范围广。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是采用高度调节的耕作作业示意图；

图2是采用高度调节的挖掘式收获作业示意图；

图3是本发明一个实施例的结构原理示意图；

图中：1.油泵、2.油箱、3.第一溢流阀、4.二位三通电磁换向阀Ⅰ、5.第二溢流阀、6.第三溢流阀、7.二位三通电磁换向阀Ⅱ、8.减压阀、9.二位二通电磁换向阀、10.三位四通电磁换向阀Ⅱ、11.第二液压锁、12.第二单向阀、13.第一单向阀、14.油缸、15.双单向节流阀、16.第一液压锁、17.三位四通电磁换向阀Ⅰ、18.二位四通电磁换向阀。

Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、Y8分别表示三位四通电磁换向阀Ⅰ左位、三位四通电磁换向阀Ⅰ右位、二位四通电磁换向阀、二位二通电磁换向阀、三位四通电磁换向阀Ⅱ左位、三位四通电磁换向阀Ⅱ右位、二位三通电磁换向阀Ⅰ、二位三通电磁换向阀Ⅱ的电磁铁。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种用于农机具浮动的液压系统。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，一种用于农机具浮动的液压系统，包括油缸，油缸与油箱之间设置升降回路以及与升降回路并联的自由浮动回路和载荷浮动回路，自由浮动回路包括至少一个单向阀，单向阀一端与油缸连接，另一端通过电磁换向阀与油箱连接，载荷浮动回路包括第一电磁换向阀，第一电磁换向阀的出油口与油缸连接，第一电磁换向阀的进油口与油箱连接。

其中，第一电磁换向阀为三位四通电磁换向阀Ⅱ10，第二电磁换向阀为二位四通电磁换向阀18，第三电磁换向阀为二位二通电磁换向阀9，第四电磁换向阀为三位四通电磁换向阀Ⅰ17，第五电磁换向阀为二位三通电磁换向阀Ⅰ4，第六电磁换向阀为二位三通电磁换向阀Ⅱ7。

由油箱2、油泵1、第一溢流阀3、三位四通电磁换向阀Ⅰ17、第一液压锁16、双单向节流阀15和油缸14组成升降回路，其中油泵1的进油口连接油箱2，油泵1的出油口连接三位四通电磁换向阀Ⅰ17的进油口，油泵1的出油口还连接第一溢流阀3的进油口，第一溢流阀3的出油口连接油箱2，三位四通电磁换向阀Ⅰ17的回油口连接油箱2，三位四通电磁换向阀Ⅰ17的两出油口分别连接第一液压锁16的两进油口，第一液压锁16的两出油口分别连接双单向节流阀15的进油口，双单向节流阀15出油口分别连接液压缸14的有杆腔和无杆腔。

升降回路并联一自由浮动回路，其组成为油缸14的有杆腔和无杆腔分别连接第一单向阀13和第二单向阀14的出油口，第一单向阀13和第二单向阀14的进油口一起连接二位二通电磁换向阀9的出油口，二位二通电磁换向阀9的进油口连接油箱2，第一单向阀13和第二单向阀14的控油口一起连接二位四通电磁换向阀18的出油口A1，二位四通电磁换向阀18的进油口连接油泵1的出油口，第一单向阀13和第二单向阀14的泄油口共同连接二位四通电磁换向阀18的出油口B1，二位四通电磁换向阀18的回油口连接油箱2。

升降回路还并联一载荷浮动回路，油缸14的有杆腔和无杆腔分别连接第二液压锁11的两出油口，第二液压锁11的两进油口分别连接三位四通换向阀Ⅱ10的两出油口A2和B2，三位四通电磁换向阀Ⅱ10的进油口连接减压阀8的出油口，减压阀8的进油口连接油泵1的出油口，三位四通电磁换向阀Ⅱ10的回油口连接油堵，三位四通电磁换向阀Ⅱ10的出油口A2还连接二位三通电磁换向阀Ⅰ4的进油口，二位三通电磁换向阀Ⅰ4的出油口B3连接第二溢流阀5的进油口，第二溢流阀5的出油口连接油箱2，二位三通电磁换向阀Ⅰ4的出油口A3连接油箱2，三位四通电磁换向阀Ⅱ10的出油口B2还连接二位三通电磁换向阀Ⅱ7的进油口，二位三通电磁换向阀Ⅱ7的出油口B4连接第三溢流阀6的进油口，第三溢流阀6的出油口连接油箱2，二位三通电磁换向阀Ⅱ7的出油口A4连接油箱2。

