CN111924000A - 一种用于水田机的折腰转向平衡机构及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于水田机的折腰转向平衡机构及工作方法，涉及植保机械领域，折腰机构包括主轴、中间轴套管、左转向液压缸和右转向液压缸；所述主轴固定在车架上，主轴上套装有中间轴套管，中间轴套管外圈上通过紧固螺钉分别连接有左转向液压缸和右转向液压缸；转向时，左转向液压缸或者右转向液压缸可随中间轴套管向左或者向右旋转，同时安装在车轮上的前液压马达和后液压马达向左或者向右转向。折腰转向机构通过液压传动方式将力传动改成液压传动，使得水田机不易发生陷坑打滑，转向更加灵活方便，驾驶员不容易感到疲劳，平衡机构可以在水田机进行转向时提供回复力平衡向心力，使得机器更加平稳，大大提高植保作业的工作效率。

Description

一种用于水田机的折腰转向平衡机构及工作方法

技术领域

本发明涉及植保机械技术领域，尤其涉及到一种用于水田机的折腰转向平衡机构及工作方法。

背景技术

水稻是我国第一大粮食作物，是病虫害发生频繁，防止次数多，用药量大的作物，其生产状况直接关系到粮食安全，水田机具有喷幅宽，作业效率高等优点，是植保作业常见的农业机械。

传统人工喷药作业量大，作业效率低，作业效果差，浪费人力物力，传统机械式水田机虽然作业效率高，作业效果好，但传统机械式水田机底盘重，泥脚深，阻力大容易导致传统水田机陷坑，打滑和侧倾，而且机械式水田机由于大部分部件是机械传动，导致转弯半径大，转向不灵活，驾驶员操作困难。因此，一种能够用于水田机的折腰转向平衡机构的新型植保机械装置的研发迫在眉睫。

发明内容

针对现有水田机整机重量大，转向不灵活等问题，本发明提出了一种用于水田机的折腰转向平衡机构，可以有效解决水田机转向费力，驾驶员易感到疲劳等问题，大大提高植保作业的效率；同时，通过设计平衡机构，可以实现平衡急转弯产生的向心力。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种用于水田机的折腰转向平衡机构，包括折腰机构；所述折腰机构包括主轴、中间轴套管、左转向液压缸和右转向液压缸；所述主轴固定在车架上，主轴上套装有中间轴套管，中间轴套管外圈上通过紧固螺钉分别连接有左转向液压缸和右转向液压缸；转向时，左转向液压缸或者右转向液压缸可随中间轴套管向左或者向右旋转，同时安装在车轮上的前液压马达和后液压马达向左或者向右转向。

进一步的，所述折腰机构一端与前底盘固定连接，另一端与后底盘固定连接；其中，前底盘下方前车轮上分别安装有左前液压马达和右前液压马达；后底盘下方后车轮上分别安装有左后液压马达和右后液压马达。

进一步的，还包括闭合循环油路，所述闭合循环油路包括液压转向器、液压油箱和液压泵；转向命令到达液压转向器，此时发动机提供油路动力驱动皮带带动液压泵，液压泵驱动液压油箱中的液压油进入驱动左转向液压缸或者右转向液压缸，从而驱动左前液压马达和左后液压马达或者右前液压马达和右后液压马达同步转向。

进一步的，还包括平衡机构，所述平衡机构包括左阻尼弹簧、右阻尼弹簧和中间阻尼弹簧；所述左阻尼弹簧、右阻尼弹簧的一端分别安装在左转向液压缸和右转向液压缸的液压杆顶端，另一端安装在车架上，车架上还安装有两根所述中间阻尼弹簧，所述左阻尼弹簧、左转向液压缸和中间阻尼弹簧组成三角形结构；所述右阻尼弹簧、右转向液压缸和中间阻尼弹簧组成三角形结构。

