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一种可调农具侧倾姿态及耕深的悬挂装置及控制方法

阅读：328发布：2023-02-26

专利汇可以提供一种可调农具侧倾姿态及耕深的悬挂装置及控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种可调农具侧倾姿态及耕深的悬挂装置及控制方法，涉及农具的角度调节领域，包括提升叉、提升杆、伸缩杆、下拉杆、上拉杆、倾角传感器；提升叉一端与拖拉机机体连接，另一端与提升杆一端连接，提升杆的另一端与下拉杆连接，下拉杆的一端与拖拉机机体连接，另一端与农具连接，上拉杆一端与拖拉机机体连接，另一端与农具连接，左(右)伸缩杆的一端与提升叉连接，另一端与提升杆连接，倾角传感器安装在农具三角形与地面平行的边的中心位置处和提升叉上平面。本发明能够通过调节移动副和转动副对农具与地面的相对高度及农具侧倾角度的控制，在拖拉机耕作过程中，使得农具耕作深度保持一致，耕地更加均匀。，下面是一种可调农具侧倾姿态及耕深的悬挂装置及控制方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种可调农具侧倾姿态及耕深的悬挂装置，其特征在于，包括提升叉(1)、提升杆、伸缩杆和下拉杆；所述提升叉(1)上活动安装有提升杆的一端，提升杆的另一端滑动安装在下拉杆上；所述提升杆与下拉杆之间安装有伸缩杆；提升杆与下拉杆之间的夹角可通过伸缩杆调节；所述提升叉(1)活动安装在机身上，提升叉(1)与机身之间也通过伸缩杆连接；提升叉(1)与机身之间的角度可通过伸缩杆调节；所述提升叉(1)与农具(7)上均设置有倾角传感器；且倾角传感器与ECU(19)连接；通过电磁换向阀来调节伸缩杆；电磁换向阀的一端与ECU(19)连接；另一端与液压泵(15)连接。
2.根据权利要求1所述的可调农具侧倾姿态及耕深的悬挂装置，其特征在于，所述提升叉(1)为U字形结构；U字形结构上安装有倾角传感器Ⅰ(2)；提升叉(1)中心位置的杆通过转动副(24)铰接在机身上。
3.根据权利要求2所述的可调农具侧倾姿态及耕深的悬挂装置，其特征在于，所述提升叉(1)的U字形两端分别通过球副与左提升杆(10)、右提升杆(4)的一端铰接；所述左提升杆(10)、右提升杆(4)的另一端通过移动副铰接在左下拉杆(9)、右下拉杆(6)上；所述左提升杆(10)与左下拉杆(9)之间设置有左伸缩杆(11)；所述右提升杆(4)与右下拉杆(6)之间设置有右伸缩杆(3)；左下拉杆(9)、右下拉杆(6)及上拉杆(5)的一端通过球副铰接在机身上，另一端的端点为农具(7)的挂接点，农具(7)挂接组成三角形。
4.根据权利要求3所述的可调农具侧倾姿态及耕深的悬挂装置，其特征在于，农具三角形与地面平行的边的中心位置上设置有倾角传感器Ⅱ(8)。
5.根据权利要求1所述的可调农具侧倾姿态及耕深的悬挂装置，其特征在于，悬挂装置安装在拖拉机机体(12)上。
6.根据权利要求1所述的可调农具侧倾姿态及耕深的悬挂装置，其特征在于，所述ECU(19)与控制面板(20)连接。
7.根据权利要求3所述的可调农具侧倾姿态及耕深的悬挂装置，其特征在于，所述左伸缩杆(11)、右伸缩杆(3)和前伸缩杆(13)包括前杆(22)和后杆(23)，所述前杆(22)和后杆(23)之间通过油缸移动副(21)连接；所述油缸移动副(21)均为驱动运动副。
8.一种可调农具侧倾姿态及耕深的悬挂装置的控制方法，其特征在于，包括侧倾姿态调节模式与耕深调节模式；
侧倾姿态调节模式：ECU(19)接收倾角传感器Ⅱ(8)的农具侧倾角度信号和控制面板(20)设定的理想农具侧倾角信号，上述两种信号经过ECU(19)计算处理后，得出伸缩杆的伸缩长度值，ECU(19)根据得出的伸缩杆的伸缩长度值向液压系统发出指令，调节伸缩杆，使得提升杆下端在与之连接的下拉杆上的移动副位置发生改变，下拉杆一端连接在拖拉机机体(12)上，另一端会随着移动副的位置改变而上下移动，ECU(19)时刻接收倾角传感器Ⅱ(8)的农具侧倾角度信号，计算出农具(7)的侧倾角度与控制面板(20)设定的理想农具侧倾角的偏差，若偏差在许可范围内，则不进行农具(7)的调整，反之则进行调整，之后重复上述过程，直至完成农具(7)目标侧倾角度的调节；
耕深调节模式：ECU(19)接收倾角传感器Ⅰ(2)的提升叉倾角信号和控制面板(20)设定的理想农具高度信号，经过标定可获得农具距离地面的高度与提升叉倾角的关系，上述两种信号经过ECU(19)计算处理后，得出伸缩杆的伸缩长度值，ECU(19)根据得出的伸缩杆伸缩长度值向液压系统发出指令，调节伸缩杆，ECU(19)时刻接收倾角传感器Ⅰ(2)的提升叉倾角信号，计算出农具(7)距离地面的高度与控制面板(20)设定的理想农具高度的偏差，若偏差在许可范围内，则不进行农具(7)的调整，反之则进行调整，之后重复上述过程，直至完成农具(7)目标耕深的调节。

