一種靜液壓驅(qū)動的高速插秧機底盤的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種靜液壓驅(qū)動的高速插秧機底盤，發(fā)動機為雙向柱塞變量泵和輔助齒輪泵提供動力源；雙向柱塞變量泵通過閉式回路和兩級變量行走插秧馬達相連，同時提供動力給停車制動控制閥；兩級變量行走插秧馬達輸出軸連接機械分動箱，機械分動箱將動力分別傳遞給軸間差速器和插秧機構變速及動力分離箱；插秧機構變速及動力分離箱連接插秧驅(qū)動機構，動力分離箱決定插秧機構是否工作，插秧變速箱其通過不同的傳動比調(diào)節(jié)插秧的株距；輔助齒輪泵輸出端連接分流閥，該分流閥將油液分配給高速電磁換向閥與仿形機構控制閥，高速電磁換向閥和轉(zhuǎn)向器控制轉(zhuǎn)向油缸；仿形機構控制閥控制仿形機構油缸，并通過插秧機構升降控制閥控制插秧機構升降油缸。
【專利說明】
一種靜液壓驅(qū)動的高速插秧機底盤
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種高速插秧機底盤，具體來說，是一種靜液壓驅(qū)動的高速插秧機底盤，屬于插秧機技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著中國制造2025技術創(chuàng)新的推進，要求農(nóng)業(yè)機械向機械化、自動化、智能化發(fā)展，尤其是近年來我國已經(jīng)成為世界上最大的農(nóng)業(yè)裝備生產(chǎn)和使用大國，農(nóng)業(yè)裝備的發(fā)展是不斷提高土地產(chǎn)出率、勞動生產(chǎn)率、資源利用率，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化最基本的物質(zhì)保證和核心支撐。
[0003]水田農(nóng)用機械長期在行駛條件較差的水田中工作，還需保證其正常行駛和作業(yè)質(zhì)量，這使得對底盤的驅(qū)動設計極為嚴苛?，F(xiàn)有的高速插秧機底盤為機械式驅(qū)動底盤，其雖然可以滿足插秧機的工作要求，但也存在以下缺點:I)要使用多級齒輪變速和換擋機構傳動，傳動系統(tǒng)復雜笨重，布置方式固定單一，無法實現(xiàn)無極變速，插秧機在水田作業(yè)時，泥腳深度大，過小的離地間隙可能會使底盤接觸水面而生銹，甚至會造成底盤剮蹭損壞;2)插秧機在水田工作時，工作負荷大，水田滾動阻力較大，由于功率密度低，有時會因為動力不足打滑而無法前進不滿足輕量化需求，調(diào)速范圍小;3)制動系統(tǒng)復雜，需設置專門的摩擦制動裝置;4)在換擋、起動和加速過程中沖擊載荷大;5)不易于實現(xiàn)自動化智能化控制，遠程操縱困難，較難實現(xiàn)插秧機智能化、自動化控制;6)插秧機在水田轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)向輪會由于泥腳深度的原因大量堆積泥土，轉(zhuǎn)向較重，同時插秧機工作的水田田頭空間較小，現(xiàn)有的底盤轉(zhuǎn)向角度較小，轉(zhuǎn)彎半徑較大，導致掉頭，轉(zhuǎn)向較為困難。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型需要解決的技術問題是:現(xiàn)有的高速插秧機底盤，均采用機械式的結構，因此傳動系統(tǒng)復雜笨重，底盤容易接觸水面受損;難以同時滿足輕量化與充足動力的需求，調(diào)速范圍小;制動系統(tǒng)復雜;受到?jīng)_擊載荷大;不易于實現(xiàn)智能化控制與遠程控制;轉(zhuǎn)向較為困難。
