CN110637570B - 一种全液压驱动的高速插秧机底盘的控制方法 - Google Patents

Abstract

一种全液压驱动的高速插秧机底盘的控制方法，当实际行走速度小于A时，控制行走变量马达排量最大；当实际行走速度大于等于A时，控制柱塞泵的排量最大；当检测到超速时，控制超速的行走变量马达排量为零；当秧箱倾斜时，通过控制仿形平衡控制阀使秧箱达到水平状态；当秧箱浮板接地压力过大或过小时，通过秧箱升降控制阀使秧箱浮板接地压力达到设定值；当方向盘超过设定角度时，控制秧箱升至最高；当原地调试时，控制左换向阀通电；当转场非作业时，右换向阀通电；当正常行走插秧作业时，左、右换向阀均不通电；当怠速时，左右换向阀均通电；当调整株距变小或变大时，控制插秧马达的排量变大或变小。该方法能有效提高插秧机作业的灵活性和可靠性。

Description

一种全液压驱动的高速插秧机底盘的控制方法

技术领域

本发明涉及插秧机，具体是一种全液压驱动的高速插秧机底盘的控制方法。

背景技术

水稻是我国最重要的粮食之一，确保水稻增产增收对维持粮食供给、保证国家粮食安全具有重要意义，现阶段，为了保证水稻的高产，种植主要采用机插秧的模式。与人工插秧和手扶插秧机相比，高速插秧机具有效率高、栽植质量好等一系列优点，插秧机长期在道路狭窄、泥脚深度大、具有流变特性的水田中工作，现有量产的高速插秧机可以基本满足水田工作要求，但也存在以下缺点：

(1)要使用多级齿轮和传动轴传递动力，需通过机械方式调速，调速范围小。

(2)水平仿形机构和秧箱升降机构调整不灵敏且精度低。

(3)插秧株距无法连续调整，不能广泛适应各种种植模式和农艺要求。

(4)不利于实现自动化、智能化控制，远程操纵困难。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种全液压驱动的高速插秧机底盘的控制方法，该控制方法能有效增加插秧机的调整范围，并能使水平仿形机构和秧箱升降机构的调整更灵敏，且能有效提高调整精度，还能实现插秧株距的连续调整，能适应各种种植模式和农艺要求，能有效提高插秧机作业的灵活性和可靠性，并能提高作业的质量。

为了实现上述目的，本发明提供一种全液压驱动的高速插秧机底盘的控制方法，所述全液压驱动的高速插秧机底盘包括行走驱动机构、转向机构、仿形平衡机构、秧箱升降机构、齿轮泵、优先阀、分流阀、安装在秧箱上的水平倾角传感器、安装在中间浮板内侧的压力传感器、安装在方向盘上的编码器A、安装在驱动车轮上的编码器B、控制器；

所述行走驱动机构包括发动机、柱塞泵、补油泵、四个行走变量马达、插秧马达和串联控制阀组；

所述发动机通过皮带与柱塞泵连接，所述补油泵与柱塞泵同轴连接，补油泵的吸油口和出油口分别通过过滤器A和补油限压阀与油箱A连接，补油泵的出油口还通过管路分别与两个补油单向阀的进油口连接，两个补油单向阀的出油口分别与冲洗梭阀的第一进油口和第二进油口连接，所述冲洗梭阀的出油口依次通过低压溢流阀和冷却阀与油箱B连接；所述冲洗梭阀为三位三通换向阀，其工作在左位时，其第一进油口与其出油口截止，其第二进油口与其出油口连通，其工作在中位，第一进油口和第二进油口均与其出油口截止，其工作在右位时，其第一进油口与其出油口连通，其第二进油口与其出油口截止；

四个行走变量马达分别为行走变量马达1、行走变量马达2、行走变量马达3和行走变量马达4，四个行走变量马达的输出轴分别通过四个轮边减速器与四个驱动车轮连接，且行走变量马达上均安装有转速传感器；四个行走变量马达的进油口相互连通后分别与柱塞泵的出油口和一个补油单向阀的出油口连接，四个行走变量马达的出油口相互连通后与插秧马达的进油口连接，插秧马达的出油口分别与柱塞泵的吸油口和另一个补油单向阀的出油口连接；

所述串联控制阀组的进油口与插秧马达的进油口连接，串联控制阀组的两个出油口分别与行走变量马达的进油口和插秧马达的出油口连接；所述串联控制阀组由左换向阀和右换向阀组成，左换向阀和右换向阀的进油口相互连通作为串联控制阀组的进油口，左换向阀和右换向阀的出油口分别作为串联控制阀组的两个出油口，左换向阀和右换向阀均为两位两通阀，左换向阀工作在上位时，左换向阀的进油口与出油口连通，左换向阀工作在下位时，左换向阀的进油口与出油口截止，右换向阀工作在上位时，右换向阀的进油口与出油口连通，右换向阀工作在下位时，右换向阀的进油口与出油口截止；

所述齿轮泵通过皮带与发动机连接，齿轮泵的吸油口通过过滤器B与油箱C连接，齿轮泵的出油口与优先阀的进油口连接；

所述转向机构包括转向器和转向油缸，所述转向器的进油口与优先阀的控制流量CF油口连接，其压力反馈油口通过动态阻尼孔与优先阀的负荷信号LS油口连接，其两个工作油口分别与转向油缸的两个油口连接；

所述仿形平衡机构包括仿形平衡控制阀和平衡油缸，仿形平衡控制阀的第一工作油口和第二工作油口分别与平衡油缸无杆腔和有杆腔连接，仿形平衡控制阀的回油口与油箱C连接；

所述仿形平衡控制阀为三位四通换向阀，其工作在左位时，其进油口与其第一工作油口连通，其回油口与其第二工作油口连通，其工作在中位时，其进油口、回油口、第一工作油口和第二工作油口相互截止，其工作在右位时，其进油口与其第二工作油口连通，其回油口与其第一工作油口连通；

所述秧箱升降机构包括秧箱升降控制阀和升降油缸，秧箱升降控制阀的第一工作油口通过管路分别与升降油缸的无杆腔和液控单向阀的液控口连通，其第二工作油口依次通过液控单向阀和单向节流阀与升降油缸的有杆腔连通；秧箱升降控制阀的回油口与油箱C连接；升降油缸的活塞杆端部与秧箱的底部连接，用于驱动秧箱在竖直方向上的移动；所述秧箱上安装有水平倾角传感器；

