技术领域
[0001] 本实用新型涉及
农业机械领域的马铃薯播种机，特别是一种适用于马铃薯播种机的液压控制系统。
背景技术
[0002] 马铃薯是我国第四大作物，种植面积大，鲜薯产量居世界首位，马铃薯在农业经济中占有重要地位，实现马铃薯生产机械化，无异会促进马铃薯产业的发展；目前市场上有很多种马铃薯种植机，其基本的结构包括
施肥机构、播种机构、种箱及
传动系统；传动系统主要是依靠地轮转动提供动
力，通过链条与
链轮的作用，将动力传递至施肥机构及播种机构，驱动施肥机构及播种机构工作，由于其完全依靠机械结构实现动力传递，其结构复杂，可靠性差；马铃薯对于播种的株距有着严格的要求，以前的马铃薯播种机，其株距的调节主要是依靠改变链轮组合来改变机械
传动比，实现株距的调节，由于每个机器上配置的链轮数量为有限个，从而决定了对于马铃薯株距的调节必须限定在几个固定的参数上。不同的地区有着不同种植农艺要求，有时候固定的株距调节参数就无法满足某些区域的种植要求；施肥机构也是配置不同的链轮，通过改变链轮间的传动比来实现施肥量的调节，同样道理其施肥量的调节也是限定在某几个固定值上，无法实现无级调节；由于目前的马铃薯种植机械采用的纯机械传动，故障率高，且维修起来很麻烦。实用新型内容
[0003] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于马铃薯播种机的液压控制系统，通过机电液一体化设计，利用
液压马达来驱动播种机构及施肥机构运动，实现马铃薯播种时随动调节播种机构及施肥机构的转速，使施肥量及株距在播种机不同的行进速度下，永远保持初始时的设定值，从而保证了施肥及播种的均匀度，且播种株距及施肥量可以无级调节，能够完全满足各个地区不同的播种农艺要求。为了实现这个目的，我们通过设置转速
传感器来实时监测播种机构、施肥机构及地轮机构的转速，按照线性关系，当马铃薯播种机行进速度变快时，我们通过加快播种机构及施肥机构的转速，来保证株距及施肥量的稳定；相反，如果马铃薯播种机行进速度减慢时，我们通过降低播种机构及施肥机构的转速，来保证株距及施肥量的稳定。
[0004] 为了实现如上的功能，本实用新型是通过以下方法来实现的：本实用新型所述一种用于马铃薯播种机的液压控制系统包括
过滤器、减压
阀、顺序阀、比例流量阀、液压马达、
安全阀、卸荷阀、
节流阀、单作用油缸、液控
单向阀、电磁换向阀、
风冷却器、管式单向阀、控制盒和传感器组；所述液压马达包括液压马达M1和液压马达M2；所述液压马达M1与播种机构的动力输入端连接，驱动播种机构转动；所述液压马达M2与施肥机构的动力输入端连接，驱动施肥机构转动；液压油路的进油口端通过
节点a与过滤器的液压油入口连接，过滤器的液压油出口一端设有节点b；所述减压阀的液压油入口端与节点b连接，减压阀的液压油出口端设置有节点c，减压阀的卸油口管路与液压控制系统的液压油回路上设置的节点f连接，减压阀用于设定液压马达的最大工作压力；所述比例流量阀的液压油入口端与节点c连接，比例流量阀的液压油出口端与顺序阀的液压油入口端连接，比例流量阀用于控制液压马达的转速；所述顺序阀的液压油出口端与液压马达的液压油入口端连接，顺序阀控制端监测比例流量阀液压油出口端的压力大小，通过压力大小来控制液压马达液压油路的连通，从而保证了液压马达的最低启动压力，使得液压马达启动及停止平稳；所述液压马达的液压油出口端与液压控制系统的液压油回路上设置的节点f连接；
[0005] 所述节流阀的一端与节点b连接，另一端与电磁换向阀的液压油入口端节点1连接；所述电磁换向阀上的节点i与液控单向阀的液压油入口端连接，节点j与液控单向阀的控制油路连接，节点f与液压油回路上设置的节点f为同一节点，液控单向阀的液压油出口端设有节点k，单作用油缸的液压油
