CN208845451U - 一种丘陵山区拖拉机的液压传动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种丘陵山区拖拉机的液压传动控制系统，行走驱动系统监测轮边马达是否打滑并反馈给中央处理器，若打滑，中央处理器四个轮边马达的流量按照等比例分配；多模式转向系统控制前轮转向油缸与后轮转向油缸动作，实现不同的转向模式；坡道自适应系统通过水平传感器监测值获知上坡或下坡状态，并通过位移传感器的监测值，判断和控制各个液压缸活塞杆的伸出，实现车架调平；升降、水平仿形系统调整升降液压缸至目标高度值，及调整水平仿形液压缸至目标水平位置；智能播种系统具有安装在拖拉机后轮轮边马达的转速传感器，中央控制器根据轮轮边马达转速调节播种驱动马达的转速。本实用新型对丘陵山区拖拉机的液压传动整体集中控制，智能化水平较高。

Description

一种丘陵山区拖拉机的液压传动控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种液压传动系统，具体来说，是一种丘陵山区拖拉机液压传动控制系统。

背景技术

丘陵山区面积约占我国国土面积的1/3以上，据统计，丘陵山区粮食产量占全国的55％，油料产量约占49％，丘陵山区农业经济的发展潜力巨大，在我国国民经济发展中占有十分重要的地位。但由于其地面起伏大、田块小、不规则、坡陡弯多，常规的拖拉机在丘陵山区作业时存在通过性差、转弯掉头困难、作业质量差等问题，这已然成为丘陵山区农业机械发展的瓶颈。

实用新型内容

本实用新型的目的是：提供一种丘陵山区拖拉机的液压传动控制系统及控制方法，整体采用液压系统，提升无级变速能力和范围，减轻整机质量，提高地隙和通过性；提高转向灵活性；提升坡道驾驶的舒适性和安全性；自动保证工作部件与地面的水平；附带智能播种的动力接口，马达转速按照使用者的要求设置，可以适应不同行驶速度和不同作物的播种要求，提升播种一致性；实现整体集中控制，智能化水平较高。

本实用新型采取以下技术方案：

一种丘陵山区拖拉机的液压传动控制系统，包括液压传动系统包括行走驱动系统，多模式转向系统，升降、水平仿形系统，智能播种系统，坡道自适应系统；中央控制器作为上述各系统的控制中心；行走驱动系统具有分别安装在四个轮边马达的输出轴上的转速传感器，监测轮边马达是否打滑；中央控制器与该转速传感器信号连接，当发生打滑时，设于相邻轮边马达之间的两位两通电磁换向阀得电，四个轮边马达的流量按照等比例分配；多模式转向系统具有对于方向盘角度监测的角度传感器，中央控制器与该角度传感器信号连接，前轮转向油缸22与三位四通电磁换向阀一20连接，后轮转向油缸23与三位四通电磁换向阀二21连接，中央控制器通过控制两个三位四通电磁换向阀的左、右电位得电/失电，来控制前轮转向油缸22与后轮转向油缸23动作，实现不同的转向模式；坡道自适应系统具有安装在车架两侧横梁上的水平传感器，和安装在液压缸活塞杆的位移传感器，中央控制器与该水平传感器、位移传感器信号连接，拖拉机四个角部方位的车架液压缸分别与各自的三位四通比例换向阀连接，中央控制器通过水平传感器监测值获知上坡或下坡状态，并通过位移传感器的监测值，判断各个液压缸活塞杆的伸出情况，并通过控制该四个三位四通比例换向阀得电/失电，来控制四个角部方位的车架液压缸动作，实现车架调平；升降、水平仿形系统具有设置在挂接机上的非接触式距离传感器，该距离传感器与中央控制器信号连接，实时检测工作部件具到地面的垂直距离，三位四通电磁换向阀三24与升降仿形液压缸29连接，三位四通电磁换向阀四25与水平仿形液压缸28连接；中央控制器通过控制三位四通电磁换向阀三24左、右电位得电/失电，调整升降仿形液压缸29至目标值，进而带动工作部件至目标高度值；中央控制器通过控制三位四通电磁换向阀四25左、右电位得电/失电，调整水平仿形液压缸28至目标水平位置；智能播种系统具有安装在拖拉机后轮轮边马达的转速传感器，中央控制器与该转速传感器信号连接，后轮轮边马达转速与拖拉机行驶速度对应，中央控制器通过改变比例调速阀31的电流，来调节播种驱动马达32的转速。

