CN110296114A - 一种快速提升的农机悬挂机构液压水平控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速提升的农机悬挂机构液压水平控制系统，油泵连接流量控制阀的入口，流量控制阀的两个出油口分别与切换阀的进油口和提升换向阀的进油口相连；切换阀的两个出油口分别连接水平电磁换向阀的进油口和提升换向阀的进油口；压力传感器连接在流量控制阀向提升换向阀供给高压油的油路中；水平电磁换向阀的两个出油口分别连通水平油缸的有杆腔和无杆腔；提升换向阀的两个出油口分别连通提升油缸的有杆腔和无杆腔，比例电磁阀与水平溢流阀的进油口和出油口连接。本发明的切换阀可以根据压力传感器得到的提升油缸液压油路的压力进行水平油缸供油的切断，把供给水平油缸的高压油供给提升油缸，以提高提升油缸的提升速度。
Description
技术领域
本发明涉及农业机械，尤其涉及一种快速提升的农机悬挂机构液压水平控制系统。
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直，或移栽的秧苗在土壤中的深度一致。目前的农机悬挂机构液压水平控制系统用一台油泵驱动拖拉机的提升油缸和水平油缸同时工作，即一个油泵的液压油并联分为两路，一路供给提升油缸工作回路，一路供给水平油缸工作回路。这样造成原来只供给提升油缸的液压油被水平油缸分流，提升油缸的工作速度减慢，拖拉机提升农具的速度减慢，工作效率降低。为此，农业机械中急需研究一种即不需要提高拖拉机提升机构油泵的功率，也能带动水平油缸工作的液压水平控制系统。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种快速提升的农机悬挂机构液压水平控制系统。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种快速提升的农机悬挂机构液压水平控制系统，它包括水平油缸、水平电磁换向阀、水平溢流阀、切换阀、流量控制阀、油泵、提升换向阀、左提升油缸、油箱、右提升油缸，其中，所述油泵连接流量控制阀的进油口，流量控制阀的一个出油口与切换阀的进油口连接，另一个出油口连接提升换向阀的进油口；切换阀的一个出油口分别连接水平电磁换向阀的进油口和水平溢流阀的进油口，另一个出油口连接提升换向阀的进油口；水平电磁换向阀的两个出油口分别连通水平油缸的有杆腔和无杆腔；所述提升换向阀的两个出油口分别连通左提升油缸的有杆腔和无杆腔以及右提升油缸的有杆腔和无杆腔，水平电磁换向阀的回油口、提升换向阀的回油口以及水平溢流阀的出油口均与油箱相连。
进一步的，还包括压力传感器，所述压力传感器连接在流量控制阀向提升换向阀供给高压油的油路中。
进一步的，所述压力传感器替换为压力继电器。
进一步的，还包括比例控制阀，所述水平溢流阀的进油口和出油口分别与比例控制阀的进油口和出油口连接。
进一步的，所述比例控制阀是比例流量控制阀；或，比例控制阀替换为二位二通阀。
进一步的，所述水平电磁换向阀的两个出油口分别通过第一液控单向阀和第二液控单向阀与水平油缸连接，第一液控单向阀的液控回路连接第二液控单向阀的进油回路，第二液控单向阀的液控回路连接第一液控单向阀的进油回路。
进一步的，所述提升换向阀的两个出油口分别通过第三液控单向阀和第四液控单向阀，与左提升油缸和右提升油缸连接，第三液控单向阀的液控回路连接第四液控单向阀的进油回路，第四液控单向阀的液控回路连接第三液控单向阀的进油回路。
进一步的，所述切换阀是二位四通电磁换向阀，所述水平电磁换向阀是三位四通换向阀，所述提升换向阀是三位四通换向阀。
进一步的，所述提升换向阀进油回路连接有安全回路，安全回路上设置有提升溢流阀。