说明书全文

一种可调农具侧倾姿态及耕深的悬挂装置及控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及农具悬挂装置，尤其涉及一种可调农具侧倾姿态及耕深的悬挂装置及控制方法。

背景技术

[0002] 近几年，随着我国农业机械化水平的提高，广大平原地区已基本实现农业机械化，但是丘陵山区农业机械化水平还很低，是我国全面实现农业机械化的瓶颈。丘陵地区农业机械化水平低的原因除了包括丘陵山区农机作业水平低，作业条件恶劣以外，更重要的原因是现有的农业机械缺乏对山区坡地作业的适应性。目前，我国丘陵山地拖拉机调平的技术主要解决了拖拉机机身调平的问题。在拖拉机行进的过程中，因采用的仍是传统的三点悬挂装置，当车身获得调平后，拖拉机悬挂的工作平面与坡地平面会有一定的夹角，因此，在拖拉机耕作时，悬挂的耕作深度左右不均匀且有较大差异，从而影响拖拉机耕作的效果。

发明内容

[0003] 为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可调农具侧倾姿态及耕深的悬挂装置及控制方法，在山地坡地作业时，可以通过调整农具悬挂装置来实现对挂接农具的高度和侧倾角的调节，实现农具与坡地地形的仿形作业，使得作业效果得到改善。

[0004] 本发明采取的技术方案为：

[0005] 一种可调农具侧倾姿态及耕深的悬挂装置，包括提升叉、提升杆、伸缩杆和下拉杆；所述提升叉上活动安装有提升杆的一端，提升杆的另一端滑动安装在下拉杆上；所述提升杆与下拉杆之间安装有伸缩杆；提升杆与下拉杆之间的夹角可通过伸缩杆调节；所述提升叉活动安装在机身上，提升叉与机身之间也通过伸缩杆连接；提升叉与机身之间的角度可通过伸缩杆调节；所述提升叉与农具上均设置有倾角传感器；且倾角传感器与ECU连接；通过电磁换向阀来调节伸缩杆；电磁换向阀的一端与ECU连接；另一端与液压泵连接。

[0006] 进一步的，所述提升叉为U字形结构；U字形结构上安装有倾角传感器I；提升叉中心位置的杆通过转动副铰接在机身上。

[0007] 进一步的，所述提升叉的U字形两端分别通过球副与左提升杆、右提升杆的一端铰接；所述左提升杆、右提升杆的另一端通过移动副铰接在左下拉杆、右下拉杆上；所述左提升杆与左下拉杆之间设置有左伸缩杆；所述右提升杆与右下拉杆之间设置有右伸缩杆；左下拉杆、右下拉杆及上拉杆平行，且左下拉杆、右下拉杆及上拉杆的一端通过球副铰接在机身上，另一端的端点为农具的挂接点，组成农具挂接三角形。

