CN205454450U - 一种静液压驱动的高速插秧机底盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种静液压驱动的高速插秧机底盘，发动机为双向柱塞变量泵和辅助齿轮泵提供动力源；双向柱塞变量泵通过闭式回路和两级变量行走插秧马达相连，同时提供动力给停车制动控制阀；两级变量行走插秧马达输出轴连接机械分动箱，机械分动箱将动力分别传递给轴间差速器和插秧机构变速及动力分离箱；插秧机构变速及动力分离箱连接插秧驱动机构，动力分离箱决定插秧机构是否工作，插秧变速箱其通过不同的传动比调节插秧的株距；辅助齿轮泵输出端连接分流阀，该分流阀将油液分配给高速电磁换向阀与仿形机构控制阀，高速电磁换向阀和转向器控制转向油缸；仿形机构控制阀控制仿形机构油缸，并通过插秧机构升降控制阀控制插秧机构升降油缸。

Description

一种静液压驱动的高速插秧机底盘

技术领域

本实用新型涉及一种高速插秧机底盘，具体来说，是一种静液压驱动的高速插秧机底盘，属于插秧机技术领域。

背景技术

随着中国制造2025技术创新的推进，要求农业机械向机械化、自动化、智能化发展，尤其是近年来我国已经成为世界上最大的农业装备生产和使用大国，农业装备的发展是不断提高土地产出率、劳动生产率、资源利用率，实现农业现代化最基本的物质保证和核心支撑。

水田农用机械长期在行驶条件较差的水田中工作，还需保证其正常行驶和作业质量，这使得对底盘的驱动设计极为严苛。现有的高速插秧机底盘为机械式驱动底盘，其虽然可以满足插秧机的工作要求，但也存在以下缺点：1)要使用多级齿轮变速和换挡机构传动，传动系统复杂笨重，布置方式固定单一，无法实现无极变速，插秧机在水田作业时，泥脚深度大，过小的离地间隙可能会使底盘接触水面而生锈，甚至会造成底盘剐蹭损坏；2)插秧机在水田工作时，工作负荷大，水田滚动阻力较大，由于功率密度低，有时会因为动力不足打滑而无法前进不满足轻量化需求，调速范围小；3)制动系统复杂，需设置专门的摩擦制动装置；4)在换挡、起动和加速过程中冲击载荷大；5)不易于实现自动化智能化控制，远程操纵困难，较难实现插秧机智能化、自动化控制；6)插秧机在水田转向时，转向轮会由于泥脚深度的原因大量堆积泥土，转向较重，同时插秧机工作的水田田头空间较小，现有的底盘转向角度较小，转弯半径较大，导致掉头，转向较为困难。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是：现有的高速插秧机底盘，均采用机械式的结构，因此传动系统复杂笨重，底盘容易接触水面受损；难以同时满足轻量化与充足动力的需求，调速范围小；制动系统复杂；受到冲击载荷大；不易于实现智能化控制与远程控制；转向较为困难。

本实用新型采取以下技术方案：

一种静液压驱动的高速插秧机底盘，包括双向柱塞变量泵驱动的行走机构、秧苗栽植机构，由辅助齿轮泵驱动的仿形机构、转向机构和升降机构；发动机为所述双向柱塞变量泵和辅助齿轮泵提供动力源；双向柱塞变量泵通过闭式回路和两级变量行走插秧马达相连，同时提供动力给停车制动控制阀，当拉起手刹时，停车制动控制阀工作，使得停车驻动器发挥作用；两级变量行走插秧马达输出轴连接机械分动箱，机械分动箱将动力分别传递给轴间差速器和插秧机构变速及动力分离箱，轴间差速器用于四驱车辆的前后轮差速作用；插秧机构变速及动力分离箱连接插秧驱动机构，动力分离箱决定插秧机构是否工作，插秧变速箱其通过不同的传动比调节插秧的株距；辅助齿轮泵输出端连接分流阀，该分流阀将油液分配给高速电磁换向阀与仿形机构控制阀，高速电磁换向阀和转向器控制转向油缸；仿形机构控制阀控制仿形机构油缸，并通过插秧机构升降控制阀控制插秧机构升降油缸。

进一步的，所述分流阀将油路分为转向油路与仿形机构控制回路，所述仿形机构控制回路作为串联回路连接仿形控制阀和升降控制阀，仿形控制阀控制液压仿形油缸，升降控制阀控制升降油缸。

进一步的，所述机械分动箱经前后传动轴连接前、后主减速器，主减速器中包含行星差速机构，之后动力被传递到前、后驱动桥。

进一步的，所述行走机构中，发动机1经皮带32连接主液压泵33，主液压泵33为执行机构液压马达34提供动力之后传递到机械分动箱35，分动箱35将动力分配给前传动轴38和后传动轴36，动力经过前主减速器39、后减速器37与驱动轮。

