地轮测速装置及基于该装置的行走式作业机电控系统的制作方法

本发明属于农业机械技术领域，具体涉及一种用于农业行走机械上的地轮测速装置及基于所述地轮测速装置的作业机电控系统。

背景技术：

对于在田间行走的自动化作业机械，为了使其作业速度与其行走速度相匹配，现有技术中常常在动力输出设备上设置速度传感器，以监测作业机械车轮转速和作业设备的动力输出状态。但鉴于大型机械的传动路径一般较长，难以避免功率损耗和打滑的情况，所以速度传感器采集的动力输出设备的输出数据与车辆实际的行走速度之间是有误差的。

技术实现要素：

本发明的技术目的提供一种可以监测行走式作业机械实际行走速度的地轮测速装置，以及基于所述地轮测速装置的行走式作业机电控系统，以弥补现有技术的不足。

一种地轮测速装置，安装在行走式作业机的机架上，其特征在于，包括调节杆、固定板、悬浮臂与地轮：

所述悬浮臂的前后两端分别设有一横向的轴套，前端轴套用于安装固定轴，后端轴套用于安装地轮轴；

所述固定轴的内侧一端伸出轴套固定在所述机架上，悬浮臂通过固定轴与机架铰接，即悬浮臂可以固定轴为中心上下摆动；

地轮位于悬浮臂的外侧，所述地轮轴位于地轮中心处，地轮轴的内侧一端插入后端轴套中，外侧一端与地轮固定连接，地轮在地面上滚动的过程中带动地轮轴同步旋转，地轮的外表面设有防打滑机构；

所述后端轴套的内侧一端安装有第一转速传感器，用于检测地轮轴的转速，第一转速传感器的信号输出端与作业机电控系统的控制单元连接；

固定板横向设置，其内侧一端固定安装在机架上；悬浮臂设置在固定板的下方，通过调节杆与固定板连接，悬浮臂的中部设有横向轴孔，悬浮臂上表面设有与所述横向轴孔连通的开口；所述调节杆呈倒t型，由竖轴和底部横轴构成，所述底部横轴安装在所述横向轴孔内，固定板上设有限位安装孔，竖轴上部穿过所述限位安装孔，竖轴底端穿过所述开口与底部横轴连接，所述开口为前后方向延伸的长孔，使悬浮臂（505）在上下摆动过程中，底部横轴（506）可在悬浮臂（505）内转动；

所述调节杆的竖轴在位于固定板与悬浮臂之间的部位套有弹簧，所述弹簧的上、下两端抵压在固定板和悬浮臂上，通过悬浮臂将地轮压紧在地面上。

在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括：

所述地轮包括圆形的轮环，所述防打滑机构为沿轮环圆周均匀分布的多个凸起结构。

所述凸起结构呈圆柱形，其中轴线位于轮环的径向线上。

所述凸起结构的数量一般不小于8个。

所述第一转速传感器为旋转编码器，所述旋转编码器的动力输出端与地轮轴传动连接。

一种基于如上所述地轮测速装置的行走式作业机电控系统，所述作业机的作业机构由液压马达带动，所述液压马达通过液压系统驱动旋转，其特征在于：

所述电控系统包括控制单元、所述第一转速传感器、第二转速传感器与电磁比例调节阀，所述电磁比例调节阀安装在液压马达的输入液路上，其控制信号输入端与控制单元连接；所述第二转速传感器安装在液压马达的动力输出端，其信号输出端与所述控制单元连接，用于检测液压马达输出的转速，控制单元根据第一、第二转速传感器输出的反馈信号，控制所述电磁比例调节阀的开度，实现对液压马达输出转速的调节，完成对作业机行驶速度与作业速度的匹配。

有益效果：

本发明地轮测速装置使用时安装在作业机机架上，与作业机控制单元建立信号连接，可采集作业机的实际行进速度。本发明地轮测速装置结构设计规划合理，具有良好的地面仿形效果，不易产生打滑的情况，可以应用在现有的作业机设备上，且改造成本低，易于维护，测量精确度高。基于所述地轮测速装置的作业机电控系统，通过对作业速度与地轮测速装置反馈信号的比对结果，控制作业机构的动力输出，可实现对作业速度与行驶速度的高效匹配，提高作业效果和作业效率。

附图说明

图1为联合作业机的整体结构示意图；

图2为地轮测速装置在作业机上的示意图；

图3为地轮测速装置的结构示意图；

图4为悬浮臂的剖面结构示意图；

图5为电控系统的控制流程图。

具体实施方式

为了进一步阐明本发明的技术方案和工作原理，下面结合附图与具体实施例对本发明做具体的介绍。

一种地轮测速装置，安装在行走式作业机的机架上，本实施例以移栽联合作业机为例距离说明。

如图1所示的一种移栽联合作业机，由覆盖镇压机构1、栽植机构2、开沟整形机构3、旋耕开沟机构4、地轮测速装置5、电控系统6、液压系统7、三点悬挂系统8、拖拉机9以及机架等部分组成。所述覆盖镇压机构1、栽植机构2、开沟整形机构3、旋耕开沟机构4、地轮测速装置5、电控系统6、液压系统7均安装在所述机架上，机架的前端通过三点悬挂系统8与拖拉机连接，由拖拉机牵引在田间地面上行走。