上述用于农机具浮动的液压系统，其中第一单向阀13和第二单向阀14为外控外泄式，而且两个单向阀均为液控单向阀。

上述用于农机具浮动的液压系统，对于载荷浮动回路，在轻载浮动时第三溢流阀6的调定压力等于减压阀8的调定压力；在重载浮动时第二溢流阀5的调定压力等于减压阀8的调定压力。

本发明的工作原理是：

1、升降回路

当电磁铁Y1得电Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、Y8不得电时，三位四通电磁换向阀Ⅰ17的左位接通。由油泵1泵出的油液经过三位四通电磁换向阀Ⅰ17，进入第一液压锁16和双单向节流阀15的右支路，最后进入油缸14的无杆腔，从而推动油缸14上升；油缸14有杆腔的油液则经过双单向节流阀15和第一液压锁16的左支路，进入三位四通电磁换向阀Ⅰ17，最终流入油箱2，调节双单向节流阀15右侧的节流阀可以获得不同的提升速度。

当电磁铁Y2得电Y1、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、Y8不得电时，三位四通电磁换向阀Ⅰ17的右位接通。由油泵1泵出的油液经过三位四通电磁换向阀Ⅰ17，进入第一液压锁16和双单向节流阀15的左支路，最后进入油缸14的有杆腔，从而推动油缸14下降；油缸14无杆腔的油液则经过双单向节流阀15和第一液压锁16的右支路，进入三位四通电磁换向阀Ⅰ17，最终流入油箱2，调节双单向节流阀15左侧的节流阀可以获得不同的下降速度。

当Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、Y8均不得电时，三位四通电磁换向阀Ⅰ17、二位四通电磁换向阀18以及三位四通电磁换向阀Ⅱ10处于初始工作位。此时的三条回路均不导通，由油泵1泵出的油液通过第一溢流阀3回到油箱2，在第一液压锁16和第二液压锁11以及第一单向阀13和第二单向阀12的作用下，油缸14有杆腔和无杆腔内的油液被锁止，此时油缸14处于中立状态，相应地机具的位置被固定，球阀式结构保证了长时间的锁紧可靠。

每一个电磁铁通过一个接触器控制，整个控制组成了控制电路；控制电路设置由人控制的控制开关，即电磁阀需要运动时，由人按动相应的按钮，接触器接通，电磁铁吸合，电磁阀运动。

2、自由浮动回路

当电磁铁Y3、Y4得电Y1、Y2、Y5、Y6、Y7、Y8不得电时，二位四通电磁换向阀18和二位二通电磁换向阀9的右位接通。由油泵1泵出的油液经过二位四通电磁换向阀18进入第一单向阀13和第二单向阀12的控油口，第一单向阀13和第二单向阀12被反向开启，油缸14的有杆腔和无杆腔通过第一单向阀13和第二单向阀12相互联通，并通过二位二通电磁换向阀9最终连至油箱2，此时油缸14处于自由浮动状态，限深轮依靠机具的重力紧贴地面，与油缸14相连的机具会随着地面的起伏上下运动。机具上下运动时油缸14有杆腔和无杆腔内的油液会被反复挤压，相应地第一单向阀13和第二单向阀12的出油口会受到反复冲击，为了能够保证液控单向阀反向开启后的稳定可靠，两液控单向阀采用外泄式，使用单独的外泄口将控油口的油液排回油箱。

3、载荷浮动回路

当电磁铁Y5、Y7得电Y1、Y2、Y3、Y4、Y6、Y8不得电时，三位四通电磁换向阀Ⅱ10和二位三通电磁换向阀Ⅰ4的左位接通，先根据实际需求调定减压阀8的压力值，并使其数值小于机具的重力，然后将第三溢流阀6的压力值调定为减压阀8的压力值。当油缸14随着机具向上运动时，有杆腔的油液通过第二液压锁11的左支路进入二位三通电磁换向阀Ⅰ4，最终流入油箱2，油泵1泵出油液通过减压阀8对无杆腔进行补充；当油缸14随着机具向下运动时，无杆腔的压力增大，超过第三溢流阀6的调定值，第三溢流阀开启，油液通过其中流入油箱2，油箱2的油液则通过二位三通电磁换向阀4对有杆腔进行补充。减压阀8的出口压力保持不变，因此在其作用下始终有一个恒定的力施加于油缸的无杆腔，限深轮在小于机具本身重力的作用下紧贴地面，机具则随限深轮上下运动。