本实用新型的有益效果在于：

1)液压底盘的泵-马达组合代替了现有的变速箱和离合器，布置灵活，保证插秧机较大的离地间隙。

2)液压底盘功率密度大，底盘质量轻，在牵引力不变的情况下具有更好的动力性和通过性能。

3)液压转向代替机械转向，使得转向更加灵活、轻便，插秧机水田内转向时，即使转向轮由于泥脚深度的原因大量堆积泥土，也不影响转向操作。

4)插秧机工作液压转向可以使得转向轮具有更大的转向角度，现有插秧机前轮最大转角60°，而使用液压转向前轮最大转角可以达到70-75°，减小转弯半径，可以在更加狭窄的空间内实现掉头、转向。

5)插秧机发展的方向是实现智能化、自动化控制，传统的机械底盘在实现电子控制方面难度较大，而液压底盘可以选用电控液压元件器，轻松实现自动化，完成远程操作。

6)以驱动轮，静液压驱动用泵-马达组成的液压回路取代了原有插秧机的变速箱和离合器，插植机构和行走机构的传动机械部件保持不变，在保证插秧质量的基础上，提高了功率密度比，实现了无极调速。

7)结构简单合理、布局灵活多变、操纵简单、功能多样、易于自动化智能化、能够满足高速插秧机在水田和路面正常作业行驶。

附图说明

图1是本实用新型静液压驱动的高速插秧机底盘动力传递路线图。

图2是本实用新型静液压驱动的高速插秧机底盘液压系统原理图。

图2中，1-发动机、2-定量马达、3-双向变量柱塞泵、4-齿轮泵、5-分流阀、6-仿形机构控制阀、7-升降机构控制阀、8-仿形机构液压缸、9-高速电磁换向阀、10-转向器、11-转向机构油缸、12-升降机构油缸。

图3为本实用新型静液压驱动的高速插秧机底盘驱动行走系统布置图。

图3中，1-发动机、32-传动带、3-双向变量柱塞泵、34-定量马达、35-机械分动箱、36-后传动轴、37-后主减速器、38-前传动轴、39-前主减速器、310-前驱动桥、311-后驱动桥、312-车轮。

图4为补油回路、冷却回路液压原理图。

图4中，3.双向变量柱塞泵、42.补油泵、43.高压安全阀、44.单向阀、45.冲洗溢流阀、2.定量马达、47.梭型冲洗阀、48.过滤器、49.冷却器、410.油箱、411.安全阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进一步说明。

本实用新型所述的静液压驱动的高速插秧机底盘系统，包括驱动行走系统、转向系统、仿形平衡系统和插植机构升降系统。

所述的驱动行走系统包括动力元件、执行元件、传动元件、驻车制动元件、辅助元件和补油回路、冷却回路。所述的动力元件包括柴油机、双向变量柱塞泵，所述的柴油机和双向变量柱塞泵通过皮带相连，由柴油机直接给柱塞泵提供动力，输出油口通过液压管路与两级变量马达相连，所述的执行元件包括两级变量马达，输入油口经闭式回路与液压泵相连，输出轴传递的动力与分动箱相连，所述的传动元件包括皮带、分动箱、传动轴、轴间差速器、车桥，皮带将发动机输出动力分配给两个液压泵，所述的分动箱设置有若干个档位将马达输出的扭矩分别传递给前后传动轴和栽插机构，所述的制动元件包括停车制动控制阀和停车制动器，所述的栽插机构包括栽插变速箱、动力分离箱、秧箱、插秧臂和秧爪，栽插变速箱用于调节株距，动力分离箱用于切断栽插的动力，秧箱用于放置秧苗，插秧臂为回转插秧机构，秧爪为终端取秧栽插机构，所述的传动轴为中间动力传动装置，其上设置万向节，所述的轴间差速器由行星齿轮机构构成，用以调整前后轮的转速差，所述的前后车桥中包括主减速器和行星差速机构，主减速器可以改变转矩和转速，由一对或几对减速齿轮副构成，行星差速机构能够使左、右驱动轮实现不同转速旋转，主要由左右半轴齿轮、两个行星齿轮及齿轮架组成，所述的辅助元件包括液压驱动行走系统的液压油管、油箱、过滤器，所述了液压油管为软管，油箱容积约为30L。所述的补油系统包括补油泵、单向阀组和溢流阀，补油泵集成在主液压泵之中，用于补充液压系统泄露的油液，补油回路可以维持一个系统基础压力；所述的冷却回路包括热交换阀、冷却器和背压阀，热交换回路将主回路液压油的20％—25％引回油箱，保证主回路的液压油不至于温度过高而影响其性能。