进一步的，所述流量控制阀包括第五单向阀、可调节流量阀、二位四通换向阀，所述油泵分别连接第五单向阀的出油口、可调节流量阀的进油口以及二位四通换向阀第一进油口，第五单向阀的进油口和可调节流量阀的出油口均与二位四通换向阀第二进油口相连，二位四通换向阀具有两个出油口，一个出油口与切换阀的进油口连接，另一个出油口连接提升换向阀的进油口。
本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：
1、系统中设置了切换阀、压力传感器(或用压力继电器替换)，可以保证在提升油缸进油时，切断系统向水平油缸供油，把所有的液压油用于提升油缸工作，大大提高了提升油缸的工作效率；同时，对悬挂系统的水平调节不产生大的影响；
2、由于流量控制阀进油口P的流量是其出油口P1与P2流量之和，P1的流量比P2的流量要小的多，切换阀设置在P1的后面，可以采用流量和尺寸较小的切换阀。如果把切换阀设置在流量控制阀进油口P之前，也可以实现在提升油缸运动时切断系统向水平油缸供油，把所有的液压油用于提升油缸工作，但是，这样的设计会使得切换阀流量和尺寸都设计的很大，增加制造成本，而且不便于安装。
3、压力传感器不仅可以感知到提升油缸的提升农具较大的油压，也可以感知到提升油缸下降农具较低的油压，以及感知到提升油缸处于中位卸载的油压。通过控制器计算提升油缸的提升农具和下降农具的时间，使得悬挂的农具提升到最高位置时，控制器自动调整悬挂农具处于初始的水平挂接状态后，并关闭水平调整系统的功能，保证悬挂机组的安全转移；当悬挂的农具下降到工作位置时，控制器自动把水平调整系统开启，实现水平调整的自动操作。
4、目前，为了得到悬挂机构是否处于最高位置和下降到工作位置，即得到提升臂的转动角度，人们在提升油缸的活塞杆端部安装一个位移传感器，记录提升油缸的上升或下降的位置，但是，在提升油缸上安装的位移传感器很容易被人碰坏，而且安装和连接导线很不方便。本发明用压力传感器感知提升油路是否处于提升农具和下降农具的状态，并通过控制器计算和推理出悬挂机构是否在提升的最高度附近，自动调整悬挂农具处于初始的水平位置，并关闭水平调整功能，避免了目前在悬挂机构上设置其他传感器带来的缺点。
5、在水平控制液压回路中设置了比例控制阀，比例控制阀的进油口和出油口分别与水平溢流阀的进油口和出油口连接，通过比例控制阀精确控制卸载的液压流量，达到精确控制水平油缸的进油量、精确调整农机具水平的目的。
把比例控制阀替换成卸载用的二位二通阀，可以在控制精度要求不是太高，水平电磁换向阀处于中位时，增大液压油的卸载量，减少无用功的耗损，降低制造成本。
6、把压力传感器替换为压力继电器，可以把压力继电器的开关电路与切换阀的电路直接连接在一起，不通过控制器，就可以通过压力继电器控制切换阀的动作，从而，达到提升油缸动作，水平油缸自动停止工作，把流向水平油缸的液压油流向提升油缸，提高提升油缸的提升动作。
7、在水平油缸的液压油流量较小、控制精度要求不是太高时，可以去掉比例控制阀和卸载用的二位二通阀，减少制造成本，达到农机具水平控制的目的。
附图说明
图1是本发明的具有水平调节功能的农机悬挂机构示意图；
图2是本发明实施例1的快速提升的农机悬挂机构液压水平控制系统；
图3是本发明实施例2的快速提升的农机悬挂机构液压水平控制系统；
图中：水平油缸1、第一液控单向阀2、第二液控单向阀3、水平电磁换向阀4、比例控制阀5、水平溢流阀6、油箱17、切换阀7、流量控制阀8、油泵9、压力传感器10、提升溢流阀11、提升换向阀12、第三液控单向阀13、第四液控单向阀14、左提升油缸15、控制器16、上拉杆18、提升臂轴19、左提升臂20、左提升杆21、左下拉杆22、右提升臂23、右提升油缸24、右下拉杆25、拖拉机机架26、第五单向阀27、可调节流量阀28、二位四通换向阀29。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。
实施例1：