[0008] 进一步的，农具三角形与地面平行的边的中心位置上设置有倾角传感器Ⅱ。

[0009] 进一步的，农具挂接在农具挂接点上。

[0010] 进一步的，悬挂装置安装在拖拉机机体上。

[0011] 进一步的，所述ECU与控制面板连接。

[0012] 进一步的，所述左伸缩杆、右伸缩杆和前伸缩杆包括前杆和后杆，所述前杆和后杆之间通过油缸移动副连接；所述油缸移动副均为驱动运动副。

[0013] 一种可调农具侧倾姿态及耕深的悬挂装置的控制方法，包括侧倾姿态调节模式与耕深调节模式；

[0014] 侧倾姿态调节模式：ECU接收倾角传感器Ⅱ的农具侧倾角度信号和控制面板设定的理想农具侧倾角信号，上述两种信号经过ECU计算处理后，得出伸缩杆的伸缩长度值，ECU根据得出的伸缩杆的伸缩长度值向液压系统发出指令，调节伸缩杆，使得提升杆下端在与之连接的下拉杆上的移动副位置发生改变，下拉杆一端连接在拖拉机机体上，另一端会随着移动副的位置改变而上下移动，ECU时刻接收倾角传感器Ⅱ的农具侧倾角度信号，计算出农具的侧倾角度与控制面板设定的理想农具侧倾角的偏差，若偏差在许可范围内，则不进行农具的调整，反之则进行调整，之后重复上述过程，直至完成农具目标侧倾角度的调节；

[0015] 耕深调节模式：ECU接收倾角传感器I的提升叉倾角信号和控制面板设定的理想农具高度信号，经过标定可获得农具距离地面的高度与提升叉倾角的关系，上述两种信号经过ECU计算处理后，得出伸缩杆的伸缩长度值，ECU根据得出的伸缩杆伸缩长度值向液压系统发出指令，调节伸缩杆，ECU时刻接收倾角传感器I的提升叉倾角信号，计算出农具距离地面的高度与控制面板设定的理想农具高度的偏差，若偏差在许可范围内，则不进行农具的调整，反之则进行调整，之后重复上述过程，直至完成农具目标耕深的调节。

[0016] 本发明的有益效果：

[0017] 1.能够通过调节移动副和转动副对农具与地面的相对高度及农具侧倾角度的控制，在拖拉机耕作过程中，使得农具耕作深度保持一致，耕地更加均匀。

[0018] 2.通过调节左伸缩杆上、右伸缩杆上、前伸缩杆上的油缸驱动副，实现对农具与地面的相对高度、侧倾角度的调节。

[0019] 3.在调整农具横向倾斜姿态时，可以保证农具重心在拖拉机牵引中心线上，不会引起拖拉机的偏牵引。

[0020] 4.可用于底盘自动调平的拖拉机在坡地的作业，通过农具侧倾姿态和耕深的调节实现农具与坡地地形的仿形作业，实现耕作深度的横向均匀性。

[0021] 5、在调整农具高度位置及侧倾角度时，利用电磁换向阀控制液压油路的通断，简单、可靠性高并且能够实现农具姿态的快速调节。

[0022] 6、能够通过传感器实时接收农具侧倾角度与高度位置信号，使得电控液压调节系统在完成对农具侧倾姿态和高度位置调节时实现精确调整。

[0023] 7、本发明利用电控液压调节系统完成悬挂机构的调节，该系统响应速度快，在需要调节农具姿态时，能够及时快速的对农具姿态实现调节。附图说明

[0024] 图1为一种可调农具侧倾姿态及耕深的悬挂装置原理结构图。

[0025] 图2为左(右、前)伸缩杆结构示意图。

[0026] 图3为提升叉自由度分析图。

[0027] 图4为左(右)伸缩杆伸缩时左(右)下拉杆位置示意图。

[0028] 图5为农具左倾位置示意图。

[0029] 图6为农具水平位置示意图。

[0030] 图7为农具右倾位置示意图。

[0031] 图8为一种可调农具侧倾姿态及耕深的拖拉机悬挂装置挂接农具运输图。

[0032] 附图标记说明如下：1-提升叉；2-倾角传感器I；3-右伸缩杆；4-右提升杆；5-上伸缩杆；6-右下拉杆；7-农具；8-倾角传感器Ⅱ；9-左下拉杆；10-左提升杆；11-左伸缩杆；12-拖拉机机体；13-前伸缩杆；14-油箱；15-液压泵；16-电磁换向阀I；17-电磁换向阀Ⅱ；18-电磁换向阀Ⅲ；19-ECU；20-控制面板；21-油缸移动副；22-前杆；23-后杆；24-转动副。

