CN113179740B - 一种割草机自适应地形实现极限摆角30°的装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种割草机自适应地形实现极限摆角30°的装置与方法，属于牧草收割机械领域，割草机包括：切割器总框架、提升液压缸、提升臂、旋转臂和接地滑板，当割草机在崎岖起伏的地面工作时，由于接地滑板始终接触地面，地形会使提升液压缸受到或压或拉的作用力，使得提升液压缸缸腔内的油液可以流出至蓄能器，或蓄能器内的油液回流至提升液压缸的缸腔内，使得在第一铰点处与提升液压缸连接的切割器框架随地形环境上下起伏，起到接地仿形的效果。同时，通过对割草机机械臂的结构与尺寸的精确设计，使得割草机可以极限向左、向右摆动30°，在液压系统与浮动调节弹簧的共同作用下，割草机可以自适应斜坡等地形环境，起到更好的仿形效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种割草机自适应地形实现极限摆角30°的装置与方法，属于牧草收割机械领域。
背景技术
与农田的种植环境相比，人工草场和天然草地的牧草经常种在地面起伏大、多石块的山区丘陵地区，故对于山地丘陵上的牧草收获，就需要割草机具备良好的地形自适应和接地仿形功能，同时应具有随地形摆动的角度范围，以适应斜坡等复杂地形，提高割草机对地形的适应能力。
目前我国割草机地形自适应系统都是依靠仿形机构，其执行机构基本都是弹簧，依靠弹簧实现部件随着地面起伏上下移动，给高速运转部件提供更多的自由度，从而随着地表工况实现灵活的角度和位置调整，达到贴地仿形的目的，弹簧仿形系统结构简单，成本低，但是随着弹簧伸缩位置的变化，弹簧的拉力变化十分显著，使切割器在接地仿形受力不均匀，影响仿形效果，且弹簧的形变范围有限，难以在复杂地形中实现大角度的摆动范围。依靠液压系统的地形自适应仿形系统，切割器受力均匀，切割器浮动与摆动的范围大，更适用于丘陵山区的牧草收获，而目前我国对液压控制仿形的研究没有涉及，需要深入研究。
另外，目前有少部分小幅宽的割草机已经可以实现在斜坡上割草，但对于大幅宽(3米以上)割草机尚未有可以实现左右摆角30°的机型，都不具备在斜坡上割草作业的能力，另外，大幅宽割草机机械臂的结构不够合理，提升液压缸提供的拉力过大，每当使用年限较长的拖拉机，其后输出压力略低于额定压力16MPa时，割草机就无法被顺利提升起，故对于悬挂式割草机，合理的机械臂结构是顺利运输、适应复杂地形的关键。本专利通过对割草机机械臂进行计算分析，得出了割草机实现左右极限摆角30°的各铰点位置分布范围，同时此机械臂上提升液压缸需提供的拉力较小。
发明内容
本发明的目的在于提供一种割草机自适应地形实现极限摆角30°的装置与方法，该装置与方法通过精确设计计算割草机机械臂各个铰点的安装位置，保证其可以向左、向右极限摆动30°，并提供了一套液压系统，实现割草机自动适应在斜坡上割草作业，自适应角度30°以内的斜坡，且根据坡度自动贴合地面割草作业，增强了割草机对复杂地形的适应性。
为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种割草机自适应地形实现极限摆角30°的装置，割草机整机通过上悬挂点13、下悬挂左侧点14、下悬挂右侧点15挂接在拖拉机的后三点悬挂上，液压泵20、溢流阀21、三位四通阀22都是拖拉机上液压系统的元件，三位四通阀22位于拖拉机驾驶室内，通过手柄控制，三位四通阀22常闭；所述割草机包括：切割器总框架1、提升液压缸5、提升臂6、旋转臂16和接地滑板18，第一铰点2位于切割器总框架1的中心位置，切割器总框架1与提升臂6的后端在第一铰点2处连接；
提升臂6的前端与旋转臂16的右端通过第四铰点17相连接；
提升液压缸5是一个单作用液压缸，提升液压缸5的固定端与旋转臂16在第三铰点12处连接；提升液压缸5的伸缩端在第二铰点3处与提升臂6连接；
