一种打捆机及其草捆密度调节控制液压系统的制作方法

1.本发明涉及农业机械技术领域，更具体地说，涉及一种打捆机的草捆密度调节控制液压系统，还涉及一种打捆机。


背景技术：

2.方捆打捆机是适用于农作物秸秆捡拾收获及打捆成型的农业装备，其应用范围广，可对稻草、麦草、棉杆、玉米杆、油菜杆、花生藤、豆杆、苜蓿、亚麻等秸秆、天然牧草捡拾打捆，配套功能多，工作效率高，是农业生产中必不可少的收获机械，是我国急需的大型农机装备。打捆机不仅可以解决农业生产收获季节劳动力严重不足的问题，而且还可以节约劳动成本，大幅度提高工作效率。
3.打捆机打捆成型的最后一个环节，草捆的密度控制在方捆打捆机末端的密度控制室完成。目前此环节一般作业形式是通过调整控制室两侧的双作用液压驱动的推杆行程范围，进一步调整加压梁倾斜状态，使控制室截面逐渐减小，压缩草捆体积，草捆密度得到定向控制。
4.目前国内打捆机的市场需求日益增大，同时对其性能方面的要求也越来越高，由于使用者对草捆的密度要求不同，因此打捆机在我国不同地区使用情况也不相同，对于目前的打捆机草捆密度控制液压系统而言，大多结构复杂，且其密度调节系统调节范围小，对于不同地域和不同种类的秸秆适应范围也小，进而限制了打捆机的进一步推广应用。且目前打捆机草捆密度控制系统大部分为机械结构控制方式，需人为手动对草捆密度进行调节，调节精度低，草捆密度小、安全性较差。对于部分采用液压方式的草捆密度控制系统通常也只有手动调节一种工作模式，适应性较差，草捆密度不能根据作物不同、草捆湿度不同实时进行闭环调节，精度达不到要求。
5.综上所述，如何有效地解决打捆机草捆密度调节范围小、精度低等问题，是目前本领域技术人员需要解决的问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种打捆机的草捆密度调节控制液压系统，该草捆密度调节控制液压系统的结构设计可以有效地解决打捆机草捆密度调节范围小、精度低的问题，本发明的第二个目的是提供一种包括上述草捆密度调节控制液压系统的打捆机。
7.为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种打捆机的草捆密度调节控制液压系统，包括液压油缸、回油箱、液压泵、无杆电磁换向阀、增压电磁换向阀、降压电磁换向阀和用于检测所述液压油缸的有杆腔压力的压力传感器，所述液压油缸的活塞杆用于推动草捆；
9.所述液压泵的进油口与所述回油箱的供油口连接；
10.所述液压油缸的有杆腔与所述降压电磁换向阀的第一油口连接，所述降压电磁换
向阀的第二油口与所述增压电磁换向阀的第一油口连接，所述降压电磁换向阀用于连通或切断其第一油口与第二油口；
11.所述增压电磁换向阀的第二油口与所述液压泵的出油口连接，所述增压电磁换向阀的第三油口与所述回油箱的回油口连接，所述增压电磁换向阀用于将其第一油口与切换至与其第二油口或第三油口连通；
12.所述液压油缸的无杆腔与所述无杆电磁换向阀的第一油口连接，所述无杆电磁换向阀的第二油口与所述液压泵的出油口连接，所述无杆电磁换向阀的第三油口与所述回油箱的回油口连接，所述无杆电磁换向阀用于将其第一油口切换至与其第二油口或第三油口连通。
13.优选地，上述草捆密度调节控制液压系统中，所述降压电磁换向阀为比例电磁换向阀。
14.优选地，上述草捆密度调节控制液压系统中，还包括连接于所述回油箱的回油口与所述有杆腔之间用于控制管路开闭的泄压阀。