如图1所示，拖拉机农具提升机构主要由上拉杆18、右提升臂23、右提升油缸24、水平油缸1、右下拉杆25、左下拉杆22、左提升杆21、左提升臂20、左提升油缸15、提升臂轴19，左提升油缸15和右提升油缸24油路并联；所述上拉杆18的一端铰接在拖拉机机架26的后部，所述左提升臂20的一端与提升臂轴19的左端固定连接，右提升臂23的一端与提升臂轴19的右端固定连接；左提升油缸15的一端与拖拉机后部铰接，另一端与左提升臂20铰接，交接点为d点；右提升油缸24的一端与拖拉机机架26后部铰接，另一端与右提升臂23铰接，交接点为c点；左下拉杆21的一端和右下拉杆25的一端均与拖拉机机架26后部铰接；左提升杆21的一端与左提升臂20的另一端铰接，左提升杆21的另一端与左下拉杆22铰接，铰接点为h点；水平油缸1的一端与右提升臂23的另一端铰接，另一端与右下拉杆25铰接，铰接点为g点；左下拉杆22、右下拉杆25和上拉杆18的另一端均挂接农具。
如图2所示，本发明提供一种快速提升的农机悬挂机构液压水平控制系统，它包括水平油缸1、水平电磁换向阀4、比例控制阀5、水平溢流阀6、油箱17、切换阀7、流量控制阀8、油泵9、压力传感器10、提升换向阀12、左提升油缸15和右提升油缸24，其中，所述油泵9连接流量控制阀8的进油口P，流量控制阀8的一个出油口P1与切换阀7的进油口P3连接，另一个出油口P2连接提升换向阀12的进油口P8；切换阀7的一个出油口P4连接水平电磁换向阀4的进油口P6，另一个出油口P5连接提升换向阀12的进油口P8；压力传感器10连接在流量控制阀8向提升换向阀12供给高压油的油路中；水平电磁换向阀4的两个出油口(A和B)分别连通水平油缸1的有杆腔和无杆腔；所述提升换向阀12的两个出油口分别连通左提升油缸15和右提升油缸24的有杆腔和无杆腔，水平电磁换向阀4的回油口T4、卸载电磁阀5的回油口和提升换向阀12的回油口均与油箱17相连。
在本实施例中，设置了比例控制阀5，目的是通过比例控制阀5按照控制比例卸载液压流量，控制进入水平油缸1的液压油流量的精度，达到精确调整农机具水平的目的。
在本实施例中，当水平油缸1的流量较大、农机具水平调整的精度不是太高时，把比例控制阀5替换成二位二通阀，可以达到减少制造成本，控制农机具水平的目的。
在本实施例中，把压力传感器10替换为压力继电器，可以把压力继电器的开关电路与切换阀7的电路直接连接在一起，不通过控制器16，就可以通过压力继电器控制切换阀7的动作，从而，达到在左提升油缸15和右提升油缸24动作时，水平油缸1自动停止工作，把流向水平油缸1的液压油流向左提升油缸15和右提升油缸24，提高提升农机具的速度。
所述水平电磁换向阀4是中位为H型的三位四通换向阀，所述提升换向阀12是中位为H型的三位四通换向阀，但不限于此。
所述提升换向阀12为手动换向阀或电磁换向阀；如果是电磁换向阀，所有电磁阀及压力传感器10均接入控制器16，受控于控制器16，所述控制器16可以采用杭州精工液压机电制造有限公司的JG-TPH01型号的产品，但不限于此。
在提升换向阀12处于图示中间位置时，流量控制阀8的P2出口的液压油通过提升换向阀12卸载回油箱。如果压力传感器10感知到P2和P8之间的液压油处于低压状态，切换阀7的电磁铁通电，切换阀7的阀芯左移，切换阀7处于图示的P3和P4接通状态，水平电磁换向阀4可以根据控制器16的指令控制水平油缸1的动作，进行水平油缸1的水平调节工作。
当提升换向阀12不处于图示中间位置，而处于接通左提升油缸15和右提升油缸24运动的工作位置时，压力传感器10感知到流量控制阀8出油口P2的液压油压力升高，通过控制器16切断向切换阀7的电磁铁通电，在弹簧的作用下，切换阀7的阀芯向右移动，回到其初始位置。此时，切换阀7的进油口P3与其出油口P5接通，把P5出口的液压油也供给了提升换向阀12，进油口P3和出油口P4断开，切断了进入水平电磁换向阀4的液压油，水平油缸1不进油，在第一液控单向阀2和第二液控单向阀3的作用下，水平油缸1的活塞保持静止状态。
