CN110754152A - 一种旱田农机用智能电液提升控制装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种旱田农机用智能电液提升控制装置，包括检测模块、控制模块和执行模块，其中检测模块包括有自动驾驶控制器和车轮转速传感器，所述控制模块包括电液提升控制器。本发明还公开了一种旱田农机智能电液提升控制方法，通过检测模块的车轮转速传感器和自动驾驶控制器检测并计算出滑转率，通过CAN通讯输出给控制模块的电液提升控制器，电液提升控制器通过执行模块来控制农机具的耕深以获得7％‑9％的滑转率；自动驾驶控制器输出直线行驶信号或掉头转向信号给电液提升控制器，电液提升控制器通过执行模块的电液提升控制阀和提升油缸来控制农机具的自动提升和下放。

Description

一种旱田农机用智能电液提升控制装置及方法
技术领域
本发明涉及农业机械领域，特别涉及一种旱田农机用智能电液提升控制装置及方法。
背景技术
随着信息技术的发展，机电一体化逐渐应用到拖拉机上，为实现拖拉机的高效率的生产和较高的燃油经济性开辟了新道路。拖拉机用于牵引和驱动作业机械完成各项移动式作业的自走式动力机。
中国专利(公告号：CN 106612682 B，公告日：2019.02.05)公开了一种用于拖拉机电液悬挂田头自适应升降装置及控制方法，上述文件提供的特征包括转向监测模块、控制模块和液压执行模块；转向监测模块既能识别左右驱动轮轮速，又能识别转向轮转角，并能将监测到的信号发送给控制器；但是，上述装置是通过角度传感器和两边轮速传感器的轮速差判断；拖拉机旱田直线作业，滑转率难以控制以致于不能实现牵引效率、燃油经济性控制；拖拉机旱田作业至田头掉头转向，需要人为的控制农机具的提升和下放，如此反复的操作严重影响工作效率、加大劳动强度，为此，我们提出一种旱田农机用智能电液提升控制装置及方法来解决上述问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于：根据拖拉机设计手册，若滑转率控制在7％-9％之间能够得到最大牵引效率、作业效率高、燃油经济性好。通过车轮转速传感器、自动驾驶控制器检测并计算出滑转率且通过CAN通讯输出给电液提升控制器，电液提升控制器控制农机具的耕深以获得合适的滑转率；自动驾驶控制器输出直线行驶信号或掉头转向信号给电液提升控制器，然后电液提升控制器通过电液提升控制阀和提升油缸控制农机具的自动提升和下放，防止拖拉机掉头转向时因负载阻力过大而憋车熄火，大大降低劳动强度。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种旱田农机用智能电液提升控制装置，包括检测模块、控制模块和执行模块，控制模块根据检测模块获得的农机信息作出动作判断，发出信号，由执行模块控制农机具的自动提升和下放；所述检测模块包括自动驾驶控制器和车轮转速传感器，所述控制模块包括电液提升控制器；所述自动驾驶控制器和电液提升控制器安装于驾驶室，所述车轮转速传感器安装于后桥轮毂；所述农机信息包括直线行驶信号或掉头转向信号。
进一步的，所述执行模块内部设置有油箱、吸油过滤器、空滤、油泵、多路阀、电液提升控制阀块、左提升油缸、右提升油缸、回油过滤器和三点悬架，所述空滤安装于油箱上端面，所述吸油过滤器一端连接油箱出油口，另一端连接油泵吸油口，所述油泵压油口连接多路阀进油口P口并且经过多路阀过桥口Ps口连接电液提升控制阀块进油口P口，所述左提升油缸有杆腔、无杆腔与右提升油缸有杆腔、无杆腔分别连通并且分别连接于电液提升控制阀块的A1、B1口。
进一步的，所述三点悬架包括有左提升臂、右提升臂、左提升杆、右提升杆、左下拉杆和右下拉杆，所述左提升臂和右提升臂一端分别铰接于车体两侧，所述左提升油缸和右提升油缸的一端分别铰接于车体侧边，所述左提升臂中部和右提升臂分别铰接于车体的另一端，所述左下拉杆和右下拉杆一端分别铰接于车体侧边，所述左提升杆和右提升杆一端分别铰接于左提升臂和右提升臂端部，另一端分别铰接于左下拉杆和右下拉杆中部。
