一种丘陵山地拖拉机转向同步液压系统及转向控制方法与流程

本发明属于农业机械液压系统技术领域，适用于丘陵山地拖拉机，具体涉及一种丘陵山地拖拉机转向同步液压系统及转向控制方法。

背景技术：

近几年来，由于我国经济的快速发展，农业的发展越来越重要，拖拉机等一系列的农业机械的使用已经全面化，尤其在山地和丘陵等地形特别复杂的地区，对拖拉机的工作强度与性能要求更高，因此研究出一款高性能，适用于我国丘陵山地耕作的小型拖拉机对推动我国农业智能化发展来说非常关键。

转向系统是车辆中非常重要的一部分，转向系统能够改变和恢复车辆的前进方向，当车辆直线行驶由于某些原因导致偏离其前进方向时，也可以通过转向系统来改正车辆的前进方向。因此，拖拉机转向系统的性能好坏直接影响着拖拉机的工作效率与安全性能。

目前我国的拖拉机使用最多的是全液压转向系统，全液压转向系统具有结构简单和占用空间小等优点，转向方式均使用前轮转向技术。但前轮转向转弯半径大，在地势比较复杂的丘陵山地地区不利于拖拉机作业。四轮转向技术可以减小转弯半径，使转向操纵灵活。在我国现有的使用全液压转向系统的四轮转向车辆中，前后轮的转向机构相同，前后轮的转向角度相同，前后液压缸的行程也完全相同。当遇到前后轮轮距相同，但是前后轮大小不同、前后桥转向机构可用安装空间不同所导致的前后轮的转向角度要求不同、前后液压缸行程不同的情况时，现有的全液压转向系统并不能解决前后轮转向同步与回正同步的问题。

专利cn201405924y公开了一种前后轮同步转向机构,在该专利所述技术方案中,在车辆进行转向时，能够使前轮与后轮产生大小相等、方向相反的转向角，使转向半径减小，转向灵活等优点。

上述专利的技术虽然能够增强转向的灵活性能，但只能实现车辆在转向时，前后轮同步产生大小相等、方向相反的转向角，并未解决一个关键性问题：当遇到前后轮轮距相同，前后轮的转向角度要求不同、前后液压缸行程不同的情况时，现有的全液压转向系统并不能实现转向同步与回正同步。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中的不足，提出了一种丘陵山地拖拉机转向同步液压系统及转向控制方法，本发明在前后轮转向角度要求不同的情况下，能够实现前后轮转向同步与回正同步。结合说明书附图，本发明的技术方案如下：

一种丘陵山地拖拉机转向同步液压系统，所述液压系统由供油组件、全液压转向器6、二位三通手动向阀ⅰ7、前转向液压缸8、二位四通电磁换向阀9、后转向液压缸12、齿轮分配器14、二位三通电磁换向阀15和二位三通手动换向阀ⅱ17组成；

油箱1与全液压转向器6的p口连接，全液压转向器6的a口与二位三通手动换向阀ⅰ7的一端p口相连，二位三通手动换向阀ⅰ7的另一端有油口a口和b口，二位三通手动换向阀ⅰ7的a口与前转向液压缸8的c口相连，二位三通手动换向阀ⅰ7的b口与后转向液压缸12的f口相连；

前转向液压缸8的d口与二位三通电磁换向阀15一端b口连接，在前转向液压缸8的c口和前转向液压缸8的d口处各并联一路分别与二位四通电磁换向阀9的一端a口和b口连接，二位四通电磁换向阀9的另一端p口与齿轮分配器14左侧相连，二位四通电磁换向阀9的o口与后转向液压缸12的e口相连，后转向液压缸12的f口并联一路与齿轮分配器14的右侧相连，后转向液压缸12的e口并联一路与二位三通手动换向阀ⅱ17的一端b口连接，此处的齿轮分配器14能够根据前后轮转向角的不同按比例分配前后液压缸所需要的流量，从而使前后轮实现转向同步和回正同步；