所述秧箱升降控制阀为三位四通换向阀，其工作在上位时，其进油口与其第一工作油口连通，其回油口与其第二工作油口连通，其工作在中位时，其进油口、回油口、第一工作油口和第二工作油口相互连通，其工作在下位时，其进油口与其第二工作油口连通，其回油口与其第一工作油口连通；

所述分流阀的进油口与优先阀的旁通流量EF油口连接，分流阀的两个出油口分别与仿形平衡控制阀的进油口和秧箱升降控制阀的进油口连接；

所述控制器具有模拟量输出模块1、模拟量输出模块2、模拟量输出模块3、模拟量输出模块4、模拟量输出模块5、模拟量输出模块6、模拟量输入模块1和模拟量输入模块2，还具有输出点1、输出点2、输出点3、输出点4、输出点5和输出点6，模拟量输出模块1、模拟量输出模块2、模拟量输出模块3、模拟量输出模块4分别通过放大器1、放大器2、放大器3和放大器4与行走变量马达1、行走变量马达2、行走变量马达3和行走变量马达4连接，模拟量输出模块5和模拟量输出模块6分别通过放大器5和放大器6与插秧马达和柱塞泵连接；输出点1和输出点2连接串联控制阀组，输出点3和输出点4连接秧箱升降控制阀，输出点5和输出点6连接仿形平衡控制阀；模拟量输入模块1和模拟量输入模块2分别与水平倾角传感器和压力传感器连接；控制器还分别与编码器A、编码器B和转速传感器连接；

编码器A用于将方向盘的角位移转换成数字脉冲信号A，并把数字脉冲信号A发送给控制器，控制器对数字脉冲信号A进行处理，获取方向盘的转动角度；

各个驱动车轮上的编码器B用于将驱动车轮的旋转位移转换成数字脉冲信号B，并把数字脉冲信号B发送给控制器，控制器对数字脉冲信号B进行处理，获取驱动车轮的实际行走速度；

各个行走变量马达上的转速传感器用于获得行走变量马达的转速信号，并发送给控制器，控制器根据转速传感器发出的转速信号获取行走变量马达的实际转速；

水平倾角传感器用于检测秧箱的倾斜角度信号，并把倾斜角度信号发送给控制器，控制器对倾斜角度信号进行处理，获取秧箱的倾斜角度；

压力传感器用于检测秧箱浮板的接地压力信号，并发送给控制器，控制器对接地压力信号进行处理，获取秧箱浮板的接地压力；

操作人员通过与控制器连接的作业模式控制按钮向控制器发出进入怠速模式指令，使控制器进入怠速模式；当进入怠速模式时，控制器控制串联控制阀中的左换向阀和右换向阀均通电，系统流量不经过行走变量马达和插秧马达，以匹配发动机怠速状态；

操作人员通过与控制器连接的作业模式控制按钮向控制器发出进入插秧作业模式指令，使控制器进入插秧作业模式；当插秧作业模式时，控制器控制串联控制阀中的左换向阀和右换向阀均不通电，系统流量依次经过行走变量马达和插秧马达，且当柱塞泵和各个行走变量马达的排量均为最大时，插秧机的行走速度为A；当控制器检测到驱动车轮的实际行走速度小于A时，判定插秧机工作在插秧作业状态，此时外负载较大，控制器控制放大器、放大器、放大器和放大器的输出信号保持最大，使行走变量马达、行走变量马达、行走变量马达和行走变量马达的排量保持最大，仅依靠柱塞泵排量的变化来实现插秧机实际行走速度的调整，以使插秧机的输出扭矩较大，确保外负载的正常工作；当控制器检测到驱动车轮的实际行走速度大于等于A时，判定插秧机工作在非插秧作业状态，此时外负载较小，控制器通过放大器控制柱塞泵的排量保持最大，当柱塞泵的排量最大，行走变量马达的排量最小，仅依靠行走变量马达、行走变量马达、行走变量马达和行走变量马达的排量的改变来实现调速，以使插秧机具有较高的行驶速度，保证插秧机的实际行走速度最大，可输出的最大扭矩较小；当控制器检测到一个或多个行走变量马达的实际转速超过设定转速时，判定插秧机发生打滑的情况，控制器通过对应的放大器控制超速的行走变量马达的排量调整为零，继而确保插秧机的脱困；当控制器检测到秧箱倾斜时，控制器控制仿形平衡控制阀作出对应的动作，进而通过改变油路的通断以控制平衡油缸作出与倾斜角度相对应的动作，直至秧箱达到水平状态，继而实现秧箱的自动调平；当控制器检测到秧箱浮板接地压力过大或过小时，控制器控制秧箱升降控制阀作出对应的动作，进而通过改变油路的通断以控制升降油缸作出与压力相对应的动作，直至秧箱浮板接地压力达到设定范围，继而实现接地压力的稳定；当株距小于农艺要求时，操作人员通过与控制器连接的株距调整按钮发出调速株距变大电信号，控制器收到株距变大电信号后控制插秧马达的排量变大；当控制器检测到方向盘转动超过设定的角度时，判定插秧机在掉头或转弯工况，控制器通过秧箱升降控制阀控制升降油缸完全伸出，继而秧箱自动升至最高位置且停止插秧作业；当操作人员通过与控制器连接的原地调试按钮发出原地调试指令时，控制器收到原地调试指令后控制器仅控制串联控制阀组中的左换向阀通电，行走变量马达无流量通过，仅插秧马达转动，以进行原地调试，同时，当株距大于农艺要求时，操作人员通过与控制器连接的株距调整按钮发出调速株距变小电信号，控制器收到株距变小电信号后控制插秧马达的排量变小；

操作人员通过与控制器连接的作业模式控制按钮向控制器发出进入转场运输模式指令，使控制器进入转场运输模式；当进行转场运输作业时，控制器通过秧箱升降控制阀控制升降油缸完全伸出，继而秧箱自动升至最高位置；控制器通过放大器控制柱塞泵的排量保持最大，同时，控制器仅控制串联控制阀组中的右换向阀通电，插秧马达无流量不工作，仅车辆行走，用于转场。