所述的转向系统包括转向动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件。所述的动力元件为定量齿轮泵，通过皮带与发动机输出轴相连，输出油口与单路稳定分流阀相连，分流阀将液压油分配给转向油缸、仿形油缸和升降油缸，转向油缸可以得到稳定流量的液压油；所述的执行元件为双作用液压缸，其可以将液压能转换为机械能并可以作往复直线运动推动转向轮摆动；所述的控制元件包括高速电磁换向阀和转向机，换向阀进油口与单路稳定分流阀相连，出油口与执行元件液压缸相连，高速电磁换向阀用于改变系统内液压油的流动方向，响应速度稳定可靠，转向机用于实现转向功能；所述的辅助元件包括液压转向系统的液压油管、油箱、过滤器。

所述的仿形平衡系统包括转向动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件。所述的动力元件为齿轮泵，通过皮带与发动机输出轴相连，输出油口与单路稳定分流阀相连，所述的执行元件为液压仿形油缸，根据水田犁底层的平整度运动以保证栽插机构的插深稳定，所述的控制元件为三位四通电磁换向阀，其进油口与动力元件齿轮泵相连，出油口与执行元件液压缸相连，可以改变系统内液压油的流动方向以调节仿形机构的作用位置，所述的辅助元件包括液压转向系统的液压油管、油箱、过滤器。

所述的插植机构升降系统包括转向动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件。所述的动力元件为齿轮泵，该齿轮泵同时作为转向系统和仿形平衡系统的动力元件，通过皮带与发动机输出轴相连，输出油口与换向阀相连，所述的执行元件为液压升降油缸，根据插秧机的需求控制其行程，在插秧工作时将插植机构降低，在不插秧时将插植机构提升，所述的控制元件为三位四通换向阀，其进油口与动力元件齿轮泵相连，出油口与执行元件液压缸相连，可以改变系统内液压油的流动方向从而控制液压缸的升降，所述的辅助元件包括液压插植机构升降系统的液压油管、油箱、过滤器。

具体结合附图详述如下：

图1所示为本实用新型动力传递路线图，主要由两部分组成：(1)主液压泵驱动的行走机构、秧苗栽植机构；(2)由辅助齿轮泵提供动力源的仿形机构、转向机构和升降机构。

发动机是整个系统的动力源，其经过皮带传动将动力分别传递给双向变量柱塞泵和辅助齿轮泵，柱塞泵通过闭式回路和两级变量马达相连，同时提供动力给停车制动控制阀，当拉起手刹时，停车制动控制阀工作，使得停车驻动器发挥作用，两级变量马达输出轴连接机械分动箱，分动箱将动力分别传递给轴间差速器和插秧机构变速及动力分离箱，轴间差速器用于四驱车辆的前后轮差速作用，经前后传动轴连接前、后主减速器，主减速器中包含行星差速机构，之后动力被传递到前、后车桥，插秧机构变速及动力分离箱连接插秧机构，当动力分离箱连接时，插秧机构获得动力工作，当动力分离箱断开时，动力被切断，插秧机构不工作，动力分离箱决定插秧机构是否工作，变速机构为插秧变速箱，其通过不同的传动比调节插秧的株距。

辅助齿轮泵为仿形机构、转向机构和升降机构提供动力，齿轮泵输出端连接单路稳定分流阀，该分流阀将油液分配给转向回路和仿形、升降回路。转向回路通过高速电磁换向阀和方向机控制转向液压缸，前者可以实现较高的响应速度，后者可以实现转向功能。仿形和升降机构由一个液压油路连接控制，控制阀体皆为三位四通换向阀。

图2所示为液压系统原理图，双向变量柱塞泵直接与两级马达通过闭式回路相连接，辅助齿轮泵为仿形机构、转向机构和升降机构提供动力，齿轮泵输出端连接单路稳定分流阀，该分流阀将油液分配给转向回路和仿形、升降回路。转向回路通过单路分流阀确保回路的油液稳定，转向机构随时可以快速响应实现插秧机方向的变化，转向液压缸使用双作用油缸，即两边都是有杆腔，以保证往两个方向的转向力和转向行程均匀。同时，转向系统使用高速电磁换向阀和转向器，由转向器控制液压转向油缸以使得插秧机转向机构工作，另一个液压油路连接仿形控制阀和升降控制阀，前者控制液压仿形油缸，后者控制升降油缸，但考虑到两者同时工作的概率极低，故使用一个串联回路在保证系统功能性的基础上可以降低成本。

