本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)機械研究領(lǐng)域，具體涉及一種用于拖拉機電液懸掛田頭自適應(yīng)升降裝置及控制方法。

背景技術(shù)：

農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)，農(nóng)業(yè)機械化又是一個國家現(xiàn)代化的標(biāo)志。發(fā)達國家早于上世紀(jì)中葉就已經(jīng)實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，而我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平還較低。如今隨著信息化的到來，很多新興技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機械化中來，將農(nóng)業(yè)機械向著智能化、自動化的方向推進了一大步。拖拉機時農(nóng)業(yè)機械化的主要動力組成，它可以與農(nóng)具組成作業(yè)機完成田間作業(yè)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，機電一體化逐漸應(yīng)用到拖拉機上，為實現(xiàn)拖拉機的高效率的生產(chǎn)和較高的燃油經(jīng)濟性開辟了新道路。拖拉機懸掛系統(tǒng)主要用于懸掛和控制拖拉機連接的農(nóng)機具，懸掛將拖拉機和農(nóng)機具組成一個機動而又靈活的懸掛系統(tǒng)。懸掛系統(tǒng)根據(jù)不同的作業(yè)要求，以液壓為動力實現(xiàn)農(nóng)具升降，將農(nóng)機具維持在工作位置。正常作業(yè)時農(nóng)具降低到土壤以下進行耕作，只有在田頭轉(zhuǎn)向時升起農(nóng)具，待轉(zhuǎn)向完成后再次將農(nóng)具降低到工作位置進行作業(yè)。雖然我國是農(nóng)業(yè)大國，但是大型農(nóng)場較少，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大多屬于個體作業(yè)，作業(yè)規(guī)模較小，拖拉機機組田間作業(yè)時需要不斷的掉頭轉(zhuǎn)向，因此田頭轉(zhuǎn)向時需要不斷的提升和降低農(nóng)機具。目前，無論是機械式懸掛還是電控式懸掛，田間掉頭時都是通過駕駛員控制操縱手柄或操作控制面板實現(xiàn)農(nóng)機具的上升或下降。該種操作方式極為復(fù)雜、繁瑣，給操作人員帶來了極大的不便，并增加了不必要的作業(yè)強度。近年來，隨著電子控制技術(shù)和智能技術(shù)的快速發(fā)展與成功應(yīng)用，一些新型和智能技術(shù)開始廣泛應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品上，實踐表明采用智能化控制不僅能夠極大提高作業(yè)質(zhì)量和作業(yè)效率，而且還能大大降低駕駛員的勞動強度，使駕駛員從田頭轉(zhuǎn)向中解放出來，從而專注于拖拉機行駛。所以，非常有必要將智能技術(shù)引入到電控懸掛中，通過控制系統(tǒng)自動識別出田頭轉(zhuǎn)向，然后控制執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)懸掛系統(tǒng)的自動升降。本發(fā)明專利正是基于這一觀點，研究出一種基于智能控制的田頭懸掛裝置自適應(yīng)升降系統(tǒng)，從而實現(xiàn)田頭拖拉機轉(zhuǎn)向時懸掛系統(tǒng)的自動上升和下降，進而降低作業(yè)強度提高作業(yè)質(zhì)量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對上述問題，提供一種用于拖拉機電液懸掛田頭自適應(yīng)升降裝置及控制方法，該裝置結(jié)構(gòu)簡單、自動化程度高，從而實現(xiàn)田頭拖拉機轉(zhuǎn)向時懸掛系統(tǒng)的自動上升和下降，進而降低作業(yè)強度提高作業(yè)質(zhì)量。

為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種用于拖拉機電液懸掛田頭自適應(yīng)升降裝置，包括轉(zhuǎn)向監(jiān)測模塊、控制模塊和液壓執(zhí)行模塊；