齿轮分配器14的出油口连接二位三通电磁换向阀15的一端a口，二位三通电磁换向阀15的另一端p口与二位三通手动换向阀ⅱ17的一端a口连接，二位三通手动换向阀ⅱ17的另一端p口与全液压转向器6的b口连接，

所述全液压转向器6的t口通过回油管路接回油箱1，且在回油管路上安装有节流阀。

一种丘陵山地拖拉机转向同步液压系统，其中，在所述液压系统中还包括一组液压锁11，所述液压锁由四个液控单向阀10组成；第一个液控单向阀串联在二位三通手动换向阀ⅰ7与后转向液压缸12的连接管路上；第二个液控单向阀串联在二位四通电磁换向阀9o口与后转向液压缸12e口的连接管路上；第三个液控单向阀串联在后转向液压缸12f口与齿轮分配器14右侧的连接管路上；第四个液控单向阀串联在后转向液压缸12e口与二位三通手动换向阀ⅱ17b口的连接管路上；当不需要后转向液压缸12工作时，液压锁11能够将后转向液压缸12锁住，提高拖拉机的安全性能。

一种丘陵山地拖拉机转向同步液压系统，其中，所述供油组件由油箱1、恒流泵2、测压接头3、压力表ptb系列测压装置4、plf系列压力管路过滤器5和吸油滤油器22组成；油箱1通过油管与恒流泵2相连，吸油滤油器22串联在油箱1与恒流泵2的连接管路上，用来过滤油液中的杂质；恒流泵2与plf系列压力管路过滤器5通过油管连接到一起；测压接头3和压力表ptb系列测压装置4并联在恒流泵2的出口处，用来测量系统的压力；plf系列压力管路过滤器5经油管与全液压转向器6的p口连接；

一种丘陵山地拖拉机转向同步液压系统，其中，安装在回油管路上的节流阀为mg型节流阀19，mg型节流阀19通过油管接回油箱1，同时，在油箱1处安装有用来过滤空气杂质的液压空气滤清器20以及用来测量油箱1中的油位和温度的液位液温计21。

一种丘陵山地拖拉机转向同步液压系统的转向控制方法，所述转向控制方法包括前轮转向控制过程、后轮转向控制过程以及四轮转向控制过程；方面盘逆时针旋转，全液压转向器6的p口和a口相连，t口与b口相连；方面盘顺时针旋转时，全液压转向器6的p口和b口相连，t口与a口相连；

所述前轮转向控制过程中，方面盘顺时针旋转与方面盘逆时针旋转控制过程中，液压系统的各阀门状态均相同，且油液流向互逆；当方向盘逆时针旋转时，两位三通手动换向阀ⅰ7的p口和a口相连，油液从全液压转向器6的a口出来经二位三通手动换向阀ⅰ7流向前转向液压缸8；二位三通电磁换向阀15的p口和b口相连，油液从前转向液压缸8的d油口出来经二位三通电磁换向阀15流向二位三通手动换向阀ⅱ17；二位三通手动换向阀ⅱ17的p口和a口相连，油液从二位三通电磁换向阀15的p口出来经两位三通手动换向阀ⅱ17流回全液压转向器6的b口；二位四通电磁换向阀9的油路处于关闭状态；

所述后轮转向控制过程中，方面盘顺时针旋转与方面盘逆时针旋转控制过程中，液压系统的各阀门状态均相同，且油液流向互逆；当方向盘逆时针旋转时，二位三通手动换向阀ⅰ7的p口和b口相连，油液从全液压转向器6的a口出来经二位三通手动换向阀ⅰ7流向后转向液压缸12的f口；二位三通手动换向阀ⅱ17的p口和b口相连，油液从后转向液压缸12的e口出来经二位三通手动换向阀ⅱ17流回全液压转向器6的b口；二位三通电磁换向阀15的p口和b口相连，油液不流通；二位四通电磁换向阀9的油路处于关闭状态；