15.优选地，上述草捆密度调节控制液压系统中，所述回油箱的回油口与所述有杆腔之间与所述泄压阀串联的设置有第一阻尼和/或蓄能器。
16.优选地，上述草捆密度调节控制液压系统中，所述降压电磁换向阀为能够手动控制的换向阀，且具有与所述回油箱的回油口连接的第三油口，所述降压电磁换向阀用于将其第一油口切换至于与其第二油口或第三油口连通。
17.优选地，上述草捆密度调节控制液压系统中，还包括卸荷电磁换向阀，所述卸荷电磁换向阀的第一油口与所述液压泵的出油口连接，所述卸荷电磁换向阀的第二油口与回油箱的回油口连接，所述卸荷电磁换向阀用于连通或切断其第一油口与第二油口。
18.优选地，上述草捆密度调节控制液压系统中，还包括连接于所述有杆腔与所述降压电磁换向阀之间的第二阻尼。
19.优选地，上述草捆密度调节控制液压系统中，还包括连接于所述液压泵的出油口与回油箱的回油口之间的溢流阀。
20.优选地，上述草捆密度调节控制液压系统中，还包括连接于所述液压泵的出油口的过滤器。
21.本发明提供的打捆机的草捆密度调节控制液压系统包括液压油缸、回油箱、液压泵、无杆电磁换向阀、增压电磁换向阀、降压电磁换向阀和用于检测液压油缸的有杆腔压力的压力传感器。其中，液压油缸的活塞杆用于推动草捆；液压泵的进油口与回油箱的供油口连接；液压油缸的有杆腔与降压电磁换向阀的第一油口连接，降压电磁换向阀的第二油口与增压电磁换向阀的第一油口连接，降压电磁换向阀用于连通或切断其第一油口与第二油口；增压电磁换向阀的第二油口与液压泵的出油口连接，增压电磁换向阀的第三油口与回油箱的回油口连接，增压电磁换向阀用于将其第一油口与切换至与其第二油口或第三油口连通；液压油缸的无杆腔与无杆电磁换向阀的第一油口连接，无杆电磁换向阀的第二油口与液压泵的出油口连接，无杆电磁换向阀的第三油口与回油箱的回油口连接，无杆电磁换向阀用于将其第一油口切换至与其第二油口或第三油口连通。
22.应用本发明提供的打捆机的草捆密度调节控制液压系统，在正式打捆工作之前，首先根据作物需求设置压捆室活塞检测负载的目标值，当草片陆续进入压捆室，压捆室活
塞负载的检测值小于目标值时，控制增压电磁换向阀切换到第一油口与第二油口连通，同时降压电磁控制阀的第一油口与第二油口连通、无杆电磁换向阀的第一油口与第三油口连通，则压力油经过进入液压油缸的有杆腔，液压油缸无杆腔油液经过无杆电磁换向阀回流至回油箱，液压油缸活塞杆缩回，压捆室出口截面积逐渐缩小，此时压捆室活塞上的压力传感器检测负载值、液压油缸有杆腔压力传感器检测到的压力值均逐渐增高。当压捆室活塞检测负载达到目标值后，增压电磁换向阀切换至第一油口与第三油口连通，降压电磁换向阀的第一油口与第二油口断开，液压油缸有杆腔的压力油被降压电磁换向阀反向锁止，使压捆室始终保持一定的压紧力，同时，要保证液压油缸有杆腔压力传感器检测到的压力值在合理范围内，避免超压，否则重新调整目标负载值；当检测到的压捆室活塞检测负载高于设定的目标值后，压捆室活塞负载的第一油口与第二油口连通，在草捆张力作用下，液压油缸有杆腔油液经过降压电磁换向阀流至回油箱，无杆腔通过无杆电磁换向阀进行补油，压捆室活塞负载达到目标值后，降压电磁换向阀的第一油口与第二油口断开，液压油缸有杆腔的压力油被降压电磁换向阀反向锁止。