接地滑板18布置在切割器总框架1的底端；在割草作业过程中，接地滑板18始终与地面接触并受到地面的支持力；
第一铰点2、第二铰点3、第三铰点12与第四铰点17的距离为：
第一铰点2与第四铰点17的距离a＝1/2B+250，其中，B为割草机的幅宽，单位为mm；
第三铰点12和第四铰点17的水平距离d为250～260mm；
第三铰点12与第四铰点17在竖直方向上的距离e为425～435mm；
第二铰点3与第一铰点2的竖直距离c＝d-50；
第二铰点3与第一铰点2的水平距离
其中，B为割草机的幅宽，单位为mm；
提升液压缸5通过一根油管连接第一三通管接头的第一个接口，第一三通管接头的第二个接口通过油管连接至三位四通阀22的工作油口A，三位四通阀22的进油口P与拖拉机液压输出口连接，第一三通管接头的第三个接口通过一根油管与球阀8相连接，球阀8的另一端连接第二三通管接头，第二三通管接头的另外两个接口中的一个连接单向阀9，另一个连接减压阀11，单向阀9、减压阀11与蓄能器10都连接到第三三通管接头上，单向阀9的油液流动方向为：液压油只能从蓄能器10经过单向阀9与球阀8流向提升液压缸5的缸腔内。
提升臂6与切割器总框架1之间通过一个浮动调节弹簧4连接。
一种割草机自适应地形实现极限摆角30°的方法，包括如下步骤：
1)将第一铰点2设置于切割器总框架1的中心位置，切割器总框架1与提升臂6的后端在第一铰点2处连接；提升臂6的前端与旋转臂16的右端通过第四铰点17相连接，且提升臂6与切割器总框架1之间通过一个浮动调节弹簧4连接；
2)提升液压缸5是一个单作用液压缸，提升液压缸5的固定端与旋转臂16在第三铰点12处连接，提升液压缸5的伸缩端在第二铰点3处与提升臂6连接；接地滑板18布置在切割器总框架1的底端；在割草作业过程中，接地滑板18始终与地面接触并受到地面的支持力；
3)第一铰点2、第二铰点3、第三铰点12与第四铰点17的距离设置为：
第一铰点2与第四铰点17的距离a设置为：a＝1/2B+250，其中，B为割草机的幅宽，单位为mm；
第三铰点12和第四铰点17的水平距离d设置为250～260mm；
第三铰点12与第四铰点17在竖直方向上的距离e设置为425～435mm；
第二铰点3与第一铰点2的竖直距离c设置为：c＝d-50；
第二铰点3与第一铰点2的水平距离b设置为：
其中B为割草机的幅宽，单位为mm；
4)液压泵20、溢流阀21、三位四通阀22都是拖拉机上液压系统的元件，三位四通阀22位于拖拉机驾驶室内，通过手柄控制，三位四通阀22常闭；
提升液压缸5通过一根油管连接第一三通管接头的第一个接口，第一三通管接头的第二个接口通过液压管连接至三位四通阀22的工作油口A，三位四通阀22的进油口P与拖拉机液压输出口连接，第一三通管接头的第三个接口通过一根油管与球阀8相连接，球阀8的另一端连接第二三通管接头，第二三通管接头的另外两个接口中的一个连接单向阀9，另一个接口连接减压阀11，单向阀9的另一侧与减压阀11通过一个第三三通管接头与蓄能器10连接，单向阀9的油液流动方向为：液压油只能从蓄能器10经过单向阀9与球阀8流向提升液压缸5的缸腔内；
5)调整割草机到工作状态：
打开球阀8时，操作驾驶室中的三位四通阀22，使其处于左位，此时液压油经过三位四通阀22、减压阀11为蓄能器10补充油液，同时蓄能器10内的液压油能够保持一定的油压；油液补充完毕后，松开手柄，三位四通阀22自动回到中位关闭状态，此时蓄能器10与提升液压缸5缸腔内的液压油互通；
6)割草机自适应地形：
当割草机作业遇到凸起的缓坡时，由于接地滑板18始终与地面保持接触，故接地滑板18与切割器总框架1在地面支持力的作用下向上运动，蓄能器10内的油液依次经过单向阀9、球阀8流入提升液压缸5的缸腔内，提升液压缸5收缩，故此时切割器总框架1与第二铰点3随凸起地形向上运动；
