一种用于高地隙植保机自适应调平底盘的调平系统及其调平方法与流程

本发明涉及农业机械设备领域，具体涉及一种用于高地隙植保机自适应调平底盘的调平系统及其调平方法。

背景技术：

水稻是世界主要的粮食作物，在全球广泛种植。我国是水稻的原产国，更是杂交水稻的发源地，杂交水稻的研制成功为解决世界粮食安全问题做出了巨大贡献。目前我国水稻生产已在大部分技术环节，如机械耕地整田、机械直播与机械插秧、机械收割以及谷物烘干机等基本实现了机械化。但受我国传统农业耕作习惯、南方水田泥脚深、田块小、高差大、田间转运较为困难等问题影响，目前，专门针对水田地面植保作业，特别是针对复杂作业环境，能保证机具作业稳定与作业效果稳定的双调平高地隙植保机仍然没有较好的方案。

同时，我国植保机械目前多采用机械固定式车桥，其转向灵活性与轻便性均有待提高，而且其具备作业参数可调的植保机，通常为适用于北方旱地的大型植保机，该类机型具备功能齐全、续航时长等优点的同时，对于南方小田块型的水田作业完全不适应。目前两种主流调平方式在农业领域应用的不足之处：第一种是传统的自动调平系统均采用开关式自控系统，其传感器多为液压随动器，以开、关和死区三种工作方式响应传感器信号。这种自动调平系统在控制左右油缸升降的过程中，存在一个内在的反应误差。第二种是比例式自控系统是以液压比例阀取代开关式自控系统中的电磁换向阀演化而来的。它根据偏差信号的大小，以相应的快慢速度对被控制对象进行连续调节。但这种调平系统对结构的精度要求较高、造价昂贵。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种用于高地隙植保机自适应调平底盘的调平系统及其调平方法，它不仅能使车辆各个方向均可进行自动调平，降低车辆发生纵向侧翻的几率，由于四个液压油缸都是并联在一起，当某个车轮遇到凸起或坑洼地面时，该支腿上的液压油缸将会收缩或伸长，从而液压系统吸收了来自地面对车轮的冲击力，还能起到一定的减震效果。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种用于高地隙植保机自适应调平底盘的调平系统，包括用于支撑植保机的架体、安装固定在架体下侧四个独立驱动的行走机构和液压调平机构，四个行走机构分布在架体的四个不同方向上，每个所述液压调平机构包括升降管和用于控制升降管伸缩并带有两个进出油口的升降双向液压油缸，四个所述升降双向液压油缸以并联的方式连接，四个升降双向液压油缸依次通过能实现升降双向液压油缸的静态锁止并保持升降双向液压油缸的伸缩量不变的双向液压锁组、用以改变液压油进入升降双向液压油缸的方向的三位四通电磁阀组和控制油路开关的二位二通电磁阀组与升降压力油源和升降油箱相连。

作为上述技术方案的进一步改进：所述双向液压锁组中包括五个双向液压锁，所述三位四通电磁阀组包括五个三位四通电磁阀，每个三位四通电磁阀包括进油口a、出油口a、第一工作油口和第二工作油口，进油口a与升降压力油源相连，出油口a与升降油箱相连，每个三位四通电磁阀具有三个工作状态，第一工作状态为使进油口a连通第一工作油口、出油口a连通第二工作油口，第二工作状态为使进油口a连通第二工作油口、出油口a连通第一工作油口，第三工作状态为使进油口a、出油口a、第一工作油口和第二工作油口均相互断开；所述二位二通电磁阀组包括三个二位二通电磁阀，每个二位二通电磁阀包括进油口b和出油口b，进油口b与升降压力油源相连，出油口b与三位四通电磁阀的进口相连，每个二位二通电磁阀具有两个工作状态，第一工作状态为使升降压力油源、进油口b、出油口b和三位四通电磁阀进油口a相互连通，第二工作状态为使升降压力油源、进油口b、出油口b和三位四通电磁阀进油口a相互断开。