接口与节点k连接，通过控制电磁换向阀，可实现单作用油缸进油管路与回油管路的切换；所述单作用油缸与种箱连接，控制种箱的举起与落下动作；
[0006] 所述液压油回路上设置的节点f与风冷却器液压油入口端连接，所述风冷却器的液压油出口端与管式单向阀的液压油入口端连接，管式单向阀的液压油出口端与液压油路的回油口连接，管式单向阀设置于液压油路的回油口处，用于防止液压控制系统与动力设备对接时进油管与回油管接错，管式单向阀将确保液压油路无法开启，对液压控制系统以及风冷却器进行保护；
[0007] 所述传感器组包括播种
转速传感器、施肥转速传感器、地轮转速传感器及行程
开关；所述播种转速传感器设置于播种机构上，用于实时监测播种机构的转速；所述施肥转速传感器设置于施肥结构上，用于实时监测施肥机构的转速；所述地轮转速传感器设置于地轮上，用于实时监测地轮行进时的转速；播种转速传感器、施肥转速传感器、地轮转速传感器都将
信号反馈至控制盒内设置的控制终端，控制终端通过实时对比播种转速传感器信号与地轮转速传感器信号，通过控制比例流量阀来实现对液压马达M1的控制，最终使播种机构转速变化与地轮转速变化构成精准的闭环控制，保证种植株距稳定在初始状态设置的值；控制终端通过实时对比施肥转速传感器信号与地轮转速传感器信号，通过控制比例流量阀来实现对液压马达M2的控制，最终使施肥机构的转速变化与地轮转速变化构成精准的闭环控制，保证施肥量稳定在初始状态设置的值；所述行程开关用于设定主
机架的抬起及落下的极限
位置，行程开关将
电信号反馈至控制终端，控制终端通过接受到的反馈电信号，判断是否控制液压电控系统工作；当主机架抬起，播种机处于非播种工作状态时，行程开关将反馈信号反馈至控制终端，控制终端在接收到行程开关的反馈信号之后，切断所有传感器采集到的信号，使液压电控系统处于不工作状态；当主机架落下时，播种机处于播种工作状态，控制终端根据行程开关的反馈信号，启动实施采集各个传感器信号，使液压电控系统处于工作状态。
[0008] 所述安全阀的液压油入口端与节点b连接，安全阀的液压油出口端与节点f连接，用于控制液压控制系统的最大工作压力。
[0009] 所述卸荷阀的液压油入口端与节点b连接，卸荷阀的液压油出口端与节点f连接，液压控制系统不工作时卸荷阀处于卸荷状态；液压系统开始工作，卸荷阀处于关闭状态，系统压力快速升高至工作状态压力。
[0010] 所述比例流量阀包括比例流量阀a和比例流量阀b，顺序阀包括顺序阀a和顺序阀b；比例流量阀a与顺序阀a设置于液压马达M1之前，用于控制液压马达M1的转速及液压马达M1的最低启动压力，保证液压马达M1平稳启动与停止；比例流量阀b与顺序阀b设置于液压马达M2之前，用于控制液压马达M2的转速及液压马达M2的最低启动压力，保证液压马达M2平稳启动与停止。
[0011] 所述控制盒上还设置有报警器、显示屏、控制键及功能选择键；控制盒单独连接有保险盒，控制盒内的控制
电路与播种转速传感器、施肥转速传感器、地轮转速传感器、行程开关、喷药
电机、比例流量阀、卸荷阀、电磁换向阀和风冷却器构成电联接；控制键包括电源开关用于控制控制盒内电源的开启与关闭，喷药开关用于控制喷药电机的开启与关闭，料斗开关用于控制电磁换向阀工作，通过对单作用油缸的工作控制，实现种箱的抬起与放下。
[0012] 一种适用于马铃薯播种机的液压控制系统的控制方法，其主要包括如下控制步骤：
[0013] 1)根据农艺要求，设置马铃薯种植的株距及播种时需要的施肥量，从而确定播种机构转动速度与地轮转动速度的线性对应关系，确定施肥机构转动速度与地轮转动速度的线性对应关系；
[0014] 2)通过安全阀设定控制液压控制系统的最大工作压力，通过减压阀设定液压马达的最大工作压力，通过顺序阀设定液压马达的最低启动压力；