所述轉(zhuǎn)向監(jiān)測模塊包括驅(qū)動輪輪速監(jiān)測模塊和轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角監(jiān)測模塊；所述驅(qū)動輪輪速監(jiān)測模塊包括左輪速傳感器和右輪速傳感器，所述左輪速傳感器和右輪速傳感器分別安裝在驅(qū)動橋橋殼的兩端，齒圈固定在輪轂上隨車輪一起轉(zhuǎn)動，用于監(jiān)測驅(qū)動輪輪速；所述轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角監(jiān)測模塊包括角度傳感器，所述角度傳感器的轉(zhuǎn)軸與梯形臂和轉(zhuǎn)向橫拉桿間的轉(zhuǎn)軸固結(jié)，所述轉(zhuǎn)軸固結(jié)于轉(zhuǎn)向橫拉桿；

所述液壓執(zhí)行模塊包括油缸、液壓泵、電液比例閥、Y型三位四通換向閥、雙向液壓鎖和第一液壓缸；所述油缸通過管道依次與液壓泵、電液比例閥、Y型三位四通換向閥和雙向液壓鎖連接；所述雙向液壓鎖的A腔與第一液壓缸的無桿腔連接，雙向液壓鎖的B腔與第一液壓缸的有桿腔連接，所述第一液壓缸的缸筒與拖拉機鉸接，活塞桿與懸掛系統(tǒng)的后提升臂鉸接；

所述控制模塊包括控制器，控制器分別與左輪速傳感器、右輪速傳感器、角度傳感器、Y型三位四通換向閥和電液比例閥電連接；

所述控制器根據(jù)左輪速傳感器、右輪速傳感器和角度傳感器采集到的信號判斷出轉(zhuǎn)向開始和終止時刻，并向電液比例閥和Y型三位四通換向閥發(fā)出指令，控制懸掛系統(tǒng)的上升和下降。

上述方案中，所述液壓執(zhí)行模塊還包括第二液壓缸；第二液壓缸的無桿腔與雙向液壓鎖的A腔和所述第一液壓缸之間的管道連接，第二液壓缸的有桿腔與雙向液壓鎖的B腔和所述第一液壓缸之間的管道連接；

所述第二液壓缸的缸筒與拖拉機鉸接，活塞桿與懸掛系統(tǒng)的前提升臂鉸接。

上述方案中，所述液壓執(zhí)行模塊還包括濾油器；所述濾油器安裝在所述油缸和液壓泵之間的管道上。

上述方案中，所述液壓執(zhí)行模塊還包括電磁溢流閥；所述電磁溢流閥的一端連接油缸，另一端與液壓泵和電液比例閥之間的管道連接。

上述方案中，還包括溢流閥；所述溢流閥的一端連接油缸，另一端與Y型三位四通換向閥的進出油口連接。

上述方案中，所述液壓執(zhí)行模塊還包括壓力繼電器；所述壓力繼電器安裝在電液比例閥和Y型三位四通換向閥之間的管道上。

上述方案中，所述液壓執(zhí)行模塊還包括單向閥；所述單向閥的一端與油缸連接，另一端與電液比例閥和Y型三位四通換向閥之間的管道連接。

一種根據(jù)所述用于拖拉機電液懸掛田頭自適應(yīng)升降裝置的方法，包括以下步驟：

S1、所述轉(zhuǎn)向監(jiān)測模塊的左輪速傳感器和右輪速傳感器分別采集左、右驅(qū)動輪的輪速信號，角度傳感器采集轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角信號，并將輪速信號和輪轉(zhuǎn)角信號發(fā)送到控制模塊的控制器，

S2、所述控制器根據(jù)輪速信號和輪轉(zhuǎn)角信號判斷出拖拉機轉(zhuǎn)向時刻，如果拖拉機到達田頭并向左轉(zhuǎn)向，控制器判斷出左輪速接近零、右輪速較大、轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角大于某一設(shè)定值，此時，控制器向電液比例閥和Y型三位四通換向閥發(fā)出指令，Y型三位四通換向閥的DT1得電，活塞桿從液壓缸內(nèi)伸出，懸掛系統(tǒng)的提升臂升起；