进一步，所述升降压力油源包括定量油泵，定量油泵的进口端设有吸油过滤器，出口端设有压油过滤器，三位四通电磁阀组与升降油箱连接的油路上设有液压油散热器和溢流阀。

进一步，所述行走机构包括车轮和可调节车轮行走方向的转向组件，车轮、液压调平机构和转向组件从下至上依次排列，并处于同一竖直方向上，车轮安装在车轮安装架上；所述转向组件包括转向电机和转向轴，所述转向轴外部设有转向轴套，转向轴套外部通过焊接的方式与架体连接，所述转向轴套内部成对安装有与转向轴配套使用的圆锥滚子轴承，所述转向轴的两端伸出转向轴套，转向轴与转向电机、升降管分别通过花键连接；所述液压调平机构的两端分别通过上销轴和下销轴与升降管连接固定，升降管包括与车轮直接连接的升降内管和位于升降内管上方并与升降内管配合使用的升降外管，所述上销轴与升降外管连接，所述下销轴与升降内管连接。

进一步，四个所述液压调平机构呈矩形结构排列，液压调平机构对应的四个升降双向液压油缸的进出油口有三种并联方式，第一种并联方式是将四个升降双向液压油缸的进出油口分别并联在一起做为一组；第二种并联方式是将左前和右前升降双向液压油缸的进出油口并联做为一组、左后和右后升降双向液压油缸的进出油口并联做为一组；第三种并联方式是将左前和左后升降双向液压油缸的进出油口并联做为一组、右前和右后升降双向液压油缸的进出油口并联做为一组。

一种上述的用于高地隙植保机自适应调平底盘的调平系统的调平方法，包括如下步骤：

1)将与四个升降双向液压油缸连接的三位四通电磁阀组和二位二通电磁阀组调整处于中空状态；

2)将四个升降双向液压油缸的分成两个或单个升降双向液压油缸为一组，当其中一组所连接的行走机构中的车轮越过凸起路面时，该组的所有的升降双向液压油缸往回收缩，该组升降双向液压油缸大腔中的油进入剩余组的升降双向液压油缸大腔中，使剩余组的升降双向液压油缸伸长，调节四个升降双向液压油缸的顶端处于同一水平面上；当其中一组所连接的车轮越过坑洼路面时，该组的所有的升降双向液压油缸伸长，该组升降双向液压油缸小腔中的油进入剩余组的升降双向液压油缸小腔中，使剩余组的升降双向液压油缸往回收缩，调节四个升降双向液压油缸的顶端处于同一水平面上。

作为上述技术方案的进一步改进：所述步骤2)中的两个升降双向液压油缸为一组的情况包括前端两个和后端两个、左侧两个和右侧两个两种情况。

进一步，所述步骤2)前端两个升降双向液压油缸为一组、后端两个升降双向液压油缸为一组时，各组的两个升降双向液压油缸分别设于架体下方的前端和后端，各组的两个升降双向液压油缸分别设于架体下方的两侧，第一组为左前升降双向液压油缸和右前升降双向液压油缸，第二组为左后升降双向液压油缸和右后升降双向液压油缸，当左侧行走机构的车轮越过凸起路面时，该侧车轮将会被抬高，此时该侧升降双向液压油缸将会往回收缩，升降双向液压油缸大腔的油将会进入另一侧升降双向液压油缸的大腔，则右侧的升降双向液压油缸将会伸长，从而使得架体该端两侧处于水平状态；当左侧车轮越过坑洼路面时，该侧车轮将会下沉，此时该侧升降双向液压油缸将会伸长，升降双向液压油缸小腔的油将会进入另一侧升降双向液压油缸的小腔，则右侧的升降双向液压油缸将会往回收，从而使得架体该端两侧处于水平状态。

进一步，所述步骤2)左侧两个升降双向液压油缸为一组和右侧两个升降双向液压油缸为一组时，两组升降双向液压油缸分设于架体下方的两侧，各组的两个升降双向液压油缸分别设于架体下方的前端和后端，第一组为左前升降双向液压油缸和左后升降双向液压油缸，第二组为右前升降双向液压油缸和右后升降双向液压油缸，当左前行走机构的车轮越过凸起路面时，该车轮将会被抬高，此时该升降双向液压油缸将会往回收缩，升降双向液压油缸大腔的油将会进入左后升降双向液压油缸的大腔，则左后的升降双向液压油缸将会伸长，架体左后端被自动抬起，从而使得架体前后端处于水平状态；当左前车轮越过坑洼路面时，该车轮将会下沉，此时该处的升降双向液压油缸将会伸长，升降双向液压油缸小腔的油将会进入左后升降双向液压油缸的小腔，则左后的升降双向液压油缸将会往回收，架体左后端自动下降，从而使得架体前后端处于水平状态。

