用于悬挂耙机轮的设备的制作方法与工艺

本发明整体涉及轮式耙机。更具体地，本发明涉及用于耙机的改进的悬挂系统，该耙机具有一个或多个浮置耙机轮，其中悬挂液压缸还用来提升以进行运输。

背景技术：
某些现有技术的轮式耙机使用张紧的螺旋弹簧，以将提升力施加到每个耙机轮上，试图使得每个耙机轮“浮置”。在本说明书中，术语地面作用力用来描述等于单独耙机轮的重量减去提升力所得到的力。如果提升力等于耙机轮的重量，那么地面作用力将等于零。如果提升力超过耙机轮的重量，如同动态条件下可能发生的，那么地面作用力将会是负的，使得耙机轮加速向上。如果提升力为零，那么地面作用力等于耙机轮的重量。现有技术的布置产生的情况是，当每个耙机轮被向上提升时，地面作用力显著地变化，这是因为其相应的弹簧在伸展时力是完全线性的。通常，地面作用力在6到8英寸的行程范围内从零变化到耙机轮的整个重量。当然，每个耙机轮对地面施加不均匀的力是不期望的。现有技术的轮式耙机还采用推管系统或者推管或拉管，以将耙机轮从操作位置移动到运输位置。这些系统还总是众所周知地易于弯曲、挠曲，并且经常导致故障，这也是个问题。与大而宽的耙机相关的另一个问题在于，它们自身中并不具有挠曲接头。从而，当轮在存在不规则地形的区域中越过低的地点时，这些大型耙机将仍然错过拾取农作物，原因是一个或多个耙机轮在现场的洼地中将不会下降得足够低。在使用链条以限制每个单独耙机轮的上下极限的现有技术耙机中，机器上的链条联接件的每个单独的链条联接件需要在耙过程开始时单独地调节，并且如果在使用期间调节不是最佳的，那么每个链条联接件需要在精调过程中再次调节。当条件改变时，可能需要在其它时间重复该过程。使用链条以限制每个单独耙机轮的上下极限的现有技术系统的另一个问题在于，部件是松弛的，使得在从一个地方运输到另一个地方的运输期间产生咔嗒噪声，甚至在耙过程期间，噪声也会到达一定程度。因此，需要提供改进的用于耙设备上轮式耙机的悬挂系统。

技术实现要素：
本发明的目的在于提供用于耙机轮的悬挂系统，耙机轮附接到耙机的工具杆，该悬挂系统将允许浮置耙机轮以合适的力接触地面。本发明的另一个目的在于提供使用相同的液压缸以用来提升耙机轮的悬挂。本发明提供一种耙机设备，其包括：多个耙机轮；工具杆；多个臂，每个臂具有第一端部和第二端部，每个臂的第一端部操作地、可枢转地附接到工具杆，每个耙机轮操作地、可旋转地附接到对应臂的第二端部；闭环液压提升/浮置回路，该闭环液压提升/浮置回路包括：液压蓄力器；以及多个液压提升/浮置缸，每个液压提升/浮置缸的第一部分操作地、可枢转地附接到工具杆，并且每个液压提升/浮置缸的第二部分操作地、可枢转地附接到臂，以承载耙机轮的一部分重量，每个液压提升/浮置缸具有端口，液压蓄力器通过该端口流体地连接到每个液压提升/浮置缸，液压提升/浮置缸、端口和液压蓄力器被布置成在液压流体从液压蓄力器流动到端口和液压提升/浮置缸的情况下提升耙机轮。在一个实施例中，每个液压提升/浮置缸的第一部分操作地、可枢转地附接到工具杆，并且每个液压提升/浮置缸的第二部分操作地、可枢转地附接到臂，以在以下位置之间承载耙机轮的一部分重量：耙机轮第一位置，其中耙机轮处于最低操作位置，以便以第一接地力接触地面；耙机轮第二位置，其中耙机轮处于耙机轮第一位置上方十英寸处，以便以第二接地力接触地面，第一接地力和第二接地力之间的差小于30lbs。