在本申请一实施例中，所述水平电磁换向阀4的两个出油口分别通过第一液控单向阀2和第二液控单向阀3与水平油缸1连接，第一液控单向阀2的液控回路连接第二液控单向阀3的进油回路，第二液控单向阀3的液控回路连接第一液控单向阀2的进油回路。
所述提升换向阀12的两个出油口分别通过第三液控单向阀13和第四液控单向阀14与左提升油缸15和右提升油缸24连接，第三液控单向阀13的液控回路连接第四液控单向阀14的进油回路，第四液控单向阀14的液控回路连接第三液控单向阀13的进油回路。
在本申请一实施例中，所述水平电磁换向阀4的进油回路连接有第一安全回路，第一安全回路上设置有水平溢流阀6，水平溢流阀6的入口P7与水平电磁换向阀4的进油口P6相连，水平溢流阀6的溢流口T5与油箱17相连。所述提升换向阀12进油回路连接有第二安全回路，第二安全回路上设置有提升溢流阀11，提升溢流阀11的入口P9与提升换向阀12的进油口P8相连，提升溢流阀11的溢流口与油箱17相连。
在本申请一实施例中，所述流量控制阀8包括第五单向阀27、可调节流量阀28、二位四通换向阀29，所述油泵9分别连接第五单向阀27的出油口、可调节流量阀28的进油口以及二位四通换向阀29第一进油口，第五单向阀27的进油口和可调节流量阀28的出油口均与二位四通换向阀29第二进油口相连，二位四通换向阀29具有两个出油口，一个出油口与切换阀7的进油口连接，另一个出油口连接提升换向阀12的进油口。
在本申请一实施例中，压力传感器10用于感知流量控制阀8向提升换向阀12供给的液压油压力。如果提升换向阀12向左提升油缸15和右提升油缸24供给高压油时，压力传感器10感知到供油引起的油路压力升高，这种油压的升高信息会通过控制器16切断向切换阀7的供电，使其阀芯处于图示位置，切断向水平电磁换向阀4的供油，把P5出口的液压油也供给提升换向阀12，从而达到把油泵9的液压油全部供给左提升油缸15和右提升油缸24；如果提升换向阀12处于中位，H型的中位会使得流量控制阀8的出油口P2处于卸载状态，此时，压力传感器10感知到向左、右提升油缸供油的油路处于低压的卸载状态，这种油压的降低信息会通过控制器16向切换阀7通电，使其阀芯向左运动，接通向水平电磁换向阀4的供油，切断向P5出口的供油，水平电磁换向阀4处于自动水平调整状态。
压力传感器10还有一个非常重要的作用：根据提升油缸工作时，系统的压力升高原理，当压力传感器10感知到左、右提升油缸处于提升农具的较高油压时，通过控制器16计算出提升农具所用的时间，控制器16可以在农具提升的接近最高位置时，给水平电磁换向阀4发出指令，使得农具自动处于与拖拉机保持初始的水平挂接状态后，停止自动水平调节功能，便于拖拉机在转移地块时，水平控制系统停止工作，保证拖拉机耕作机组的安全运输。同时，通过压力传感器10感知到左、右提升油缸处于下降农具的较低油压，表示悬挂机构开始处于耕作位置，控制器自动开启水平控制功能，以便于驾驶员对水平控制系统的操作。
在本申请的实施例1中，如图2所示，所述比例控制阀5是流量控制阀，在不得电状态时，P5和T4接通，处于卸载状态。当水平电磁换向阀4的任何一个电磁线圈得电时，比例控制阀5同时也得电，根据情况，按比例卸载，调整向水平油缸1供给的液压油，以提高调整农机具水平的精度。在水平油缸1的流量较大，水平的控制精度不太高时，把比例控制阀5替换成卸载二位二通阀，可以降低液压的无用功耗，降低制造成本。
实施例2：
如图3所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，当水平油缸1的流量比较小，对农机具的水平调整精度不太高时，液压系统中就不需要比例控制阀或卸载二位二通电磁阀5，以节省制造成本。此时，当水平电磁换向阀4处于中位时，切换阀7断电，其阀芯处于图示位置。