作为一种优选，所述A为1.5m/s。

进一步，为了便于实现前轮驱动、后轮驱动和四轮驱动三种状态。当需要进行前轮驱动时，控制器控制插秧机后面的两个行走车轮对应的两个行走变量马达的排量调整为零，仅依靠插秧机前面的两个行走车轮进行驱动；当需要进行后轮驱动时，控制器控制插秧机前面的两个行走车轮对应的两个行走变量马达的排量调整为零，仅依靠插秧机后面的两个行走车轮进行驱动；当需要进行四轮驱动时，控制器控制四个行走变量马达的排量大于零。

作为一种优选，所述发动机为柴油机发动机；所述柱塞泵为双向变量斜盘式柱塞泵；所述行走变量马达为电控无极变量马达；所述插秧马达为电控可变排量柱塞马达；所述驱动车轮为水田机构专用轮。

为了保证底盘主回路的工作压力不会过高，所述行走驱动机构还包括两个高压安全阀，两个高压安全阀分别与两个补油单向阀并联。

为了保证优先阀与转向器的可靠动作，同时，也为了有效地保护齿轮泵所在的输出油路压力不会过高，所述优先阀的进油口还与安全阀的进油口连接，安全阀的出油口与油箱C连接，安全阀的出油口还通过单向阀与转向器的进油口连接。

作为一种优选，所述油箱A、油箱B和油箱C为同一油箱。

作为一种优选，所述转向油缸为活塞杆式双作用液压缸。

作为一种优选，所述分流阀的分流比为1：1。

本方法可以自动地判定插秧机是否工作在插秧作业或非插秧作业状态，进而可以通过控制器的控制来保证插秧作业状态下的大扭矩输出，使外负载能够正常的进行工作，还可以通过控制器的控制来保证非插秧作业状态下的高速行走，以有效缩短插秧机行走或转场时间。当插秧机发生打滑的情况时，控制器能自动地控制对应行走变量马达排量为零，从而可以增加未打滑行走车轮对应的行走变量马达的排量，进而确保了插秧机在打滑时能实现快速的脱困；在秧箱倾斜后，能通过控制器的自动控制实现秧箱的自动调平，进而能有效保证株距的一致性；当秧箱浮板接地压力过大或过小时，能通过控制器的自动控制实现秧箱浮板接地压力的调整，进而能保证接地压力的稳定，进一步提高了作业质量。通过该方法可以自动化地判定插秧机是否工作在掉头或转弯工况，进而可以在掉头或转弯工况时自动地将秧箱升至最高位置而停止插秧作业，有效地减轻了驾驶员的操作强度和工作量。通过串联控制阀组来仅控制插秧马达动作的方式，能使行走变量马达无流量的方式进行原地调试作业。通过串联控制阀组来控制插秧马达不工作、行走变量马达工作的方式，能保证车辆的高速行走。通过控制串联控制阀中的左换向阀和右换向阀均通电的方式可以使流量不通过行走变量马达和插秧马达，从而使插秧机工作在怠速不作业状态。通过控制插秧马达排量变大或变小能便捷地实现株距的变小或变大调整，从而可以适应多种种植模式和农艺要求。本方法能智能化地实现插秧机不同工况的切换，能实现无级调速，并且增加了调速的范围，能使水平仿形机构和秧箱升降机构的调整更灵敏，且能有效提高调整精度，另外，本方法可以在出现打滑时自动化保证车轮的驱动力，提高了插秧机在水田中的通过能力，可以实现插秧株距的连续调整，进而满足于不同种植模式和农艺要求。

附图说明

图1是本发明中全液压驱动的高速插秧机底盘的液压原理图；

图2是本发明中控制器与各执行元件的连接原理框图；

图3是本发明中控制原理图一；

图4是本发明中控制原理图二。

图中:1、发动机，2、柱塞泵，3、补油泵，4、齿轮泵，5、过滤器A，6、补油限压阀，7、油箱A，8、高压安全阀，9、补油单向阀，10、冲洗梭阀，11、低压溢流阀，12、冷却阀，13、油箱B，14、串联控制阀组，15、行走变量马达，16、插秧马达，17、优先阀，18、转向器，19、转向油缸，20、分流阀，21、秧箱升降控制阀，22、过滤器B，23、仿形平衡控制阀，24、平衡油缸，25、液控单向阀，26、单向节流阀,27、升降油缸,28、安全阀，29、油箱C。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1至图4所示，本发明提供一种全液压驱动的高速插秧机底盘的控制方法，所述全液压驱动的高速插秧机底盘包括行走驱动机构、转向机构、仿形平衡机构、秧箱升降机构、齿轮泵4、优先阀17、分流阀20、安装在秧箱上的水平倾角传感器、安装在中间浮板内侧的压力传感器、安装在方向盘上的编码器A、安装在驱动车轮上的编码器B、控制器；

所述行走驱动机构包括发动机1、柱塞泵2、补油泵3、四个行走变量马达15、插秧马达16和串联控制阀组14；

所述发动机1通过皮带与柱塞泵2连接，所述补油泵3与柱塞泵2同轴连接，补油泵3的吸油口和出油口分别通过过滤器A5和补油限压阀6与油箱A7连接，补油泵3的出油口还通过管路分别与两个补油单向阀9的进油口连接，两个补油单向阀9的出油口分别与冲洗梭阀10的第一进油口和第二进油口连接，所述冲洗梭阀10的出油口依次通过低压溢流阀11和冷却阀12与油箱B13连接；所述冲洗梭阀10为三位三通换向阀，其工作在左位时，其第一进油口与其出油口截止，其第二进油口与其出油口连通，其工作在中位，第一进油口和第二进油口均与其出油口截止，其工作在右位时，其第一进油口与其出油口连通，其第二进油口与其出油口截止；

四个行走变量马达15分别为行走变量马达1、行走变量马达2、行走变量马达3和行走变量马达4，四个行走变量马达15的输出轴分别通过四个轮边减速器与四个驱动车轮连接，且行走变量马达15上均安装有转速传感器；四个行走变量马达15的进油口相互连通后分别与柱塞泵2的出油口和一个补油单向阀9的出油口连接，四个行走变量马达15的出油口相互连通后与插秧马达16的进油口连接，插秧马达16的出油口分别与柱塞泵2的吸油口和另一个补油单向阀9的出油口连接；