进一步的，所述多路阀回油口T口与电液提升控制阀块回油口T口连通并且共同连接于回油过滤器(3.8)进油口，所述回油过滤器(3.8)出油口连接油箱回油口。
进一步的，所述自动驾驶控制器通过卫星导航轨迹信号获取拖拉机实际行驶路程S,自动驾驶控制器通过计时器获取拖拉机行驶时间t,自动驾驶控制器通过计算且向电液提升控制器输入整车实际行驶速度V1，所述车轮速度传感器检测车轮转速n并通过电液提升控制器计算出整车理论行驶速度V2,电液提升控制器通过V1、V2计算出车轮滑转率Sr:
V1＝S/t
V2＝2×π×n×r
Sr＝[(V2-V1)/V2]×100％；r:被检测车轮半径。
进一步的，所述若Sr偏大：提升农机具减小耕深，其油路走向为电液提升控制器控制三位四通电磁阀左位工作(DT1得电)，第一二位二通电磁阀右位工作(DT3得电)，第二二位二通电磁阀右位工作(DT4得电)；油泵压力油经过多路阀中位和电液提升控制阀块各工作位及其B1口进入左提升油缸和右提升油缸相互连通的无杆腔，所述左提升油缸和右提升油缸相互连通的有杆腔油液经过电液提升控制阀块各工作位及其T口经过回油过滤器回油箱,经过实时检测车轮转速、计算车轮滑转率、调整农机具耕深控制滑转率维持在7％-9％之间。
进一步的，所述若Sr偏小：下放农机具加大耕深，其油路走向为电液提升控制器控制三位四通电磁阀右位工作(DT2得电)，第一二位二通电磁阀右位工作(DT3得电)，第二二位二通电磁阀右位工作(DT4得电)；油泵压力油经过多路阀中位，电液提升控制阀块各工作位及其A1口进入左提升油缸和右提升油缸相互连通的有杆腔；左提升油缸和右提升油缸相互连通的无杆腔油液经过电液提升控制阀块各工作位及其T口经过回油过滤器回油箱,经过实时检测车轮转速、计算车轮滑转率、调整农机具耕深控制滑转率维持在7％-9％之间。
进一步的，所述若Sr合适，农机具耕深无需调整，电液提升控制器控制三位四通电磁阀中位工作(DT1失电、DT2失电)，第一二位二通电磁阀左位工作(DT3失电)，第二二位二通电磁阀左位工作(DT4失电)；油泵压力油经过多路阀中位和三位四通电磁阀中位回油箱,左提升油缸和右提升油缸有杆腔及无杆腔油液分别通过第一二位二通电磁阀和第二二位二通电磁阀左位单向阀保持中立从而维持耕深不变。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、通过安装在转向桥上角度传感器、驱动桥两边轮毂上轮速传感器的轮速差来判断来处理拖拉机旱田直线作业，滑转率难以控制以致于不能实现牵引效率、燃油经济性控制；
2、拖拉机旱田作业至田头掉头转向，通过从自动驾驶控制器获取直线行驶作业和掉头转向信号，可以使掉头转向更及时、准确，对比传统的人为的控制农机具的提升和下放，大幅提升工作效率，降低劳动强度；
3、该装置通过电液提升控制阀块来实现油缸电气化的自动控制。
附图说明
图1是本实施例中控制原理框架图；
图2是本实施例中的检测与控制模块安装示意图；
图3是本实施例中的液压控制原理图；
图4是本实施例中的三点悬挂示意图。
图中，1、检测模块；1.1、自动驾驶控制器；1.2、车轮转速传感器；2、控制模块；2.1、电液提升控制器；3、执行模块；3.1、油箱；3.2、吸油过滤器；3.3、空滤；3.4、油泵；3.5、多路阀；3.6、电液提升控制阀块；3.6.1、三位四通电磁阀；3.6.2、第一二位二通电磁阀；3.6.3、第二二位二通电磁阀；3.7.1、左提升油缸；3.7.2、右提升油缸；3.8、回油过滤器；3.9.1、左提升臂；3.9.2、右提升臂；3.10.1、左提升杆；3.10.2、右提升杆；3.11.1、左下拉杆；3.11.2、右下拉杆。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