进一步的，所述中间轴套管与主轴间隙配合。

进一步的，防滑垫片设置在主轴的两端用来将中间轴套管限制在主轴上。

进一步的，方向盘通过转向轴将转向信号传递为液压转向器。

用于水田机的折腰转向平衡机构的工作方法，包括如下步骤：方向盘通过转向轴将转向信号传递给液压转向器，在闭合循环油路中，发动机提供油路动力，发动机驱动皮带为液压泵提供动力，具体的，当液压转向器收到左转向的信号时，液压泵驱动液压油箱内的液压油进入左转向液压缸和右转向液压缸，此时，左转向液压缸中的液压杆收缩，右转向液压缸中的液压杆伸长，使得前底盘和后底盘向左转，同时，驱动左前液压马达、左后液压马达、右前液压马达和右后液压马达带动车轮同步左转，同样的，如果右转，方法相同；完成转向的同时，液压油也会流回液压油箱，形成闭合循环油路。

进一步的，当转向时，为了平衡急转弯产生的向心力，通过压缩平衡机构内的阻尼弹簧提供的阻尼力来平衡向心力。

进一步的，当车辆急转弯时，通过压缩左阻尼弹簧和中间阻尼弹簧或者压缩右阻尼弹簧和中间阻尼弹簧来平衡急转弯产生的向心力。

有益效果：

1.与传统机械式水田机相比，折腰转向式的水田机由于是液压传动，具有整机重量轻，转弯半径小，操作灵活，不易让驾驶员感到疲劳优点，另外，通过设计平衡机构，可以实现平衡急转弯产生的向心力，进一步的确保了转向的灵活性及安全性。

2.折腰底盘分为前底盘、折腰机构、后底盘，其中折腰机构通过主轴固接在后底盘，折腰机构的液压杆固接在前底盘，转向液压缸中的液压杆的伸缩和前底盘转向同步，即左转向时，左转向液压缸中的液压杆收缩，右转向液压缸中的液压杆伸长，同时前底盘同步转向，同样的，如果右转，方法相同，省去了机械转向中的转向轴和立轴，使得整机结构紧凑，转向是通过液压油路完成，使得驾驶员转向更加省力灵活，转弯半径更小，不仅适合大面积作业，而且能完成传统机械式水田机不能工作的区域的作业。

3.闭合油路中发动机不仅提供机器行走的动力，而且为液压油路控制转向提供动力，和液压泵连接可以为但不仅限于皮带传动，为液压泵提供动力，当转向命令到达液压转向器中时，液压泵就会驱动液压油箱的液压油完成转向，具体的，当液压转向器接收到左转向的命令时，液压泵会驱动液压油箱的液压油进入左右转向液压缸，此时，左转向液压缸收缩，右转向液压缸伸长，驱动前底盘的左右液压马达左转向，左右液压马达带动左右车轮左转，同时，液压油箱的液压油进入后底盘的左右液压马达，驱动后底盘的左右液压马达同步左转，后底盘的左右液压马达驱动后底盘的左右车轮左转向。完成转向的同时，液压油也会流回液压油箱，形成闭合循环油路，不会导致油路堵塞，影响转向。

4.平衡机构的阻尼弹簧安装在前底盘上，和转向液压缸的液压杆固接，平衡机构在水田机急转弯时会平衡水田机由于急转弯产生的向心力，起到提供同步回复力的效果，使得水田机不易发生侧倾事故，驾驶员不会因为急转弯失去平衡，保障驾驶员的安全和驾驶员的作业效果。

5.平衡机构中，阻尼弹簧和液压缸组成三角形结构，该结构稳定，可方便且稳定的提供阻尼力，保障驾驶员的安全和驾驶员的作业效果。

附图说明

图1为根据本发明实施例涉及到的水田机的折腰转向平衡机构示意图。

图2为图1中涉及到的折腰机构结构示意图；

图3为闭合循环油路示意图；

图4位本发明涉及到的平衡机构结构示意图。

附图标记：

1-前底盘；2-发动机；3-折腰机构；4-液压转向器；5-转向轴；6-方向盘；7-闭合循环油路；8-后底盘；9-后车轮；10-右后液压马达；11-左后液压马达；12-液压油箱；13-左前液压马达；14-右前液压马达；15-前车轮；16-主轴；17-防滑垫片；18-中间轴套管；19-左转向液压缸；20-右转向液压缸；21-紧固螺钉；22-液压泵；23-油管；24-右阻尼弹簧；25-中间阻尼弹簧；26-左阻尼弹簧；27-车架；28-皮带。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的