所述串联控制阀组14的进油口与插秧马达16的进油口连接，串联控制阀组14的两个出油口分别与行走变量马达15的进油口和插秧马达16的出油口连接；所述串联控制阀组14由左换向阀和右换向阀组成，左换向阀和右换向阀的进油口相互连通作为串联控制阀组14的进油口，左换向阀和右换向阀的出油口分别作为串联控制阀组14的两个出油口，左换向阀和右换向阀均为两位两通阀，左换向阀工作在上位时，左换向阀的进油口与出油口连通，左换向阀工作在下位时，左换向阀的进油口与出油口截止，右换向阀工作在上位时，右换向阀的进油口与出油口连通，右换向阀工作在下位时，右换向阀的进油口与出油口截止；

所述齿轮泵4通过皮带与发动机1连接，齿轮泵4的吸油口通过过滤器B22与油箱C29连接，齿轮泵4的出油口与优先阀17的进油口连接；

所述转向机构包括转向器18和转向油缸19，所述转向器18的进油口与优先阀17的控制流量CF油口连接，其压力反馈油口通过动态阻尼孔与优先阀17的负荷信号LS油口连接，其两个工作油口分别与转向油缸19的两个油口连接；

所述仿形平衡机构包括仿形平衡控制阀23和平衡油缸24，仿形平衡控制阀23的第一工作油口和第二工作油口分别与平衡油缸24无杆腔和有杆腔连接，仿形平衡控制阀23的回油口与油箱C29连接；

所述仿形平衡控制阀23为三位四通换向阀，其工作在左位时，其进油口与其第一工作油口连通，其回油口与其第二工作油口连通，其工作在中位时，其进油口、回油口、第一工作油口和第二工作油口相互截止，其工作在右位时，其进油口与其第二工作油口连通，其回油口与其第一工作油口连通；

所述秧箱升降机构包括秧箱升降控制阀21和升降油缸27，秧箱升降控制阀21的第一工作油口通过管路分别与升降油缸27的无杆腔和液控单向阀25的液控口连通，其第二工作油口依次通过液控单向阀25和单向节流阀26与升降油缸27的有杆腔连通；秧箱升降控制阀21的回油口与油箱C29连接；升降油缸27的活塞杆端部与秧箱的底部连接，用于驱动秧箱在竖直方向上的移动；所述秧箱上安装有水平倾角传感器；

所述秧箱升降控制阀21为三位四通换向阀，其工作在上位时，其进油口与其第一工作油口连通，其回油口与其第二工作油口连通，其工作在中位时，其进油口、回油口、第一工作油口和第二工作油口相互连通，其工作在下位时，其进油口与其第二工作油口连通，其回油口与其第一工作油口连通；

所述分流阀20的进油口与优先阀17的旁通流量EF油口连接，分流阀20的两个出油口分别与仿形平衡控制阀23的进油口和秧箱升降控制阀21的进油口连接；

所述控制器具有模拟量输出模块1、模拟量输出模块2、模拟量输出模块3、模拟量输出模块4、模拟量输出模块5、模拟量输出模块6、模拟量输入模块1和模拟量输入模块2，其中，模拟量输出模块1-6可输出4-20mA、0-20mA、-5-5V或-10-10V的标准模拟量信号；控制器还具有输出点1、输出点2、输出点3、输出点4、输出点5和输出点6，模拟量输出模块1、模拟量输出模块2、模拟量输出模块3、模拟量输出模块4分别通过放大器1、放大器2、放大器3和放大器4与行走变量马达1、行走变量马达2、行走变量马达3和行走变量马达4连接，模拟量输出模块5和模拟量输出模块6分别通过放大器5和放大器6与插秧马达16和柱塞泵2连接；输出点1和输出点2连接串联控制阀组14，输出点3和输出点4连接秧箱升降控制阀21，输出点5和输出点6连接仿形平衡控制阀23；模拟量输入模块1和模拟量输入模块2分别与水平倾角传感器和压力传感器连接；控制器还分别与编码器A、编码器B和转速传感器连接；作为一种优选，控制器的型号为TTC60。行走变量马达15、插秧马达16和柱塞泵2的排量与模拟量输出模块输出信号的大小成正比。

编码器A用于将方向盘的角位移转换成数字脉冲信号A，并把数字脉冲信号A发送给控制器，控制器对数字脉冲信号A进行处理，获取方向盘的转动角度；

各个驱动车轮上的编码器B用于将驱动车轮的旋转位移转换成数字脉冲信号B，并把数字脉冲信号B发送给控制器，控制器对数字脉冲信号B进行处理，获取驱动车轮的实际行走速度；

各个行走变量马达15上的转速传感器用于获得行走变量马达15的转速信号，并发送给控制器，控制器根据转速传感器发出的转速信号获取行走变量马达15的实际转速；

水平倾角传感器用于检测秧箱的倾斜角度信号，并把倾斜角度信号发送给控制器，控制器对倾斜角度信号进行处理，获取秧箱的倾斜角度；

压力传感器用于检测秧箱浮板的接地压力信号，并发送给控制器，控制器对接地压力信号进行处理，获取秧箱浮板的接地压力；

操作人员通过与控制器连接的作业模式控制按钮向控制器发出进入怠速模式指令，使控制器进入怠速模式；当进入怠速模式时，控制器控制串联控制阀14中的左换向阀和右换向阀均通电，系统流量不经过行走变量马达15和插秧马达16，以匹配发动机1怠速状态；