参照图1和图2所示，为本发明较优实施例中一种旱田农机用智能电液提升控制装置，包括检测模块1、控制模块2和执行模块3，检测模块1包括自动驾驶控制器1.1和车轮转速传感器1.2，控制模块2包括电液提升控制器2.1；自动驾驶控制器1.1和电液提升控制器2.1安装于驾驶室，车轮转速传感器1.2安装于后桥轮毂；控制模块2根据检测模块1获得的农机信息作出动作判断，发出信号，由执行模块3控制农机具的自动提升和下放；农机信息包括直线行驶信号或掉头转向信号。
如图3所示，所述执行模块3内部设置有油箱3.1、吸油过滤器3.2、空滤3.3、油泵3.4、多路阀3.5、电液提升控制阀块3.6、左提升油缸3.7.1、右提升油缸3.7.2、回油过滤器3.8和三点悬架，所述空滤3.3安装于油箱3.1上端面，所述吸油过滤器3.2一端连接油箱3.1出油口，另一端连接油泵3.4吸油口，所述油泵3.4压油口连接多路阀3.5进油口P口并且经过多路阀3.5过桥口Ps口连接电液提升控制阀块3.6进油口P口，所述左提升油缸3.7.1有杆腔、无杆腔与右提升油缸3.7.2有杆腔、无杆腔分别连通并且分别连接于电液提升控制阀块3.6的A1、B1口；多路阀3.5回油口T口与电液提升控制阀块3.6回油口T口连通并且共同连接于回油过滤器3.8进油口，所述回油过滤器3.8出油口连接油箱3.1回油口；
如图4所示，所述三点悬架包括有左提升臂3.9.1、右提升臂3.9.2、左提升杆3.10.1、右提升杆3.10.2、左下拉杆3.11.1和右下拉杆3.11.2，所述左提升臂3.9.1、右提升臂3.9.2一端分别铰接于车体两侧，所述左提升油缸3.7.1和右提升油缸3.7.2的一端分别铰接于车体侧边，所述左提升臂3.9.1中部和右提升臂3.9.2分别铰接于车体的另一端，所述左下拉杆3.11.1和右下拉杆3.11.2一端分别铰接于车体侧边，另一端分别用于悬挂农机具，所述左提升杆3.10.1和右提升杆3.10.2一端分别铰接于左提升臂3.9.1和右提升臂3.9.2端部，另一端分别铰接于左下拉杆3.11.1和右下拉杆3.11.2中部。
一种旱田农机用智能电液提升控制的检测装置包括有：自动驾驶控制器1.1和车轮转速传感器1.2，为了控制车轮滑转率在7％-9％之间以发挥发动机最大牵引效率、获得较高作业效率和燃油经济性。
为本发明较优实施例中一种旱田农机用智能电液提升控制方法如下:
自动驾驶控制器1.1通过GPS/北斗/格洛纳斯等卫星导航轨迹信号获取拖拉机实际行驶路程S,自动驾驶控制器1.1通过计时器获取拖拉机行驶时间t,自动驾驶控制器1.1通过计算且向电液提升控制器2.1输入整车实际行驶速度V1；车轮速度传感器1.2检测车轮转速n并通过电液提升控制器2.1计算出整车理论行驶速度V2,电液提升控制器2.1通过V1、V2计算出车轮滑转率Sr:
V1＝S/t
V2＝2×π×n×r
Sr＝[(V2-V1)/V2]×100％
r:被检测车轮半径
若Sr偏大：提升农机具减小耕深，其油路走向为电液提升控制器2.1控制三位四通电磁阀3.6.1左位工作(DT1得电)，第一二位二通电磁阀3.6.2右位工作(DT3得电)，第二二位二通电磁阀3.6.3右位工作(DT4得电)；油泵3.4压力油经过多路阀3.5中位，电液提升控制阀块3.6各工作位及其B1口进入左提升油缸3.7.1和右提升油缸3.7.2相互连通的无杆腔，所述左提升油缸3.7.1和右提升油缸3.7.2相互连通的有杆腔油液经过电液提升控制阀块3.6各工作位及其T口经过回油过滤器3.8回油箱3.1，经过实时检测车轮转速、计算车轮滑转率、调整农机具耕深控制滑转率维持在7％-9％之间；