23.综上，采用本技术提供的草捆密度调节控制液压系统，根据密度需求设定的压捆室活塞负载的目标值实时调节液压油缸压紧力的大小，并且液压油缸加载的液压力通过压力传感器实时检测，避免系统出现超压的情况，出现压紧力偏差时，能够通过液压系统增压、降压的方式实时修正调节，保证了压紧力控制的高精度，保证草捆各处的压实度均匀一致，可实现对草捆压紧机构的无级调控，稳定可靠，且形成了闭环控制，控制精度高，草捆密度高。
24.为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种打捆机，该打捆机包括上述任一种草捆密度调节控制液压系统。由于上述的草捆密度调节控制液压系统具有上述技术效果，具有该草捆密度调节控制液压系统的打捆机也应具有相应的技术效果。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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他的附图。
26.图1为本发明一个具体实施例的草捆密度调节控制液压系统的压捆室保压或系统卸荷工况原理示意图；
27.图2为草捆密度调节控制液压系统的压捆室增压工况原理示意图；
28.图3为草捆密度调节控制液压系统的压捆室降压工况原理示意图；
29.图4为草捆密度调节控制液压系统的压捆室主动释放工况原理示意图。
30.附图中标记如下：
31.液压泵1、过滤器2、卸荷电磁换向阀3、溢流阀4，无杆电磁换向阀5、增压电磁换向阀6、降压电磁换向阀7、第二阻尼8、蓄能器9、压力传感器10、液压油缸11、泄压阀12、第一阻尼13。
具体实施方式
32.本发明实施例公开了一种打捆机的草捆密度调节控制液压系统，以提高打捆机草捆密度调节精度。
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.在一个具体实施例中，本发明提供的打捆机的草捆密度调节控制液压系统包括液压油缸11、回油箱、液压泵1、无杆电磁换向阀5、增压电磁换向阀6、降压电磁换向阀7和压力传感器10。
35.其中，液压油缸11的活塞杆用于推动草捆。液压油缸11的数量此处不做具体限定，在打捆机包括有多个液压油缸11的情况下，则多个液压油缸11的连接方式均相同。
36.压力传感器10用于检测液压油缸11的有杆腔压力，即通过实时监测液压油缸11有杆腔的压力大小，以避免打捆室超压。
37.液压泵1是系统的动力源，用于提供压力油。液压泵1的进油口与回油箱的供油口连接，即用于将回油箱内的液压油泵出。
38.液压油缸11的有杆腔的工作口a与降压电磁换向阀7的第一油口连接，降压电磁换向阀7的第二油口与增压电磁换向阀6的第一油口连接，降压电磁换向阀7能够连通或切断其第一油口与第二油口。以下实施例中，均以降压电磁换向阀7在断电状态下第一油口与第二油口断开，以实现液压油缸11有杆腔的保压，在降压电磁换向阀7得电状态下，第一油口与第二油口接通为例说明，根据需要也可以将得电与断电对应的连接状态互换，相应将控制策略调整即可。具体的，降压电磁换向阀7为比例电磁换向阀。则在降压电磁换向阀7得电状态下，第一油口与第二油口接通，控制液压油缸11的有杆腔回油流量，调节油缸伸出速度。
39.增压电磁换向阀6的第二油口与液压泵1的出油口连接，增压电磁换向阀6的第三油口与回油箱的回油口连接，增压电磁换向阀6能够将其第一油口与切换至与其第二油口或第三油口连通。即增压电磁换向阀6用于控制液压油缸11的有杆腔的进油和回油。以下实施例中，均以增压电磁换向阀6在得电的状态下，在断电状态下，为例说明，根据需要也可以将得电与断电对应的连接状态互换，相应将控制策略调整即可。