一种用于水田机的折腰转向平衡机构，包括折腰机构3；所述折腰机构3包括主轴16、中间轴套管18、左转向液压缸19和右转向液压缸20；所述主轴16固定在车架27上，主轴16上套装有中间轴套管18，中间轴套管18外圈上通过紧固螺钉21分别连接有左转向液压缸19和右转向液压缸20；转向时，左转向液压缸19或者右转向液压缸20可随中间轴套管18向左或者向右旋转，同时安装在车轮上的前液压马达和后液压马达向左或者向右转向；所述折腰机构3一端与前底盘1固定连接，另一端与后底盘8固定连接；其中，前底盘1下方前车轮15上分别安装有左前液压马达13和右前液压马达14；后底盘8下方后车轮9上分别安装有左后液压马达11和右后液压马达10。折腰转向式的水田机由于是液压传动，具有整机重量轻，转弯半径小，操作灵活，不易让驾驶员感到疲劳优点，另外，通过设计平衡机构，可以实现平衡急转弯产生的向心力，进一步的确保了转向的灵活性及安全性。

其中，还包括闭合循环油路7，所述闭合循环油路7包括液压转向器4、液压油箱12和液压泵22；转向命令到达液压转向器4，此时发动机2提供油路动力驱动皮带28带动液压泵22，液压泵22驱动液压油箱12中的液压油进入驱动左转向液压缸19或者右转向液压缸20，从而驱动左前液压马达13和左后液压马达11或者右前液压马达14和右后液压马达10同步转向。

平衡机构包括左阻尼弹簧26、右阻尼弹簧24和中间阻尼弹簧25；所述左阻尼弹簧26、右阻尼弹簧24的一端分别安装在左转向液压缸19和右转向液压缸20的液压杆顶端，另一端安装在车架27上，车架27上还安装有两根所述中间阻尼弹簧25，所述左阻尼弹簧26、左转向液压缸19和中间阻尼弹簧25组成三角形结构；所述右阻尼弹簧24、右转向液压缸20和中间阻尼弹簧25组成三角形结构。

所述中间轴套管18与主轴16间隙配合；防滑垫片17设置在主轴16的两端用来将中间轴套管18限制在主轴16上；方向盘6通过转向轴5将转向信号传递为液压转向器4。

用于水田机的折腰转向平衡机构的工作方法，包括如下步骤：方向盘6通过转向轴5将转向信号传递给液压转向器4，在闭合循环油路7中，发动机2提供油路动力，发动机2驱动皮带28为液压泵22提供动力，具体的，当液压转向器4收到左转向的信号时，液压泵22驱动液压油箱12内的液压油进入左转向液压缸19和右转向液压缸20，左转向液压缸19中的液压杆收缩，右转向液压缸20中的液压杆伸长，使得前底盘1和后底盘8向左转，同时，驱动左前液压马达13、左后液压马达11、右前液压马达14和右后液压马达10带动车轮同步左转，同样的，如果右转，方法相同；完成转向的同时，液压油也会流回液压油箱12，形成闭合循环油路。

当转向时，为了平衡急转弯产生的向心力，通过压缩平衡机构内的阻尼弹簧提供的阻尼力来平衡向心力，具体的，当车辆急转弯时，通过压缩左阻尼弹簧26和中间阻尼弹簧25或者压缩右阻尼弹簧24和中间阻尼弹簧25来平衡急转弯产生的向心力。