操作人员通过与控制器连接的作业模式控制按钮向控制器发出进入插秧作业模式指令，使控制器进入插秧作业模式；当插秧作业模式时，控制器控制串联控制阀14中的左换向阀和右换向阀均不通电，系统流量依次经过行走变量马达15和插秧马达16，且当柱塞泵2和各个行走变量马达15的排量均为最大时，插秧机的行走速度为A；当控制器检测到驱动车轮的实际行走速度小于A时，判定插秧机工作在插秧作业状态，此时外负载较大，控制器控制放大器1、放大器2、放大器3和放大器4的输出信号保持最大，使行走变量马达1、行走变量马达2、行走变量马达3和行走变量马达4的排量保持最大，仅依靠柱塞泵2排量的变化来实现插秧机实际行走速度的调整，以使插秧机的输出扭矩较大，确保外负载的正常工作；当控制器检测到驱动车轮的实际行走速度大于等于A时，判定插秧机工作在非插秧作业状态，此时外负载较小，控制器通过放大器6控制柱塞泵2的排量保持最大，当柱塞泵2的排量最大，行走变量马达15的排量最小，仅依靠行走变量马达1、行走变量马达2、行走变量马达3和行走变量马达4的排量的改变来实现调速，以使插秧机具有较高的行驶速度，保证插秧机的实际行走速度最大，可输出的最大扭矩较小；当控制器检测到一个或多个行走变量马达15的实际转速超过设定转速时，判定插秧机发生打滑的情况，控制器通过对应的放大器控制超速的行走变量马达15的排量调整为零，继而确保插秧机的脱困；当控制器检测到秧箱倾斜时，控制器控制仿形平衡控制阀23作出对应的动作，进而通过改变油路的通断以控制平衡油缸24作出与倾斜角度相对应的动作，直至秧箱达到水平状态，继而实现秧箱的自动调平；当控制器检测到秧箱浮板接地压力过大或过小时，控制器控制秧箱升降控制阀21作出对应的动作，进而通过改变油路的通断以控制升降油缸27作出与压力相对应的动作，直至秧箱浮板接地压力达到设定范围，继而实现接地压力的稳定；当株距小于农艺要求时，操作人员通过与控制器连接的株距调整按钮发出调速株距变大电信号，控制器收到株距变大电信号后控制插秧马达16的排量变大；当控制器检测到方向盘转动超过设定的角度时，判定插秧机在掉头或转弯工况，控制器通过秧箱升降控制阀21控制升降油缸27完全伸出，继而秧箱自动升至最高位置且停止插秧作业；当操作人员通过与控制器连接的原地调试按钮发出原地调试指令时，控制器收到原地调试指令后控制器仅控制串联控制阀组14中的左换向阀通电，行走变量马达15无流量通过，仅插秧马达16转动，以进行原地调试，同时，当株距大于农艺要求时，操作人员通过与控制器连接的株距调整按钮发出调速株距变小电信号，控制器收到株距变小电信号后控制插秧马达16的排量变小；

操作人员通过与控制器连接的作业模式控制按钮向控制器发出进入转场运输模式指令，使控制器进入转场运输模式；当进行转场运输作业时，控制器通过秧箱升降控制阀21控制升降油缸27完全伸出，继而秧箱自动升至最高位置；控制器通过放大器6控制柱塞泵2的排量保持最大，同时，控制器仅控制串联控制阀组14中的右换向阀通电，插秧马达无流量不工作，仅车辆行走，用于转场。

作为一种优选，所述A为1.5m/s。

为了便于实现前轮驱动、后轮驱动和四轮驱动三种状态。当需要进行前轮驱动时，控制器控制插秧机后面的两个行走车轮对应的两个行走变量马达的排量调整为零，仅依靠插秧机前面的两个行走车轮进行驱动；当需要进行后轮驱动时，控制器控制插秧机前面的两个行走车轮对应的两个行走变量马达的排量调整为零，仅依靠插秧机后面的两个行走车轮进行驱动；当需要进行四轮驱动时，控制器控制四个行走变量马达的排量大于零。

作为一种优选，所述发动机1为柴油机发动机；所述柱塞泵2为双向变量斜盘式柱塞泵；所述行走变量马达15为电控无极变量马达；所述插秧马达16为电控可变排量柱塞马达；所述驱动车轮为水田机构专用轮。

为了保证底盘主回路的工作压力不会过高，所述行走驱动机构还包括两个高压安全阀8，两个高压安全阀8分别与两个补油单向阀9并联。

为了保证优先阀与转向器的可靠动作，同时，也为了有效地保护齿轮泵所在的输出油路压力不会过高，所述优先阀17的进油口还与安全阀28的进油口连接，安全阀28的出油口与油箱C29连接，安全阀28的出油口还通过单向阀与转向器18的进油口连接。

作为一种优选，所述油箱A7、油箱B13和油箱C29为同一油箱。

作为一种优选，所述转向油缸19为活塞杆式双作用液压缸。

作为一种优选，所述分流阀20的分流比为1：1。

工作原理：

发动机是整个系统的动力源，其经过连接装置将动力分别传递给柱塞泵和齿轮泵，柱塞泵通过闭式回路与四个行走变量马达相连，四个行走变量马达采用并联的方式，柱塞泵可以通过调节斜盘的倾角和方向以实现调节流量和改变流向的双重功能，并以此来连续地调节输出轴的转速和转向，行走变量马达通过改变自身排量以适用于插秧机高速小负载(速度小于3.0m/s)和低速大负载(速度小于1.5m/s)两种工作状态。

并联的液压马达存在一个缺点：即只要任何一个驱动车轮由于所分配的实时载荷不够或附着条件不好而出现滑转时，系统就只能维持驱动这个转矩负载很小的驱动车轮的马达所需的很低的压力，在此压力下，其他驱动车轮的转矩将不足以驱动整机前进，此时液压泵输出的整个流量将集中流经正在滑转车轮的驱动车轮中，有可能使其超速而损坏。为避免上述问题出现，每个驱动车轮均安装有转速传感器，当转速传感器检测到行走变量马达的转速超过设定转速时，控制器控制行走变量马达的排量迅速减小甚至切换至自由轮状态，以此来解决车轮滑转问题。行走变量马达输出轴连接轮边减速器，轮边减速器可以使得行走变量马达转速与驱动车轮转速相匹配并起到减速增扭的作用。同时，本底盘中柱塞泵可以具有泵和马达两种工况，且其组成的闭式回路是对称可逆的，制动功能便以此来实现，在制动过程中，系统转换为马达工况，吸收负转矩实现动力制动，这种制动方式可以很大程度上取代摩擦元件构成的制动系统，操控方式更加符合人机工程需求。为解决闭式系统的泄漏和散热问题，在回路中设置了补油回路和冷却回路，补油泵提供补油液压油，经补油单向阀将油液补充到系统低压侧，补油限压阀使得补油回路维持一个基础压力，冷却回路的主要元器件是液控冲洗梭阀，冲洗梭阀受高压油路控制，将低压侧温度较高的油液经过冷却阀冷却并流回油箱。