40.液压油缸11的无杆腔的工作口b与无杆电磁换向阀5的第一油口连接，无杆电磁换向阀5的第二油口与液压泵1的出油口连接，无杆电磁换向阀5的第三油口与回油箱的回油口连接，无杆电磁换向阀5能够将其第一油口切换至与其第二油口或第三油口连通。即无杆电磁换向阀5用于控制液压油缸11的无杆腔的进油和回油。以下实施例中，均以无杆电磁换向阀5在得电的状态下，在断电状态下，为例说明，根据需要也可以将得电与断电对应的连接状态互换，相应将控制策略调整即可。
41.应用本发明提供的打捆机的草捆密度调节控制液压系统，在正式打捆工作之前，首先根据作物需求设置压捆室活塞检测负载的目标值，当草片陆续进入压捆室，压捆室活塞负载的检测值小于目标值时，请参阅图2，控制增压电磁换向阀6得电第一油口与第二油口连通，压力油进入液压油缸11的有杆腔，液压油缸11无杆腔油液经过无杆电磁换向阀5回
流至回油箱，液压油缸11活塞杆缩回，压捆室出口截面积逐渐缩小，此时压捆室活塞上的压力传感器10检测负载值、液压油缸11有杆腔压力传感器10检测到的压力值均逐渐增高。
42.当压捆室活塞检测负载达到目标值后，请参阅图1，增压电磁换向阀6断电第一油口与第三油口连通，降压电磁换向阀7断电第一油口与第二油口断开，液压油缸11有杆腔的压力油被降压电磁换向阀7反向锁止，使压捆室始终保持一定的压紧力，同时，要保证液压油缸11有杆腔压力传感器10检测到的压力值在合理范围内，避免超压，否则重新调整目标负载值。
43.当检测到的压捆室活塞检测负载高于设定的目标值后，请参阅图3，降压电磁换向阀7得电第一油口与第二油口连通，增压电磁换向阀6仍断电第一油口与第三油口连通，在草捆张力作用下，液压油缸11有杆腔油液经过降压电磁换向阀7流至回油箱，无杆腔通过无杆电磁换向阀5进行补油，压捆室活塞负载达到目标值后，降压电磁换向阀7的第一油口与第二油口切断，液压油缸11有杆腔的压力油被降压电磁换向阀7反向锁止。
44.请参阅图3和图4，当打捆机完成最后一个草捆压实并需要将其推出时，首先需进行密度油缸泄压以及草捆压缩室的释放，首先降压电磁换向阀7得电第一油口与第二油口接通，在草捆张力作用下，液压油缸11活塞杆被动拉出，有杆腔油液经过降压电磁换向阀7后流回油箱，液压油缸11无杆腔通过无杆电磁换向阀5进行补油，当有杆腔压力传感器10检测到无压力时，控制无杆电磁换向阀5、降压电磁换向阀7同时得电，液压油缸11活塞杆主动伸出，达到设定时间后，草捆压缩室完全释放。
45.综上，采用本技术提供的草捆密度调节控制液压系统，根据密度需求设定的压捆室活塞负载的目标值实时调节液压油缸11压紧力的大小，并且液压油缸11加载的液压力通过压力传感器10实时检测，避免系统出现超压的情况，出现压紧力偏差时，能够通过液压系统增压、降压的方式实时修正调节，保证了压紧力控制的高精度，保证草捆各处的压实度均匀一致，可实现对草捆压紧机构的无级调控，稳定可靠，且形成了闭环控制，控制精度高，草捆密度高。
46.进一步的，还包括连接于回油箱的回油口与有杆腔之间用于控制管路开闭的泄压阀12。泄压阀12具体可以为球阀。通过泄压阀12的设置，在应急状态下可手动对液压油缸11的有杆腔进行泄压。如打捆机在工作过程中突然出现机构卡滞故障等其他紧急情况，需对压捆室进行泄压检修，一旦整机以及整机电源无法启动，可通过手动方式紧急卸掉液压油缸11有杆腔中压力，打开球阀，液压油缸11有杆腔压力油经过球阀回流至回油箱，达到泄压目的。具体的，回油箱的回油口与有杆腔之间与泄压阀12串联的设置有第一阻尼13，第一阻尼13具体可以为阻尼孔。第一阻尼13的作用是应急状态下手动对液压油缸11有杆腔泄压时，即液压油缸11有杆腔压力油经过球阀即第一阻尼13回流至回油箱时，调节活塞杆伸出的速度，避免对液压油缸11造成较大的冲击。