当割草机作业遇到向下凹陷的地形时，切割器总框架1在重力的作用下拉动提升液压缸5的伸缩端，此时提升液压缸5缸腔内的油液被挤压，油液经过球阀8、减压阀11流入蓄能器10中，提升液压缸5缸腔内的油液减少了，故此时提升液压缸5伸出，切割器总框架1也随着凹陷地形向下运动；
7)割草机自适应最大30°的下陷斜坡地形：
当割草机在侧边斜坡环境中，由于接地滑板18始终与地面接触，随着地形起伏，接地滑板18在地面支持力的作用下，连同切割器总框架一起向上抬升，蓄能器10中的油液会经过单向阀9与球阀8流到提升液压缸5缸腔内，提升液压缸5收缩，此时提升液压缸5的伸缩端与切割器框架1向上运动，并在浮动调节弹簧4的作用下，使得切割器左右两侧均匀触地，向左贴合在30°的斜坡上进行割草作业；
8)割草机自适应最大30°的凸起斜坡地形：
当割草机右侧出现凹陷斜坡时，接地滑板18失去与之接触的地面，切割器在重力作用下拉动提升液压缸5的伸缩端，此时提升液压缸5缸腔内的油液被挤压，油液经过球阀8、减压阀11流入蓄能器10中，提升液压缸5缸腔内的油液减少，故此时提升液压缸5伸出，切割器总框架1也随着凹陷地形向下运动，直到接地滑板18接触地面，其向右摆动的极限角度是30°，最终切割器框架1在浮动调节弹簧4的作用下，贴合在最大角度为-30°斜坡上进行割草作业。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、当割草机在崎岖起伏的地面工作时，由于接地滑板18始终接触地面，地形会使提升液压缸5受到或压或拉的作用力，使得提升液压缸5缸腔内的油液可以流出至蓄能器10，或蓄能器10内的油液回流至提升液压缸5的缸腔内，使得在第一铰点2处与提升液压缸5连接的切割器框架1随地形环境上下起伏，起到接地仿形的效果。
同时，通过对割草机机械臂的结构与尺寸的精确设计，使得割草机可以极限向左、向右摆动30°，在液压系统与浮动调节弹簧4的共同作用下，割草机可以自适应斜坡等地形环境，起到更好的仿形效果。
2、通过精确计算机械臂的结构与尺寸，借助计算机仿真模拟技术优化参数，可以实现割草机向左或向右摆动30°角，满足在30°角度以内的斜坡上作业的基本条件，增强了割草机对复杂地形的适应性。当割草机机械臂各铰点的位置满足本发明的参数条件时，提升液压缸5提升切割器所用的拉力较小，在拖拉机输出液压略小于16MPa时，切割器依旧能被顺利提起；提升液压缸5的参数设计使得割草机被完全提起时(运输状态)，提升臂6与竖直平面平行，此时提升液压缸5受到的拉力最小，可防止液压油泄露造成事故，有利于保证割草机在运输时的安全性。
3、在割草机正常割草作业时，由于蓄能器10与提升液压缸5连接，且蓄能器10保持了一定的压力，故提升液压缸5的缸腔内也会保持一定的压力，提升液压缸5会对切割器框架1产生一定的拉力，该拉力的大小与油压压力成正比，可避免割草机接地滑板18完全触地，切割器框架1的重力完全由地面支持力克服的情况，这样可以减轻接地滑板18对草皮的碾压刮伤、破坏草根，有利于下一茬牧草生长。
附图说明
图1为本发明的割草机自适应地形实现极限摆角30°的装置的整机结构示意图；
图2-1为提升臂6上各铰点位置示意图；
图2-2为机械臂向右摆动30°时的状态图；
图2-3为机械臂运输状态时的结构示意图；
图3为本发明的割草机自适应地形极限摆角30°的装置的液压系统的原理图；
图4为割草机被完全提起的运输状态图；
图5为割草机适应斜坡向左摆动30°的状态图；
图6为割草机适应斜坡向右摆动30°的状态图。
其中的附图标记为：
1、切割器总框架 2、第一铰点
3、第二铰点 4、浮动调节弹簧
5、提升液压缸 6、提升臂
7、油管 8、球阀
9、单向阀 10、蓄能器
11、减压阀 12、第三铰点
13、上悬挂点 14、下悬挂左侧点
15、下悬挂右侧点 16、旋转臂
17、第四铰点 18、接地滑板
19、圆盘 20、液压泵
21、溢流阀 22、三位四通阀
