CN205052090U - 水田机械电控液压自动防陷控深装置 - Google Patents

Abstract

一种水田机械电控液压自动防陷控深装置，由浮板控深系统C、电控液压系统A、液压油缸B、轮脚及伸缩联动系统D依次组成和联动，在水田带水软土超深田况下可通过电控液压的自动控制，使轮脚快速伸出插到够硬的泥脚，将轮体顶在和顶回预设深度，并防滑防陷，使轮体按预设深度大体均深行走，达到节能提速的同时保护泥脚底板的二重目的，支持更大的水田机械达成更高效率效益，提高水田粮产机械化的贡献率。

Description

水田机械电控液压自动防陷控深装置

技术领域

本实用新型是一种水田作业机械轮体行走的自动防陷控深装置，在超深较严重的水田中仍可按预设限制轮体在带水软土中的行走深度。

背景技术

现时水田机械轮体外缘上安装的防滑防陷装置，诸如伸出轮体圆周的叶片轮爪或较长的轮脚，形状和长短固定，不能在泥脚深浅软硬变化无序的水田随机控制行走深度于适度，泥脚稍软机车稍重时往往造成越耕越深。这在双季稻田尤为突出，原因是受湿泡时间特长、泥脚特软、过机次数特多、底板受损特重、超深田特多。以大中型手扶拖拉机为例，造成越耕越深的突出片段是，早稻收前虽排干数天可过轻型收割机，但深处仍未干透，进水再泡数天下已泡烂上仍较硬，使触底行走的轮体被较硬的上层高位顶轮，而泡烂的下层承载力和附着力差，往往形成边打滑边推进，加深泥脚，尤其晚稻整田插秧的几次过机时泥脚最差损伤最甚，年复一年深者更深。防陷与控深技术发展的滞后，尤其使双季稻适用机械不得不向微型发展。这种小微机械的已弥补不了稻区劳力的大量减少，率先造成土地出粮率最高的双季稻面积大幅下滑。

近年卢石等在研制水稻联合耕插机(简称耕插机)过程中，为解决耕整与插秧两机合一增加承重后的防陷问题，提出从加工水田软土过程中获得足够强劲的牵引以提高防滑防陷性能的新技术方案：将传统水旱两用旋耕机改为涉水作业专用的轻型旋耕牵引器；将传统的承重驱动叶轮加长改为全耕幅碎土压草机具，从中加大软土的承重能力和驱动的附着力，并使该机可一次过机全部完成从耕至插工序，减少过机对泥脚的损伤，已获专利授权(专利号ZL201220491066.1)。但仍存在的问题是：遇泥脚严重超深时，虽可不触底行走，但不能完全控制下陷；在粘度大的水田作业时较难防止打滑性下陷；面对深浅无序、软硬不同的水田，需要建立一种自动防陷与控深行走的机制。由此，张凯与卢石等进一步研制了本实用新型。

发明内容

本实用新型以一种可自动控制伸缩的轮脚，遇泥脚深软时能超越轮体下陷速度插到够硬的泥脚支撑点，及早制止下陷并快速将轮体顶回原高度；依靠够硬的泥脚支撑点大大增加驱动的附着力强化防滑防陷；依靠自动控制使轮脚可按泥脚超深多或少自动相应地伸出长或短的技术，预设轮体行走于适宜深度。

解决以上技术问题的技术方案是，以浮板控深系统C、电控液压系统A、液压油缸B、轮脚伸缩联动系统D的顺序连接联动，达到进一步强化防滑防陷并实现轮体自动控制行走深度的目的。

浮板控深系统C的浮板(7)是轻质工业硬泡塑，浮于田表浅水，浮板(7)向上垂直接装一轻质浮板顶杆(5)，可在其外套筒内上下滑动，该外套筒安装在机架上。转动支点在一端的杠杆(4)的外端同浮板顶杆(5)上端成转轴连接。滑动杆(10)下端以转轴连接于杠杆(4)的近支点一侧，可在其外套筒内上下滑动。浮板顶杆(5)中段有调节其长短的长度伸缩调节螺栓套(6)。