[0015] 3)开启液压控制系统，卸荷阀处于关闭状态，压力油通过过滤器进入液压控制系统，液压控制系统压力快速升高至工作状态压力；播种机前进，地轮转动，控制终端通过实时对比播种转速传感器信号与地轮转速传感器信号，通过控制比例流量阀a来实现对液压马达M1的控制，最终使播种机构转速变化与地轮转速变化构成精准的闭环控制；控制终端通过实时对比施肥转速传感器信号与地轮转速传感器信号，通过控制比例流量阀b来实现对液压马达M2的控制，最终使施肥机构的转速变化与地轮转速变化构成精准的闭环控制；
[0016] 4)开启料斗开关，控制电磁换向阀处于向单作用油缸供油状态，液控单向阀的液压油入口端与压力油连通，液控单向阀的控制油路与回油路连通，液控单向阀处于单向进油状态，单作用油缸将种箱逐渐抬起；种箱抬起到位时，控制电磁换向阀处于断油路状态，单作用油缸的液压油管路封闭，从而保证单作用油缸保持在当前位置状态；当要放下种箱时，控制电磁换向阀处于回油状态，液控单向阀的控制油路与压力油连通，液控单向阀开启，液控单向阀的液压油入口端与回油路连通，单作用油缸内液压油通过液控单向阀流出油缸，种箱逐渐放下；
[0017] 5)当液压控制系统处于只播种不施肥状态时，控制系统将关闭比例流量阀b，使液压马达M2处于非工作状态，播种机前进过程中只有液压马达M1工作，完成播种作业；
[0018] 6)当液压控制系统处于只施肥不播种状态时，控制系统将关闭比例流量阀a，使液压马达M1处于非工作状态，播种机前进过程中只有液压马达M2工作，完成施肥作业；
[0019] 7)当液压控制系统处于卸料状态时，播种机停止前进，地轮转速为零，控制终端将放弃实施采集地轮转速传感器信号，并将地轮转速传感器信号参数设定为固定值，控制终端通过对比播种转速传感器信号与地轮转速传感器信号，通过控制比例流量阀a来控制液压马达M1工作，实现播种机构卸种操作；控制终端通过对比施肥转速传感器信号与地轮转速传感器信号，通过控制比例流量阀b来控制液压马达M2工作，实现施肥机构卸肥操作。
附图说明
[0020] 下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
[0021] 图1是本实用新型的液压控制装置的原理图
[0022] 图2是本实用新型涉及到的播种机构的结构图
[0023] 图3是本实用新型涉及到的施肥机构的结构图
[0024] 图4是本实用新型涉及到的施肥链耙的结构图
[0025] 图5是本实用新型的电控装置的示意图
[0026] 图中，1过滤器 2减压阀 3顺序阀a 4播种机构
[0027] 5液压马达M1 6比例流量阀a 7安全阀 8顺序阀b
[0028] 9施肥机构 10液压马达M2 11比例流量阀b 12卸荷阀
[0029] 13节流阀 14单作用油缸 15液控单向阀 16电磁换向阀
[0030] 17风冷却器 18管式单向阀 19导种管 20
驱动轮[0031] 21种杯 22小种箱 23播种
驱动轴 24肥箱 25施肥单元
[0032] 26施肥驱动轴 27导肥管 28施肥链耙 29控制盒
[0033] 30报警器 31显示屏 32控制键 33功能选择键
[0034] 34保险盒 35喷药电机 36卸斗开关 37播种转速传感器
[0035] 38施肥转速传感器 39地轮转速传感器 40行程开关
具体实施方式
[0036] 如图2所示为本实用新型涉及到的播种机构(4)的结构图，播种机构(4)主要包括导种管(19)、驱动轮(20)、种杯(21)、小种箱(22)和播种驱动轴(23)；播种驱动轴(23)与驱动轮(20)固定连接，可带动驱动轮(20)转动；种杯(21)交错排列的固定连接在播种皮带上，播种皮带套接于驱动轮(20)及导种管(19)下端的从动轮上，依靠驱动轮(20)转动来带动播种皮带转动，从而固定连接在播种皮带上的种杯(21)从小种箱(22)中获取马铃薯种，并跟随播种皮带向上运动，在位于导种管(19)最顶端的位置处，种杯(21)内的马铃薯种将通过导种管(19)落入开好的播种沟内，即完成取种播种的过程；整个播种机还包括一个较大的种箱，其铰连接与机架上，通过单作用油缸(14)的推动，可绕铰连接点转动，从而将大种箱内的马铃薯