一种丘陵山区拖拉机的液压传动控制系统的控制方法，行走驱动系统与多模式转向系统由中央控制器控制，对拖拉机的行走驱动和多模式转向系统的切换进行控制，两者相互配合；行走驱动系统的检测元件是4个转速传感器，分别安装在四个轮边马达的输出轴上，主要用于实时检测轮边马达转速；当未发生打滑时，三个两位两通电磁换向阀6、7、8断电，四个轮边马达的流量自由分配，当发生打滑时，三个两位两通电磁换向阀6、7、8 得电，四个轮边马达的流量按照等比例分配，使得机器重新恢复驱动能力；在拖拉机未发生打滑且需要转向时，中央控制器切换至多模式转向系统，4 种转向模式分别是前轮转向、后轮转向、四轮同心转向和四轮蟹型转向；选择前轮转向模式时，系统根据方向盘的旋转方向和转角大小进行控制，仅使得三位四通电磁换向阀一20的左位或者右位得电，实现前轮转向；选择后轮转向模式时，中央控制器根据方向盘的旋转方向和转角大小进行控制，仅使得三位四通电磁换向阀二21的左位或者右位得电，实现后轮转向；当选择四轮同心转向模式时，中央控制器根据方向盘的旋转方向和转角大小进行控制，使得三位四通电磁换向阀一20和三位四通电磁换向阀二21的左位和/或右位得电，实现四轮同心转向；当选择四轮蟹型转向模式时，中央控制器根据方向盘的旋转方向和转角大小进行控制，使得三位四通电磁换向阀一20的左位和三位四通电磁换向阀二21的右位同时得电，抑或使得三位四通电磁换向阀一20的右位和三位四通电磁换向阀二21的左位同时得电，实现四轮蟹型转向。

进一步的，坡道自适应系统对拖拉机在坡道行驶过程中进行车架的调平控制，该系统的检测元件是安装在车架上的水平传感器和安装在液压缸活塞杆的位移传感器，水平传感器数量是2个，分别安装在拖拉机车架最外侧的横梁上，所述水平传感器将所测试的数据反馈给中央控制器，中央控制器判断拖拉机在上坡还是下坡；若拖拉机在上坡，则通过位移传感器的数据判断各个液压缸活塞杆的伸出情况，控制系统最终确定调平方案是将三位四通比例换向阀一、二43、44右位同时得电抑或将三位四通比例换向阀三、四45、46左位同时得电；若拖拉机在下坡，则判断各个液压缸活塞杆的伸出情况，中央控制器最终确定调平方案是将三位四通比例换向阀一、二43、44左位同时得电抑或将三位四通比例换向阀三、四45、46右位同时得电，最终实现车架调平；当拖拉机从坡道行驶至平整道路时，4个车架液压缸51、52、53、54的活塞杆均完全缩入。

更进一步的，升降、水平液压仿形系统对对拖拉机所挂接的农机器具进行调整控制：升降液压仿形系统的检测元件是非接触式距离传感器，其用于实时检测挂接机具到地面的垂直距离；当由于地面起伏造成该距离大于设定值时，三位四通电磁换向阀三24右位得电，升降液压缸29自动调整到目标值；当由于地面起伏造成该距离小于设定值时，三位四通电磁换向阀三24左位得电，升降液压缸29自动调整到目标值；当系统不调整时，三位四通电磁换向阀三24中位接入，系统卸荷，升降液压缸29固定锁死；水平液压仿形系统的检测元件是水平传感器，所述水平传感器安装在挂接的工作部件上，用于检测所挂接的工作部件的水平程度，当发生倾斜时，三位四通电磁换向阀四25的右位或者左位得电，液压缸水平仿形28将所挂接的工作部件调整到水平位置，当三位四通电磁换向阀四25的中位接入时，系统卸荷，水平仿形液压缸28被液控单向阀组双向锁死。