[0005]本實用新型采取以下技術方案:
[0006]—種靜液壓驅(qū)動的高速插秧機底盤，包括雙向柱塞變量栗驅(qū)動的行走機構、秧苗栽植機構，由輔助齒輪栗驅(qū)動的仿形機構、轉(zhuǎn)向機構和升降機構;發(fā)動機為所述雙向柱塞變量栗和輔助齒輪栗提供動力源;雙向柱塞變量栗通過閉式回路和兩級變量行走插秧馬達相連，同時提供動力給停車制動控制閥，當拉起手剎時，停車制動控制閥工作，使得停車駐動器發(fā)揮作用；兩級變量行走插秧馬達輸出軸連接機械分動箱，機械分動箱將動力分別傳遞給軸間差速器和插秧機構變速及動力分離箱，軸間差速器用于四驅(qū)車輛的前后輪差速作用;插秧機構變速及動力分離箱連接插秧驅(qū)動機構，動力分離箱決定插秧機構是否工作，插秧變速箱其通過不同的傳動比調(diào)節(jié)插秧的株距;輔助齒輪栗輸出端連接分流閥，該分流閥將油液分配給高速電磁換向閥與仿形機構控制閥，高速電磁換向閥和轉(zhuǎn)向器控制轉(zhuǎn)向油缸;仿形機構控制閥控制仿形機構油缸，并通過插秧機構升降控制閥控制插秧機構升降油缸。
[0007]進一步的，所述分流閥將油路分為轉(zhuǎn)向油路與仿形機構控制回路，所述仿形機構控制回路作為串聯(lián)回路連接仿形控制閥和升降控制閥，仿形控制閥控制液壓仿形油缸，升降控制閥控制升降油缸。
[0008]進一步的，所述機械分動箱經(jīng)前后傳動軸連接前、后主減速器，主減速器中包含行星差速機構，之后動力被傳遞到前、后驅(qū)動橋。
[0009]進一步的，所述行走機構中，發(fā)動機I經(jīng)皮帶32連接主液壓栗33，主液壓栗33為執(zhí)行機構液壓馬達34提供動力之后傳遞到機械分動箱35，分動箱35將動力分配給前傳動軸38和后傳動軸36，動力經(jīng)過前主減速器39、后減速器37與驅(qū)動輪。
[0010]本實用新型的有益效果在于:
[0011]I)液壓底盤的栗-馬達組合代替了現(xiàn)有的變速箱和離合器，布置靈活，保證插秧機較大的離地間隙。
[0012]2)液壓底盤功率密度大，底盤質(zhì)量輕，在牽引力不變的情況下具有更好的動力性和通過性能。
[0013]3)液壓轉(zhuǎn)向代替機械轉(zhuǎn)向，使得轉(zhuǎn)向更加靈活、輕便，插秧機水田內(nèi)轉(zhuǎn)向時，即使轉(zhuǎn)向輪由于泥腳深度的原因大量堆積泥土，也不影響轉(zhuǎn)向操作。
[0014]4)插秧機工作液壓轉(zhuǎn)向可以使得轉(zhuǎn)向輪具有更大的轉(zhuǎn)向角度，現(xiàn)有插秧機前輪最大轉(zhuǎn)角60°，而使用液壓轉(zhuǎn)向前輪最大轉(zhuǎn)角可以達到70-75°，減小轉(zhuǎn)彎半徑，可以在更加狹窄的空間內(nèi)實現(xiàn)掉頭、轉(zhuǎn)向。
[0015]5)插秧機發(fā)展的方向是實現(xiàn)智能化、自動化控制，傳統(tǒng)的機械底盤在實現(xiàn)電子控制方面難度較大，而液壓底盤可以選用電控液壓元件器，輕松實現(xiàn)自動化，完成遠程操作。
[0016]6)以驅(qū)動輪，靜液壓驅(qū)動用栗-馬達組成的液壓回路取代了原有插秧機的變速箱和離合器，插植機構和行走機構的傳動機械部件保持不變，在保證插秧質(zhì)量的基礎上，提高了功率密度比，實現(xiàn)了無極調(diào)速。
[0017]7)結構簡單合理、布局靈活多變、操縱簡單、功能多樣、易于自動化智能化、能夠滿足高速插秧機在水田和路面正常作業(yè)行駛。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型靜液壓驅(qū)動的高速插秧機底盤動力傳遞路線圖。
