CN113775582A - 一种用于农业收割设备中割台仿形的液压控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于农业收割设备中割台仿形的液压控制系统，包括液压泵、油箱、供油油路、举升油缸、回油油路和推力调节油路；所述举升油缸用于控制割台的上升或下降，且举升油缸的有杆腔室和无杆腔室之间设有连接油路；所述供油油路用于连接液压泵和举升油缸的无杆腔室；所述回油油路用于连接油箱和举升油缸的有杆腔室；所述推力调节油路用于连接举升油缸与液压泵或举升油缸与油箱。本发明既能通过液压泵、油箱、供油油路、举升油缸和回油油路的相互配合实施割台的主动仿形控制，又能通过控制连接油路使举升油缸的有杆腔室和无杆腔室形成差动连接实施割台的被动仿形控制，提高了系统的操作的灵活性。

Description

一种用于农业收割设备中割台仿形的液压控制系统及其控制 方法

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，具体涉及一种用于农业收割设备中割台仿形的液压控制系统及其控制方法。

背景技术

随着现代化农业的发展，农业机械化的步伐也越来越快，各种农作物收获机械也越来越多。在现有农业收割机械中，割台设置有转盘式和捡拾式两种类型，其中：转盘式割台主要用于作物未成熟时期的收割，收获后的秸秆作为青贮饲料；捡拾式割台主要用于对已成熟的作物的收割，可以在收集农作物的同时，将茎秆切碎后作为黄贮饲料。

转盘式割台在使用时通过割台四周的传感器检测割台与地面高度，反馈给割台控制系统对割台高度实施调节，以达到仿形的目的；捡拾式割台在使用时则通过割台下方的仿形轮的起伏来调节割台的高度，以达到仿形的目的。目前，由于两种割台控制方式不同，所以需要不同的机械来控制，从而导致其存在以下不足：1)割台仿形的液压控制系统的控制方式单一，同一种控制系统无法适应对不同规格、不同重量的割台的进行控制，不同规格割台无法互换，通用性较差；2)割台被动仿形时辅助支撑油缸无法根据割台重量调节仿形轮上的受力，割台重量较大时仿形轮受力较大，仿形效果差。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于农业收割设备中割台仿形的液压控制系统及其控制方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于农业收割设备中割台仿形的液压控制系统，包括液压泵、油箱、供油油路、举升油缸、回油油路和推力调节油路；所述举升油缸用于控制割台的上升或下降，且举升油缸包括有杆腔室和无杆腔室，所述有杆腔室和无杆腔室之间设有连接油路，所述连接油路上设有开关阀门；所述供油油路用于连接液压泵和举升油缸的无杆腔室，且供油油路上设有第一流量控制机构和单向阀，油液通过液压泵泵送并经由第一流量控制机构和单向阀输送至举升油缸的无杆腔室内；所述回油油路用于连接油箱和举升油缸的有杆腔室，且回油油路上设有第二流量控制机构，油液经由第二流量控制机构回流至油箱内；所述推力调节油路连接举升油缸、液压泵和油箱，且推力调节油路上设减压溢流件。

优选的，所述供油油路、回油油路和推力调节油路均与连通油路连接。

优选的，所述第一流量控制机构和第二流量控制机构均设置为带补偿器的比例电磁换向阀。

优选的，所述第一流量控制机构和第二流量控制机构均设置为比例电磁换向阀和压力补偿阀的组合结构。

优选的，所述开关阀门设置为电磁阀或手动阀。

优选的，所述减压溢流件设置为减压阀与溢流阀的组合式结构，且其优先选用为电比例减压溢流阀。

作为本发明的进一步方案，该液压控制系统还包括用于检测举升油缸内液压压力的压力传感器。

作为本发明的进一步方案，应用上述所述的液压控制系统进行割台主动仿形的具体过程如下：

当割台距离地面的高度小于预设定的高度时，启动第一比例电磁换向阀和液压泵，液压泵将油液进行泵送，油液依次经第一比例电磁换向阀、第一压力补偿阀和单向阀进入举升油缸的无杆腔室内，举升油缸进行举升，同时，举升油缸的有杆腔室内的油液经电比例减压溢流阀流回至油箱；当割台四周传感器检测到割台上升至预设定高度时，第一比例电磁换向阀失电，同时举升油缸无杆腔室内的油液在单向阀的作用下处于保压状态，使割台稳定在预设定高度，达到仿形的目的；