种子倾倒入小种箱(22)内；在播种过程中，为了保证在不同行进速度下，马铃薯播种的株距保持一个定值，就需要在行进速度变快时，播种驱动轴(23)的转速随之变快，即取种速度也变快，马铃薯种落入播种沟内的速度加快之后，可以适应较快的行进速度，保证株距均匀。
[0037] 如图3、图4所示为本实用新型涉及到的施肥机构的结构图，施肥机构(9)主要包括肥箱(24)、施肥单元(25)、施肥驱动轴(26)和导肥管(27)，肥箱(24)的下端设置有落肥口，落肥口位置处固定连接有施肥单元(25)；施肥单元(25)上设置有驱动链轮，驱动链轮与施肥驱动轴(26)固定连接，驱动链轮上套接有施肥链耙(28)；施肥驱动轴(26)转动将带动驱动链轮转动，从而套接于驱动链轮上的施肥链耙(28)也随之转动，肥箱(24)内的
肥料通过落肥口落到施肥链耙(28)上，并跟随施肥链耙(28)向前运动，在位于施肥链耙(28)最前端的位置处，施肥链耙(28)随驱动链轮拐弯，肥料将通过导肥管(27)落入田间。在播种过程中，为了保证在不同行进速度下，施肥量保持一个定值，就需要在行进速度变快时，施肥驱动轴(26)的转速随之变快，即输送肥速度加快，肥料通过导肥管(27)落入田间的速度也加快，从而适应较快的行进速度，保证施肥量的均匀。
[0038] 如图1所示，本实用新型所述一种用于马铃薯播种机的液压控制系统包括过滤器(1)、减压阀(2)、顺序阀、比例流量阀、液压马达、安全阀(7)、卸荷阀(12)、节流阀(13)、单作用油缸(14)、液控单向阀(15)、电磁换向阀(16)、风冷却器(17)、管式单向阀(18)、控制盒(29)和传感器组；所述液压马达包括液压马达M1(5)和液压马达M2(10)；所述液压马达M1(5)与播种机构(4)的播种驱动轴(23)连接，驱动播种机构(4)转动；所述液压马达M2(10)与施肥机构(9)的施肥驱动轴(26)连接，驱动施肥机构(9)转动；液压油路的进油口端通过节点a与过滤器(1)的液压油入口连接，过滤器(1)的液压油出口一端设有节点b；所述减压阀(2)的液压油入口端与节点b连接，减压阀(2)的液压油出口端设置有节点c，减压阀(2)的卸油口管路与液压控制系统的液压油回路上设置的节点f连接，减压阀(2)用于设定液压马达的最大工作压力。
[0039] 所述比例流量阀包括比例流量阀a(6)和比例流量阀b(11)，顺序阀包括顺序阀a(3)和顺序阀b(8)；比例流量阀a(6)与顺序阀a(3)设置于液压马达M1(5)之前，比例流量阀a(6)的液压油入口端与节点c连接，比例流量阀a(6)的液压油出口端与顺序阀a(3)的液压油入口端连接，顺序阀a(3)的液压油出口端与液压马达M1(5)的液压油入口端连接，比例流量阀a(6)与顺序阀a(3)主要用于控制液压马达M1(5)的转速及液压马达M1(5)的最低启动压力，保证液压马达M1(5)平稳启动与停止；比例流量阀b(11)与顺序阀b(8)设置于液压马达M2(10)之前，比例流量阀b(11)的液压油入口端与节点c连接，比例流量阀b(11)的液压油出口端与顺序阀b(8)的液压油入口端连接，顺序阀b(8)的液压油出口端与液压马达M2(10)的液压油入口端连接，比例流量阀b(11)与顺序阀b(8)主要用于控制液压马达M2(10)的转速及液压马达M2(10)的最低启动压力，保证液压马达M2(10)平稳启动与停止；所述液压马达M1(5)和液压马达M2(10)的液压油出口端与液压控制系统的液压油回路上设置的节点f连接。