[0019]圖2是本實用新型靜液壓驅(qū)動的高速插秧機底盤液壓系統(tǒng)原理圖。
[0020]圖2中，1-發(fā)動機、2-定量馬達、3-雙向變量柱塞栗、4-齒輪栗、5-分流閥、6-仿形機構控制閥、7-升降機構控制閥、8-仿形機構液壓缸、9-高速電磁換向閥、10-轉(zhuǎn)向器、11-轉(zhuǎn)向機構油缸、12-升降機構油缸。
[0021 ]圖3為本實用新型靜液壓驅(qū)動的高速插秧機底盤驅(qū)動行走系統(tǒng)布置圖。
[0022]圖3中，1-發(fā)動機、32-傳動帶、3-雙向變量柱塞栗、34-定量馬達、35-機械分動箱、36-后傳動軸、37-后主減速器、38-前傳動軸、39-前主減速器、310-前驅(qū)動橋、311-后驅(qū)動橋、312-車輪。
[0023]圖4為補油回路、冷卻回路液壓原理圖。
[0024]圖4中，3.雙向變量柱塞栗、42.補油栗、43.高壓安全閥、44.單向閥、45.沖洗溢流閥、2.定量馬達、47.梭型沖洗閥、48.過濾器、49.冷卻器、410.油箱、411.安全閥。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型進一步說明。
[0026]本實用新型所述的靜液壓驅(qū)動的高速插秧機底盤系統(tǒng)，包括驅(qū)動行走系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、仿形平衡系統(tǒng)和插植機構升降系統(tǒng)。
[0027]所述的驅(qū)動行走系統(tǒng)包括動力元件、執(zhí)行元件、傳動元件、駐車制動元件、輔助元件和補油回路、冷卻回路。所述的動力元件包括柴油機、雙向變量柱塞栗，所述的柴油機和雙向變量柱塞栗通過皮帶相連，由柴油機直接給柱塞栗提供動力，輸出油口通過液壓管路與兩級變量馬達相連，所述的執(zhí)行元件包括兩級變量馬達，輸入油口經(jīng)閉式回路與液壓栗相連，輸出軸傳遞的動力與分動箱相連，所述的傳動元件包括皮帶、分動箱、傳動軸、軸間差速器、車橋，皮帶將發(fā)動機輸出動力分配給兩個液壓栗，所述的分動箱設置有若干個檔位將馬達輸出的扭矩分別傳遞給前后傳動軸和栽插機構，所述的制動元件包括停車制動控制閥和停車制動器，所述的栽插機構包括栽插變速箱、動力分離箱、秧箱、插秧臂和秧爪，栽插變速箱用于調(diào)節(jié)株距，動力分離箱用于切斷栽插的動力，秧箱用于放置秧苗，插秧臂為回轉(zhuǎn)插秧機構，秧爪為終端取秧栽插機構，所述的傳動軸為中間動力傳動裝置，其上設置萬向節(jié)，所述的軸間差速器由行星齒輪機構構成，用以調(diào)整前后輪的轉(zhuǎn)速差，所述的前后車橋中包括主減速器和行星差速機構，主減速器可以改變轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，由一對或幾對減速齒輪副構成，行星差速機構能夠使左、右驅(qū)動輪實現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，主要由左右半軸齒輪、兩個行星齒輪及齒輪架組成，所述的輔助元件包括液壓驅(qū)動行走系統(tǒng)的液壓油管、油箱、過濾器，所述了液壓油管為軟管，油箱容積約為30L。所述的補油系統(tǒng)包括補油栗、單向閥組和溢流閥，補油栗集成在主液壓栗之中，用于補充液壓系統(tǒng)泄露的油液，補油回路可以維持一個系統(tǒng)基礎壓力;所述的冷卻回路包括熱交換閥、冷卻器和背壓閥，熱交換回路將主回路液壓油的20% — 25%引回油箱，保證主回路的液壓油不至于溫度過高而影響其性能。