在一个实施例中，每个液压提升/浮置缸的第一部分操作地、可枢转地附接到工具杆，并且每个液压提升/浮置缸的第二部分操作地、可枢转地附接到臂，以在第三运输位置中承载耙机轮的一部分重量。在一个实施例中，每个液压提升/浮置缸是枢轴安装的。在一个实施例中，所述耙机设备还包括：(a)第一阀，该第一阀用于控制来自加压液压流体源的液压流体的流动；以及(b)第二阀，该第二阀用于将液压蓄力器与加压液压流体源隔离。在一个实施例中，每个液压提升/浮置缸流体地串联连接到第一阀。在一个实施例中，第二位置受限于液压提升/浮置缸的完全延伸。在一个实施例中，闭环液压提升/浮置回路还包括提起缸，以控制通过提升和降低耙机轮而移动的液压提升/浮置回路的油体积。在一个实施例中，该设备包括单个向上阻挡件，该向上阻挡件构建到液压提升/浮置回路中。在一个实施例中，该液压提升/浮置缸是单向液压提升/浮置缸。在一个实施例中，所述耙机设备还包括：耙机框架，该耙机框架附接到工具杆；以及舌状物，该舌状物附接到耙机框架，以用于拖曳该耙机设备。液压蓄力器用来允许在操作期间液压缸的延伸的改变。提起缸与用于每个耙机轮的提升/浮置缸以及液压蓄力器结合，以升高和降低耙机轮。当提起缸完全缩回时，液压蓄力器和提升/浮置缸已经达到其最大压力，并且当耙机轮完全升高时，提升/浮置缸已经达到其完全延伸。然后，阀稍稍打开，以允许液压蓄力器降压，并且允许提起缸与耙机轮一起在重力作用下延伸一定程度。当在液压蓄力器中达到预定压力时，阀再次关闭。在该预定压力下，单独的耙机轮将以期望的力支承在地面上。本发明涉及用于每个单独耙机轮的悬挂系统，其使用用于每个耙机轮的液压缸以及共用的蓄力器结构，以提供耙机轮的可调节的地面作用力。虽然在现有技术中，这通常利用机械弹簧来实现，但是本发明允许在耙机轮的整个行程范围内具有更加均匀的浮置力。优选的实施例采用的悬挂系统包括液压系统和机械联接件。液压系统包括共用蓄力器、共用提起缸和用于每个耙机轮的单独的缸。机械联接件提供的几何形状将单独液压缸定向到用于每个耙机轮的安装臂，以最小化浮置力的变化。期望的是，在操作条件下，通过预期的行程范围，将地面作用力的变化减小到大约五到十磅。液压系统的设计额外提供的能力允许操作者通过改变系统中的液压压力来调节地面作用力。这是对利用螺旋弹簧而不是液压缸的现有技术耙机的改进，原因是拉伸弹簧随着其变长而增大越多，而不是从耙机轮的最低位置到耙机轮的最高位置，能够在每个单独的耙机轮上保持基本上相同的力，如本发明中可能的情况。与现有技术的系统使用推管或推拉管相比，本发明的另一个优点在于，随着耙机轮在管内滑动而提升耙机轮。这些管易于弯曲、挠曲，并且通常甚至断裂，但是相反，本发明具有液压软管，其仅仅挠曲而避免了这个问题。本发明的另一个优点在于，当液压缸尽可能远地延伸时，具有内建的“向上阻挡件”，如图6B所示，当液压缸尽可能短地延伸时，具有内建的“向下阻挡件”，如图7A-7C所示，而在现有技术的链条系统中，存在许多发出咔嗒声的元件，原因是这些部件不是如同具有液压缸的本发明那样紧密地保持在一起。因此，在本发明中，缸自身内在地操作为紧密向上阻挡件和紧密向下阻挡件。大多数非常大的轮式耙机存在的一个问题在于，由于它们自身不具有挠曲接头，所以它们将会错过在某些位置中拾取农作物。