更进一步的，智能播种系统是对拖拉机挂接的排种器进行控制，所述的智能播种系统的检测元件是安装在拖拉机后轮轮边马达的转速传感器，结合后轮直径将检测的转速换算成拖拉机的实际行驶速度，同时基于使用者所设定的播种量改变比例调速阀31控制电流的大小，实现播种轮转速随着行驶速度和目标播量自动调节。

本实用新型的有益效果在于：

1)行走驱动系统的控制方法有效地解决的液压传动并联马达打滑的问题，提高了整机的驱动行驶性能。

2)多模式转向系统的控制方法可以实现拖拉机在未发生车轮打滑的情况下，前轮转向、后轮转向、四轮同心转向和四轮蟹形转向四种模式的切换，可根据实际工况选择转向模式，提高了转向灵活性，减小了转弯半径；并通过中央控制器与行走驱动系统切换工作。

3)坡道自适应系统的控制方法可以实现拖拉机在上下坡过程中将车架调整为水平，提高了驾驶舒适度和行驶安全性。

4)升降、水平仿形系统的控制方法为拖拉机挂接的工作部件提供动力，升降仿形系统可以使工作部件按照要求上下浮动，确保工作部件与地面距离保持一致，水平仿形系统可以确保工作部件在地面起伏变化时保持水平。有效地保证了拖拉机所挂接的工作部件的作业质量。

5)智能播种系统可为播种部件提供动力接口，马达转速按照使用者的要求设置，可以适应不同行驶速度和不同作物的播种要求，播种一致性高，具有较高的智能化水平。

6)实现整体集中控制，智能化水平较高。

附图说明

图1为液压系统原理图，图中：

1柴油发动机，2分动箱，3增速机构，4双向变量柱塞泵，5同步马达，6两位两通电磁换向阀，9左前轮驱动马达，10右前轮驱动马达，11，左后轮驱动马达，12右后轮驱动马达，13油箱，14粗过滤器，15安全阀一，36安全阀二，16齿轮泵，17优先阀，18转向机，19方向盘， 2021 24 25三位四通电磁换向阀一、二、三、四，22前轮转向油缸，23后轮转向油缸，26 47 4849 50液控单向阀五、一、二、三、四，27液控单向阀组，28水平仿形液压缸，29升降仿形液压缸，30 34精过滤器一、二，31比例调速阀，32播种驱动马达，33冷却器，35恒压变量泵，37 38分流阀一、二，39 40 41 42定差减压阀一、二、三、四，43 44 45 46三位四通比例换向阀一、二、三、四，51左前车架液压缸，52右前车架液压缸，53左后车架液压缸，54右后车架液压缸。

图2为本实用新型的行走驱动及多模式转向系统控制流程图。

图3为本实用新型的坡道自适应系统控制流程图。

图4为本实用新型的升降、水平仿形系统和智能播种系统控制流程图。

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。

参见图1，丘陵山区拖拉机的液压传动系统主要包括5个部分，分别是： (1)行走驱动系统；(2)多模式转向系统；(3)坡道自适应系统；(4)升降、水平仿形系统；(5)智能播种系统。

行走驱动系统的动力元件为双向变量柱塞泵4，双向变量柱塞泵4的一端连接同步马达5，3个两位两通电磁换向阀6、7、8分别并联安装在同步马达5的四个出油口，3个两位两通电磁换向阀在不得电时始终连通，在得电时断开。执行元件为4个轮边驱动马达。

多模式转向系统的动力元件为齿轮泵16，齿轮泵的出油口并联连接安全阀15和优先阀17，所述优先阀的CF油口连接转向机18，所述的转向机的计量马达与拖拉机方向盘连接，转向机的L和R油口分别连接三位四通电磁换向阀20、21，通过两个三位四通换向阀的通电、断电的状态组合即可实现前轮转向、后轮转向、四轮同心转向和四轮蟹形转向四种模式的切换。