插秧机构由插秧马达驱动，插秧马达与四个行走变量马达串联可以使得插秧马达流量等于四个行走变量马达的总流量，以此来保证在不同行走速度下秧苗的株距一致，使用串联控制阀组来切换行走变量马达和插秧马达的工作状态，当串联控制阀组中的左、右换向阀皆处于下位(截止工作位)时，插秧马达和行走变量马达工作，当串联控制阀组左换向阀处于上位右换向阀处于下位时，插秧马达工作，行走变量马达不工作，当串联控制阀组左换向阀处于下位右换向阀处于上位时，插秧马达不工作，行走变量马达工作，当串联控制阀组中左右换向阀皆处于上位时，插秧马达和行走变量马达均不工作，串联控制阀可以通过控制器来实现控制。

齿轮泵为转向机构、秧箱升降机构和其它机构提供动力，齿轮泵输出端连接优先阀，优先阀将油液分为两部分，分别分配给转向回路和秧箱升降回路、仿形平衡回路，并优先保证转向回路工作稳定可靠。优先阀的控制流量油口CF接转向器，输入流量首先直接流入CF口，给负荷传感转向器提供可靠的流量保证，一旦转向回路的流量得到满足才允许多余流量经旁通流量EF口流向秧箱升降回路、仿形平衡回路或直接流回油箱。转向回路使用动态信号优先阀，即在转向器处于中立位置时，有少量的油液经过动态阻尼孔和LS信号管路进入转向器，然后流回油箱，保证负荷信号LS管路始终充满油液，从而使优先阀具有较快的响应速度。当方向盘转动时，转向器阀芯和阀套位置发生改变，转向液压缸工作。

秧箱升降回路、仿形平衡回路的液压油均来自优先阀的旁通流量EF油口，两回路之前安装有分流阀，将输入的油液按照1:1的比例一分为二，秧箱升降回路主要包括升降油缸、单向节流阀、液控单向阀和秧箱升降控制阀，其中升降油缸为执行元件，秧箱升降控制阀控制升降油缸的上升或下降，升降油缸的H型中位机能确保了液压泵在秧箱升降控制阀处于中位时可以卸荷，减小系统发热和能量耗散，液控单向阀使秧箱锁止在某一高度，其密封性好，位置控制准确，单向节流阀用于防止在秧箱下降过程中速度过快。仿形平衡回路包括平衡油缸和仿形平衡控制阀，仿形平衡控制阀主要用于改变仿形平衡回路的液压油方向，其利用仿形平衡控制阀的中位O型机能保持平衡油缸的位置不变。仿形平衡机构能够保证的插秧机作业过程中插秧深度的一致，且能够进一步保证株距的一致。秧箱升降控制阀和仿形平衡控制阀的动作均可以通过控制器来实现控制。

当柱塞泵和各个行走变量马达的排量均为最大时，插秧机的行走速度为A；

当控制器检测到驱动车轮的实际行走速度小于A时，判定插秧机工作在插秧作业状态，此时外负载较大，控制器控制放大器1、放大器2、放大器3和放大器4的输出信号保持最大，使行走变量马达1、行走变量马达2、行走变量马达3和行走变量马达4的排量保持最大，仅依靠柱塞泵排量的变化来实现插秧机实际行走速度的调整，以使插秧机的输出扭矩较大，确保外负载的正常工作；

当控制器检测到驱动车轮的实际行走速度大于等于A时，判定插秧机工作在非插秧作业状态，此时外负载较小，控制器通过放大器6控制柱塞泵的排量保持最大，当柱塞泵的排量最大，行走变量马达的排量最小，仅依靠行走变量马达1、行走变量马达2、行走变量马达3和行走变量马达4的排量的改变来实现调速，以使插秧机具有较高的行驶速度，保证插秧机的实际行走速度最大，可输出的最大扭矩较小；

当控制器检测到一个或多个行走变量马达的实际转速超过设定转速时，判定插秧机发生打滑的情况，控制器通过对应的放大器控制超速的行走变量马达的排量调整为零，继而确保插秧机的脱困；

当控制器检测到秧箱倾斜时，控制器控制仿形平衡控制阀作出对应的动作，进而通过改变油路的通断以控制平衡油缸作出与倾斜角度相对应的动作，直至秧箱达到水平状态，继而实现秧箱的自动调平；

当控制器检测到秧箱浮板接地压力过大或过小时，控制器控制秧箱升降控制阀作出对应的动作，进而通过改变油路的通断以控制升降油缸作出与压力相对应的动作，直至秧箱浮板接地压力达到设定范围，继而实现接地压力的稳定；

当控制器检测到方向盘转动超过设定的角度时，判定插秧机在掉头或转弯工况，控制器通过秧箱升降控制阀控制升降油缸完全伸出，继而秧箱自动升至最高位置且停止插秧作业；

当进行原地调试时，控制器仅控制串联控制阀组中的左换向阀通电，行走变量马达无流量通过，仅插秧马达转动；

当进行转场运输作业时，控制器仅控制串联控制阀组中的右换向阀通电，插秧马达无流量不工作，仅车辆行走，用于转场；当正常行走插秧作业时，控制器控制串联控制阀中的左换向阀和右换向阀均不通电，系统流量依次经过行走变量马达和插秧马达；当怠速不作业时，控制器控制串联控制阀中的左换向阀和右换向阀均通电，系统流量不经过行走变量马达和插秧马达，用于匹配发动机怠速状态；

当株距小于农艺要求时，控制器控制插秧马达的排量变大；当株距大于农艺要求时，控制器控制插秧马达的排量变小。

Claims (9)

1.一种全液压驱动的高速插秧机底盘的控制方法，所述全液压驱动的高速插秧机底盘包括行走驱动机构、转向机构、仿形平衡机构、秧箱升降机构、齿轮泵（4）、优先阀（17）、分流阀（20）、安装在秧箱上的水平倾角传感器、安装在中间浮板内侧的压力传感器、安装在方向盘上的编码器A、安装在驱动车轮上的编码器B、控制器；