电控液压系统A安装在机架上，其电控部分是由电源(9)、电源接触板(2)、通电滑动接触头(3)、通电接触板(1)、电路开关、电磁阀(25)构成串联电路，通电滑动接触头(3)连接在滑动杆(10)上端，安装在相互平行的通电接触板和电源接触板之间同时接触两板，两边接触头均呈弧形，其中一头是弹性金属弧形片，滑动杆(10)的上下滑动可使通电滑动接触头(3)或在通电接触板和电源接触板之间接通电路，或向下脱离通电接触板(1)断开电路。其液压部分是在高压油管(24)上沿液油流向顺序安装限压阀(23)、液压开关(25)、手动减压阀(31)，限压阀、液压开关、手动减压阀有回油口(8)连接到回油管。液压开关(25)是电磁阀，电磁铁(29)一端与液压开关内的圆柱形滑动塞连结成往复于同一线上，连结杆径小于滑动塞径，另一端接回位拉簧(30)。电路通电时滑动塞位置(27)和电路断电时滑动塞位置(28)之间的滑动管道与高压油管(24)在阀内垂直交叉成四通，在来油越过该交叉处后的油道上分出一回油道(26)通到电路通电时滑动塞位置(27)所处的滑动管道，该段管道上另有一回油口(8)。

液压油缸B由油缸体(16)、活塞(17)、活塞杆(18)组成，安装在轮体上，其纵轴线与轮轴垂直。油缸体(16)内腔有一液油进出口位于与活塞杆滑动孔相反的顶端，与其连接的高压油管(24)以密封性能好且可转动的双层套管从轮轴心(13)处通过，使之可在轮转动时传送高压液油。

轮脚伸缩联动系统D由多个轮脚(12)、轮脚伸缩控制转盘(15)、轮脚滑动框(22)连同液压油缸B组成，圆形的轮脚伸缩控制转盘(15)安装在固定于轮体的转盘槽内可转动，与轮圆同心小于轮圆，向轴向的同一侧突出多个圆柱桩转轴(14)。轮脚(12)呈长杆，外头穿过安装在轮体外圆上的轮脚滑动框(22)，近内头的圆孔套入转轴(14)，多个轮脚(12)间距相同，全伸出时呈从内向外的放射式。活塞杆(18)近外端的圆孔也套入转轴(14)，油缸体(16)顶端的转轴孔套在固定于近轮圆边的转轴上，该转轴在轮体反时针转动前进时领先于活塞杆外端转轴。活塞杆(18)的伸缩和定位，联动轮脚伸缩控制转盘(15)在其转盘槽内转动和定位，使每个轮脚(12)通过轮脚滑动框(22)同时伸缩和定位。

本实用新型的有益效果是，解决了水田机械发展数十年来未能突破的如下自动防陷与控深问题：可在超深软底田自动阻止打滑下陷；可预设轮体行走深度实现可控深行进，避免超深行走的能耗、时耗、工耗、水耗无谓的巨大浪费；可在大幅提高效率效益的同时保护泥脚，修复整平水田底板；可为研制新一代多功能合成的、大功率高效率的水田机种提供新的平台。

附图说明

图1是电控液压自动防陷控深装置总体结构和原理图，含液压开关(电磁阀)具体结构图。

图2是泥脚超深不等时本项装置使耕插机左右叶轮按统一的预设深度行走，调节机车两侧平衡图示。

图3是本实用新型安装在耕插机叶轮外侧端盖(32)上的结构图。

以上图中的部件标记：电控液压系统A、液压油缸B、浮板控深系统C、轮脚伸缩联动系统D；通电接触板(1)、电源接触板(2)、通电滑动接触头(3)、杠杆(4)、浮板顶杆(5)、长度伸缩调节螺栓套(6)、浮板(7)、回油口(8)、电源(9)、滑动杆(10)、机架(11)、轮脚(12)、轮轴心(13)、转轴(14)、轮脚伸缩控制转盘(15)、液压油缸体(16)、油缸活塞(17)、活塞杆(18)、田水面(19)、轮体行走的预设深度(20)、轮脚处在全缩回时位置(21)、轮脚滑动框(22)、限压阀(23)、高压油管(24)、液压开关〔电磁阀〕(25)、回油道(26)、电路通电时滑动塞位置(27)、电路断电时滑动塞位置(28)、电磁铁(29)、回位拉簧(30)、手动减压阀(31)；耕插机长叶轮外侧端盖(32)、耕插机叶轮长叶片(33)、耕插机叶轮外侧突齿(34)