47.更进一步地，回油箱的回油口与有杆腔之间与泄压阀12串联的设置有蓄能器9。在设置有阻尼的情况下，则蓄能器9与阻尼也串联设置。通过蓄能器9的设置，对液压油缸11有杆腔压力调节起缓冲效果，调节油缸缩回速度，减小液压冲击。
48.降压电磁换向阀7既可以采用降压比例电磁换向阀，根据需要也可以为能够手动控制的两位两通电磁换向阀，则通过该两位两通电磁换向阀的设置可以取消泄压阀12。也就是两位两通电磁换向阀的第一油口与液压油缸11的有杆腔连接，两位两通电磁换向阀的
第二油口与增压电磁换向阀6的第一油口连接，两位两通电磁换向阀的第三油口与回油箱的回油口连接，两位两通电磁换向阀用于将其第一油口切换至于与其第二油口或第三油口连通。当打捆机在工作过程中突然出现机构卡滞故障等其他紧急情况，需对压捆室进行泄压检修，若此时整机以及整机电源无法启动，只需要手动控制两位两通电磁阀换向，使油缸有杆腔油液接回油箱，即可实现打捆室紧急泄压。
49.在上述各实施例中，还包括卸荷电磁换向阀3，卸荷电磁换向阀3的第一油口与液压泵1的出油口连接，卸荷电磁换向阀3的第二油口与回油箱的回油口连接，卸荷电磁换向阀3能够连通或切断其第一油口与第二油口。具体的，卸荷电磁换向阀3在得电时，第一油口与第二油口接通，断电时而知之间断开。如图1所示，当系统未进行打捆工作时，压捆室活塞上安装的压力传感器10无法检测活塞负载，则卸荷电磁换向阀3得电，系统通过卸荷电磁换向阀3进行卸荷即。可见，卸荷电磁换向阀3用于系统卸荷阀，通过对草捆负载的检测反馈通断系统压力，减少系统的功率损耗与发热。
50.在上述各实施例中，还包括连接于有杆腔与降压电磁换向阀7之间的第二阻尼8。第二阻尼8的作用是调节液压油缸11活塞杆伸出、缩回速度，减小液压油缸11增压与降压工况下的液压冲击，避免了因较大液压冲击带来的机械部件损坏。
51.在上述各实施例中，还包括连接于液压泵1的出油口与回油箱的回油口之间的溢流阀4。溢流阀4的作用是安全阀，限制系统最大压力。
52.在上述各实施例中，还包括连接于液压泵1的出油口的过滤器2。具体的过滤器2连接于液压泵1的出油口与无杆电磁换向阀5的第二油口之间，也就是上述连接于液压泵1的出油口的各部件，均是通过该过滤器2与液压泵1的出油口连通。过滤器2的设置，用于过滤液压系统中的杂质，保证油液清洁度，避免电磁阀卡滞。
53.需要说明的是，上述各电磁换向阀等阀门，既可以通过系统自动控制，也可以手动控制，即该系统既能够在自动工作，也可以手动工作，因而能适应多种工作模式多，安全可靠，能满足多种草杆打捆作业要求。
54.具体的，每次打捆工作结束后，打捆室通常预留一个草捆，避免下次打捆时重新进行大幅度密度调整的繁琐性，正式自动打捆工作之前，可将系统切换至手动控制模式，手动操作增压电磁换向阀6、降压电磁换向阀7得电与失电，实现密度控制油缸的增压与降压，通过压力值变化检测整个草捆密度液压控制系统是否正常工作。
55.为了更好的说明本方案，以下以一个优选的实施方式为例说明。