具体实施方式

[0033] 下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

[0034] 目前拖拉机与农具挂接一般采用三点挂接，农具挂接在设置的三个农具挂接点处，实现农具的三点悬挂。本发明提供的一种可调农具侧倾姿态及耕深的拖拉机悬挂装置，也是采用的现有的三点悬挂方式。

[0035] 1)一种可调农具侧倾姿态及耕深的悬挂装置的结构与连接

[0036] 结合附图1所示，本发明的装置包括提升叉1、左伸缩杆11、右伸缩杆3、左提升杆10、右提升杆4、左下拉杆9、右下拉杆6、上拉杆5、倾角传感器I2、倾角传感器Ⅱ8、前伸缩杆
13、ECU19、控制面板20；左提升杆10一端与提升叉1之间通过球副铰接，另一端与左下拉杆9之间通过移动副铰接，右提升杆4一端与提升叉1之间通过球副铰接，另一端与右下拉杆6之间通过移动副铰接；提升叉1与左提升杆10之间装有左伸缩杆11，左伸缩杆11一端与提升叉
1之间通过球副铰接，另一端与左提升杆10之间通过球副铰接；提升叉1与右提升杆4之间装有右伸缩杆3，右伸缩杆3一端与提升叉1之间通过球副铰接，另一端与右提升杆4之间通过球副铰接，提升叉1一端与拖拉机机体12通过转动副24铰接，倾角传感器I2安装在提升叉1上平面，用于测量提升叉的倾角，倾角传感器Ⅱ8安装在农具7三角形与地面平行的边的中心位置上，用于测量农具的倾角。ECU20一端与倾角传感器I2、Ⅱ8和控制面板20相连，另一端与电磁换向阀I16、电磁换向阀Ⅱ17、电磁换向阀Ⅲ18相连，所述电磁换向阀I16、电磁换向阀Ⅱ17、电磁换向阀Ⅲ18的一端与液压泵15相连，另一端与左伸缩杆11、前伸缩杆13和右伸缩杆3相连。

[0037] 2)一种可调农具侧倾姿态及耕深的拖拉机悬挂装置的工作原理

[0038] 结合附图1所示，ECU19接收倾角传感器Ⅱ8的农具侧倾角度信号和控制面板20设定的理想农具侧倾角信号，两种信号经过ECU19计算处理后，得出左伸缩杆11、右伸缩杆3的伸缩长度值，ECU19根据得出的左伸缩杆11、右伸缩杆3的伸缩长度值向液压系统发出指令，通过电控液压系统调节左伸缩杆11、右伸缩杆3的伸长或者收缩，使得左提升杆10、右提升杆4下端在与之连接的左下拉杆9、右下拉杆6上移动，结合附图4所示，左下拉杆9、右下拉杆6一端连接在拖拉机机体12上，另一端会上下移动，从而调节农具7侧倾角度。

[0039] 结合附图1所示，ECU19接收倾角传感器I2的提升叉倾角信号和控制面板20设定的理想农具高度信号，经过标定可获得农具距离地面的高度与提升叉倾角的关系，两种信号经过ECU19计算处理后，得出前伸缩杆13的伸缩长度值，ECU19根据得出的前伸缩杆13伸缩长度值向液压系统发出指令，通过电控液压系统调节前伸缩杆13伸长或者收缩，从而调节提升叉1与拖拉机机体12连接的转动副，结合附图8所示，使得下拉杆与水平方向的夹角α发生改变，完成农具7高度的调节。