结合附图1所示的水田机的折腰转向平衡机构，包括前底盘1、发动机2、折腰机构3、方向盘6、转向轴5、后底盘8、后车轮9、前车轮15和闭合循环油路，其中，发动机2置于前底盘1上，折腰机构3与前底盘1，后底盘8连接，液压转向器4和方向盘6置于转向轴5的两端，前液压马达13，前液压马达14分别置于前车轮15，后液压马达10，后液压马达11分别置于后车轮9，具体地，方向盘6左转向时带动转向轴5将力传到液压转向器4上，此时，发动机2还提供油路动力，折腰机构3左转，前车轮15左转，前底盘1左转，平衡机构进行向心力的平衡，右转向时，折腰机构3右转，前车轮15右转，前底盘1右转，平衡机构进行向心力的平衡。

结合附图2所示的折腰机构用于水田机上，包括主轴16，防滑垫片17，中间轴套管18，左转向液压缸19，右转向液压缸20，紧固螺钉21，具体地，中间轴套管18通过间隙配合与主轴16连接，通过防滑垫17，紧固螺钉21紧固在水田机上，左转向液压缸19，右转向液压缸20与中间轴套管18固接，左转向时，左转向液压缸19中的液压杆收缩右转向液压缸20中的液压杆伸长，左转向液压缸19右转向液压缸20与中间轴套管18同步左转，右转向时，左转向液压缸19中的液压杆伸长右转向液压缸20中的液压杆收缩，左转向液压缸19右转向液压缸20与中间轴套管18同步右转。

结合附图3所示的闭合循环油路7用于折腰转向，包括发动机2，皮带28，液压泵22，油管23，液压转向器4，液压油箱12，右转向液压缸20，右前液压马达14，右后液压马达10，左转向液压缸19，左前液压马达13，左后液压马达11，具体地，发动机2提供动力通过皮带28将动力传给液压泵22，液压泵22与液压转向器4通过油管23单向连接，液压油箱12与液压转向器4，右转向液压缸20与液压油箱12，右前液压马达14与右转向液压缸20，右后液压马达10与液压油箱12，左转向液压缸19与液压油箱12，左前液压马达13与左转向液压缸19，左后液压马达11与液压油箱12都是通过油管23双向连接，形成闭合油路，液压转向器4左转向时，液压油箱12开始供油，右转向液压缸20伸长左转向液压缸19收缩，右前液压马达14与右后液压马达10同步左转向，左前液压马达13与左后液压马达11同步左转向，液压转向器4右转向时，液压油箱12开始供油，左转向液压缸19伸长右转向液压缸20收缩，右前液压马达14与右后液压马达10同步右转向，左前液压马达13与左后液压马达11同步右转向，转向的动力都是通过发动机2提供，转向完成后液压油再通过油管23回到液压油箱12。

结合附图4所示的平衡机构用于水田机上，包括左转向液压缸19，右转向液压缸20，右阻尼弹簧24，中间阻尼弹簧25，左阻尼弹簧26，机架27，具体地，左转向液压缸19与左阻尼弹簧26连接，右转向液压缸20与右阻尼弹簧24连接，右阻尼弹簧24，左阻尼弹簧26分别和两根中间阻尼弹簧25连接，而且右阻尼弹簧24，中间阻尼弹簧25，左阻尼弹簧26以三角形状固接在机架27上，不转向时，弹簧处于自由伸长状态，不形成力，左转向时，左转向液压缸19收缩使得左阻尼弹簧26压缩，左边的中间阻尼弹簧25压缩，弹簧会提供相应的回复力平衡左转向时的向心力，右转向时，右转向液压缸20收缩使得右阻尼弹簧24压缩，右边的中间阻尼弹簧25压缩，弹簧会提供相应的回复力平衡右转向时的向心力。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于水田机的折腰转向平衡机构，其特征在于，包括折腰机构(3)；所述折腰机构(3)包括主轴(16)、中间轴套管(18)、左转向液压缸(19)和右转向液压缸(20)；所述主轴(16)固定在车架(27)上，主轴(16)上套装有中间轴套管(18)，中间轴套管(18)外圈上通过紧固螺钉(21)分别连接有左转向液压缸(19)和右转向液压缸(20)；转向时，左转向液压缸(19)或者右转向液压缸(20)可随中间轴套管(18)向左或者向右旋转，同时安装在车轮上的前液压马达和后液压马达向左或者向右转向。