相比之下，在本发明中，这不是问题，原因是每个耙机轮都可以单独地调节而向上和向下，以贴合地面的轮廓。本发明在舌状物的前部上具有调节针阀，以调节压力。采用这种布置，当牵引机运行时，所有的耙机轮都可以同时进行调节。为此，针阀打开，以填充整个系统。之后，针阀关闭，牵引机停止或置于“浮置”状态。之后，流体缓慢流出，以使得耙机轮缓慢向下移动。当在这个过程期间耙机轮刚刚接触地面时，调节针阀关闭。此时，轮式耙机准备进行使用。如果期望的是使得每个耙机轮以较小的向下压力进行浮置，那么较少流体流出，而如果期望的是使得每个耙机轮具有较大的向下压力，那么较多的油流出，从而与每个耙机轮悬挂需要单独调节的现有技术轮式耙机相比，展示出如何容易地利用一个装置调节整个耙机。参考附图，从本发明的以下详细描述中，本发明的其它目的、优点和新颖特征将变得明显。附图说明图1为具有耙机轮的拖曳式农业耙机的第一侧正视图，其具有液压悬挂缸，该图示出了耙机轮如何贴合使用的场地中一个地方的顶部轮廓；图2为具有耙机轮的拖曳式农业耙机的第二侧正视图，其具有液压悬挂缸，该图示出了耙机轮如何贴合使用的场地中第二个地方的顶部轮廓；图3为本发明优选实施例的液压系统的示意图；图4A为处于图4B所示的提升升高位置中的耙机轮之一的俯视图，示出了其如何通过液压缸悬挂附接到工具杆；图4B为处于图4A所示的“中间浮置”位置的耙机轮的侧正视图，示出了耙机轮和安装臂和液压缸如何利用液压缸连接到工具杆；图4C为具有处于图4A和4B所示的升高位置的耙机轮的结构与耙机轮所处的平面垂直地看的视图；图5A为处于图5B所示的提升升高位置中的耙机轮之一的俯视图，示出了其如何通过液压缸悬挂附接到工具杆；图5B为处于图5A所示的升高“高浮置”位置的耙机轮的侧正视图，示出了耙机轮和安装臂和液压缸如何利用液压缸连接到工具杆；图5C为与耙机轮所处的平面垂直地看的结构视图，示出了耙机轮和安装臂和液压缸如何利用液压缸连接到工具杆，其中耙机轮处于图5A和5B所示的升高位置；图6A为处于图6B所示的提升升高位置中的耙机轮之一的俯视图，示出了其如何通过液压缸悬挂附接到工具杆；图6B为处于升高“运输”位置的耙机轮的侧正视图，其中液压缸尽可能远地延伸，以形成自动“向上阻挡”，并且示出了耙机轮和安装臂和液压缸如何利用液压缸连接到工具杆；图6C为具有处于图6A和6B所示的升高位置的耙机轮的结构与耙机轮所处的平面垂直地看的视图；图7A为处于图7B所示的提升升高位置中的耙机轮之一的俯视图，示出了其如何通过液压缸悬挂附接到工具杆；图7B为处于最低位置的耙机轮的侧正视图，其中液压缸尽可能短地延伸，以形成图7A所示的内在的“向下阻挡”，并且示出了耙机轮和安装臂和液压缸如何利用液压缸连接到工具杆；图7C为具有处于图7A和7B所示的升高位置的耙机轮的结构与耙机轮所处的平面垂直地看的视图；图8A为处于图8B所示的提升升高位置中的耙机轮之一的俯视图，示出了其如何通过液压缸悬挂附接到工具杆；图8B为处于比图4B低而比图7B所示位置高的“浮置”位置的耙机轮的侧正视图，示出了耙机轮和安装臂和液压缸如何利用液压缸连接到工具杆；以及图8C为具有处于图8A和8B所示的升高位置的耙机轮的结构与耙机轮所处的平面垂直地看的视图。具体实施方式现在参考附图，其中在整个附图中，相同的附图标记对应于相同的或类似的部件，本发明包括用于利用液压缸14和蓄力器40从工具杆7悬挂耙机轮6的系统。