具体实施方式

1、在图1实施例中，轮体行走的预设深度(20)的预设方法是：暂时打开手动减压阀(31)，把轮脚处在全缩回时位置(21)，杠杆(4)处在通电滑动接触头(3)刚好脱离通电接触板(1)的记号上，旋扭长度伸缩调节螺栓套(6)调整浮板顶杆(5)的长度h₁，使浮板水线至轮体外圆最低点的高度h₂正好是轮体行走的适宜深度。以此为轮体行走的基准状态。轮脚由此伸出的机制是：轮体遇泥脚超过预设的深度下陷时，机架(11)随之下降，但浮板(7)的浮力使浮板顶杆(5)相对上顶，杠杆(4)外端上行联动通电滑动接触头(3)上行，电路即时接通，电磁铁(29)连带滑动塞即时上行，打开高压油管(24)油路的同时封闭回油道(26)，高压液油从轮轴心(13)处通过，将压力传递到液压油缸B，使活塞杆(18)伸出推动轮脚伸缩控制转盘(15)向顺时针转动，轮脚通过轮脚滑动框(22)伸出，伸出过程中一旦插到够硬的泥脚支撑点，既可制止轮体的重力性下陷，又可依靠够硬的泥脚支撑点大幅增加驱动的附着力防止打滑性下陷。轮脚回缩机制是：当强劲的液压力将轮脚推伸使轮体上升刚刚超过预设深度时，由于浮板(7)并不随机架上升，其重力下拉，使通电滑动接触头(3)下行脱离通电接触板(1)，电路断开，回位拉簧(30)的下拉，使滑动塞阻断高压油管(24)来油的同时打开回油道(26)从回油口(8)回油，液压开关(25)后的液压骤降，轮脚外端被力F强劲压迫，即以轮脚滑动框(22)为杠杆支点，推压轮脚伸缩控制转盘(15)向反时针转，轮脚回缩。力F产生于轮体反时针转动前进中轮脚压迫泥土的反作用力与机车重量。所谓轮脚的锁定，除处于轮脚全伸出时和轮脚全缩回时的状态外，是伸和缩交替中轮脚相对维持在短时的伸出长度上。泥脚的高低无序，使通电滑动接触头(3)经常处在无序的通电与断电的不断交替中，其每次联动轮脚的相应伸缩都有一些延时，因而引起一些行走起伏。但由于浮板在水平高度上的稳定，由于本项装置的联动反应快捷，使轮体基本上是在预设深度(20)的上下小幅波形行走，大体维持均深前进。本说明书是以稻田作业机械设计需要的以下数据为例进行说明：机车行走速度为2-3千米/时；耕作层适宜深度(即轮体行走正常陷入深度)为17厘米左右，可调控到水田泥面以下37厘米(预设行走深度+轮脚最大伸出长度)，已适应绝大部分超深田况。达成本实用新型电控、液压、机械之间的时空配合效果，关键是使轮脚伸出速度超越轮体下沉速度先行到达泥脚。由于超深的泥脚都仍有不同程度的承载力，轮体接地面积越大这种承载力越大，且同时进入耕作层和泥脚的轮脚可能有两三个，可大大延缓轮体下沉；由于高压液油传递压力的准确性和即时性极强，只要液压保持足够，轮脚的伸出反应可快而适度，使之可以实现上述有效的时空配合。在基准状态行走的轮体突遇超深20厘米左右的深坎时能够大大减少下陷的实际演示可见，轮脚伸出插到底的时间只需轮体下沉到底时间的一半以内，为此可将轮体撑在高位上，此后只需小幅继续伸出即可把轮体顶回预设高度。由此还可知，泥脚超深时伸出的轮脚支撑轮体的力远小于轮体承载的重量，支撑所需的液压能耗增加实际并不大，但其防陷控深所能避免的能耗浪费要大得多。据大略统计，手扶拖拉机轮体行走深度在40厘米时的能耗是17厘米时的将近3倍。还涉及的技术原理是：由于轮体行进间下陷的重要规律是打滑——挖切泥脚——陷入增大——阻力增大——打滑挖切下陷加重加快——直至轮体扭力全部从水平方向转为向下深挖，为此轮脚及早插到硬度足够的支撑点即可紧紧抓住泥脚，保证水平牵引效果的足够，极有效地制止打滑引起的下陷；由于伸出的轮脚在超深田留下的是插下拔起的插孔，对泥脚损伤很小，可避免轮体深陷的大面积破坏，使泥脚逐年向好。

2、图2和图3是本实用新型安装在耕插机上的拓展实施例。耕插机可一次过机同时完成耕耙、混肥、压草、表层起浆、拖平、插秧等从耕至插的全部工序，耕幅120厘米，净重450千克，载秧后总重约520-550千克，左右两长叶轮各承重约220千克，整机质量比大中型手扶拖拉机带旋耕器时大100-200千克。其旋耕牵引器、长叶轮、叶轮外侧的突齿、延伸突齿伸出长度的双向防陷叶片等新技术装置，已使其具有比其他机种更好的防陷性能，能在较多超深田块实现不触底行走作业，安装本项装置是为了改变其“防陷不控深”为既进一步强化防陷又自动控制行走深度。技术方案是：将本实用新型3套分别安装在两长叶轮外侧及后方向轮，以轮脚伸缩联动系统D的轮脚替代叶轮外侧突齿(34)和延伸出突齿的双向防陷叶片。