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
图1为悬挂式割草机正常工作状态下的整机结构示意图，割草机整机通过上悬挂点13、下悬挂左侧点14、下悬挂右侧点15挂接在拖拉机的后三点悬挂上。液压泵20、溢流阀21、三位四通阀22都是拖拉机上液压系统的元件，三位四通阀22位于拖拉机驾驶室内，通过手柄控制，三位四通阀22常闭。所述割草机包括：切割器总框架1、提升液压缸5、提升臂6、旋转臂16和接地滑板18。
第一铰点2位于切割器总框架1的中心位置，切割器总框架1与提升臂6的后端在第一铰点2位置连接，提升臂6的前端与旋转臂16的右端通过第四铰点17相连接，且提升臂6与切割器总框架1之间通过一个浮动调节弹簧4连接。
提升液压缸5是一个单作用液压缸，提升液压缸5的固定端与旋转臂16在第三铰点12处连接，提升液压缸5的伸缩端在第二铰点3处与提升臂6连接。接地滑板18布置在切割器总框架1的底端。接地滑板18上安装圆盘19以及割刀。在割草作业过程中，接地滑板18始终与地面接触并受到地面的支持力。在割草作业结束后，提升液压缸5拉动提升臂6与切割器总框架1绕第四铰点17向上旋转，当割草机完全被提起时，进入运输状态。
图2-1为割草机机械臂的第一铰点2和第二铰点3的距离与位置的示意图；图2-2为割草机机械臂在向右摆动30°角时状态图；图2-3为运输状态下机械臂机构位置图。
显然，割草机机械臂可以向左摆动30°，而向右摆动的极限角度是由割草机机械臂连接铰点的位置决定的，同时布局良好的铰点位置可以减小提升液压缸5提升切割器总框架1过程中的拉力大小。如图2-1所示，第一铰点2与第四铰点17的距离为a，第二铰点3与第一铰点2的水平距离为b，竖直距离为c，如图2-2、2-3所示，第三铰点12与第四铰点17的水平距离为d，竖直距离为e，提升液压缸5的最短安装距为L。
由于第一铰点2必须位于切割器的中心位置，以保证切割器左右两侧平衡，以免切割器左右两边接地不均匀，假设悬挂式割草机的幅宽为B，为了避免切割器总框架1与旋转臂16产生干涉，第四铰点17与切割器总框架1左侧边缘的距离保持在250mm左右，以保证安装要求，故第一铰点2与第四铰点17的距离a的计算公式为：
机械臂6执行提升动作时，第四铰点17为提升臂6的旋转中心，第三铰点12和第四铰点17的水平距离d不应过大，避免第四铰点17与提升液压缸5发生干涉，d大小应在250～260mm之间为宜。
为使运输状态下提升臂6能够保持竖直状态，如图2-3所示，第二铰点3与第一铰点2的竖直距离c应略小于d，c的大小应当为：
c＝d-50 公式2
旋转臂16上第三铰点12与第四铰点17的竖直距离e是决定机械臂能否向右摆动30°角的关键，当e＜425mm时，割草机不能执行向右摆动30°角的动作，因为此时提升液压缸5与提升臂6在向右摆动30°前就会发生干涉，且e越小，提升液压缸5执行提升动作的拉力越大，但e过大，会造成提升液压缸5无法选型。
提升液压缸5在完全缩回时，即切割器总框架1被完全提起来，此时割草机为运输状态，提升臂6应与竖直面平行，此时运输割草机占地最小，提升液压缸5受到的拉力也最小，可避免拉力过大造成液压油泄露发生事故，如图2-3所示，此时近似有：
a＝e+L+b 公式3
对于单作用液压缸，假设液压缸缩回全长为L，则必须满足：L≥行程+270，即液压缸两侧挂耳与端面密封至少要留出270mm的尺寸，以保证液压缸内有足够的长度容纳缩回的液压杆，见图2-3，可得液压缸行程为a+e-b-L，故此时有：
L≥a+e-b-L+270 不等式4
综合公式3、公式4以及三维装配模拟结果，e的取值范围为425到435mm之间为宜，优选地，e的大小为430mm。
故悬挂式割草机在满足左右极限摆角30°的条件下，第一铰点2、第二铰点3、第三铰点12与第四铰点17的布局位置为：
第一铰点2与第四铰点17的距离a＝1/2B+250，其中，B为割草机的幅宽，单位为mm；