另外，需要说明的是本实施方式中所提到的“第一”、“第二”“第三”并不代表结构或者功能上的绝对区分关系，而仅仅是为了描述的方便。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种快速提升的农机悬挂机构液压水平控制系统，其特征在于，它包括水平油缸(1)、水平电磁换向阀(4)、水平溢流阀(6)、切换阀(7)、流量控制阀(8)、油泵(9)、提升换向阀(12)、左提升油缸(15)、油箱(17)、右提升油缸(24)等，其中，所述油泵(9)连接流量控制阀(8)的进油口，流量控制阀(8)的一个出油口与切换阀(7)的进油口连接，另一个出油口连接提升换向阀(12)的进油口；切换阀(7)的一个出油口分别连接水平电磁换向阀(4)的进油口和水平溢流阀(6)的进油口，另一个出油口连接提升换向阀(12)的进油口；水平电磁换向阀(4)的两个出油口分别连通水平油缸(1)的有杆腔和无杆腔；所述提升换向阀(12)的两个出油口分别连通左提升油缸(15)的有杆腔和无杆腔以及右提升油缸(24)的有杆腔和无杆腔，水平电磁换向阀(4)的回油口、提升换向阀(12)的回油口以及水平溢流阀(6)的出油口均与油箱(17)相连。
2.根据权利要求1所述的快速提升的农机悬挂机构液压水平控制系统，其特征在于，还包括压力传感器(10)，所述压力传感器(10)连接在流量控制阀(8)向提升换向阀(12)供给高压油的油路中。
3.根据权利要求2所述的快速提升的农机悬挂机构液压水平控制系统，其特征在于，所述压力传感器(10)替换为压力继电器。
4.根据权利要求1-3任一项所述的快速提升的农机悬挂机构液压水平控制系统，其特征在于，还包括比例控制阀(5)，所述水平溢流阀(6)的进油口和出油口分别与比例控制阀(5)的进油口和出油口连接。
5.根据权利要求4所述的快速提升的农机悬挂机构液压水平控制系统，其特征在于，所述比例控制阀(5)是比例流量控制阀；或，比例控制阀(5)替换为二位二通阀。
6.根据权利要求1所述的快速提升的农机悬挂机构液压水平控制系统，其特征在于，所述水平电磁换向阀(4)的两个出油口分别通过第一液控单向阀(2)和第二液控单向阀(3)与水平油缸(1)连接，第一液控单向阀(2)的液控回路连接第二液控单向阀(3)的进油回路，第二液控单向阀(3)的液控回路连接第一液控单向阀(2)的进油回路。
7.根据权利要求1所述的快速提升的农机悬挂机构液压水平控制系统，其特征在于，所述提升换向阀(12)的两个出油口分别通过第三液控单向阀(13)和第四液控单向阀(14)，与左提升油缸(15)和右提升油缸(24)连接，第三液控单向阀(13)的液控回路连接第四液控单向阀(14)的进油回路，第四液控单向阀(14)的液控回路连接第三液控单向阀(13)的进油回路。
8.根据权利要求1所述的快速提升的农机悬挂机构液压水平控制系统，其特征在于，所述切换阀(7)是二位四通电磁换向阀，所述水平电磁换向阀(4)是三位四通换向阀，所述提升换向阀(12)是三位四通换向阀。
9.根据权利要求1所述的快速提升的农机悬挂机构液压水平控制系统，其特征在于，所述提升换向阀(12)进油回路连接有安全回路，安全回路上设置有提升溢流阀(11)。
10.根据权利要求1所述的快速提升的农机悬挂机构液压水平控制系统，其特征在于，所述流量控制阀(8)包括第五单向阀(27)、可调节流量阀(28)、二位四通换向阀(29)，所述油泵(9)分别连接第五单向阀(27)的出油口、可调节流量阀(28)的进油口以及二位四通换向阀(29)第一进油口，第五单向阀(27)的进油口和可调节流量阀(28)的出油口均与二位四通换向阀(29)第二进油口相连，二位四通换向阀(29)具有两个出油口，一个出油口与切换阀(7)的进油口连接，另一个出油口连接提升换向阀(12)的进油口。
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