若Sr偏小：下放农机具加大耕深，其油路走向为电液提升控制器2.1控制三位四通电磁阀3.6.1右位工作(DT2得电)，第一二位二通电磁阀3.6.2右位工作(DT3得电)，第二二位二通电磁阀3.6.3右位工作(DT4得电)；油泵3.4压力油经过多路阀3.5中位，电液提升控制阀块3.6各工作位及其A1口进入左提升油缸3.7.1和右提升油缸3.7.2相互连通的有杆腔；左提升油缸3.7.1和右提升油缸3.7.2相互连通的无杆腔油液经过电液提升控制阀块3.6各工作位及其T口经过回油过滤器3.8回油箱3.1，经过实时检测车轮转速、计算车轮滑转率、调整农机具耕深控制滑转率维持在7％-9％之间；
若Sr合适，农机具耕深无需调整，电液提升控制器2.1控制三位四通电磁阀3.6.1中位工作(DT1失电、DT2失电)，第一二位二通电磁阀3.6.2左位工作(DT3失电)，第二二位二通电磁阀3.6.3左位工作(DT4失电)；油泵3.4压力油经过多路阀3.5中位，三位四通电磁阀3.6.1中位回油箱3.1，左提升油缸3.7.1、右提升油缸3.7.2有杆腔及无杆腔油液分别通过第一二位二通电磁阀3.6.2和第二二位二通电磁阀3.6.3左位单向阀保持中立从而维持耕深不变。
具体实施过程：为了使拖拉机作业至田头掉头转向时能够自动提升农机具减小负载阻力，待掉头转向结束时自动下放农机具恢复预设耕深状态直线作业。该技术方案通过自动驾驶控制器1.1输出掉头转向或直线作业两种状态信号给电液提升控制器2.1。掉头转向时，电液提升控制器2.1根据预设提升高度提起农机具；直线作业时，电液提升控制器2.1根据预设耕深下放农机具。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和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 (9)

1.一种旱田农机用智能电液提升控制装置，包括检测模块(1)、控制模块(2)和执行模块(3)，控制模块(2)根据检测模块(1)获得的农机信息作出动作判断，发出信号，由执行模块(3)控制农机具的自动提升和下放；其特征在于：所述检测模块(1)包括自动驾驶控制器(1.1)和车轮转速传感器(1.2)，所述控制模块(2)包括电液提升控制器(2.1)；所述自动驾驶控制器(1.1)和电液提升控制器(2.1)安装于驾驶室，所述车轮转速传感器(1.2)安装于后桥轮毂；所述农机信息包括直线行驶信号或掉头转向信号。
2.根据权利要求1所述的一种旱田农机用智能电液提升控制装置，其特征在于：所述执行模块(3)内部设置有油箱(3.1)、吸油过滤器(3.2)、空滤(3.3)、油泵(3.4)、多路阀(3.5)、电液提升控制阀块(3.6)、左提升油缸(3.7.1)、右提升油缸(3.7.2)、回油过滤器(3.8)和三点悬架，所述空滤(3.3)安装于油箱(3.1)上端面，所述吸油过滤器(3.2)一端连接油箱(3.1)出油口，另一端连接油泵(3.4)吸油口，所述油泵(3.4)压油口连接多路阀(3.5)进油口P口并且经过多路阀(3.5)过桥口Ps口连接电液提升控制阀块(3.6)进油口P口。
3.根据权利要求2所述的一种旱田农机用智能电液提升控制装置，其特征在于：所述多路阀(3.5)回油口T口与电液提升控制阀块(3.6)回油口T口连通并且共同连接于回油过滤器(3.8)进油口，所述回油过滤器(3.8)出油口连接油箱(3.1)回油口，所述左提升油缸(3.7.1)有杆腔、无杆腔与右提升油缸(3.7.2)有杆腔、无杆腔分别连通并且分别连接于电液提升控制阀块(3.6)的A1和B1口。