第三铰点12和第四铰点17的水平距离d为250～260mm；
第三铰点12与第四铰点17在竖直方向上的距离e为425～435mm；
第二铰点3与第一铰点2的竖直距离c＝d-50；
第二铰点3与第一铰点2的水平距离
其中，B为割草机的幅宽，单位为mm。推导过程为：联立公式3与不等式4，并将已经确定的a和e的数值带入公式中，可以解得，液压缸缩回全长L应满足的条件为L≥1130，即：
单位为mm，当b的取值为负值时，意味着第二铰点3位于第一铰点2的右侧，且二者的距离大小为b的绝对值。
如图2-3所示，对机械臂向右摆动30°时的机械臂进行受力分析，以第四较点17为旋转中心，提升臂6在第一铰点2处受Fg的拉力作用，其大小等于切割器总框架1的重力，提升臂6还受自身重力G0，在提升液压缸5的拉力FT作用下，提升臂6绕第四铰点17匀速向上旋转，由力学平衡：
其中
与θ的三角函数关系为：
可得：
其中，FT为提升液压缸5的拉力，单位为N；G0为提升臂6自身重力，单位为N；a为第一铰点2与第四铰点17的距离，单位为mm；θ为提升臂6在执行提升动作过程中与水平面的夹角，单位为°；Fg为提升臂6在第一铰点2处受的拉力，单位为N；e为第三铰点12与第四铰点17在竖直方向上的距离，单位为mm；
为提升液压缸5与竖直平面的夹角，单位为°。
由公式7可知，第一铰点2与第四铰点17的距离a由割草机幅宽B决定，则第三铰点12与第四铰点17在竖直方向上的距离e越大，提升液压缸5的拉力FT越小。
图3为本发明的割草机自适应地形极限摆角30°的装置的液压系统的原理图，液压系统的各个元件均通过油管连接，图中将切割器总框架1简化为一个重物块，与提升液压缸5的伸缩端在第二铰点3处铰接，提升液压缸5的伸缩端的伸缩动作使切割器总框架1执行下落、提升动作。
提升液压缸5通过一根油管连接第一三通管接头的第一个接口，第一三通管接头的第二个接口通过油管7连接至三位四通阀22的工作油口A，三位四通阀22的进油口P与拖拉机液压输出口连接，第一三通管接头的第三个接口通过一根油管与球阀8相连接，球阀8的另一端连接第二三通管接头，第二三通管接头的另外两个接口中的一个连接单向阀9，另一个连接减压阀11，单向阀9与减压阀11都通过一个第三三通管接头与蓄能器10连接，单向阀9的油液流动方向为：液压油只能从蓄能器10经过单向阀9与球阀8流向提升液压缸5的缸腔内。
调整割草机到工作状态，如图1所示，此时打开球阀8时，操作驾驶室中的三位四通阀22，使其处于左位，此时液压油经过三位四通阀22、减压阀11为蓄能器10补充油液，同时蓄能器10内的液压油能够保持一定的油压；油液补充完毕后，松开手柄，三位四通阀22自动回到中位关闭状态，此时蓄能器10与提升液压缸5缸腔内的液压油互通。
当割草机作业遇到凸起的缓坡时，由于接地滑板18始终与地面保持接触，故接地滑板18与切割器总框架1在地面支持力的作用下向上运动，蓄能器10内的油液依次经过单向阀9、球阀8流入提升液压缸5的缸腔内，提升液压缸5收缩，故此时切割器总框架1与第二铰点3随凸起地形向上运动；当割草机作业遇到向下凹陷的地形时，切割器总框架1在重力的作用下拉动提升液压缸5的伸缩端，此时提升液压缸5缸腔内的油液被挤压，油液经过球阀8、减压阀11流入蓄能器10中，提升液压缸5缸腔内的油液减少了，故此时提升液压缸5伸出，切割器总框架1也随着凹陷地形向下运动。这样悬挂式割草机就实现了对起伏地形的自动调节适应，以更好的贴合地面割草作业，减少牧草收获损失。
图4为割草机被完全提起的运输状态图，提升臂6应与竖直平面平行，此时割草机运输时占用面积最小，提升液压缸5需要提供的拉力也最小，可防止液压油泄露造成事故，有利于保证割草机在运输时的安全性。
