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自动调平犁旋一体机及其工作方法

阅读：482发布：2023-02-23

专利汇可以提供自动调平犁旋一体机及其工作方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了自动调平犁旋一体机及其工作方法，涉及智能农业机械领域，能够自动调平，避免拖拉机的倾斜行走，调平过程稳定。本发明包括：执行机构、自动调平控制模块、液压系统和倾角传感器。铧式犁和旋耕机固定连接，成为犁旋一体结构，犁旋一体结构通过三根拉杆，采用三点式连接方式连接拖拉机，所述旋耕机还安装倾角传感器；拖拉机上安装控制器，倾角传感器连接控制器，控制器通过电磁阀连接液压缸，液压缸连接拉杆；液压缸还连接节流阀和液压油箱。本发明可以在满足农艺要求和保护性耕作的前提下，提高犁旋一体机的作业效率和作业效果，能够实现机具的平稳控制，同时还能够减轻拖拉机液压系统调节的负担。，下面是自动调平犁旋一体机及其工作方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.自动调平犁旋一体机，其特征在于，包括：铧式犁(2)、旋耕机(3)、倾角传感器(4)、拉杆(5)、液压油缸(6)、节流阀(7)、电磁阀(10)、控制器(11)，
铧式犁(2)和旋耕机(3)固定连接，成为犁旋一体结构，所述犁旋一体结构通过三根拉杆(5)，采用三点式连接方式连接拖拉机(1)，所述旋耕机(3)还安装倾角传感器(4)；
拖拉机(1)上安装控制器(11)，倾角传感器(4)连接控制器(11)，控制器(11)通过电磁阀(10)连接液压缸(6)，液压缸(6)连接拉杆(5)；
液压缸(6)还连接节流阀(7)和液压油箱(9)。
2.根据权利要求1所述的自动调平犁旋一体机，其特征在于，拖拉机(1)和控制器(11)还连接操作盒(12)，操作盒(12)用于设置作业参数。
3.根据权利要求2所述的自动调平犁旋一体机，其特征在于，操作盒(12)具有手动和自动两种工作模式。
4.根据权利要求1所述的自动调平犁旋一体机，其特征在于，拖拉机(1)上设置控制箱(8)，控制器(11)、电磁阀(10)、液压油箱(9)均置于控制箱(8)内。
5.自动调平犁旋一体机的工作方法，其特征在于，包括：
S1、倾角传感器(4)采集铧式犁(8)与水平面的倾角θ，并传送至控制器(11)；
S2、控制器(11)判断倾角θ是否在倾斜范围内，是则返回S1；否则至S3；
S3、控制器(11)通过电磁阀(10)驱动液压缸(6)，液压缸(6)通过调节拉杆(5)从而调节所述犁旋一体结构，实现自动调平。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，以拖拉机(1)前进方向作为前方，在右边固定的基础上，调节左边以达到调节效果。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述倾角，右高左低为负角度，左高右低为正角度，犁耕深度大于旋耕深度，所述犁耕深度的范围是15cm-25cm，所述倾斜范围为：
所述犁旋一体结构右侧的犁耕深度达到25cm，左侧的犁耕深度大于15cm，为所述倾斜范围的上限；
所述犁旋一体结构右侧的犁耕深度达到15cm，左侧的犁耕深度小于25cm，为所述调节角度的下限。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：倾角θ与所述犁旋一体结构左侧的犁耕深度h1和所述犁旋一体结构左侧犁距地面的垂直高度h2的关系如下：
其中H0为所述犁旋一体结构犁体的垂直高度，L为犁耕的幅度。

说明书全文

自动调平犁旋一体机及其工作方法

技术领域

[0001] 本发明涉及智能农业机械领域，尤其涉及自动调平犁旋一体机及其工作方法。

背景技术

[0002] 犁旋一体机是把铧式犁和旋耕机功能结合在一起的复合式耕整机具，可一次完成翻耕、旋耕，秸秆粉碎还田等多道作业工序。耕后土壤细碎平整，作物秸秆和留茬直接深埋还田，达到联合整地效果。此外，还可减少机具下地次数，减少对土壤的扰动，有利于争取农时，提高工效。