[0040] 具体实施例

[0041] 本发明所述一种可调农具侧倾姿态及耕深的拖拉机悬挂装置及控制方法具体实施案例。

[0042] 1)农具侧倾角的调节应用：

[0043] 初始状态时，电磁换向阀I16、电磁换向阀Ⅲ18工作在中位，油路断开，结合附图6所示，农具处于平衡状态，此时下拉杆所处的位置如图4中的位置2。

[0044] 当ECU19收到控制面板20设定的理想右倾角度信号和倾角传感器Ⅱ8的农具侧倾角度信号时，两种信号经过ECU19计算处理后，得出左右伸缩杆的伸缩长度值，ECU19根据得出的左右伸缩杆的伸缩长度值向液压系统发出指令，分别控制电磁换向阀I16DT2、Ⅲ18DT5得电，如图4所示，左伸缩杆11伸长，左提升杆10下端在左下拉杆9上向右移动，左下拉杆9一端通过球副铰接在拖拉机机体12上，另一端的位置由位置2到位置3逐渐向上运动；同时右伸缩杆3收缩，右提升杆4下端在右下拉杆6上向左移动，右下拉杆6一端通过球副铰接在拖拉机机体12上，另一端的位置由位置2到位置1逐渐向下运动，ECU19时刻接收倾角传感器Ⅱ8的侧倾角信号θ2，当农具侧倾角度θ2与控制面板20设定的目标侧倾角度信号相同时，ECU19控制电磁换向阀I16和Ⅲ18，使得电磁换向阀I16和Ⅲ18的2个端口都不得电，阀芯处于中位，保持农具侧倾角度不变，则农具目标倾角度调节完成。调节完成后，结合附图7所示，农具7的侧倾状态为右倾状态。

[0045] 反之，当ECU19收到控制面板20设定的理想左倾角度信号和倾角传感器Ⅱ8的农具侧倾角度信号时，两种信号经过ECU19计算处理后，得出左右伸缩杆的伸缩长度值，ECU19根据得出的左右伸缩杆的伸缩长度值向液压系统发出指令，分别控制电磁换向阀I16DT1、Ⅲ18DT6得电，如图4所示，左伸缩杆11收缩，左提升杆10下端在左下拉杆9上向左移动，左下拉杆9一端通过球副铰接在拖拉机机体12上，另一端的位置由位置2到位置1逐渐向下运动；同时右伸缩杆3伸长，右提升杆4下端在右下拉杆6上向右移动，右下拉杆6一端通过球副铰接在拖拉机机体12上，另一端的位置由位置2到位置3逐渐向上运动，ECU19时刻接收倾角传感器Ⅱ8的侧倾角信号θ2，当农具侧倾角度θ2与控制面板20设定的目标侧倾角度信号相同时，ECU19控制电磁换向阀I16和Ⅲ18，使得电磁换向阀I16和Ⅲ18的2个端口都不得电，阀芯处于中位，保持农具侧倾角度不变，则农具目标倾角度调节完成。调节完成后，结合附图5所示，农具7的侧倾状态为右倾状态。

[0046] 2)农具高度的调节应用：

[0047] 初始状态时，电磁换向阀Ⅱ17工作在中位，油路断开。如图8所示，当拖拉机在作业过程中要增加农具的耕作深度时，ECU19接收倾角传感器I2的提升叉倾角信号和控制面板20设定的理想农具高度信号，经过标定可获得农具距离地面的高度与提升叉倾角的关系，两种信号经过ECU19计算处理后，得出前伸缩杆13的伸缩长度值，ECU19根据得出的前伸缩杆13伸缩长度值向液压系统发出指令，控制电磁换向阀Ⅱ17DT3得电，让电磁换向阀Ⅱ17处于左侧工作位置，前伸缩杆13收缩，从而调节提升叉1与拖拉机机体12连接的转动副，使得下拉杆与水平方向的夹角α减小，ECU时刻接收倾角传感器I2的倾角信号，当农具的高度信号与控制面板20设定的目标高度信号相同时，ECU19控制换向阀，使得电磁换向阀Ⅱ17的2个端口都不得电，阀芯处于中位，保持农具7高度不变，则增加农具目标耕作深度过程调节完成。

[0048] 反之，当拖拉机在作业过程中要减少农具的耕作深度时，ECU19接收倾角传感器I2的提升叉倾角信号和控制面板20设定的理想农具高度信号，经过标定可获得农具距离地面的高度与提升叉倾角的关系，两种信号经过ECU19计算处理后，得出前伸缩杆13的伸缩长度值，ECU19根据得出的前伸缩杆13伸缩长度值向液压系统发出指令，控制电磁换向阀Ⅱ17DT4得电，让电磁换向阀Ⅱ17处于右侧工作位置，前伸缩杆13伸长，从而调节提升叉1与拖拉机机体12连接的转动副，使得下拉杆与水平方向的夹角α增大，ECU时刻接收倾角传感器I2的倾角信号，当农具的高度信号与控制面板20设定的目标高度信号相同时，ECU19控制电磁换向阀Ⅱ17，使得电磁换向阀Ⅱ17的2个端口都不得电，阀芯处于中位，保持农具7高度不变，则减少农具目标耕作深度过程调节完成。

[0049] 所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

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