所述四轮转向控制过程中，方面盘顺时针旋转与方面盘逆时针旋转控制过程中，液压系统的各阀门状态均相同，且油液流向互逆；当方向盘逆时针旋转时，二位三通手动换向阀ⅰ7的p口和a口相连，二位四通电磁换向阀9的p口和b口，二位四通电磁换向阀9的o口和a口相连，油液从全液压转向器6的a口出来经二位三通手动换向阀ⅰ7后，一路流向前转向液压缸8的c口,另一路经二位四通电磁换向阀9流向后转向液压缸12的e口；二位三通电磁换向阀15的p口和a口相连，二位三通手动换向阀ⅱ17的p口和a口相连，油液从齿轮分配器14出来经二位三通电磁换向阀15、二位三通手动换向阀ⅱ17流回全液压转向器6的b口；齿轮分配器14能够根据前后轮转向角的不同按比例分配前转向液压缸8和后转向液压缸12所需要的流量，从而使前后轮实现转向同步和回正同步。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.本发明所设计的转向同步液压系统，在前后轮转向角要求不同，即前后液压缸的行程不同时，采用齿轮分配器能够实现前后轮转向同步与回正同步。齿轮分配器能够根据前后转向液压缸对流量的不同要求来对其按比例分配流量，从而实现同步的功能。

2.本发明所设计的转向同步液压系统中，在后转向液压缸进出口处装有四个液控单向阀，构成液压锁。由于丘陵山地拖拉机工作环境差，当在坡地进行作业时，液压缸很容易出现运动的情况，从而使车轮偏转，拖拉机作业不安全，本发明中的液压锁能在不需要液压缸工作时将其锁定，提高拖拉机的工作效率以及安全性能。

3.本发明所设计的转向同步液压系统中，当使用四轮转向时，齿轮分配器出口处的溢流阀用来消除每一次的累积误差，前后液压缸开始同时伸出时，由于误差前后液压缸难以同时到达，一旦有一个转向液压缸先到达,此时回路出口处的溢流阀开始溢流使另一个转向液压缸继续工作，直到两个转向液压缸全部完全伸出。当转向液压缸返回时，齿轮分配器开始反转，溢流阀此时作为补油阀来消除气穴。

4.本发明所设计的转向同步液压系统中，在全液压转向器和前后转向液压缸之间分别各安装一个二位三通换向阀，通过调整这两个换向阀可以切换转向方式，同时二位三通换向阀均选取手动换向阀，当拖拉机在转向过程中如果电路出现故障，可以通过手动调节这两个手动换向阀，使前后液压缸回到中位，拖拉机完成转向功能。

5.本发明所设计的转向同步液压系统中，将两个二位三通手动换向阀做成一个集成块，使操作方便，节省安装空间。

6.本发明所设计的转向同步液压系统中，选用压力表ptb系列测压装置测量液压系统压力，传统的液压系统必须在各压力点处安装压力表和压力表开关，而压力表ptb系列测压装置只需要在各测压点安装测压接头，具有结构先进，体积较小、使用方便、使用寿命长等优点。

7.本发明所设计的转向同步液压系统中，选用plf系列压力管路过滤器，此种过滤器有旁通阀和压差发讯装置，一旦滤芯出现堵塞且进出口压差达到发讯设定值时，此时发讯器发出信号，更换滤芯，采用plf系列压力管路过滤器具有结构紧凑、安装简易、可靠性高的特点。