进一步，所述步骤2)中单个升降双向液压油缸为一组时，当其中一个车轮遇到凸起路面时，该车轮将会被抬高，此时该升降双向液压油缸将会往回收缩，升降双向液压油缸大腔的油将会进入其他三个升降双向液压油缸的大腔，使得其他三个升降双向液压油缸不同程度的抬高，直至整个架体调整为水平状态。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的调平液压系结构采用双向液压锁组、三位四通电磁阀组和二位二通电磁阀组，可通过电气控制切换油路，实现左右、前后四轮根据车身重心自主调平，以此适应田间作业时机器行走位置受限，实现单边跨田埂行走作业；田块转场时以连续前后调平姿态越坎爬坡；在坑洼不平地面作业时，通过四轮协同调平，保证整机行驶稳定性进而保证作业效果；调平系统对结构的精度要求相对较低、造价便宜；不同调平模式，适应不同的作业状态。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明液压调平机构处于调节状态时的结构示意图；

图3是本发明行走机构及与其连接的液压调平机构的局部剖视图；

图4是图1的俯视图；

图5是本发明液压调平机构的工作原理图。

图例说明：

11、架体；12、行走机构；121、车轮；1223、上销轴；1224、下销轴；123、转向组件；1231、转向电机；1232、转向轴；1233、转向轴套；1234、圆锥滚子轴承；124、车轮安装架；13、液压调平机构；131、升降管；1311、升降内管；1312、升降外管；132、升降双向液压油缸；14、双向液压锁组；141、第一双向液压锁；142、第二双向液压锁；143第三双向液压锁；144、第四双向液压锁；145、第五双向液压锁；15、三位四通电磁阀组；151、第一三位四通电磁阀；152、第二三位四通电磁阀；153、第三三位四通电磁阀；154、第四三位四通电磁阀；155、第五三位四通电磁阀；16、二位二通电磁阀组；161、第一二位二通电磁阀；162、第二二位二通电磁阀；163、第三二位二通电磁阀；17、升降压力油源；171、吸油过滤器；172、压油过滤器；18、升降油箱；181、溢流阀；19、液压油散热器。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

如图1至图5所示，一种用于高地隙植保机自适应调平底盘的调平系统，包括用于支撑植保机的架体11、安装固定在架体11下侧四个独立驱动的行走机构12和液压调平机构13，四个行走机构12分布在架体11的四个不同方向上，每个液压调平机构13包括升降管131和用于控制升降管131伸缩并带有两个进出油口的升降双向液压油缸132，四个升降双向液压油缸132以并联的方式连接，四个升降双向液压油缸132依次通过能实现升降双向液压油缸132的静态锁止并保持升降双向液压油缸132的伸缩量不变的双向液压锁组14、用以改变液压油进入升降双向液压油缸132的方向的三位四通电磁阀组15和控制油路开关的二位二通电磁阀组16与升降压力油源17和升降油箱18相连。

本实施例中，双向液压锁组14中包括五个双向液压锁，从左到右分别为第一双向液压锁141、第二双向液压锁142、第三双向液压锁143、第四双向液压锁144和第五双向液压锁145，三位四通电磁阀组15包括五个三位四通电磁阀，从左到右分别为第一三位四通电磁阀151、第二三位四通电磁阀152、第三三位四通电磁阀153、第四三位四通电磁阀154和第五三位四通电磁阀155，每个三位四通电磁阀包括进油口a、出油口a、第一工作油口和第二工作油口，进油口a与升降压力油源17相连，出油口a与升降油箱18相连，每个三位四通电磁阀具有三个工作状态，第一工作状态为使进油口a连通第一工作油口、出油口a连通第二工作油口，第二工作状态为使进油口a连通第二工作油口、出油口a连通第一工作油口，第三工作状态为使进油口a、出油口a、第一工作油口和第二工作油口均相互断开；二位二通电磁阀组16包括三个二位二通电磁阀，从左到右分别为第一二位二通电磁阀161、第二二位二通电磁阀162和第三二位二通电磁阀163，每个二位二通电磁阀包括进油口b和出油口b，进油口b与升降压力油源17相连，出油口b与三位四通电磁阀的进口相连，每个二位二通电磁阀具有两个工作状态，第一工作状态为使升降压力油源17、进油口b、出油口b和三位四通电磁阀进油口a相互连通，第二工作状态为使升降压力油源17、进油口b、出油口b和三位四通电磁阀进油口a相互断开。