[O O2 8 ]所述的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件。所述的動力元件為定量齒輪栗，通過皮帶與發(fā)動機輸出軸相連，輸出油口與單路穩(wěn)定分流閥相連，分流閥將液壓油分配給轉(zhuǎn)向油缸、仿形油缸和升降油缸，轉(zhuǎn)向油缸可以得到穩(wěn)定流量的液壓油；所述的執(zhí)行元件為雙作用液壓缸，其可以將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能并可以作往復直線運動推動轉(zhuǎn)向輪擺動;所述的控制元件包括高速電磁換向閥和轉(zhuǎn)向機，換向閥進油口與單路穩(wěn)定分流閥相連，出油口與執(zhí)行元件液壓缸相連，高速電磁換向閥用于改變系統(tǒng)內(nèi)液壓油的流動方向，響應速度穩(wěn)定可靠，轉(zhuǎn)向機用于實現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能;所述的輔助元件包括液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的液壓油管、油箱、過濾器。
[0029 ]所述的仿形平衡系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件。所述的動力元件為齒輪栗，通過皮帶與發(fā)動機輸出軸相連，輸出油口與單路穩(wěn)定分流閥相連，所述的執(zhí)行元件為液壓仿形油缸，根據(jù)水田犁底層的平整度運動以保證栽插機構的插深穩(wěn)定，所述的控制元件為三位四通電磁換向閥，其進油口與動力元件齒輪栗相連，出油口與執(zhí)行元件液壓缸相連，可以改變系統(tǒng)內(nèi)液壓油的流動方向以調(diào)節(jié)仿形機構的作用位置，所述的輔助元件包括液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的液壓油管、油箱、過濾器。
[0030]所述的插植機構升降系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件。所述的動力元件為齒輪栗，該齒輪栗同時作為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和仿形平衡系統(tǒng)的動力元件，通過皮帶與發(fā)動機輸出軸相連，輸出油口與換向閥相連，所述的執(zhí)行兀件為液壓升降油缸，根據(jù)插秧機的需求控制其行程，在插秧工作時將插植機構降低，在不插秧時將插植機構提升，所述的控制元件為三位四通換向閥，其進油口與動力元件齒輪栗相連，出油口與執(zhí)行元件液壓缸相連，可以改變系統(tǒng)內(nèi)液壓油的流動方向從而控制液壓缸的升降，所述的輔助元件包括液壓插植機構升降系統(tǒng)的液壓油管、油箱、過濾器。
[0031]具體結合附圖詳述如下:
[0032]圖1所示為本實用新型動力傳遞路線圖，主要由兩部分組成:(1)主液壓栗驅(qū)動的行走機構、秧苗栽植機構；(2)由輔助齒輪栗提供動力源的仿形機構、轉(zhuǎn)向機構和升降機構。
[0033]發(fā)動機是整個系統(tǒng)的動力源，其經(jīng)過皮帶傳動將動力分別傳遞給雙向變量柱塞栗和輔助齒輪栗，柱塞栗通過閉式回路和兩級變量馬達相連，同時提供動力給停車制動控制閥，當拉起手剎時，停車制動控制閥工作，使得停車駐動器發(fā)揮作用，兩級變量馬達輸出軸連接機械分動箱，分動箱將動力分別傳遞給軸間差速器和插秧機構變速及動力分離箱，軸間差速器用于四驅(qū)車輛的前后輪差速作用，經(jīng)前后傳動軸連接前、后主減速器，主減速器中包含行星差速機構，之后動力被傳遞到前、后車橋，插秧機構變速及動力分離箱連接插秧機構，當動力分離箱連接時，插秧機構獲得動力工作，當動力分離箱斷開時，動力被切斷，插秧機構不工作，動力分離箱決定插秧機構是否工作，變速機構為插秧變速箱，其通過不同的傳動比調(diào)節(jié)插秧的株距。