S3、拖拉機完成轉(zhuǎn)向后，控制器判斷出左、右驅(qū)動輪輪速近似相等并且不為零、轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角為零，此時控制器向電液比例閥和Y型三位四通換向閥發(fā)出指令，Y型三位四通換向閥的DT2得電，活塞桿縮回液壓桿，懸掛系統(tǒng)的提升臂下降到目標(biāo)耕深，進行正常作業(yè)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、結(jié)構(gòu)簡單，易于在拖拉機上布置，可以執(zhí)行優(yōu)良；

2、控制器能夠根據(jù)左、右驅(qū)動輪輪速和轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角，判斷出拖拉機開始轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)向終止時刻；

3、拖拉機行駛到田頭時，控制器能夠控制懸掛系統(tǒng)實現(xiàn)農(nóng)機具的自動上升和下降，無需工作人員進行操作，極大的降低了工作強度；

4、懸掛系統(tǒng)下降時，因農(nóng)機具過重活塞桿收縮過快，容易引起油缸供油不足，造成油缸進油腔局部真空，發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，單向閥能夠在壓力差的作用下及時打開，從油箱中補油至液壓缸，避免出現(xiàn)真空現(xiàn)象，確保液壓缸的平穩(wěn)性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實施方式的控制原理示意圖；

圖2是本發(fā)明一實施方式的輪速傳感器安裝示意圖；

圖3是本發(fā)明一實施方式的角度傳感器安裝示意圖；

圖4是本發(fā)明一實施方式的液壓回路示意圖。

圖中：1、轉(zhuǎn)向檢測模塊；101、前轉(zhuǎn)向輪；102、梯形臂；103、角度傳感器；104、轉(zhuǎn)向橫拉桿；105、驅(qū)動輪；106、左輪速傳感器；107、右輪速傳感器；108、轉(zhuǎn)軸；109、驅(qū)動橋橋殼；2、控制模塊；3、液壓執(zhí)行模塊；301、油缸；302、濾油器；303、液壓泵；304、電磁溢流閥；305、溢流閥；306、電液比例閥；307、壓力繼電器；308、Y型三位四通換向閥；309、雙向液壓鎖；310、第一液壓缸；311、懸掛系統(tǒng)；312、單向閥；313、第二液壓缸。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種用于拖拉機電液懸掛的田頭自適應(yīng)升降裝置及控制方法，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于此。

圖1所示為用于拖拉機電液懸掛田頭自適應(yīng)升降裝置的一種實施方式，所述用于拖拉機電液懸掛田頭自適應(yīng)升降裝置包括轉(zhuǎn)向監(jiān)測模塊1、控制模塊2和液壓執(zhí)行模塊3；

所述轉(zhuǎn)向監(jiān)測模塊1包括驅(qū)動輪輪速監(jiān)測模塊和轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角監(jiān)測模塊；所述驅(qū)動輪輪速監(jiān)測模塊包括左輪速傳感器106和右輪速傳感器107。如圖2所示，所述左輪速傳感器106和右輪速傳感器107分別安裝在驅(qū)動橋橋殼109的兩端，齒圈固定在輪轂上隨車輪一起轉(zhuǎn)動，用于監(jiān)測驅(qū)動輪輪速；如圖3所示，所述轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角監(jiān)測模塊包括角度傳感器103，所述角度傳感器103固結(jié)于梯形臂102，所述角度傳感器103的轉(zhuǎn)軸與梯形臂102和轉(zhuǎn)向橫拉桿104間的轉(zhuǎn)軸108固結(jié)，所述轉(zhuǎn)軸108固結(jié)于轉(zhuǎn)向橫拉桿。