附图说明

图1是本发明所述一种丘陵山地拖拉机转向同步液压系统的组成结构示意图；

图2是本发明所述一种丘陵山地拖拉机转向同步液压系统中，前轮向左转时的液压系统示意图；

图3是本发明所述一种丘陵山地拖拉机转向同步液压系统中，后轮向左转时的液压系统示意图；

图4是本发明所述一种丘陵山地拖拉机转向同步液压系统中，四轮转向左转时的液压系统示意图；

图5a-图5c是本发明所述一种丘陵山地拖拉机转向同步液压系统中，换向阀处于初始位置示意图，其中：

图5a为二位四通电磁换向阀的初始位置示意图；

图5b为二位三通电磁换向阀的初始位置示意图；

图5c为二位三通手动换向阀ⅰ和二位三通手动换向阀ⅱ的初始位置示意图；

图6a-图6c是本发明所述一种丘陵山地拖拉机转向同步液压系统中，换向阀处于动作位置示意图，其中：

图6a为二位四通电磁换向阀的动作位置示意图；

图6b为二位三通电磁换向阀的动作位置示意图；

图6c为二位三通手动换向阀ⅰ和二位三通手动换向阀ⅱ的动作位置示意图；

图中：

1.油箱，2.恒流泵，3.测压接头，

4.压力表ptb系列测压装置，5.plf系列压力管路过滤器，6.全液压转向器，

7.二位三通手动换向阀ⅰ，8.前转向液压缸，9.二位四通电磁换向阀，

10.液控单向阀，11.液压锁，12.后转向液压缸，

13.dbg型溢流阀，14.齿轮分配器，15.二位三通电磁换向阀，

16.二位三通电磁换向阀安装底板，17.二位三通手动换向阀ⅱ，18.集成块，

19.mg型节流阀，20.液压空气滤清器，21.液位液温计，

22.吸油滤油器。

具体实施方式

为进一步阐述本发明的技术方案，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：

本发明提供了一种丘陵山地拖拉机转向同步液压系统，该转向同步液压系统能够实现：前轮转向、后轮转向和四轮转向三种转向方式。当切换转向方式时，前后液压缸必须回到中位才允许切换。所述转向同步液压系统主要由以下组成：油箱1、恒流泵2、测压接头3、压力表ptb系列测压装置4、plf系列压力管路过滤器5、全液压转向器6、二位三通手动向阀ⅰ7、前转向液压缸8、二位四通电磁换向阀9、液控单向阀10、后转向液压缸12、dbg型溢流阀体13、齿轮分配器14、二位三通电磁换向阀15、二位三通手动换向阀ⅱ17、mg型节流阀19、液压空气滤清器20、液位液温计21和吸油滤油器22。具体连接方式如下所述：

如图1、图5a-图5c所示，本发明公开一种丘陵山地拖拉机转向同步液压系统，油箱1通过油管与恒流泵2相连，在油箱1与恒流泵2连接的管路上串联一个吸油滤油器22，用来过滤油液中的杂质；恒流泵2与plf系列压力管路过滤器5通过油管连接到一起，同时在恒流泵2的出口处并联一个测压接头3和压力表ptb系列测压装置4，用来测量系统的压力；plf系列压力管路过滤器5经油管与全液压转向器6连接，全液压转向器6的a口出来的油管与二位三通手动换向阀ⅰ7的一端p口相连，二位三通手动换向阀ⅰ7的另一端有两个油口a和b，二位三通手动换向阀ⅰ7的a口经油管与前转向液压缸8的c口相连，二位三通手动换向阀ⅰ7的b口经油管与后转向液压缸12的f口相连；同时在二位三通手动换向阀ⅰ7与后转向液压缸12的连接管路上串联一个液控单向阀10来控制油液的方向。前转向液压缸8的d口与二位三通电磁换向阀15的一端b口连接，在前转向液压缸8的c口和前转向液压缸8的d口处各并联一路油管分别接在二位四通电磁换向阀9的一端a口和b口，二位四通电磁换向阀9的另一端p口与齿轮分配器14左侧相连，二位四通电磁换向阀9的o口通过一个液控单向阀10与后转向液压缸12的e口相连，后转向液压缸12的f口并联一路并通过一个液控单向阀10与齿轮分配器14的右侧相连，后转向液压缸12的e口并联一路并通过一个液控单向阀10与二位三通手动换向阀ⅱ17的一端b口连接，此处的齿轮分配器14能够根据前后轮转向角的不同按比例分配前后液压缸所需要的流量，从而使前后轮实现转向同步和回正同步；后转向液压缸12进出油口管路上连接的四个液控单向阀10构成液压锁11，当不需要后转向液压缸12工作时，液压锁11能够将后转向液压缸12锁住，提高拖拉机的安全性能。齿轮分配器14经油管连接到二位三通电磁换向阀15的一端a口，二位三通电磁换向阀15的另一端p口与二位三通手动换向阀ⅱ17的一端a口用油管连接，二位三通手动换向阀ⅱ17的另一端p口通过油管与全液压转向器6的b口相接，其中，二位三通手动换向阀ⅰ7与二位三通手动换向阀ⅱ17用作前轮转向与后轮转向之间的切换，且二位三通手动换向阀ⅰ7与二位三通手动换向阀ⅱ17构成一个集成块18，操作方便，节省安装空间；二位四通电磁换向阀9与二位三通电磁换向阀15用作前轮转向和四轮转向之间以及后轮转向与四轮转向之间的切换。所述全液压转向器6的t口经油管与mg型节流阀19相连，mg型节流阀19通过油管接回油箱1，同时，在油箱1处安装液压空气滤清器20和液位液温计21，其中，液压空气滤清器20用来过滤吸入的空气和新加入油液中的杂质；液位液温计21用来测量油箱1中的油位和温度，从而形成一个完整的液压回路。当拖拉机不转向时，全液压转向器6的p口和t口相连，油液从油箱1流出，依次经过吸油滤油器22、恒流泵2、plf系列压力管路过滤器5流进全液压转向器6的p口，经全液压转向器6的t口流出，经过mg型节流阀19流回油箱1。