[0034]輔助齒輪栗為仿形機構、轉(zhuǎn)向機構和升降機構提供動力，齒輪栗輸出端連接單路穩(wěn)定分流閥，該分流閥將油液分配給轉(zhuǎn)向回路和仿形、升降回路。轉(zhuǎn)向回路通過高速電磁換向閥和方向機控制轉(zhuǎn)向液壓缸，前者可以實現(xiàn)較高的響應速度，后者可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能。仿形和升降機構由一個液壓油路連接控制，控制閥體皆為三位四通換向閥。
[0035]圖2所示為液壓系統(tǒng)原理圖，雙向變量柱塞栗直接與兩級馬達通過閉式回路相連接，輔助齒輪栗為仿形機構、轉(zhuǎn)向機構和升降機構提供動力，齒輪栗輸出端連接單路穩(wěn)定分流閥，該分流閥將油液分配給轉(zhuǎn)向回路和仿形、升降回路。轉(zhuǎn)向回路通過單路分流閥確保回路的油液穩(wěn)定，轉(zhuǎn)向機構隨時可以快速響應實現(xiàn)插秧機方向的變化，轉(zhuǎn)向液壓缸使用雙作用油缸，即兩邊都是有桿腔，以保證往兩個方向的轉(zhuǎn)向力和轉(zhuǎn)向行程均勻。同時，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使用高速電磁換向閥和轉(zhuǎn)向器，由轉(zhuǎn)向器控制液壓轉(zhuǎn)向油缸以使得插秧機轉(zhuǎn)向機構工作，另一個液壓油路連接仿形控制閥和升降控制閥，前者控制液壓仿形油缸，后者控制升降油缸，但考慮到兩者同時工作的概率極低，故使用一個串聯(lián)回路在保證系統(tǒng)功能性的基礎上可以降低成本。
[0036]圖3所示為驅(qū)動行走系統(tǒng)布置圖，發(fā)動機I經(jīng)皮帶32連接主液壓栗33，主液壓栗33為執(zhí)行機構液壓馬達34提供動力之后傳遞到機械分動箱35，分動箱35將動力分配給前傳動軸38和后傳動軸36，動力經(jīng)過前主減速器39、后減速器37與驅(qū)動輪。靜液壓驅(qū)動用栗-馬達組成的液壓回路取代了原有插秧機的變速箱和離合器，插植機構和行走機構的傳動機械部件保持不變，在保證插秧質(zhì)量的基礎上，提高了功率密度比，實現(xiàn)了無極調(diào)速。
[0037]圖4所示補油回路、冷卻回路液壓原理圖，該閉式系統(tǒng)作為輸入元件的液壓栗3并不直接從油箱吸油，而是和作為執(zhí)行元件的定量馬達2首尾相連，構成一個封閉的回路，閉式回路具有響應快、速度剛性好等優(yōu)點，但其散熱較差，為解決散熱問題，設置熱交換回路和補油回路，熱交換回路的作用是將定量馬達2排出的做過功的熱油排回油箱，經(jīng)冷卻器49散熱后循環(huán)使用，假定主回路上側(cè)為高壓，下側(cè)為低壓，則熱交換閥47處于上位，定量馬達2排出的熱油經(jīng)過熱交換閥47、沖洗溢流閥45及冷卻器49回油箱，使油液冷卻。由于熱交換回路排出熱油而使系統(tǒng)內(nèi)的油液變少，為保持油液平衡而添加補油回路，以向系統(tǒng)補充冷卻油液。補油栗42經(jīng)單向閥組44和溢流閥43使這個回路維持一個基礎壓力(S卩補油壓力)，主回路和油箱之間的循環(huán)流量一般為主回路最大流量的20% — 25%。
[0038]相對于現(xiàn)有技術，本實用新型具有以下突出優(yōu)勢:
[0039]靜液壓驅(qū)動方案用栗-馬達組合代替了現(xiàn)有的變速箱和離合器，布局更加靈活，底盤質(zhì)量更輕，實現(xiàn)了輕量化需求；