图3所示为驱动行走系统布置图，发动机1经皮带32连接主液压泵33，主液压泵33为执行机构液压马达34提供动力之后传递到机械分动箱35，分动箱35将动力分配给前传动轴38和后传动轴36，动力经过前主减速器39、后减速器37与驱动轮。静液压驱动用泵-马达组成的液压回路取代了原有插秧机的变速箱和离合器，插植机构和行走机构的传动机械部件保持不变，在保证插秧质量的基础上，提高了功率密度比，实现了无极调速。

图4所示补油回路、冷却回路液压原理图，该闭式系统作为输入元件的液压泵3并不直接从油箱吸油，而是和作为执行元件的定量马达2首尾相连，构成一个封闭的回路，闭式回路具有响应快、速度刚性好等优点，但其散热较差，为解决散热问题，设置热交换回路和补油回路，热交换回路的作用是将定量马达2排出的做过功的热油排回油箱，经冷却器49散热后循环使用，假定主回路上侧为高压，下侧为低压，则热交换阀47处于上位，定量马达2排出的热油经过热交换阀47、冲洗溢流阀45及冷却器49回油箱，使油液冷却。由于热交换回路排出热油而使系统内的油液变少，为保持油液平衡而添加补油回路，以向系统补充冷却油液。补油泵42经单向阀组44和溢流阀43使这个回路维持一个基础压力(即补油压力)，主回路和油箱之间的循环流量一般为主回路最大流量的20％—25％。

相对于现有技术，本实用新型具有以下突出优势：

静液压驱动方案用泵-马达组合代替了现有的变速箱和离合器，布局更加灵活，底盘质量更轻，实现了轻量化需求；

静液压驱动可以实现无极变速，变速范围更大，转弯半径可控制；

用液压转向代替了原有的机械转向，转向更加轻盈，可操作性强；

转向机构、升降机构和仿形机构由一个齿轮泵提供动力，经单路稳定分流阀控制，使得转向机构流量稳定，升降机构和仿形机构使用一个液压串联回路，且两者同时工作的概率极小，在保证两者工作稳定性和可靠性的前提下，减少了液压元件，降低了成本；

行走插秧马达选用二级变量马达，满足插秧机低速大负荷工况和高速小负荷工况；

插秧变速机构、行走传动机构均沿用现有装置，易于改装，保证了插秧机作业的质量；

行走系统液压回路采用闭式回路，工作效率高，响应快，且可以依靠液压系统进行制动；

液压底盘是实现自动化和机电液一体化的桥梁，为后期插秧机实现自动化和智能化提供了平台。

Claims (4)

1.一种静液压驱动的高速插秧机底盘，其特征在于：

包括双向柱塞变量泵驱动的行走机构、秧苗栽植机构，由辅助齿轮泵驱动的仿形机构、转向机构和升降机构；

发动机为所述双向柱塞变量泵和辅助齿轮泵提供动力源；

双向柱塞变量泵通过闭式回路和两级变量行走插秧马达相连，同时提供动力给停车制动控制阀，当拉起手刹时，停车制动控制阀工作，使得停车驻动器发挥作用；两级变量行走插秧马达输出轴连接机械分动箱，机械分动箱将动力分别传递给轴间差速器和插秧机构变速及动力分离箱，轴间差速器用于四驱车辆的前后轮差速作用；插秧机构变速及动力分离箱连接插秧驱动机构，动力分离箱决定插秧机构是否工作，插秧变速箱其通过不同的传动比调节插秧的株距；

辅助齿轮泵输出端连接分流阀，该分流阀将油液分配给高速电磁换向阀与仿形机构控制阀，高速电磁换向阀和转向器控制转向油缸；仿形机构控制阀控制仿形机构油缸，并通过插秧机构升降控制阀控制插秧机构升降油缸。

2.如权利要求1所述的静液压驱动的高速插秧机底盘，其特征在于：所述分流阀将油路分为转向油路与仿形机构控制回路，所述仿形机构控制回路作为串联回路连接仿形控制阀和升降控制阀，仿形控制阀控制液压仿形油缸，升降控制阀控制升降油缸。

3.如权利要求1所述的静液压驱动的高速插秧机底盘，其特征在于：所述机械分动箱经前后传动轴连接前、后主减速器，主减速器中包含行星差速机构，之后动力被传递到前、后驱动桥。

4.如权利要求1所述的静液压驱动的高速插秧机底盘，其特征在于：所述行走机构中，发动机(1)经皮带(32)连接主液压泵(33)，主液压泵(33)为执行机构液压马达(34)提供动力之后传递到机械分动箱(35)，分动箱(35)将动力分配给前传动轴(38)和后传动轴(36)，动力经过前主减速器(39)、后减速器(37)与驱动轮。