所述行走驱动机构包括发动机（1）、柱塞泵（2）、补油泵（3）、四个行走变量马达（15）、插秧马达（16）和串联控制阀组（14）；

所述发动机（1）通过皮带与柱塞泵（2）连接，所述补油泵（3）与柱塞泵（2）同轴连接，补油泵（3）的吸油口和出油口分别通过过滤器A（5）和补油限压阀（6）与油箱A（7）连接，补油泵（3）的出油口还通过管路分别与两个补油单向阀（9）的进油口连接，两个补油单向阀（9）的出油口分别与冲洗梭阀（10）的第一进油口和第二进油口连接，所述冲洗梭阀（10）的出油口依次通过低压溢流阀（11）和冷却阀（12）与油箱B（13）连接；所述冲洗梭阀（10）为三位三通换向阀，其工作在左位时，其第一进油口与其出油口截止，其第二进油口与其出油口连通，其工作在中位，第一进油口和第二进油口均与其出油口截止，其工作在右位时，其第一进油口与其出油口连通，其第二进油口与其出油口截止；

四个行走变量马达（15）分别为行走变量马达1、行走变量马达2、行走变量马达3和行走变量马达4，四个行走变量马达（15）的输出轴分别通过四个轮边减速器与四个驱动车轮连接，且行走变量马达（15）上均安装有转速传感器；四个行走变量马达（15）的进油口相互连通后分别与柱塞泵（2）的出油口和一个补油单向阀（9）的出油口连接，四个行走变量马达（15）的出油口相互连通后与插秧马达（16）的进油口连接，插秧马达（16）的出油口分别与柱塞泵（2）的吸油口和另一个补油单向阀（9）的出油口连接；

所述串联控制阀组（14）的进油口与插秧马达（16）的进油口连接，串联控制阀组（14）的两个出油口分别与行走变量马达（15）的进油口和插秧马达（16）的出油口连接；所述串联控制阀组（14）由左换向阀和右换向阀组成，左换向阀和右换向阀的进油口相互连通作为串联控制阀组（14）的进油口，左换向阀和右换向阀的出油口分别作为串联控制阀组（14）的两个出油口，左换向阀和右换向阀均为两位两通阀，左换向阀工作在上位时，左换向阀的进油口与出油口连通，左换向阀工作在下位时，左换向阀的进油口与出油口截止，右换向阀工作在上位时，右换向阀的进油口与出油口连通，右换向阀工作在下位时，右换向阀的进油口与出油口截止；

所述齿轮泵（4）通过皮带与发动机（1）连接，齿轮泵（4）的吸油口通过过滤器B（22）与油箱C（29）连接，齿轮泵（4）的出油口与优先阀（17）的进油口连接；

所述转向机构包括转向器（18）和转向油缸（19），所述转向器（18）的进油口与优先阀（17）的控制流量CF油口连接，其压力反馈油口通过动态阻尼孔与优先阀（17）的负荷信号LS油口连接，其两个工作油口分别与转向油缸（19）的两个油口连接；

所述仿形平衡机构包括仿形平衡控制阀（23）和平衡油缸（24），仿形平衡控制阀（23）的第一工作油口和第二工作油口分别与平衡油缸（24）无杆腔和有杆腔连接，仿形平衡控制阀（23）的回油口与油箱C（29）连接；

所述仿形平衡控制阀（23）为三位四通换向阀，其工作在左位时，其进油口与其第一工作油口连通，其回油口与其第二工作油口连通，其工作在中位时，其进油口、回油口、第一工作油口和第二工作油口相互截止，其工作在右位时，其进油口与其第二工作油口连通，其回油口与其第一工作油口连通；

所述秧箱升降机构包括秧箱升降控制阀（21）和升降油缸（27），秧箱升降控制阀（21）的第一工作油口通过管路分别与升降油缸（27）的无杆腔和液控单向阀（25）的液控口连通，其第二工作油口依次通过液控单向阀（25）和单向节流阀（26）与升降油缸（27）的有杆腔连通；秧箱升降控制阀（21）的回油口与油箱C（29）连接；升降油缸（27）的活塞杆端部与秧箱的底部连接，用于驱动秧箱在竖直方向上的移动；所述秧箱上安装有水平倾角传感器；

所述秧箱升降控制阀（21）为三位四通换向阀，其工作在上位时，其进油口与其第一工作油口连通，其回油口与其第二工作油口连通，其工作在中位时，其进油口、回油口、第一工作油口和第二工作油口相互连通，其工作在下位时，其进油口与其第二工作油口连通，其回油口与其第一工作油口连通；

所述分流阀（20）的进油口与优先阀（17）的旁通流量EF油口连接，分流阀（20）的两个出油口分别与仿形平衡控制阀（23）的进油口和秧箱升降控制阀（21）的进油口连接；

所述控制器具有模拟量输出模块1、模拟量输出模块2、模拟量输出模块3、模拟量输出模块4、模拟量输出模块5、模拟量输出模块6、模拟量输入模块1和模拟量输入模块2，还具有输出点1、输出点2、输出点3、输出点4、输出点5和输出点6，模拟量输出模块1、模拟量输出模块2、模拟量输出模块3、模拟量输出模块4分别通过放大器1、放大器2、放大器3和放大器4与行走变量马达1、行走变量马达2、行走变量马达3和行走变量马达4连接，模拟量输出模块5和模拟量输出模块6分别通过放大器5和放大器6与插秧马达（16）和柱塞泵（2）连接；输出点1和输出点2连接串联控制阀组（14），输出点3和输出点4连接秧箱升降控制阀（21），输出点5和输出点6连接仿形平衡控制阀（23）；模拟量输入模块1和模拟量输入模块2分别与水平倾角传感器和压力传感器连接；控制器还分别与编码器A、编码器B和转速传感器连接；

编码器A用于将方向盘的角位移转换成数字脉冲信号A，并把数字脉冲信号A发送给控制器，控制器对数字脉冲信号A进行处理，获取方向盘的转动角度；

各个驱动车轮上的编码器B用于将驱动车轮的旋转位移转换成数字脉冲信号B，并把数字脉冲信号B发送给控制器，控制器对数字脉冲信号B进行处理，获取驱动车轮的实际行走速度；

各个行走变量马达（15）上的转速传感器用于获得行走变量马达（15）的转速信号，并发送给控制器，控制器根据转速传感器发出的转速信号获取行走变量马达（15）的实际转速；