坡道自适应系统的动力元件为恒压变量泵35，恒压变量泵的出油口并联连接分流阀37和分流阀38，分流阀37和38按照1:1的比例将液压油一分为二，坡道自适应系统通过4个三位四通比例换向阀43、44、45和46 的配合作用调节水平。

升降、水平仿形系统和智能播种系统主要用于确保拖拉机挂接的工作部件的工作质量。

图2为本实用新型的行走驱动及多模式转向系统控制流程图。参见图2，所述的行走驱动及多模式转向系统控制方法对拖拉机的行走驱动和多模式转向系统的切换进行控制，两者相互配合。所述的行走驱动系统的检测元件是4个转速传感器，分别安装在四个轮边马达的输出轴上，主要用于实时检测轮边马达转速。当未发生打滑时，电磁阀6、7、8断电，此时电磁阀处于接通状态，四个轮边马达的流量按照系统的需求自由分配，当发生打滑时(即某一个或多个车轮轮边马达转速明显上升，系统压力显著降低)，电磁阀6、7、8得电，此时电磁阀处于断开状态，四个轮边马达的流量按照等比例分配，使得机器重新恢复驱动能力。

继续参见图2，多模式转向系统控制方法在拖拉机未发生打滑且需要转向时首先应对4种转向模式进行选择，所述的4种转向模式分别是前轮转向、后轮转向、四轮同心转向和四轮蟹型转向。当选择前轮转向模式时，系统根据方向盘的旋转方向和转角大小进行控制，仅使得三位四通电磁换向阀20的左位或者右位得电，实现前轮转向；当选择后轮转向模式时，系统根据方向盘的旋转方向和转角大小进行控制，仅使得三位四通电磁换向阀21的左位或者右位得电，实现后轮转向；当选择四轮同心转向模式时，系统根据方向盘的旋转方向和转角大小进行控制，使得三位四通电磁换向阀20和21的左位或者右位同时得电，实现四轮同心转向，四轮同心转向的转弯半径最小，且前后轮轮辙一致，减少拖拉机轮对田面的损坏；当选择四轮蟹型转向模式时，系统根据方向盘的旋转方向和转角大小进行控制，使得三位四通电磁换向阀20的左位和三位四通电磁换向阀21的右位同时得电，抑或使得三位四通电磁换向阀20的右位和三位四通电磁换向阀21 的左位同时得电，实现四轮蟹型转向，四轮蟹型转向往往使用在拖拉机高速转场作业状态，使用频率较低。

图3是坡道自适应系统的控制流程图，参见图3,坡道自适应系统控制方法是对拖拉机在坡道行驶过程中进行车架的调平控制，该系统的检测元件是安装在车架上的水平传感器和安装在液压缸活塞杆的位移传感器，水平传感器安装在拖拉机车架最外侧的两根横梁上，所述的水平传感器将所测试的数据反馈给中央控制器，中央控制器判断拖拉机在上坡还是下坡，若拖拉机在上坡，则根据安装在液压缸活塞杆的位移传感器的数据判断各个液压缸活塞杆的伸出情况，控制系统最终确定调平方案是将三位四通比例换向阀43、44右位同时得电抑或将三位四通比例换向阀45、46左位同时得电，前者是将拖拉机前端调低，后者是将拖拉机后端调高；若拖拉机在下坡，则根据安装在液压缸活塞杆的位移传感器的数据判断各个液压缸活塞杆的伸出情况，控制系统最终确定调平方案是将三位四通比例换向阀 43、44左位同时得电抑或将三位四通比例换向阀45、46右位同时得电，前者是将拖拉机前端调高，后者是将拖拉机后端调低。最终均可实现车架调平。当机器从坡道行驶至平整道路时，4个车架液压缸51、52、53、54的活塞杆均缩入，使得伸出量为零。