本实施例中，三位四通电磁阀是用于开关量控制，控制器输出电信号给三位四通电磁阀的电磁铁，三位四通电磁阀能按有无电信号实现油路的通断，同时能实现液流的流向的控制，三位四通电磁阀阀组内置溢流阀，可以用来调整升降双向液压油缸132的工作压力和防止压力冲击而损坏液压缸。

本实施例中，升降压力油源17包括定量油泵，定量油泵的进口端设有吸油过滤器171，出口端设有压油过滤器172，三位四通电磁阀组15与升降油箱18连接的油路上设有液压油散热器19和溢流阀181。

本实施例中，行走机构12包括车轮121和可调节车轮121行走方向的转向组件123，附图5中从左到右的四个升降双向液压油缸132分别对应左前车轮121、右前车轮121、左后车轮121和右后车轮121，车轮121、液压调平机构13和转向组件123从下至上依次排列，并处于同一竖直方向上，车轮121安装在车轮安装架124上；转向组件123包括转向电机1231和转向轴1232，转向轴1232外部设有转向轴套1233，转向轴套1233外部通过焊接的方式与架体11连接，转向轴套1233内部成对安装有与转向轴1232配套使用的圆锥滚子轴承1234，转向轴1232的两端伸出转向轴套1233，转向轴1232与转向电机1231、升降管131分别通过花键连接；液压调平机构13的两端分别通过上销轴1223和下销轴1224与升降管131连接固定，升降管131包括与车轮121直接连接的升降内管1311和位于升降内管1311上方并与升降内管1311配合使用的升降外管1312，上销轴1223与升降外管1312连接，下销轴1224与升降内管1311连接。

本实施例中，四个液压调平机构13呈矩形结构排列，液压调平机构13对应的四个升降双向液压油缸132的进出油口有三种并联方式，三种并联方式分别对应三种调平模式，第一种并联方式是将四个升降双向液压油缸132的进出油口分别并联在一起做为一组；第二种并联方式是将左前和右前升降双向液压油缸132的进出油口并联做为一组、左后和右后升降双向液压油缸132的进出油口并联做为一组；第三种并联方式是将左前和左后升降双向液压油缸132的进出油口并联做为一组、右前和右后升降双向液压油缸132的进出油口并联做为一组。

本实施例中，当第一二位二通电磁阀161与第一三位四通电磁阀151线圈得电，其余电磁阀组不得电而处于关闭状态，此时升降压力油源17可以将升降双向液压油缸132缸杆顶出，四个升降双向液压油缸132同时伸长将植保机车架架体11升高至预设离地间隙后，第一三位四通电磁阀151将进油口、出油口、第一工作油口和第二工作油口均相互断开，四个升降双向液压缸132进行封闭静态保压，第一双向液压锁141可以长时间保持升降双向液压油缸132的液压油不泄露和损失，当植保机行驶路上遇到坑、深泥脚和过坎等地面突变的情况下升降组件自动补偿车架的重心失衡，使得架体11底盘趋于水平。当植保机左右车轮121有较大高度差时，驾驶员可以手动切换至使第二三位四通电磁阀152、第三三位四通电磁阀153和第二二位二通电磁阀162线圈得电，为使左前和右前升降双向液压油缸132进出油口并联做为一组、左后和右后升降双向液压油缸132进出油口并联做为一组，第二三位四通电磁阀152和第三三位四通电磁阀153将进油口、出油口、第一工作油口和第二工作油口均相互断开，两组升降双向液压油缸132进行封闭静态保压，升降双向液压油缸132将会自动根据车身的重心调整架体11的水平度。该调平方法不需要借助其他电气传感器去检测车架底盘是否倾斜，其他串联缸中的液压油会根据重心变化，自动流入下陷行走机构12对应的升降双向液压油缸132，以实现机器姿态被动调整，同时该功能还可起到机器行驶过程中的悬架减震作用，减少地面变化对架体11上的各个部件的振动影响，以改善植保机的驾驶舒适性与操控性，其他形式的调平原理与上述相同。