当割台距离地面的高度大于预设定的高度时，第二比例电磁换向阀得电，举升油缸无杆腔室内的油液经第二比例电磁换向阀和第二压力补偿阀流回至油箱，举升油缸在割台的重量作用下下降，此时，举升油缸有杆腔室所需的油液通过液压泵的泵送、经电比例减压溢流阀进行补回，割台持续下降；当割台四周传感器检测到割台下降至预设定高度时，第二比例电磁换向阀失电，举升油缸无杆腔内的油液在单向阀和第二比例电磁换向阀的作用下处于保压状态，使割台稳定在预设定高度，达到主动仿形的目的。

作为本发明的进一步方案，应用上述所述的液压控制系统进行割台被动仿形的具体过程如下：

在割台被动仿形过程中，第一比例电磁换向阀与第二比例电磁换向阀失电，电磁阀得电开启，使举升油缸的有杆腔与无杆腔形成差动连接，液压泵泵送油液、并经电比例减压溢流阀进入举升油缸的无杆腔内，在割台的重量作用下，举升油缸不伸出同时给割台一个稳定的支撑力，减少割台重量作用在仿形轮的力；同时，根据车辆数据处理系统对割台高度与采收效果进行处理、分析后，调整电比例减压溢流阀的输出电流大小，以改变举升油缸压力的大小，进而调整举升油缸给割台的辅助支撑力，使割台在各种地形下都能达到最佳的仿形效果；

在割台收割前进过程中，仿形轮根据地面的起伏推动割台上下移动，在割台向上移动过程中，带动举升油缸伸出，举升油缸内的油液压力减小，液压泵泵送油液、经由电比例减压溢流阀补进举升油缸内，使举升油缸内的压力稳定在设定值；

在割台向下移动过程中，压缩举升油缸下降，举升油缸内的油液压力增大，举升油缸内的油液从电比例减压溢流阀溢流一部分流回至油箱，使举升油缸内的压力稳定在设定值，达到被动仿形的目的。

本发明的工作原理：

主动仿形时，根据割台四周的传感器所检测到的割台与地面之间的高度，通过控制打开或关闭第一比例电磁换向阀或第二比例电磁换向阀，进行举升油缸无杆腔的进油或回油，从而实时割台升降的调节，使割台保持在距地面固定的高度，达到仿形的目的；

在被动仿形时，通过将电磁阀打开，使举升油缸的有杆腔室与无杆腔室形成差动连接、油液通过液压泵的泵送并经电比例减压溢流阀给举升油缸进行供油，使割台在自身重量的作用下，举升油缸不伸出仅给割台一个稳定的支撑力，并且可以根据地形、地质、收获作物的不同调节电比例减压溢流阀的输出电流的大小，改变举升油缸给割台的支撑力的大小，以减少割台重量作用在仿形轮的力，达到割台仿形过程中的最佳仿形效果。在油缸无杆腔增加压力传感器，可以通过该压力传感器的压力反馈实时调节电比例减压溢流阀的电流，形成闭环控制，进一步实现油缸支撑力的精准调节；避免了开环控制中可能出现的比例阀滞环或制造差异性的影响。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明所提供的液压控制系统，既能通过液压泵、油箱、供油油路、举升油缸和回油油路的相互配合实施割台的主动仿形控制，又能通过控制连接油路使举升油缸的有杆腔室和无杆腔室形成差动连接实施割台的被动仿形控制，提高了系统的操作的灵活性，降低了农民在收获不同农作物时的生产成本和经济负担。