当电磁铁Y6、Y8得电Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y7不得电时，三位四通电磁换向阀Ⅱ10和二位三通电磁换向阀Ⅱ7的右位接通，先根据实际需求调定减压阀8的压力值，然后将第二溢流阀5的压力值调定为减压阀8的压力值。当油缸14随着机具向下运动时，无杆腔的油液通过第二液压锁11的右支路进入二位三通电磁换向阀Ⅱ7，最终流入油箱2，油泵1泵出油液通过减压阀8对有杆腔进行补充；当油缸14随着机具向上运动时，有杆腔的压力增大，超过第二溢流阀5的调定值，第二溢流阀开启，油液通过其中流入油箱2，油箱2的油液则通过二位三通电磁换向阀Ⅱ7对无杆腔进行补充。减压阀8的出口压力保持不变，因此在其作用下始终有一个恒定的力施加于油缸的有杆腔，限深轮在大于机具本身重力的作用下紧贴地面，机具则随限深轮上下运动。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于农机具浮动的液压系统，其特征在于，包括机具用油缸，油缸与油箱之间设置升降回路以及与升降回路并联的自由浮动回路和载荷浮动回路，自由浮动回路包括至少一个单向阀，单向阀一端与油缸连接，另一端通过电磁换向阀与油箱连接，载荷浮动回路包括第一电磁换向阀，第一电磁换向阀的出油口与油缸连接，第一电磁换向阀的进油口与油箱连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于农机具浮动的液压系统，其特征在于，所述单向阀包括第一单向阀和第二单向阀，第一单向阀的出油口与油缸的有杆腔连接，第一单向阀的控油口连接第二电磁换向阀的出油口，第二电磁换向阀的回油口连接所述的油箱。

3.根据权利要求2所述的一种用于农机具浮动的液压系统，其特征在于，所述第二单向阀的出油口与所述油缸的无杆腔连接，第二单向阀的控油口连接所述第二电磁换向阀的所述出油口，第一单向阀和第二单向阀的进油口共同与第三电磁换向阀的出油口连接，第三电磁换向阀的进油口与所述的油箱连接。

4.根据权利要求2所述的一种用于农机具浮动的液压系统，其特征在于，所述第一单向阀和第二单向阀的卸油口共同与所述第二电磁换向阀的另一出油口连接。

5.根据权利要求2所述的一种用于农机具浮动的液压系统，其特征在于，所述第二电磁换向阀的进油口与所述升降回路中的油泵的出油口连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于农机具浮动的液压系统，其特征在于，所述升降回路还包括第四电磁换向阀，第四电磁换向阀的出油口通过第一液压锁和双单向节流阀与所述油缸的有杆腔和无杆腔分别单独连接，第四电磁换向阀的进油口和油泵的出油口相连。

7.根据权利要求1所述的一种用于农机具浮动的液压系统，其特征在于，所述载荷浮动回路中所述第一电磁换向阀的两个出油口分别与第二液压锁的两个进油口连接，第二液压锁的两个出油口分别与所述油缸的有杆腔和无杆腔连接，第一电磁换向阀的回油口连接油堵。

8.根据权利要求1所述的一种用于农机具浮动的液压系统，其特征在于，所述第一电磁换向阀的进油口与减压阀的出油口连接，减压阀的进油口与所述升降回路连接。

9.根据权利要求1所述的一种用于农机具浮动的液压系统，其特征在于，所述第一电磁换向阀其中一个回油口还与第五电磁换向阀的进油口连接，第五电磁换向阀的其中一个出油口与第二溢流阀的进油口连接，第二溢流阀的出油口与油箱连接，第五电磁换向阀的另一出油口连接油箱；

或者，第一电磁换向阀的另一个回油口还与第六电磁换向阀的进油口连接，第六电磁换向阀的出油口与第三溢流阀的进油口连接，第三溢流阀的出油口与油箱连接。

10.一种用于农机具浮动的调整方法，其特征在于，采用权利要求1-9中任一项所述的一种用于农机具浮动的液压系统。