一种上述的用于高地隙植保机自适应调平底盘的调平系统的调平方法，包括如下步骤：

1)将与四个升降双向液压油缸132连接的三位四通电磁阀组15和二位二通电磁阀组16调整处于中空状态；

2)将四个升降双向液压油缸132的分成两个或单个升降双向液压油缸132为一组，当其中一组所连接的行走机构12中的车轮121越过凸起路面时，该组的所有的升降双向液压油缸132往回收缩，该组升降双向液压油缸132大腔中的油进入剩余组的升降双向液压油缸132大腔中，使剩余组的升降双向液压油缸132伸长，调节四个升降双向液压油缸132的顶端处于同一水平面上；当其中一组所连接的车轮121越过坑洼路面时，该组的所有的升降双向液压油缸132伸长，该组升降双向液压油缸132小腔中的油进入剩余组的升降双向液压油缸132小腔中，使剩余组的升降双向液压油缸132往回收缩，调节四个升降双向液压油缸132的顶端处于同一水平面上。

本实施例中，步骤2)中的两个升降双向液压油缸132为一组的情况包括前端两个和后端两个、左侧两个和右侧两个两种情况。

本实施例中，步骤2)前端两个升降双向液压油缸132为一组、后端两个升降双向液压油缸132为一组时，各组的两个升降双向液压油缸132分别设于架体11下方的前端和后端，各组的两个升降双向液压油缸132分别设于架体11下方的两侧，第一组为左前升降双向液压油缸132和右前升降双向液压油缸132，第二组为左后升降双向液压油缸132和右后升降双向液压油缸132，当左侧行走机构12的车轮121越过凸起路面时，该侧车轮121将会被抬高，此时该侧升降双向液压油缸132将会往回收缩，升降双向液压油缸132大腔的油将会进入另一侧升降双向液压油缸132的大腔，则右侧的升降双向液压油缸132将会伸长，从而使得架体11该端两侧处于水平状态；当左侧车轮121越过坑洼路面时，该侧车轮121将会下沉，此时该侧升降双向液压油缸132将会伸长，升降双向液压油缸132小腔的油将会进入另一侧升降双向液压油缸132的小腔，则右侧的升降双向液压油缸132将会往回收，从而使得架体11该端两侧处于水平状态。

本实施例中，步骤2)左侧两个升降双向液压油缸132为一组和右侧两个升降双向液压油缸132为一组时，两组升降双向液压油缸132分设于架体11下方的两侧，各组的两个升降双向液压油缸132分别设于架体11下方的前端和后端，第一组为左前升降双向液压油缸132和左后升降双向液压油缸132，第二组为右前升降双向液压油缸132和右后升降双向液压油缸132，当左前行走机构12的车轮121越过凸起路面时，该车轮121将会被抬高，此时该升降双向液压油缸132将会往回收缩，升降双向液压油缸132大腔的油将会进入左后升降双向液压油缸132的大腔，则左后的升降双向液压油缸132将会伸长，架体11左后端被自动抬起，从而使得架体11前后端处于水平状态；当左前车轮121越过坑洼路面时，该车轮121将会下沉，此时该处的升降双向液压油缸132将会伸长，升降双向液压油缸132小腔的油将会进入左后升降双向液压油缸132的小腔，则左后的升降双向液压油缸132将会往回收，架体11左后端自动下降，从而使得架体11前后端处于水平状态。

本实施例中，步骤2)中单个升降双向液压油缸132为一组时，当其中一个车轮121遇到凸起路面时，该车轮121将会被抬高，此时该升降双向液压油缸132将会往回收缩，升降双向液压油缸132大腔的油将会进入其他三个升降双向液压油缸132的大腔，使得其他三个升降双向液压油缸132不同程度的抬高，直至整个架体11调整为水平状态。