[0003] 犁旋一体机的旋耕深度一般为8-10cm，犁耕深度一般为16-20cm,因此作业深度主要由犁耕部分决定。相对于犁耕机或者旋耕机，犁旋一体机作为一种复合式耕整机具具有较大的质量，借用拖拉机的液压系统进行自动调平，会对液压系统造成巨大负担，同时在犁旋机构下调的过程中，会出现下降动作比较剧烈的现象。此外，在作业过程中，犁旋一体机由于一侧车轮行进在未耕地上，一侧车轮行进在已耕地上，会造成拖拉机的倾斜行走，进而导致与拖拉机通过三点悬挂机构连接的犁旋一体机产生一个8°左右的倾角，需要通过手动调平机具来保证作业效果。然而由于田间作业情况复杂，需要在每个作业行程进行手动调平，不仅费时费力而且精度不高，导致犁旋一体机作业效果差和作业效率低。

[0004] 综上,现有技术中缺乏一种犁旋一体机,能够自动调平，避免拖拉机的倾斜行走，调平过程稳定。

发明内容

[0005] 本发明提供了自动调平犁旋一体机及其工作方法，能够在犁翻旋耕作业过程中不受农田复杂作业环境影响，自动调平，并且在犁旋机构下调的过程中，克服下降动作比较剧烈的现象，调平过程稳定。

[0006] 为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案：

[0007] 自动调平犁旋一体机，其特征在于，包括：铧式犁、旋耕机、倾角传感器、拉杆、液压油缸、节流阀、电磁阀、控制器。

[0008] 铧式犁和旋耕机固定连接，成为犁旋一体结构，犁旋一体结构通过三根拉杆，采用三点式连接方式连接拖拉机。旋耕机上还安装倾角传感器，用于采集作业过程中犁旋一体结构的倾斜角度。拖拉机上安装控制器，倾角传感器连接控制器，将角度信号传递至控制器，控制器通过运算，得到输出值。控制器通过电磁阀连接液压缸，即使用输出值控制液压缸，液压缸连接拉杆，从而通过拉杆调节犁旋一体机的工作位置。液压缸还连接节流阀和液压油箱。液压缸调平时，会因为自身重量大出现下降动作比较剧烈的现象，节流阀通过控制液压缸流量，使得下降动作平稳。

[0009] 进一步的，拖拉机和控制器还连接操作盒，操作盒用于设置作业参数，方便机手操作。

[0010] 进一步的，操作盒具有手动和自动两种工作模式，自动模式出现故障的情况下，可以在手动模式下完成作业。

[0011] 进一步的，拖拉机上设置控制箱，控制器、电磁阀、液压油箱均置于控制箱内，可以有效降低作业过程中的灰尘和土块的影响。

[0012] 本发明还提供了自动调平犁旋一体机的工作方法，包括：

[0013] S1、倾角传感器采集铧式犁与水平面的倾角θ，并传送至控制器；

[0014] S2、控制器判断倾角θ是否在倾斜范围内，是则返回S1；否则至S3；

[0015] S3、控制器通过电磁阀驱动液压缸，液压缸通过调节拉杆从而调节犁旋一体结构，实现自动调平。

[0016] 进一步的，以拖拉机前进方向作为前方，在右边固定的基础上，调节左边以达到调节效果。

[0017] 进一步的，倾角，右高左低为负角度，左高右低为正角度，犁耕深度大于旋耕深度，耕深为犁耕深度。依据农艺要求，耕深的范围应在15cm-25cm之间，15cm即为满足耕深要求的最小值,25cm为满足耕深的最大值，即犁耕深度的范围是15cm-25cm。倾斜范围为：

[0018] 犁旋一体结构右侧的犁耕深度达到25cm，左侧的犁耕深度大于15cm，为倾斜范围的上限；

[0019] 犁旋一体结构右侧的犁耕深度达到15cm，左侧的犁耕深度小于25cm，为倾斜范围的下限。

[0020] 进一步的，倾角θ与犁旋一体结构左侧的犁耕深度h1和犁旋一体结构左侧犁距地面的垂直高度h2的关系如下：

[0021]

[0022] 其中H0为犁旋一体结构犁体的垂直高度，L为犁耕的幅度。

[0023] 本发明的有益效果是：

[0024] 本发明采用犁旋一体机构和角度传感器，液压缸相互配合，通过倾角传感器检测犁旋一体机构的倾斜角度，并传递至控制器进行判断，当犁旋一体机构倾斜过多需要调平的时候，控制器控制液压缸进行自动调平，液压缸还配了节流阀，调平动作平稳，适应了复杂的田间作业环境，提高作业的效果。附图说明