图5为割草机适应斜坡向左摆动30°的状态图，可以看到此时机械臂未发生干涉情况。当割草机在侧边斜坡环境中，由于接地滑板18始终与地面接触，随着地形起伏，接地滑板18在地面支持力的作用下，连同切割器总框架一起向上抬升，蓄能器10中的油液会经过单向阀9与球阀8流到提升液压缸5缸腔内，提升液压缸5收缩，此时提升液压缸5的伸缩端与切割器框架1向上运动，并在浮动调节弹簧4的作用下，使得切割器左右两侧均匀触地，向左贴合在30°的斜坡上进行割草作业。
图6为割草机适应斜坡向右摆动30°状态图，与向左摆动30°类似，当割草机右侧出现凹陷斜坡时，接地滑板18失去与之接触的地面，切割器在重力作用下拉动提升液压缸5的伸缩端，此时提升液压缸5缸腔内的油液被挤压，油液经过球阀8、减压阀11流入蓄能器10中，提升液压缸5缸腔内的油液减少了，故此时提升液压缸5伸出，切割器总框架1也随着凹陷地形向下运动，直到接地滑板18接触地面，其向右摆动的极限角度是30°，最终切割器框架1在浮动调节弹簧4的作用下，贴合在-30°斜坡上进行割草作业。
一种割草机自适应地形实现极限摆角30°的方法，包括如下步骤：
1、将第一铰点2设置于切割器总框架1的中心位置，切割器总框架1与提升臂6的后端在第一铰点2处连接。提升臂6的前端与旋转臂16的右端通过第四铰点17相连接，且提升臂6与切割器总框架1之间通过一个浮动调节弹簧4连接。
2、提升液压缸5是一个单作用液压缸，提升液压缸5的固定端与旋转臂16在第三铰点12处连接，提升液压缸5的伸缩端在第二铰点3处与提升臂6连接。接地滑板18布置在切割器总框架1的底端。在割草作业过程中，接地滑板18始终与地面接触并受到地面的支持力。
3、第一铰点2、第二铰点3、第三铰点12与第四铰点17的距离设置为：
第一铰点2与第四铰点17的距离a设置为：a＝1/2B+250，其中，B为割草机的幅宽，单位为mm；
第三铰点12和第四铰点17的水平距离d设置为250～260mm；
第三铰点12与第四铰点17在竖直方向上的距离e设置为425～435mm；
第二铰点3与第一铰点2的竖直距离c设置为：c＝d-50；
第二铰点3与第一铰点2的水平距离b设置为：
其中，L为提升液压缸5的最短安装距，单位为mm。
4、液压泵20、溢流阀21、三位四通阀22都是拖拉机上液压系统的元件，三位四通阀22位于拖拉机驾驶室内，通过手柄控制，三位四通阀22常闭。
提升液压缸5通过一根油管连接第一三通管接头的第一个接口，第一三通管接头的第二个接口通过油管7连接至三位四通阀22的工作油口A，三位四通阀22的进油口P与拖拉机液压输出口连接，第一三通管接头的第三个接口通过一根油管与球阀8相连接，球阀8的另一端连接第二三通管接头，第二三通管接头的另外两个接口中的一个连接单向阀9，另一个连接减压阀11，单向阀9与减压阀11都通过一个第三三通管接头与蓄能器10连接，单向阀9的油液流动方向为：液压油只能从蓄能器10经过单向阀9与球阀8流向提升液压缸5的缸腔内。
5、调整割草机到工作状态：
打开球阀8时，操作驾驶室中的三位四通阀22，使其处于左位，此时液压油经过三位四通阀22、减压阀11为蓄能器10补充油液，同时蓄能器10内的液压油能够保持一定的油压；油液补充完毕后，松开手柄，三位四通阀22自动回到中位关闭状态，此时蓄能器10与提升液压缸5缸腔内的液压油互通。
6、割草机自适应地形：
当割草机作业遇到凸起的缓坡时，由于接地滑板18始终与地面保持接触，故接地滑板18与切割器总框架1在地面支持力的作用下向上运动，蓄能器10内的油液依次经过单向阀9、球阀8流入提升液压缸5的缸腔内，提升液压缸5收缩，故此时切割器总框架1与第二铰点3随凸起地形向上运动；
当割草机作业遇到向下凹陷的地形时，切割器总框架1在重力的作用下拉动提升液压缸5的伸缩端，此时提升液压缸5缸腔内的油液被挤压，油液经过球阀8、减压阀11流入蓄能器10中，提升液压缸5缸腔内的油液减少了，故此时提升液压缸5伸出，切割器总框架1也随着凹陷地形向下运动。
7、割草机自适应最大30°的下陷斜坡地形：