2.根据权利要求1所述的用于水田机的折腰转向平衡机构，其特征在于，所述折腰机构(3)一端与前底盘(1)固定连接，另一端与后底盘(8)固定连接；其中，前底盘(1)下方前车轮(15)上分别安装有左前液压马达(13)和右前液压马达(14)；后底盘(8)下方后车轮(9)上分别安装有左后液压马达(11)和右后液压马达(10)。

3.根据权利要求1所述的用于水田机的折腰转向平衡机构，其特征在于，还包括闭合循环油路(7)，所述闭合循环油路(7)包括液压转向器(4)、液压油箱(12)和液压泵(22)；转向命令到达液压转向器(4)，此时发动机(2)提供油路动力驱动皮带(28)带动液压泵(22)，液压泵(22)驱动液压油箱(12)中的液压油进入驱动左转向液压缸(19)或者右转向液压缸(20)，从而驱动左前液压马达(13)和左后液压马达(11)或者右前液压马达(14)和右后液压马达(10)同步转向。

4.根据权利要求1所述的用于水田机的折腰转向平衡机构，其特征在于，还包括平衡机构，所述平衡机构包括左阻尼弹簧(26)、右阻尼弹簧(24)和中间阻尼弹簧(25)；所述左阻尼弹簧(26)、右阻尼弹簧(24)的一端分别安装在左转向液压缸(19)和右转向液压缸(20)的液压杆顶端，另一端安装在车架(27)上，车架(27)上还安装有两根所述中间阻尼弹簧(25)，所述左阻尼弹簧(26)、左转向液压缸(19)和中间阻尼弹簧(25)组成三角形结构；所述右阻尼弹簧(24)、右转向液压缸(20)和中间阻尼弹簧(25)组成三角形结构。

5.根据权利要求1所述的用于水田机的折腰转向平衡机构，其特征在于，所述中间轴套管(18)与主轴(16)间隙配合。

6.根据权利要求5所述的用于水田机的折腰转向平衡机构，其特征在于，防滑垫片(17)设置在主轴(16)的两端用来将中间轴套管(18)限制在主轴(16)上。

7.根据权利要求1所述的用于水田机的折腰转向平衡机构，其特征在于，方向盘(6)通过转向轴(5)将转向信号传递为液压转向器(4)。

8.根据权利要求1至7任一项所述的用于水田机的折腰转向平衡机构的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：方向盘(6)通过转向轴(5)将转向信号传递给液压转向器(4)，在闭合循环油路(7)中，发动机(2)提供油路动力，发动机(2)驱动皮带(28)为液压泵(22)提供动力，具体的，当液压转向器(4)收到左转向的信号时，液压泵(22)驱动液压油箱(12)内的液压油进入左转向液压缸(19)和右转向液压缸(20)，此时，左转向液压缸(19)中的液压杆收缩，右转向液压缸(20)中的液压杆伸长，使得前底盘(1)和后底盘(8)向左转，同时，驱动左前液压马达(13)、左后液压马达(11)、右前液压马达(14)和右后液压马达(10)带动车轮同步左转，同样的，如果右转，方法相同；完成转向的同时，液压油也会流回液压油箱(12)，形成闭合循环油路。

9.根据权利要求8所述的工作方法，其特征在于，当转向时，为了平衡急转弯产生的向心力，通过压缩平衡机构内的阻尼弹簧提供的阻尼力来平衡向心力。

10.根据权利要求9所述的工作方法，其特征在于，当车辆急转弯时，通过压缩左阻尼弹簧(26)和中间阻尼弹簧(25)或者压缩右阻尼弹簧(24)和中间阻尼弹簧(25)来平衡急转弯产生的向心力。

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