[0025] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

[0026] 图1为本发明的结构示意图；

[0027] 图2为本发明在确定调平角度的简化结构几何模型。

[0028] 其中,1-拖拉机，2-铧式犁，3-旋耕机，4-倾角传感器，5-拉杆，6-液压缸，7-节流阀，8-控制箱，9-液压油箱，10-电磁阀，11-控制器，12-操作盒。

具体实施方式

[0029] 为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

[0030] 本发明实施例提供了自动调平犁旋一体机，如图1所示，包括：

[0031] 执行机构、自动调平控制模块、液压系统和倾角传感器4。

[0032] 执行机构包括铧式犁2、旋耕机3和拉杆5。铧式犁2和旋耕机3连接组成犁旋一体机构，三根拉杆5通过三点式连接将犁旋一体机构和拖拉机1连接。

[0033] 自动调平模块包括电磁阀10、控制器11和控制箱8，控制箱8内安装控制器11和电磁阀10，控制器11通过控制电磁阀10从而控制液压缸6。并且，控制箱8能够阻挡风沙和石块的污染，保证自动调平模块的正常工作。操作盒12连接控制器11，用于机手控制，可以实时手动控制调平。

[0034] 液压系统包括液压缸6、液压油箱9和节流阀7，液压缸6连接液压油箱9和节流阀7，液压缸6的输出通过节流阀7控制，平稳的传送至拉杆5，使得调平动作平稳，避免液压缸6自重所造成的剧烈动作。

[0035] 倾角传感器4固定在犁旋一体机构上，检测犁旋一体机构的倾角，并且将倾角传至控制器11，控制器11通过计算，输出相应的调平动作。控制液压缸6对拉杆5实施调平。

[0036] 在控制器11出现故障时，机手可将调平切换为手动模式，实现手动调平。

[0037] 本发明还提供了自动调平犁旋一体机的工作方法，包括：

[0038] S1、当犁旋一体机在耕整作业时,一侧车轮行进在未耕地上，一侧车轮行进在已耕地上，倾角传感器4采集铧式犁2与水平面的倾角θ，并传送至控制器11；

[0039] S2、控制器11判断倾角θ是否在倾斜范围内，是则返回S1；否则至S3；

[0040] S3、控制器11通过电磁阀10驱动液压缸6，控制液压油缸6伸长或缩短,，液压缸6通过调节拉杆5从而调节犁旋一体结构，保证犁旋一体结构水平，实现自动调平，达到耕整的作业效果。

[0041] 犁旋一体结构，以拖拉机前进方向作为前方，在右边固定的基础上，调节左边以达到调节效果。

[0042] 倾角右高左低为负角度，左高右低为正角度，犁耕深度要大于旋耕深度，耕深为犁耕深度，依据农艺要求，耕深的范围应在15cm-25cm之间，15cm即为满足耕深要求的最小值,25cm为满足耕深的最大值，因此，倾斜范围为：

[0043] 犁旋一体结构的右侧达到最大耕深，左侧的耕深满足耕深要求的最小值h1min时，为调节角度的上限θmax；

[0044] 当最右边达到最小耕深，最左边的耕深能满足耕深要求的最大值h1max时，为调节角度的下限θmin。

[0045] 倾角θ与最左侧犁的耕深h1和最左侧犁距地面的垂直高度h2的关系如下，如图2所示：

[0046]

[0047] 其中，H0为犁体的垂直高度，L为犁耕的幅度。分别通过计算调节角度的上限θmax和调节角度的下限θmin，得出自动调平系统的调平角度范围为(θmin，θmax)。

[0048] 本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

[0049] 本发明的有益效果是：

[0050] (1)本发明采用犁旋一体机构和角度传感器，液压缸相互配合，通过倾角传感器检测犁旋一体机构的倾斜角度，并传递至控制器进行判断，当犁旋一体机构倾斜过多需要调平的时候，控制器控制液压缸进行自动调平，液压缸还配了节流阀，调平动作平稳，适应了复杂的田间作业环境，提高作业的效果；

[0051] (2)可以实时对犁旋机具进行调节，一方面可以节省机手调试机器的时间，也降低了调试的难度，有利于调高作业效率，提高作业的效果；

[0052] (3)本发明还提出了一种调平角度范围的确定方法，此方法是根据农艺要求和保护性耕作得出的，在保证作业效果的前提下，降低液压缸的工作频率，从而减轻液压系统的负担，延长其工作寿命。

[0053] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

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