如圖4所示，所述液壓執(zhí)行模塊3包括油缸301、濾油器302、液壓泵303、電磁溢流閥304、溢流閥305、電液比例閥306、壓力繼電器307、Y型三位四通換向閥308、雙向液壓鎖309、第一液壓缸310、單向閥312、第二液壓缸313；所述油缸301通過管道依次與液壓泵303、電液比例閥306、Y型三位四通換向閥308和雙向液壓鎖309連接；所述雙向液壓鎖309的A腔與第一液壓缸310的無桿腔連接，雙向液壓鎖309的B腔與第一液壓缸310的有桿腔連接，所述第一液壓缸310的缸筒與拖拉機鉸接，活塞桿與懸掛系統(tǒng)311的后提升臂鉸接；所述第二液壓缸313的無桿腔與雙向液壓鎖309的A腔和所述第一液壓缸310之間的管道連接，第二液壓缸313的有桿腔與雙向液壓鎖309的B腔和所述第一液壓缸310之間的管道連接；所述第二液壓缸313的缸筒與拖拉機鉸接，活塞桿與懸掛系統(tǒng)的前提升臂鉸接。

所述控制模塊2包括控制器，控制器分別與左輪速傳感器106、右輪速傳感器107、角度傳感器103、Y型三位四通換向閥308和電液比例閥306電連接；所述控制器根據(jù)左輪速傳感器106、右輪速傳感器107和角度傳感器103采集到的信號判斷出轉(zhuǎn)向開始和終止時刻，并向電液比例閥306和Y型三位四通換向閥308發(fā)出指令，控制懸掛系統(tǒng)311的上升和下降。所述電液比例閥306用于控制流入油缸的流量；所述Y型三位四通換向閥308用于控制流向液壓缸的流量方向；所述雙向液壓鎖309用于保證液壓缸不工作或出現(xiàn)故障時迅速可靠的鎖定活塞。

所述濾油器302安裝在所述油缸301和液壓泵303之間的管道上。

所述電磁溢流閥304的一端連接油缸，另一端與液壓泵303和電液比例閥306之間的管道連接。所述電磁溢流閥304用于控制進油路的壓力。

所述溢流閥305的一端連接油缸，另一端與Y型三位四通換向閥308的進出油口連接。所述溢流閥305用于控制回油壓力。

所述壓力繼電器307安裝在電液比例閥306和Y型三位四通換向閥308之間的管道上。所述壓力繼電器307實時監(jiān)測液壓回路壓力，壓力大于設(shè)定值蜂鳴器發(fā)出警報。

所述單向閥312的一端與油缸連接，另一端與電液比例閥306和Y型三位四通換向閥308之間的管道連接。所述單向閥312用于液壓桿快速收縮時，因供油不足，避免油缸進油腔局部真空發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。

本發(fā)明還提供一種所述用于拖拉機電液懸掛田頭自適應(yīng)升降裝置的控制方法，包括以下步驟：

S1、所述轉(zhuǎn)向監(jiān)測模塊1的左輪速傳感器106和右輪速傳感器107分別采集左、右驅(qū)動輪的輪速信號，角度傳感器103采集轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角信號，并將輪速信號和輪轉(zhuǎn)角信號發(fā)送到控制模塊2的控制器，

S2、所述控制器根據(jù)輪速信號和輪轉(zhuǎn)角信號判斷出拖拉機轉(zhuǎn)向時刻，如果拖拉機到達田頭并向左轉(zhuǎn)向，控制器判斷出左輪速接近零、右輪速較大、轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角大于某一設(shè)定值，此時，控制器向電液比例閥306和Y型三位四通換向閥308發(fā)出指令，Y型三位四通換向閥308的DT1得電，活塞桿從液壓缸內(nèi)伸出，懸掛系統(tǒng)311的提升臂升起；

S3、拖拉機完成轉(zhuǎn)向后，控制器判斷出左、右驅(qū)動輪輪速近似相等并且不為零、轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角為零，此時控制器向電液比例閥306和Y型三位四通換向閥308發(fā)出指令，Y型三位四通換向閥308的DT2得電，活塞桿縮回液壓桿，懸掛系統(tǒng)311的提升臂下降到目標(biāo)耕深，進行正常作業(yè)。

上文所列出的一系列的詳細(xì)說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實施例的具體說明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實施例或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。