在图1和2中，固定框架拖曳式耙机1装备有单向液压悬挂缸14，该单向液压悬挂缸位于框架10的外边缘处，并且经由枢转联接件13支撑耙机轮6。液压缸14控制耙机轮6相对于地面的取向。工具杆7附接到耙机框架10，耙机框架的前端部上具有舌状物11，但是工具杆7如何附接到框架10的细节不属于本发明的一部分。图3示出了包括牵引机远程阀87的液压回路，和用于控制液压悬挂缸14的回路。通过水力气动蓄力器40提供浮置，水力气动蓄力器40用来交换液压流体与提升/浮置缸14的体积。当耙机轮6下降时，这种功能是必要的，以允许耙机轮6跟随地形，这是在与蓄力器40配合的提升/浮置缸14“浮置”时发生的。水力气动蓄力器40的上部加压气体腔室处于压力之下。该压力与通向液压系统的水力气动蓄力器40的下部腔室共享。耙机轮回路还包括提起缸41和阀39。提起缸41控制移动的油体积，以用于提升和降低耙机轮。阀39可以是手动地操作的球阀，其能够打开以允许流动或者关闭以阻止流动。或者，阀39可以是螺线管操作的阀，其能够在螺线管通电时允许流动，并且在螺线管断电时阻止流动。然而，本发明并不限于这些类型的阀。从图中可以看出，缸14串联布置。这意味着，通过相应缸14的相应耙机轮6的悬挂系统是串联布置的。以下描述阀39的功能。在操作中，拖曳式耙机1经由阀87液压地连接到牵引机(未示出)，该阀提供油源，并且用来将油泵送到图3的液压系统中，以执行各种功能，这些功能包括：1)控制耙机轮6相对于地面的位置，牵引机远程阀87运动到一个极端位置，将使得耙机轮6提升，当运动到另一个极端位置时，将使得耙机轮6降低，当留在中间位置时，将保持耙机轮6处于设定位置；以及2)填充提升/浮置回路。为了确保提起缸41、液压系统的部件(不严格来说，是悬挂系统的一部分)正确地填充油，图3的提升/浮置回路的填充是必要的。提升/浮置缸14和牵引机远程阀87可以利用阀39直接连接或者隔绝。如图3所示，阀39设置在提起缸41的基部处的歧管中。填充是这样完成的，即通过允许油流过阀39，当阀打开时，通过管线流到提起缸41，同时首先允许空气在提起缸41处逸出，然后使缸41完全延伸，同时还将空气排到阀39和提升/浮置缸14之间的管线之外。牵引机远程阀87保持就位，以使得油进入回路，直到提升/浮置缸14处于延伸位置，并且耙机轮6被提升到图6B所示的运输位置。在填充过程的该第一个步骤之后，阀39被锁定，将提升/浮置缸14与牵引机液压的直接连接断开。在本实施例中，对于图1和2所示的固定框架耙机1，蓄力器40被偏置，以通过使其借助管连接到提升/浮置缸14的延伸端口而如同压缩弹簧一样起作用，如图3中最清楚地所示。因此，在填充过程的该第一个步骤期间，牵引机提升耙机轮6并且使蓄力器40加压。为了完成填充过程，牵引机远程阀87通向牵引机液压流体贮存器，从而其不能够使得油通过远程阀87。这允许油从提起缸41流到牵引机液压贮存器。然后，阀39由操作者手动地或电动地打开，以允许重力对蓄力器40做功，而使耙机轮6降低到地面。液压系统压力可以在压力计(未示出)上观察到，从而操作者可以使阀39排出流体，以允许耙机轮6以合适的压力压靠地面。这是通过用于液压系统压力的预定耙机模型指定值而实现的，操作者可以关闭阀39以维持该液压系统压力。