水平倾角传感器用于检测秧箱的倾斜角度信号，并把倾斜角度信号发送给控制器，控制器对倾斜角度信号进行处理，获取秧箱的倾斜角度；

压力传感器用于检测秧箱浮板的接地压力信号，并发送给控制器，控制器对接地压力信号进行处理，获取秧箱浮板的接地压力；

其特征在于，方法如下；

操作人员通过与控制器连接的作业模式控制按钮向控制器发出进入怠速模式指令，使控制器进入怠速模式；当进入怠速模式时，控制器控制串联控制阀（14）中的左换向阀和右换向阀均通电，系统流量不经过行走变量马达（15）和插秧马达（16），以匹配发动机（1）怠速状态；

操作人员通过与控制器连接的作业模式控制按钮向控制器发出进入插秧作业模式指令，使控制器进入插秧作业模式；当插秧作业模式时，控制器控制串联控制阀（14）中的左换向阀和右换向阀均不通电，系统流量依次经过行走变量马达（15）和插秧马达（16），且当柱塞泵（2）和各个行走变量马达（15）的排量均为最大时，插秧机的行走速度为A；当控制器检测到驱动车轮的实际行走速度小于A时，判定插秧机工作在插秧作业状态，此时外负载较大，控制器控制放大器1、放大器2、放大器3和放大器4的输出信号保持最大，使行走变量马达1、行走变量马达2、行走变量马达3和行走变量马达4的排量保持最大，仅依靠柱塞泵（2）排量的变化来实现插秧机实际行走速度的调整，以使插秧机的输出扭矩较大，确保外负载的正常工作；当控制器检测到驱动车轮的实际行走速度大于等于A时，判定插秧机工作在非插秧作业状态，此时外负载较小，控制器通过放大器6控制柱塞泵（2）的排量保持最大，当柱塞泵（2）的排量最大，行走变量马达（15）的排量最小，仅依靠行走变量马达1、行走变量马达2、行走变量马达3和行走变量马达4的排量的改变来实现调速，以使插秧机具有较高的行驶速度，保证插秧机的实际行走速度最大，可输出的最大扭矩较小；当控制器检测到一个或多个行走变量马达（15）的实际转速超过设定转速时，判定插秧机发生打滑的情况，控制器通过对应的放大器控制超速的行走变量马达（15）的排量调整为零，继而确保插秧机的脱困；当控制器检测到秧箱倾斜时，控制器控制仿形平衡控制阀（23）作出对应的动作，进而通过改变油路的通断以控制平衡油缸（24）作出与倾斜角度相对应的动作，直至秧箱达到水平状态，继而实现秧箱的自动调平；当控制器检测到秧箱浮板接地压力过大或过小时，控制器控制秧箱升降控制阀（21）作出对应的动作，进而通过改变油路的通断以控制升降油缸（27）作出与压力相对应的动作，直至秧箱浮板接地压力达到设定范围，继而实现接地压力的稳定；当株距小于农艺要求时，操作人员通过与控制器连接的株距调整按钮发出调速株距变大电信号，控制器收到株距变大电信号后控制插秧马达（16）的排量变大；当控制器检测到方向盘转动超过设定的角度时，判定插秧机在掉头或转弯工况，控制器通过秧箱升降控制阀（21）控制升降油缸（27）完全伸出，继而秧箱自动升至最高位置且停止插秧作业；当操作人员通过与控制器连接的原地调试按钮发出原地调试指令时，控制器收到原地调试指令后控制器仅控制串联控制阀组（14）中的左换向阀通电，行走变量马达（15）无流量通过，仅插秧马达（16）转动，以进行原地调试，同时，当株距大于农艺要求时，操作人员通过与控制器连接的株距调整按钮发出调速株距变小电信号，控制器收到株距变小电信号后控制插秧马达（16）的排量变小；

操作人员通过与控制器连接的作业模式控制按钮向控制器发出进入转场运输模式指令，使控制器进入转场运输模式；当进行转场运输作业时，控制器通过秧箱升降控制阀（21）控制升降油缸（27）完全伸出，继而秧箱自动升至最高位置；控制器通过放大器6控制柱塞泵（2）的排量保持最大，同时，控制器仅控制串联控制阀组（14）中的右换向阀通电，插秧马达无流量不工作，仅车辆行走，用于转场。

2.根据权利要求1 所述的一种全液压驱动的高速插秧机底盘的控制方法，其特征在于，所述行走速度A为1.5m/s。

3.根据权利要求1 或2所述的一种全液压驱动的高速插秧机底盘的控制方法，其特征在于，当需要进行前轮驱动时，控制器控制插秧机后面的两个行走车轮对应的两个行走变量马达的排量调整为零，仅依靠插秧机前面的两个行走车轮进行驱动；当需要进行后轮驱动时，控制器控制插秧机前面的两个行走车轮对应的两个行走变量马达的排量调整为零，仅依靠插秧机后面的两个行走车轮进行驱动；当需要进行四轮驱动时，控制器控制四个行走变量马达的排量大于零。

4.根据权利要求3 所述的一种全液压驱动的高速插秧机底盘的控制方法，其特征在于，所述发动机（1）为柴油机发动机；所述柱塞泵（2）为双向变量斜盘式柱塞泵；所述行走变量马达（15）为电控无极变量马达；所述插秧马达（16）为电控可变排量柱塞马达；所述驱动车轮为水田机构专用轮。

5.根据权利要求4所述的一种全液压驱动的高速插秧机底盘的控制方法，其特征在于，所述行走驱动机构还包括两个高压安全阀（8），两个高压安全阀（8）分别与两个补油单向阀（9）并联。

6.根据权利要求5所述的一种全液压驱动的高速插秧机底盘的控制方法，其特征在于，所述优先阀（17）的进油口还与安全阀（28）的进油口连接，安全阀（28）的出油口与油箱C（29）连接，安全阀（28）的出油口还通过单向阀与转向器（18）的进油口连接。

7.根据权利要求6所述的一种全液压驱动的高速插秧机底盘的控制方法，其特征在于，所述油箱A（7）、油箱B（13）和油箱C（29）为同一油箱。

8.根据权利要求7所述的一种全液压驱动的高速插秧机底盘的控制方法，其特征在于，所述转向油缸（19）为活塞杆式双作用液压缸。

9.根据权利要求8所述的一种全液压驱动的高速插秧机底盘的控制方法，其特征在于，所述分流阀（20）的分流比为1：1。

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