所述地轮测速装置包括调节杆501、固定板502、悬浮臂505与地轮509等组成部分。

所述悬浮臂505的前后两端各设有一横向的轴套，前端轴套用于安装固定轴，后端轴套用于安装地轮轴507。所述固定轴横向插入前端轴套，内、外两端伸出轴套，其内侧（靠近机架的一侧）一端伸出轴套，并固定在所述机架上，外侧（远离机架的一侧）一端通过螺母锁止，防止从轴套中脱离。悬浮臂505通过固定轴504与机架实现铰接，使悬浮臂505可以固定轴504为中心上下摆动。

所述地轮509设有一圆形的轮环，轮环中心部位设有一带销孔的中心轴套，所述中心轴套通过支撑杆与外围的轮环连接。所述地轮轴507采用销轴，可通过开口销等锁止连接件固定在中心轴套中。所述地轮509上设有防打滑机构，如图3所示，本实施例中，所述轮环的外部焊接有8个小型圆柱，地轮与地面接触时，可防止地轮打滑，所述小型圆柱均匀设置在轮环上，其中轴线位于地轮509（或者说轮环）的径向线上，小型圆柱的数量一般不少于8个。

所述地轮轴507的内侧一端限位安装在后端轴套中，外侧一端与地轮509固定连接，地轮509通过所述地轮轴507安装在悬浮臂505的外侧，所述地轮509与地面接触，在地面上滚动的过程中带动地轮轴507同步旋转。

所述后端轴套的内侧一端安装有第一转速传感器508，本实施例中，所述第一转速传感器508采用旋转编码器，所述旋转编码器的动力输入端与地轮轴507传动连接，旋转编码器的信号输出端与作业机电控系统6的控制单元连接。如图3所示，地轮轴507通过轴承515、卡簧固定在浮动臂轴套内，第一转速传感器508与传感器固定板512通过螺钉511固定，传感器固定板512与浮动臂轴套通过焊合513连接，第一转速传感器508轴头与地轮轴507通过紧定螺钉514固定，防止轴头与地轮轴507之间的相对转动。

所述悬浮臂505位于固定板502的下方，悬浮臂505的中部设有一横向轴孔，在横向轴孔的上方，悬浮臂505设有与所述横向轴孔连通的开口。所述固定板502的内侧一端固定安装在机架上，所述调节杆501呈倒t型，由竖轴和底部横轴506构成，所述底部横轴506安装在所述横向轴孔内。所述固定板502上设有容竖轴穿过的限位安装孔，竖轴底端通过悬浮臂开口插入悬浮臂505内，与底部横轴506连接。所述开口为前后方向延伸的长孔，使悬浮臂505在上下摆动过程中，底部横轴506可在悬浮臂内转动。

所述调节杆501的竖轴在位于固定板502与悬浮臂505之间的部位套有弹簧503，所述弹簧503的上、下两端抵压在固定板502和悬浮臂505上，通过悬浮臂505将地轮509压紧在地面上。在作业机的形式过程中，当地面有起伏时，地轮带动悬浮臂505上下摆动，底部横轴506在悬浮臂的横向轴孔中旋转，以保障调节杆501与固定板502不被卡死。

所述电控系统6由传感器机构、控制单元与执行机构等组成。本实施例中，所述传感器机构包括所述第一转速传感器508和第二转速传感器；所述控制单元采用plc控制器；所述执行机构包括电磁比例调节阀。

所述栽植机构2由液压马达带动，所述液压马达通过液压系统驱动旋转，所述执行机构包括电磁比例调节阀，所述电磁比例调节阀设置在液压马达的输入液路上。所述电磁比例调节阀的控制信号输入端与控制单元连接，由plc控制器调节控制开度。所述第二转速传感器安装在液压马达输出端的传动机构上，其信号输出端与控制单元连接。

如图5所述，所述第一、第二转速传感器的输出信号经a/d转换后，发送给plc控制器（图中两plc指代同一个器件），在plc控制器中完成对行驶速度与栽植作业速度的比对，根据预设的执行标准，当上述的两个速度不匹配时，控制调节电磁比例调节阀的开度，从而调节液压马达输出的转速，即调节栽植机构的栽植作业速度，直至第二转速传感器反馈的转速与第一转速传感器反馈的行驶速度匹配。一般为行驶速度越快，作业速度越快，行驶速度减慢，作业速度减慢。

本实施例地轮测速装置在工作过程中，可实现对地面的高度仿形，通过弹簧将地轮压紧在地面上，不容易打滑，且配合进一步的防打滑机构，可显著提高测速的精确度，从而提高作业效果。基于上述地轮测速装置的电控系统，采用闭环控制的调节机制，可实现对作业机行驶速度与作业速度的高效匹配，显著提高作业效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。