在图3中，在耕插机长叶轮外侧端盖(32)上固定安装如下部件：轮脚伸缩控制转盘(15)的转盘槽在中位；轮脚滑动框(22)在圆周上；液压油缸B端头上的圆孔所套入的转轴桩在近端盖圆周边位置上。由于耕插机原有防陷性能较好，故轮脚可以减半，间隔保留叶轮长叶片(33)上的叶轮外侧突齿(34)。在图2中，耕插机是以左右两个工作长叶轮居前承载和驱动整机主体，轮脚安装在叶轮外侧可令两侧叶轮均按同一预设深度大体控深和均深行走。同理，驱动式方向后轮亦可与前轮实现大体的控深均深行走，使耕插机成为首台可大体按统一的预设深度全自动控深行走作业的新型水田机械。直接效果是能够在大量存在的、超深较严重的田块保持每小时完成3-4亩从耕至插的前所未有的高效率。由于留下插孔更少且每季稻只需一次过机使泥脚受损极少；由于防陷控深性能大幅提高使该机可设计为耕幅更大效率更高的机型；由于耕插机两长叶轮宽至全耕幅并最后决定耕作深度，故控制其行走深度即控制耕深；由于该机的旋耕牵引器安装在前先行挖切高于预设深度的泥脚利于均深行走，均利于总体效率效益的大幅提高，支持水稻尤其双季稻的扩种，支持产业劳力结构的更大调整，支持稻区建设节约型环保型农业。

Claims (5)

1.水田机械电控液压自动防陷控深装置，有别于现时轮体上的防滑防陷装置均为固定式结构，其特征是，安装在轮体侧面的多个从内向外呈放射式的轮脚，是能够按水田泥脚超深多或少自动相应伸出长或短的伸缩式结构，是以浮板控深系统C、电控液压系统A、液压油缸B、轮脚伸缩联动系统D的顺序连接联动达成强化防陷和自动控深行走。

2.根据权利要求1所述的水田机械电控液压自动防陷控深装置，其特征是：浮板控深系统C的浮板(7)浮于田面浅水，其向上垂直接装的浮板顶杆(5)上端同支点在一端的杠杆(4)外端成转轴连接，滑动杆(10)下端以转轴连接于杠杆(4)近支点一侧，浮板顶杆(5)中段有长度伸缩调节螺栓套(6)。

3.根据权利要求1所述的水田机械电控液压自动防陷控深装置，其特征是：电控液压系统A的电控部分由电源(9)、电源接触板(2)、通电滑动接触头(3)、通电接触板(1)、电磁阀(25)构成串联电路，通电滑动接触头(3)连接在滑动杆(10)上端，安装在相互平行的通电接触板(1)和电源接触板(2)之间同时接触两板，可滑动在该两板间或向下脱离通电接触板(1)；液压部分是在高压油管(24)上沿液油流向顺序安装限压阀(23)、液压开关(25)、手动减压阀(31)，液压开关(25)是电磁阀，电磁铁(29)一端与液压开关的滑动塞连结成往复于同一线，另一端接回位拉簧(30)，电路通电时滑动塞位置(27)和电路断电时滑动塞位置(28)之间的滑动管道与高压油管(24)在阀内垂直交叉成四通，在高压油越过该交叉处的油道上分出回油道(26)，通到电路通电时滑动塞位置(27)所处的滑动管道，该段管道上另有一回油口(8)。

4.根据权利要求1所述的水田机械电控液压自动防陷控深装置，其特征是：液压油缸B安装在轮体上，其纵轴线与轮轴垂直，内腔只有一个液油进出口，位于活塞杆(18)滑动孔的另一端，与其连接的高压油管(24)以密封且可转动的双层套管从轮轴心(13)处通过。

5.根据权利要求1所述的水田机械电控液压自动防陷控深装置，其特征是：轮脚伸缩联动系统D的圆形轮脚伸缩控制转盘(15)安装在固定于轮体的转盘槽内可转动，与轮圆同心小于轮圆，向轴向的同一侧突出多个圆柱桩转轴(14)；轮脚(12)呈长杆，外头穿过安装在轮体外圆上的轮脚滑动框(22)，近内头的圆孔套入转轴(14)；活塞杆(18)近外端的圆孔也套入转轴(14)，油缸体(16)顶端的转轴孔套在固定于近轮圆边的转轴上。