[0040] 所述节流阀(13)的一端与节点b连接，另一端与电磁换向阀(16)的液压油入口端节点1连接；所述电磁换向阀(16)上的节点i与液控单向阀(15)的液压油入口端连接，节点j与液控单向阀(15)的控制油路连接，节点f与液压油回路上设置的节点f为同一节点，液控单向阀(15)的液压油出口端设有节点k，单作用油缸(14)的液压油接口与节点k连接，通过控制电磁换向阀(16)，可实现单作用油缸(14)进油管路与回油管路的切换；所述单作用油缸(14)与种箱连接，控制种箱的举起与落下动作。
[0041] 所述液压油回路上设置的节点f与风冷却器(17)液压油入口端连接，所述风冷却器(17)的液压油出口端与管式单向阀(18)的液压油入口端连接，管式单向阀(18)的液压油出口端与液压油路的回油口连接，管式单向阀(18)设置于液压油路的回油口处，用于防止液压控制系统与动力设备对接时进油管与回油管接错，管式单向阀(18)将确保液压油路无法开启，对液压控制系统进行保护。
[0042] 所述安全阀(7)的液压油入口端与节点b连接，安全阀(7)的液压油出口端与节点f连接，用于控制液压控制系统的最大工作压力。
[0043] 所述卸荷阀(12)的液压油入口端与节点b连接，卸荷阀(12)的液压油出口端与节点f连接，液压控制系统不工作时卸荷阀(12)处于卸荷状态；液压系统开始工作，卸荷阀(12)处于关闭状态，系统压力快速升高至工作状态压力。
[0044] 如图5所示，所述传感器组包括播种转速传感器(37)、施肥转速传感器(38)、地轮转速传感器(39)及行程开关(40)；所述播种转速传感器(37)设置于播种机构(4)上，用于实时监测播种机构(4)的转速；所述施肥转速传感器(38)设置于施肥结构(9)上，用于实时监测施肥机构(9)的转速；所述地轮转速传感器(39)设置于地轮上，用于实时监测地轮行进时的转速；播种转速传感器(37)、施肥转速传感器(38)、地轮转速传感器(39)都将信号反馈至控制盒(29)内设置的控制终端，控制终端通过实时对比播种转速传感器(37)信号与地轮转速传感器(39)信号，通过控制比例流量阀来实现对液压马达M1(5)的控制，最终使播种机构(4)转速变化与地轮转速变化构成精准的闭环控制，保证种植株距稳定在初始状态设置的值；控制终端通过实时对比施肥转速传感器(38)信号与地轮转速传感器信号，通过控制比例流量阀来实现对液压马达M2(10)的控制，最终使施肥机构(9)的转速变化与地轮转速变化构成精准的闭环控制，保证施肥量稳定在初始状态设置的值；所述行程开关(40)用于设定主机架的抬起及落下的极限位置，行程开关(40)将电信号反馈至控制终端，控制终端通过接受到的反馈电信号，判断是否控制液压电控系统工作；当主机架抬起，播种机处于非播种工作状态时，行程开关(40)将反馈信号反馈至控制终端，控制终端在接收到行程开关(40)的反馈信号之后，切断所有传感器采集到的信号，使液压电控系统处于不工作状态；当主机架落下时，播种机处于播种工作状态，控制终端根据行程开关(40)的反馈信号，启动实施采集各个传感器信号，使液压电控系统处于工作状态。
[0045] 如图5所示，所述控制盒(29)上还设置有报警器(30)、显示屏(31)、控制键(32)及功能选择键(33)；控制盒(29)单独连接有保险盒(34)，控制盒(29)内的控制电路与播种转速传感器(37)、施肥转速传感器(38)、地轮转速传感器(39)、行程开关(40)、喷药电机(35)、比例流量阀、卸荷阀(12)、电磁换向阀(16)和风冷却器(17)构成电联接；控制键(32)包括电源开关用于控制控制盒内电源的开启与关闭，喷药开关用于控制喷药电机的开启与关闭，料斗开关用于控制电磁换向阀工作，通过对单作用油缸的工作控制，实现种箱的抬起与放下。