结合上述转向同步液压系统，发明还提供了丘陵山地拖拉机转向控制方法，包括：前轮转向、后轮转向和四轮转向三种转向方式。方面盘逆时针旋转，全液压转向器6的p口和a口相连，t口与b口相连；方面盘顺时针旋转时，全液压转向器6的p口和b口相连，t口与a口相连。下面对三种转向方式分别进行具体论述：

一、前轮转向：

如图2、图5a-图5c、图6a-图6c所示，当转向方式选择前轮转向时，包括二位三通手动换向阀ⅰ7、二位三通手动换向阀ⅱ17、二位四通电磁换向阀9和二位三通电磁换向阀15在内的所有换向阀均处于初始位置，此时油管与所有换向阀的初始位置(带有弹簧的一端)相接，即二位三通手动换向阀ⅰ7的p口和a口相连，油液从全液压转向器6的a口出来经二位三通手动换向阀ⅰ7流向前转向液压缸8；二位三通电磁换向阀15的p口和b口相连，油液从前转向液压缸8的d油口出来经二位三通电磁换向阀15流向二位三通手动换向阀ⅱ17；二位三通手动换向阀ⅱ17的p口和a口相连，油液从二位三通电磁换向阀15的p口出来经二位三通手动换向阀ⅱ17流回全液压转向器6的b口；二位四通电磁换向阀9的油路处于关闭状态，油液不流通。由于方向盘顺时针或者逆时针旋转时，全液压转向器6的工作原理相同，此处以方向盘逆时针旋转的工作原理为例，本发明所设计的四轮转向同步液压系统默认转向方式为前轮转向，前轮转向同步液压系统工作原理如下所述：

油液从油箱1中流出，经过吸油滤油器22、恒流泵2、plf系列压力管路过滤器5流进全液压转向器6的p口，此时由于全液压转向器6的p口与a口相连，油液从全液压转向器6的a口流出，经过二位三通手动换向阀ⅰ7，流向前转向液压缸8的c口，推动前转向液压缸8的活塞杆向右运动，油液经前转向液压缸8的d口流出，再经过二位三通电磁换向阀15、二位三通手动换向阀ⅱ17流回全液压转向器6的b口，此时全液压转向器6的b口与t口相连,油液经过全液压转向器6的t口流出，经过mg型节流阀19流回油箱1。