图4是升降、水平仿形系统和智能播种系统的控制流程图。参见图4，升降、水平液压仿形系统控制方法主要是对拖拉机所挂接的农机器具进行调整控制，所述的升降液压仿形系统的检测元件是非接触式距离传感器，其用于实时检测挂接机具到地面的垂直距离，当由于地面起伏造成该距离大于设定值时，三位四通电磁换向阀24右位得电，升降仿形液压缸29有杆腔进油，液压缸29下降，直至工作部件调整到目标值；当由于地面起伏造成该距离小于设定值时，三位四通电磁换向阀24左位得电，升降仿形液压缸29 无杆腔进油，液压缸29上升，直至工作部件调整到目标值。当系统不调整时，三位四通电磁换向阀24中位接入，系统卸荷，升降仿形液压缸29被液控单向阀26固定锁死。所述的水平液压仿形系统的检测元件是水平传感器，所述的水平传感器安装在挂接的工作部件上，用于检测所挂接的工作部件的水平程度，当发生倾斜时，三位四通电磁换向阀25的右位或者左位得电，水平仿形液压缸28将所挂接的工作部件调整到水平位置，当左位接入时，水平仿形液压缸28左侧进油，当右位接入时，水平仿形液压缸28右侧进油。当三位四通电磁换向阀25的中位接入时，系统卸荷，水平仿形液压缸 28被液控单向阀组双向锁死。

继续参见图4，智能播种系统的控制方法主要是对拖拉机挂接的排种器进行控制，所述的智能播种系统的检测元件是安装在拖拉机后轮轮边马达的转速传感器，结合后轮直径将检测的转速换算成拖拉机的实际行驶速度，同时基于使用者所设定的播种量改变比例调速阀31控制电流的大小，实现播种轮转速随着行驶速度和目标播量自动调节。当拖拉机行驶速度快时，比例调速阀31的控制电流较大，其通过流量也较大，当拖拉机行驶速度慢时则相反。

以上是本实用新型的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本实用新型总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本实用新型要求保护的范围之内。

Claims (1)

1.一种丘陵山区拖拉机的液压传动控制系统，其特征在于：

包括液压传动系统包括行走驱动系统，多模式转向系统，升降、水平仿形系统，智能播种系统，坡道自适应系统；中央控制器作为上述各系统的控制中心；

行走驱动系统具有分别安装在四个轮边马达的输出轴上的转速传感器，监测轮边马达是否打滑；中央控制器与该转速传感器信号连接，当发生打滑时，设于相邻轮边马达之间的两位两通电磁换向阀得电，四个轮边马达的流量按照等比例分配；

多模式转向系统具有对于方向盘角度监测的角度传感器，中央控制器与该角度传感器信号连接，前轮转向油缸(22)与三位四通电磁换向阀一(20)连接，后轮转向油缸(23)与三位四通电磁换向阀二(21)连接，中央控制器通过控制两个三位四通电磁换向阀的左、右电位得电/失电，来控制前轮转向油缸(22)与后轮转向油缸(23)动作，实现不同的转向模式；

坡道自适应系统具有安装在车架两侧横梁上的水平传感器，和安装在液压缸活塞杆的位移传感器，

中央控制器与该水平传感器、位移传感器信号连接，拖拉机四个角部方位的车架液压缸分别与各自的三位四通比例换向阀连接，中央控制器通过水平传感器监测值获知上坡或下坡状态，并通过位移传感器的监测值，判断各个液压缸活塞杆的伸出情况，并通过控制该四个三位四通比例换向阀得电/失电，来控制四个角部方位的车架液压缸动作，实现车架调平；

升降、水平仿形系统具有设置在挂接工作部件上的非接触式距离传感器，该距离传感器与中央控制器信号连接，实时检测工作部件具到地面的垂直距离，三位四通电磁换向阀三(24)与升降仿形液压缸(29)连接，三位四通电磁换向阀四(25)与水平仿形液压缸(28)连接；中央控制器通过控制三位四通电磁换向阀三(24)左、右电位得电/失电，调整升降仿形液压缸(29)至目标值，进而带动工作部件至目标高度值；中央控制器通过控制三位四通电磁换向阀四(25)左、右电位得电/失电，调整水平仿形液压缸(28)至目标水平位置；

智能播种系统具有安装在拖拉机后轮轮边马达的转速传感器，中央控制器检测该转速传感器信号，后轮轮边马达转速与拖拉机行驶速度对应，中央控制器通过改变比例调速阀(31)的电流，来调节播种驱动马达(32)的转速。