4.根据权利要求2所述的一种旱田农机用智能电液提升控制装置，其特征在于：所述三点悬架包括有左提升臂(3.9.1)、右提升臂(3.9.2)、左提升杆(3.10.1)、右提升杆(3.10.2)、左下拉杆(3.11.1)和右下拉杆(3.11.2)，所述左提升臂(3.9.1)和右提升臂(3.9.2)一端分别铰接于车体两侧，所述左提升油缸(3.7.1)和右提升油缸(3.7.2)的一端分别铰接于车体侧边，所述左提升臂(3.9.1)中部和右提升臂(3.9.2)分别铰接于车体的另一端，所述左下拉杆(3.11.1)和右下拉杆(3.11.2)一端分别铰接于车体侧边，所述左提升杆(3.10.1)和右提升杆(3.10.2)一端分别铰接于左提升臂(3.9.1)和右提升臂(3.9.2)端部，另一端分别铰接于左下拉杆(3.11.1)和右下拉杆(3.11.2)中部。
5.一种旱田农机智能电液提升控制方法，其特征在于：包括如下的步骤：
1)通过检测模块(1)的车轮转速传感器(1.2)、自动驾驶控制器(1.1)检测并计算出车轮滑转率(Sr)，通过CAN通讯输出给控制模块(2)的电液提升控制器(2.1)，电液提升控制器(2.1)通过执行模块(3)来控制农机具的耕深以获得7％-9％的滑转率；
2)自动驾驶控制器(1.1)输出直线行驶信号或掉头转向信号给电液提升控制器(2.1)，电液提升控制器(2.1)通过执行模块(3)的电液提升控制阀、提升油缸来控制农机具的自动提升和下放。
6.根据权利要求5所述的一种旱田农机智能电液提升控制方法，其特征在于：所述车轮滑转率(Sr)通过如下公式获得：
V1＝S/t
V2＝2×π×n×r
Sr＝[(V2-V1)/V2]×100％；
其中，V1为农机的整车实际行驶速度，S为自动驾驶控制器(1.1)通过卫星导航轨迹信号获取的农机实际行驶路程，t为农机行驶时间，V2为农机的整车理论行驶速度，n为车轮速度传感器(1.2)检测的农机车轮转速，r为被检测农机车轮半径。
7.根据权利要求6所述的一种旱田农机智能电液提升控制方法，其特征在于：所述滑转率(Sr)大于9％：电液提升控制器(2.1)控制三位四通电磁阀(3.6.1)左位工作，第一二位二通电磁阀(3.6.2)右位工作，第二二位二通电磁阀(3.6.3)右位工作；油泵(3.4)压力油经过多路阀(3.5)中位、电液提升控制阀块(3.6)各工作位及其B1口进入左提升油缸(3.7.1)和右提升油缸(3.7.2)相互连通的无杆腔，所述左提升油缸(3.7.1)和右提升油缸(3.7.2)相互连通的有杆腔油液经过电液提升控制阀块(3.6)各工作位及其T口经过回油过滤器(3.8)回油箱(3.1)。
8.根据权利要求6所述的一种旱田农机智能电液提升控制方法，其特征在于：所述滑转率(Sr)小于7％：油路走向为电液提升控制器(2.1)控制三位四通电磁阀(3.6.1)右位工作，第一二位二通电磁阀(3.6.2)右位工作，第二二位二通电磁阀(3.6.3)右位工作；油泵(3.4)压力油经过多路阀(3.5)中位，电液提升控制阀块(3.6)各工作位及其A(1)口进入左提升油缸(3.7.1)和右提升油缸(3.7.2)相互连通的有杆腔；左提升油缸(3.7.1)和右提升油缸(3.7.2)相互连通的无杆腔油液经过电液提升控制阀块(3.6)各工作位及其T口经过回油过滤器(3.8)回油箱(3.1)。
9.根据权利要求6所述的一种旱田农机用智能电液提升控制方法，其特征在于：所述滑转率(Sr)介于7％-9％，电液提升控制器(2.1)控制三位四通电磁阀(3.6.1)中位工作，第一二位二通电磁阀(3.6.2)左位工作，第二二位二通电磁阀(3.6.3)左位工作；油泵(3.4)压力油经过多路阀(3.5)中位，三位四通电磁阀(3.6.1)中位回油箱(3.1),左提升油缸(3.7.1)和右提升油缸(3.7.2)有杆腔及无杆腔油液分别通过第一二位二通电磁阀(3.6.2)和第二二位二通电磁阀(3.6.3)左位单向阀保持中立从而维持耕深不变。
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