当割草机在侧边斜坡环境中，由于接地滑板18始终与地面接触，随着地形起伏，接地滑板18在地面支持力的作用下，连同切割器总框架一起向上抬升，蓄能器10中的油液会经过单向阀9与球阀8流到提升液压缸5缸腔内，提升液压缸5收缩，此时提升液压缸5的伸缩端与切割器框架1向上运动，并在浮动调节弹簧4的作用下，使得切割器左右两侧均匀触地，向左贴合在30°的斜坡上进行割草作业。
8、割草机自适应最大30°的凸起斜坡地形：
当割草机右侧出现凹陷斜坡时，接地滑板18失去与之接触的地面，切割器在重力作用下拉动提升液压缸5的伸缩端，此时提升液压缸5缸腔内的油液被挤压，油液经过球阀8、减压阀11流入蓄能器10中，提升液压缸5缸腔内的油液减少，故此时提升液压缸5伸出，切割器总框架1也随着凹陷地形向下运动，直到接地滑板18接触地面，其向右摆动的极限角度是30°，最终切割器框架1在浮动调节弹簧4的作用下，贴合在最大角度为-30°斜坡上进行割草作业。
Claims (3)
1.一种割草机自适应地形实现极限摆角30°的装置，割草机整机通过上悬挂点(13)、下悬挂左侧点(14)、下悬挂右侧点(15)挂接在拖拉机的后三点悬挂上，液压泵(20)、溢流阀(21)、三位四通阀(22)都是拖拉机上液压系统的元件，三位四通阀(22)位于拖拉机驾驶室内，通过手柄控制，三位四通阀(22)常闭；所述割草机包括：切割器总框架(1)、提升液压缸(5)、提升臂(6)、旋转臂(16)和接地滑板(18)，其特征在于：
第一铰点(2)位于切割器总框架(1)的中心位置，切割器总框架(1)与提升臂(6)的后端在第一铰点(2)处连接；
提升臂(6)的前端与旋转臂(16)的右端通过第四铰点(17)相连接；
提升液压缸(5)是一个单作用液压缸，提升液压缸(5)的固定端与旋转臂(16)在第三铰点(12)处连接；提升液压缸(5)的伸缩端在第二铰点(3)处与提升臂(6)连接；
接地滑板(18)布置在切割器总框架(1)的底端；在割草作业过程中，接地滑板(18)始终与地面接触并受到地面的支持力；
第一铰点(2)、第二铰点(3)、第三铰点(12)与第四铰点(17)的距离为：
第一铰点(2)与第四铰点(17)的距离a＝1/2B+250，其中，B为割草机的幅宽，单位为mm；
第三铰点(12)和第四铰点(17)的水平距离d为250～260mm；
第三铰点(12)与第四铰点(17)在竖直方向上的距离e为425～435mm；
第二铰点(3)与第一铰点(2)的竖直距离c＝d-50；
第二铰点(3)与第一铰点2的水平距离
其中，B为割草机的幅宽，单位为mm；
提升液压缸(5)通过一根油管连接第一三通管接头的第一个接口，第一三通管接头的第二个接口通过油管连接至三位四通阀(22)的工作油口A，三位四通阀(22)的进油口P与拖拉机液压输出口连接，第一三通管接头的第三个接口通过一根油管与球阀(8)相连接，球阀(8)的另一端连接第二三通管接头，第二三通管接头的另外两个接口中的一个连接单向阀(9)，另一个连接减压阀(11)，单向阀(9)、减压阀(11)与蓄能器(10)都连接到第三三通管接头上，单向阀(9)的油液流动方向为：液压油只能从蓄能器(10)经过单向阀(9)与球阀(8)流向提升液压缸(5)的缸腔内。
2.如权利要求1所述的割草机自适应地形实现极限摆角30°的装置，其特征在于：提升臂(6)与切割器总框架(1)之间通过一个浮动调节弹簧(4)连接。
3.一种割草机自适应地形实现极限摆角30°的方法，包括如下步骤：
1)将第一铰点(2)设置于切割器总框架(1)的中心位置，切割器总框架(1)与提升臂(6)的后端在第一铰点(2)处连接；提升臂(6)的前端与旋转臂(16)的右端通过第四铰点(17)相连接，且提升臂(6)与切割器总框架(1)之间通过一个浮动调节弹簧(4)连接；
2)提升液压缸(5)是一个单作用液压缸，提升液压缸(5)的固定端与旋转臂(16)在第三铰点(12)处连接，提升液压缸(5)的伸缩端在第二铰点(3)处与提升臂(6)连接；接地滑板(18)布置在切割器总框架(1)的底端；在割草作业过程中，接地滑板(18)始终与地面接触并受到地面的支持力；