蓄力器40偏置以提升耙机轮6，使得耙机轮6保持不会挖掘到地面中，并且还足够小以允许重力作用将耙机轮6压靠着表面并且维持持续的接触。耙机轮能够自由地行进通过一行程范围，该行程范围通常始于地面作用力被调节到通常为大约20磅的期望力的正常操作位置。耙机轮通常能够从该位置向下运动大约4英寸，向上运动大约8到12英寸。耙机液压系统中的油将不断地试图占据体积，以便在整个系统中获得平衡的压力。如果提起缸阀39被锁定，那么油流动受到限制，而不能在悬挂缸14和蓄力器40之间流动。从而，在阀39被锁定的情况下，耙机轮6不能够通过牵引机液压系统而提升或降低，而是仅仅能够通过缸14和蓄力器40之间的油交换而提升或降低，其中缸14和蓄力器40之间的油交换是在耙过程中由于地面不平度(如图1和2所示)而由地面施加在耙机轮6上的力的变化所引起的。当耙机1通过不均匀的地面时，地面在耙机轮6上施加变化的力。油可以在缸14和蓄力器40之间流动，以恒定地维持系统压力，从而保持耙机轮6与地面之间的良好接触。图4A到8C示出了单独的耙机轮，和处于各个位置中的浮置系统。图8A-8C为在静态情形下，在水平地面上可以在操作位置中观察到的代表性位置。这是操作者将用来估计和调节浮置的最有可能的位置。一旦设定，图4A-4C和5A-5C表示在操作期间当轮遇到地形的升高位置时可能遇到的位置。耙机轮可以升高例如大约6英寸，如图4A-4C所示，可以升高大约10英寸，如图5A-5C所示。本发明的优点在于，与现有技术的耙机轮悬挂相比，地面作用力的变化将极大地降低。期望的是，最小化这样的变化。与如图8A-8C所示的在正常操作位置中设定的地面作用力相比，所示的优选实施例在最高操作位置中提供的地面作用力最多多20％，如图5A-5C所示。通过允许耙机轮向下运动，如图7A-7C所示，同时保持相当一致的浮置力，本发明提供了额外的优点。所示的优选实施例允许耙机轮向下运动大约4英寸，而地面作用力将处于操作位置中的地面作用力的60％以内。优选实施例还依靠浮置缸来用作向下阻挡件，当缸完全延伸时，轮的向下运动停止。在操作中，这种悬挂系统提供与耙机轮的耐久性相关的优点。每个耙机轮都包括多个耙齿，耙齿通常包括线材杆。这些杆通过各种方式连接在一起，但是在所有已知的情况下，耙齿的连接已知是可能导致故障的源头。当耙机轮受到改变的地面作用力时，各个耙齿也受到变化的弯曲载荷。弯曲载荷的变化有助于导致耙齿的故障，从而，地面作用的改变最小化的系统在耙齿的耐久性方面具有有益效果。除了改进耙齿耐久性之外，在整个展开的行程范围内提供一致的地面作用力的能力将产生改进的耙动作。单独耙机轮上的地面作用力影响耙齿与农作物和地面接合的方式。较高的地面作用力往往会导致农作物材料的污染增多，原因是耙齿还会沿着农作物材料承载某些污垢。从而，较为一致的地面作用力将提供改进的耙功能。以下的图表绘制了估计的大致地面作用力对竖向轮压力的关系，以便比较采用液压缸的本发明与采用用于耙机轮的弹簧的轮式耙机。弹簧缸最大重量，lbs47.221.8最小重量，lbs09差(最大-最小)47.212.8从最大重量改变％100％27％上述实施例是当前优选的实施例，但是本发明显然并不限于此。因此，根据上述教导，显然能够对本发明做出许多修改和变化。因此，应当理解，在所附权利要求的范围内，本发明可以以除了具体描述的以外的方式实施。