(2)本发明通过采用电磁阀对举升油缸的有杆腔室和无杆腔室在被动仿形时采用差动连接，使举升油缸的伸缩速度更快，同时减小了举升油缸的动态变化时间，以实现该液压控制系统适合在复杂的地形条件下工作。

(3)本发明通过设置压力补偿阀，使该液压控制系统在控制割台进行主动仿形时，在压力补偿阀的作用下，进入举升油缸油液的流量不受负载变化的影响，保证了割台在举升/下降过程中的稳定性。

(4)本发明中通过设置电比例减压溢流阀，使割台在被动仿形时，因仿形轮根据地面的起伏推动割台上下移动、使油缸内压力增大或者减小时，通过电比例减压溢流阀对举升油缸中的油液进行补充或者溢流，以使举升油缸内的压力保持在设定值，不会因割台高度的变化影响举升油缸给割台的辅助支撑力，从而解决仿形轮因割台重量过大而仿形效果较差的问题。

(5)本发明中通过设置比例电磁换向阀，以控制油液进入/流出举升油缸的流量大小，从而控制举升油缸在举升/下降时的速度，以保证割台在举升/下降过程中的稳定性。

(6)本发明中通过设置电比例减压溢流阀，在被动仿形时，可以根据仿形效果，远程调节输出电流，进而改变举升油缸压力，适应不同复杂的地形工况下的仿形，以达到不同地形下割台作用在仿形轮上力的最佳匹配，具有操作简单，适应工况多，智能化程度高等的优点。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例中液压控制系统的结构连接示意图。

其中：

1、第一比例电磁换向阀，2、第一压力补偿阀，3、单向阀，4、第二压力补偿阀，5、第二比例电磁换向阀，6、电磁阀，7、电比例减压溢流阀，8、举升油缸，9、压力传感器。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点等能够更加明确易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精确比例，仅用以方便、清晰地辅助说明本发明实施；本发明中所提及的若干，并非限于附图实例中具体数量；本发明中所提及的‘前’‘中’‘后’‘左’‘右’‘上’‘下’‘顶部’‘底部’‘中部’等指示的方位或位置关系，均基于本发明附图所示的方位或位置关系，而不指示或暗示所指的装置或零部件必须具有特定的方位，亦不能理解为对本发明的限制。

实施例：

参见图1所示，本发明提供的一种用于农业收割设备中割台仿形的液压控制系统，包括液压泵、油箱、供油油路、举升油缸8、回油油路和推力调节油路；所述举升油缸8包括有杆腔室和无杆腔室，有杆腔室和无杆腔室之间通过连接油路连接，且连接油路上设有用于控制有杆腔室与无杆腔室之间连通或断开的电磁阀6；所述供油油路用于连接举升油缸8和液压泵，且供油油路沿油液流动方向上依次设有第一比例电磁阀1、第一压力补偿阀2和单向阀3，油液通过液压泵泵送经由第一比例电磁阀1、第一压力补偿阀2和单向阀3输送至举升油缸8的无杆腔室内，以为举升油缸8进行供油；所述回油油路用于连接举升油缸8和油箱，且回油油路沿油液流动方向上依次设有第二压力补偿阀4和第二比例电磁换向阀5，举升油缸8的有杆腔室内的油液经由第二压力补偿阀4、第二比例电磁换向阀5回流至油箱内，以实现油液的回收；所述推力调节油路用于连接举升油缸8与液压泵或连接举升油缸8与油箱，且推力调节油路上设有电比例减压溢流阀7。