3)第一铰点(2)、第二铰点(3)、第三铰点(12)与第四铰点(17)的距离设置为：
第一铰点(2)与第四铰点(17)的距离a设置为：a＝1/2B+250，其中，B为割草机的幅宽，单位为mm；
第三铰点(12)和第四铰点(17)的水平距离d设置为250～260mm；
第三铰点(12)与第四铰点(17)在竖直方向上的距离e设置为425～435mm；
第二铰点(3)与第一铰点(2)的竖直距离c设置为：c＝d-50；
第二铰点(3)与第一铰点(2)的水平距离b设置为：
其中B为割草机的幅宽，单位为mm；
4)液压泵(20)、溢流阀(21)、三位四通阀(22)都是拖拉机上液压系统的元件，三位四通阀(22)位于拖拉机驾驶室内，通过手柄控制，三位四通阀(22)常闭；
提升液压缸(5)通过一根油管连接第一三通管接头的第一个接口，第一三通管接头的第二个接口通过液压管连接至三位四通阀(22)的工作油口A，三位四通阀(22)的进油口P与拖拉机液压输出口连接，第一三通管接头的第三个接口通过一根油管与球阀(8)相连接，球阀(8)的另一端连接第二三通管接头，第二三通管接头的另外两个接口中的一个连接单向阀(9)，另一个接口连接减压阀(11)，单向阀(9)的另一侧与减压阀(11)通过一个第三三通管接头与蓄能器(10)连接，单向阀(9)的油液流动方向为：液压油只能从蓄能器(10)经过单向阀(9)与球阀(8)流向提升液压缸(5)的缸腔内；
5)调整割草机到工作状态：
打开球阀(8)时，操作驾驶室中的三位四通阀(22)，使其处于左位，此时液压油经过三位四通阀(22)、减压阀(11)为蓄能器(10)补充油液，同时蓄能器(10)内的液压油能够保持一定的油压；油液补充完毕后，松开手柄，三位四通阀(22)自动回到中位关闭状态，此时蓄能器(10)与提升液压缸(5)缸腔内的液压油互通；
6)割草机自适应地形：
当割草机作业遇到凸起的缓坡时，由于接地滑板(18)始终与地面保持接触，故接地滑板(18)与切割器总框架(1)在地面支持力的作用下向上运动，蓄能器(10)内的油液依次经过单向阀(9)、球阀(8)流入提升液压缸(5)的缸腔内，提升液压缸(5)收缩，故此时切割器总框架(1)与第二铰点(3)随凸起地形向上运动；
当割草机作业遇到向下凹陷的地形时，切割器总框架(1)在重力的作用下拉动提升液压缸(5)的伸缩端，此时提升液压缸(5)缸腔内的油液被挤压，油液经过球阀(8)、减压阀(11)流入蓄能器(10)中，提升液压缸(5)缸腔内的油液减少了，故此时提升液压缸(5)伸出，切割器总框架(1)也随着凹陷地形向下运动；
7)割草机自适应最大30°的下陷斜坡地形：
当割草机在侧边斜坡环境中，由于接地滑板(18)始终与地面接触，随着地形起伏，接地滑板(18)在地面支持力的作用下，连同切割器总框架一起向上抬升，蓄能器(10)中的油液会经过单向阀(9)与球阀(8)流到提升液压缸(5)缸腔内，提升液压缸(5)收缩，此时提升液压缸(5)的伸缩端与切割器框架(1)向上运动，并在浮动调节弹簧(4)的作用下，使得切割器左右两侧均匀触地，向左贴合在30°的斜坡上进行割草作业；
8)割草机自适应最大30°的凸起斜坡地形：
当割草机右侧出现凹陷斜坡时，接地滑板(18)失去与之接触的地面，切割器在重力作用下拉动提升液压缸(5)的伸缩端，此时提升液压缸(5)缸腔内的油液被挤压，油液经过球阀(8)、减压阀(11)流入蓄能器(10)中，提升液压缸(5)缸腔内的油液减少，故此时提升液压缸(5)伸出，切割器总框架(1)也随着凹陷地形向下运动，直到接地滑板(18)接触地面，其向右摆动的极限角度是30°，最终切割器框架(1)在浮动调节弹簧(4)的作用下，贴合在最大角度为-30°斜坡上进行割草作业。
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