56.在该实施例中，请参阅图1-图4，该草捆密度调节控制液压系统包括液压泵1、过滤器2、卸荷电磁换向阀3、溢流阀4，无杆电磁换向阀5、增压电磁换向阀6、降压电磁换向阀7、第二阻尼8、蓄能器9、压力传感器10、液压油缸11、泄压阀12和第一阻尼13，其中，降压电磁换向阀7为比例电磁换向阀。
57.请参阅图1，当系统未进行打捆工作时，压捆室活塞上安装的压力传感器10无法检测活塞负载，卸荷电磁换向阀3得电，其第一油口与第二油口接通，系统通过卸荷电磁换向阀3进行卸荷。
58.请参阅图2-图4，在正式打捆工作之前，首先根据作物需求设置好压捆室活塞检测负载的目标值，当草片陆续进入压捆室，可通过显示屏观察压捆室活塞检测的负载，系统将压捆室活塞负载的检测值与目标值进行对比，开始检测值较小，在检测值小于目标值时，系
统自动控制增压电磁换向阀6得电，压力油经过第二阻尼8与蓄能器9缓冲调速后进入液压油缸11的有杆腔，液压油缸11的无杆腔油液经过无杆电磁换向阀5回油箱，液压油缸11活塞杆缓慢缩回，压捆室出口截面积逐渐缩小，此时压捆室活塞上的压力传感器10检测负载值、液压油缸11有杆腔压力传感器10检测到的压力值均逐渐增高。
59.活塞负载达到目标值后，增压电磁换向阀6断电，液压油缸11有杆腔的压力油被降压电磁换向阀7反向锁止，使压捆室始终保持一定的压紧力，同时，要保证液压油缸11有杆腔压力传感器10检测到的压力值在合理范围内，避免超压，否则重新调整目标负载值。
60.当检测到的活塞负载值高于设定目标值后，降压电磁换向阀7得电，在草捆张力作用下，液压油缸11有杆腔油液经过第二阻尼8、降压电磁换向阀7调速后缓慢流回油箱，无杆腔通过无杆电磁换向阀5进行补油，活塞负载达到目标值后，降压电磁换向阀7断电，液压油缸11有杆腔的压力油被降压电磁换向阀7反向锁止。
61.综上，本发明提供的草捆密度调节控制液压系统，在压草活塞无法检测到负载或检测到草捆密度在设定范围内时，液压系统均处于卸荷状态，降低了整机液压系统的功率损耗与发热量；当打捆作物、草捆湿度不同时，通多机电液联合控制实时闭环调节油缸活塞杆伸出、缩回量，控制打捆室收缩截面积，从而实现对草捆密度的自动精准控制；在正式进入自动工作模式之前，可通过手动控制方式对草捆增压、降压，观察油缸压力值的变化，确认草捆密度控制液压系统是否处于正常工作状态；打捆机在完成最后一个草捆压紧并推出前，需要对压紧装置进行泄压，首先利用草捆的膨胀特性使活塞杆被动伸出，当草捆完全释放后，可通过油缸的主动伸出，实现打捆室的完全释放；在应急模式下，能够通过手动阀对压紧装置泄压检修。
62.以上各实施例中，通过无杆电磁换向阀5、增压电磁换向阀6、降压电磁换向阀7实现密度的自动控制。在另一个实施例中，取消无杆电磁换向阀5、增压电磁换向阀6、降压电磁换向阀7，而在液压泵1出口旁通路上增加一个电比例调节溢流阀4，根据负载反馈实时调节电比例调节溢流阀4电流大小，改变泵出口溢流压力，从而改变油缸有杆腔内部压力，实现草捆的不同密度控制。
63.基于上述实施例中提供的草捆密度调节控制液压系统，本发明还提供了一种打捆机，该打捆机包括上述实施例中任意一种草捆密度调节控制液压系统。由于该打捆机采用了上述实施例中的草捆密度调节控制液压系统，所以该打捆机的有益效果请参考上述实施例。
64.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
65.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。