优选的，为对举升油缸8内的液压进行实时监测，该液压控制系统还包括压力传感器9，所述压力传感器9与举升油缸8相连。

优选的，应用上述所述的液压控制系统进行割台主动仿形时的控制方法，具体工作过程如下：

当割台距离地面的高度小于预设定的高度时(割台距离地面的高度通过设置于割台四周的传感器进行检测，并通过将检测到的数据传送至割台的控制系统、与割台控制系统中预设的高度进行比较)，启动第一比例电磁换向阀1和液压泵，液压泵将油液进行泵送，油液依次经第一比例电磁换向阀1、第一压力补偿阀2和单向阀3进入举升油缸8的无杆腔室内，举升油缸8进行举升，同时，举升油缸8的有杆腔室内的油液经电比例减压溢流阀7流回至油箱；

当割台四周传感器检测到割台上升至预设定高度时，第一比例电磁换向阀1失电，同时举升油缸8无杆腔室内的油液在单向阀3的作用下处于保压状态，使割台稳定在预设定高度；

当割台距离地面的高度大于预设定的高度时，第二比例电磁换向阀5得电，举升油缸8无杆腔室内的油液经第二比例电磁换向阀5和第二压力补偿阀4流回至油箱，举升油缸8在割台的重量作用下下降，此时，举升油缸8有杆腔室所需的油液通过液压泵的泵送、经电比例减压溢流阀7进行补回，割台持续下降；

当割台四周传感器检测到割台下降至预设定高度时，第二比例电磁换向阀5失电，举升油缸8无杆腔内的油液在单向阀3和第二比例电磁换向阀5的作用下处于保压状态，使割台稳定在预设定高度；

在割台收割过程中，割台会根据传感器检测的距离地面高度来上下调节割台位置，使割台保持在与地面固定的高度，达到仿形的目的。

优选的，应用上述所述的液压控制系统进行割台被动仿形时的控制方法，具体工作过程如下：

在割台被动仿形过程中，第一比例电磁换向阀1与第二比例电磁换向阀5失电，电磁阀6得电开启，使举升油缸8的有杆腔与无杆腔形成差动连接，液压泵泵送油液、并经电比例减压溢流阀7进入举升油缸8的无杆腔内，在割台的重量作用下，举升油缸8不伸出同时给割台一个稳定的支撑力，减少割台重量作用在仿形轮的力；同时，根据车辆数据处理系统(车辆上的传感器实时监测割台的高度与采收效果，并对割台的高度与采收效果进行数据处理与分析)对割台高度与采收效果进行处理、分析后，调整电比例减压溢流阀的输出电流大小，以改变举升油缸压力的大小，进而调整举升油缸给割台的辅助支撑力，使割台在各种地形下都能达到最佳的仿形效果，亦可手动调整电比例减压溢流阀的输出电流大小，通过举升油缸的压力传感器9来观察油缸压力大小，达到手动改变辅助支撑力的大小；

在割台收割前进过程中，仿形轮根据地面的起伏推动割台上下移动，在割台向上移动过程中，带动举升油缸8伸出，举升油缸8内的油液压力减小，液压泵泵送油液、经由电比例减压溢流阀7补进举升油缸8内，使举升油缸8内的压力稳定在设定值；

在割台向下移动过程中，压缩举升油缸8下降，举升油缸8内的油液压力增大，举升油缸8内的油液从电比例减压溢流阀7溢流一部分流回至油箱，使举升油缸8内的压力稳定在设定值(这样无论割台怎样根据地形上下移动，举升油缸8内的液压油压力保持不变，即举升油缸8给割台的辅助支撑力保持不变，不会因为割台高度的变化影响油缸给割台的辅助支撑力，仿形轮上的受力总是保持不变，割台被动仿形效果较好)。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于农业收割设备中割台仿形的液压控制系统，其特征在于：包括液压泵、油箱、供油油路、举升油缸、回油油路和推力调节油路；

所述举升油缸用于控制割台的上升或下降，且举升油缸包括有杆腔室和无杆腔室，所述有杆腔室和无杆腔室之间设有连接油路，所述连接油路上设有开关阀门；

所述供油油路用于连接液压泵和举升油缸的无杆腔室，且供油油路上设有第一流量控制机构和单向阀，油液通过液压泵泵送并经由第一流量控制机构和单向阀输送至举升油缸的无杆腔室内；