[0040]靜液壓驅(qū)動可以實現(xiàn)無極變速，變速范圍更大，轉(zhuǎn)彎半徑可控制；
[0041]用液壓轉(zhuǎn)向代替了原有的機械轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向更加輕盈，可操作性強；
[0042]轉(zhuǎn)向機構、升降機構和仿形機構由一個齒輪栗提供動力，經(jīng)單路穩(wěn)定分流閥控制，使得轉(zhuǎn)向機構流量穩(wěn)定，升降機構和仿形機構使用一個液壓串聯(lián)回路，且兩者同時工作的概率極小，在保證兩者工作穩(wěn)定性和可靠性的前提下，減少了液壓元件，降低了成本；
[0043]行走插秧馬達選用二級變量馬達，滿足插秧機低速大負荷工況和高速小負荷工況；
[0044]插秧變速機構、行走傳動機構均沿用現(xiàn)有裝置，易于改裝，保證了插秧機作業(yè)的質(zhì)量；
[0045]行走系統(tǒng)液壓回路采用閉式回路，工作效率高，響應快，且可以依靠液壓系統(tǒng)進行制動；
[0046]液壓底盤是實現(xiàn)自動化和機電液一體化的橋梁，為后期插秧機實現(xiàn)自動化和智能化提供了平臺。
【主權項】
1.一種靜液壓驅(qū)動的高速插秧機底盤，其特征在于: 包括雙向柱塞變量栗驅(qū)動的行走機構、秧苗栽植機構，由輔助齒輪栗驅(qū)動的仿形機構、轉(zhuǎn)向機構和升降機構； 發(fā)動機為所述雙向柱塞變量栗和輔助齒輪栗提供動力源； 雙向柱塞變量栗通過閉式回路和兩級變量行走插秧馬達相連，同時提供動力給停車制動控制閥，當拉起手剎時，停車制動控制閥工作，使得停車駐動器發(fā)揮作用;兩級變量行走插秧馬達輸出軸連接機械分動箱，機械分動箱將動力分別傳遞給軸間差速器和插秧機構變速及動力分離箱，軸間差速器用于四驅(qū)車輛的前后輪差速作用;插秧機構變速及動力分離箱連接插秧驅(qū)動機構，動力分離箱決定插秧機構是否工作，插秧變速箱其通過不同的傳動比調(diào)節(jié)插秧的株距； 輔助齒輪栗輸出端連接分流閥，該分流閥將油液分配給高速電磁換向閥與仿形機構控制閥，高速電磁換向閥和轉(zhuǎn)向器控制轉(zhuǎn)向油缸;仿形機構控制閥控制仿形機構油缸，并通過插秧機構升降控制閥控制插秧機構升降油缸。2.如權利要求1所述的靜液壓驅(qū)動的高速插秧機底盤，其特征在于:所述分流閥將油路分為轉(zhuǎn)向油路與仿形機構控制回路，所述仿形機構控制回路作為串聯(lián)回路連接仿形控制閥和升降控制閥，仿形控制閥控制液壓仿形油缸，升降控制閥控制升降油缸。3.如權利要求1所述的靜液壓驅(qū)動的高速插秧機底盤，其特征在于:所述機械分動箱經(jīng)前后傳動軸連接前、后主減速器，主減速器中包含行星差速機構，之后動力被傳遞到前、后驅(qū)動橋。4.如權利要求1所述的靜液壓驅(qū)動的高速插秧機底盤，其特征在于:所述行走機構中，發(fā)動機(I)經(jīng)皮帶(32)連接主液壓栗(33)，主液壓栗(33)為執(zhí)行機構液壓馬達(34)提供動力之后傳遞到機械分動箱(35)，分動箱(35)將動力分配給前傳動軸(38)和后傳動軸(36)，動力經(jīng)過前主減速器(39)、后減速器(37)與驅(qū)動輪。
【文檔編號】A01C11/00GK205454450SQ201620042671
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月15日
【發(fā)明人】扈凱, 張文毅, 余山山, 紀要, 祁兵
【申請人】農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所