二、后轮转向：

如图3、图5a-图5c、图6a-图6c所示，当转向方式选择后轮转向时，调节二位三通手动换向阀ⅰ7和二位三通手动换向阀ⅱ17使其动作，其它换向阀均处于初始位置，此时油管与二位三通手动换向阀7和二位三通手动换向阀17的动作位置(带有手柄的一端)相接，与二位四通电磁换向阀9和二位三通电磁换向阀15的初始位置(带有弹簧的一端)相接，即二位三通手动换向阀ⅰ7的p口和b口相连，油液从全液压转向器6的a口出来经二位三通手动换向阀ⅰ7流向后转向液压缸12的f口；二位三通手动换向阀ⅱ17的p口和b口相连，油液从后转向液压缸12的e口出来经二位三通手动换向阀ⅱ17流回全液压转向器6的b口；二位三通电磁换向阀15的p口和b口相连，油液不流通；二位四通电磁换向阀9的油路处于关闭状态，油液不流通。由于方向盘顺时针或者逆时针旋转时，全液压转向器6的工作原理相同，此处以方向盘逆时针旋转的工作原理为例，四轮转向同步液压系统工作原理如下所述：

油液从油箱1中流出，经过吸油滤油器22、恒流泵2、plf系列压力管路过滤器5流进全液压转向器6的p口，此时由于全液压转向器6的p口与a口相连，油液从全液压转向器6的a口流出，经过二位三通手动换向阀ⅰ7、液控单向阀10，流向后转向液压缸12的f口，推动后转向液压缸12的活塞杆向左运动，油液经后转向液压缸12的e口流出，再经过液控单向阀10、二位三通手动换向阀ⅱ17流回全液压转向器6的b口，此时全液压转向器6的b口与t口相连,油液经过全液压转向器6的t口流出，经过mg型节流阀流19流回油箱1。

三、四轮转向：

如图4、图5a-图5c、图6a-图6c所示，当转向方式选择四轮转向时，调节二位四通电磁换向阀9和二位三通电磁换向阀15使其动作，其它换向阀均处于初始位置，此时油管与二位四通电磁换向阀9和二位三通电磁换向阀15的动作位置(带有电磁铁的一端)相接，与二位三通手动换向阀ⅰ7和二位三通手动换向阀ⅱ17的初始位置(带有弹簧的一端)相接，即二位三通手动换向阀ⅰ7的p口和二位三通手动换向阀ⅰ7a口相连，二位四通电磁换向阀9的p口和b口，二位四通电磁换向阀9的o口和a口相连，油液从全液压转向器6的a口出来经二位三通手动换向阀ⅰ7后，一路流向前转向液压缸8的c口,另一路经二位四通电磁换向阀9流向后转向液压缸12的e口；二位三通电磁换向阀15的p口和二位三通电磁换向阀15的a口相连，二位三通手动换向阀ⅱ17的p口和a口相连，油液从齿轮分配器14出来经二位三通电磁换向阀15、二位三通手动换向阀ⅱ17流回全液压转向器6的b口。由于方向盘顺时针或者逆时针旋转时，全液压转向器6的工作原理相同，此处以方向盘逆时针旋转的工作原理为例，四轮转向同步液压系统工作原理如下所述：

油液从油箱1中流出，经过吸油滤油器22、恒流泵2、plf系列压力管路过滤器5流进全液压转向器6的p口，此时由于全液压转向器6的p口与a口相连，油液从全液压转向器6的a口流出，经过二位三通手动换向阀ⅰ7，一路流向前转向液压缸8的c口，另一路经过液控单向阀10流向后转向液压缸12的e口，推动前转向液压缸8和后转向液压缸12的活塞杆均向右运动，油液经前转向液压缸8的d口和后转向液压缸12的f口流出，前转向液压缸8的d口出来的油液经过二位四通电磁换向阀9流向齿轮分配器14的左侧，后转向液压缸12的f口出来的油液经过液控单向阀10流向齿轮分配器14的右侧，从齿轮分配器14出来的油液经过二位三通电磁换向阀15、二位三通手动换向阀ⅱ17流回全液压转向器6的b口，此时全液压转向器6的b口与t口相连,油液经过全液压转向器6的t口流出，经过mg型节流阀19流回油箱1。