所述回油油路用于连接油箱和举升油缸的有杆腔室，且回油油路上设有第二流量控制机构，油液经由第二流量控制机构回流至油箱内；

所述推力调节油路连接举升油缸、液压泵和油箱，且推力调节油路上设减压溢流件。

2.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于：所述供油油路、回油油路和推力调节油路均与连通油路连接。

3.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于：所述第一流量控制机构和第二流量控制机构均设置为带补偿器的比例电磁换向阀。

4.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于：所述第一流量控制机构和第二流量控制机构均设置为比例电磁换向阀和压力补偿阀的组合结构。

5.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于：所述开关阀门设置为电磁阀或手动阀。

6.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于：所述减压溢流件设置为减压阀与溢流阀的组合式结构。

7.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于：所述减压溢流件设置为电比例减压溢流阀。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的液压控制系统，其特征在于：还包括用于检测举升油缸内液压压力的压力传感器。

9.一种用于农业收割设备中割台仿形的液压控制方法，其特征在于：应用权利要求8所述的液压控制系统进行割台主动仿形的具体过程如下：

当割台距离地面的高度小于预设定的高度时，启动第一比例电磁换向阀和液压泵，液压泵将油液进行泵送，油液依次经第一比例电磁换向阀、第一压力补偿阀和单向阀进入举升油缸的无杆腔室内，举升油缸进行举升，同时，举升油缸的有杆腔室内的油液经电比例减压溢流阀流回至油箱；当割台四周传感器检测到割台上升至预设定高度时，第一比例电磁换向阀失电，同时举升油缸无杆腔室内的油液在单向阀的作用下处于保压状态，使割台稳定在预设定高度，达到仿形的目的；

当割台距离地面的高度大于预设定的高度时，第二比例电磁换向阀得电，举升油缸无杆腔室内的油液经第二比例电磁换向阀和第二压力补偿阀流回至油箱，举升油缸在割台的重量作用下下降，此时，举升油缸有杆腔室所需的油液通过液压泵的泵送、经电比例减压溢流阀进行补回，割台持续下降；当割台四周传感器检测到割台下降至预设定高度时，第二比例电磁换向阀失电，举升油缸无杆腔内的油液在单向阀和第二比例电磁换向阀的作用下处于保压状态，使割台稳定在预设定高度，达到主动仿形的目的。

10.一种用于农业收割设备中割台仿形的液压控制方法，其特征在于：应用权利要求8所述的液压控制系统进行割台被动仿形的具体过程如下：

在割台被动仿形过程中，第一比例电磁换向阀与第二比例电磁换向阀失电，电磁阀得电开启，使举升油缸的有杆腔与无杆腔形成差动连接，液压泵泵送油液、并经电比例减压溢流阀进入举升油缸的无杆腔内，在割台的重量作用下，举升油缸不伸出同时给割台一个稳定的支撑力，减少割台重量作用在仿形轮的力；同时，根据车辆数据处理系统对割台高度与采收效果进行处理、分析后，调整电比例减压溢流阀的输出电流大小，以改变举升油缸压力的大小，进而调整举升油缸给割台的辅助支撑力，使割台在各种地形下都能达到最佳的仿形效果；

在割台收割前进过程中，仿形轮根据地面的起伏推动割台上下移动，在割台向上移动过程中，带动举升油缸伸出，举升油缸内的油液压力减小，液压泵泵送油液、经由电比例减压溢流阀补进举升油缸内，使举升油缸内的压力稳定在设定值；

在割台向下移动过程中，压缩举升油缸下降，举升油缸内的油液压力增大，举升油缸内的油液从电比例减压溢流阀溢流一部分流回至油箱，使举升油缸内的压力稳定在设定值，达到被动仿形的目的。

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