一种联合收割机独立割台用液压传动系统及其使用方法与流程

本发明涉及一种联合收割机独立割台用液压传动系统及其使用方法，属于液压控制技术领域。

背景技术：

通用型联合收割机能够一次性完成多种作物的收割、脱粒、分离茎秆、清除杂余物等工序，从田间直接获取脱粒作物。现有的通用型联合收割机普片采用模块化设计技术，模块化设计首先是将通用型联合收割机的底盘作为平台，再根据收获作物的特点选择配置相对应的独立割台，然后调整脱粒、清选装置参数。为了切实满足多种作物收获需要，申请号为201310617668.6的中国专利提出了一种多功能联合收割机及其使用方法，该机为了适应不同作物、不同收获状态的需要，可以方便地更换各种专用割台，并能够根据收获方式的差异调节执行机构的转速以适应多种收获方式。一般来讲，通用型联合收割机独立割台的执行机构由液压马达驱动，而独立割台无单独动力源供其使用，需要将液压马达与联合收割机底盘上的发动机连接，继续采用联合收割机的发动机作为液压动力源，因此独立割台设计的关键点是割台的传动问题。传统的割台采用带或链等机械传统系统来传递动力，割台不具备整体液压驱动功能，由于机械传动系统的加工和装配误差会引起振动撞击，使传动不平稳，工作效率低，同时机械传动系统结构复杂，体积大、质量重。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种联合收割机独立割台用液压传动系统，同时给出了其使用方法，不仅能够实现节流调速，还能根据实时反馈信息调整独立割台执行机构的运动参数，进而获得不同收获环境、不同收获作物条件下的最佳收获参数。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种联合收割机独立割台用液压传动系统，包括油箱，油箱的出油口经过滤器与液压泵连接，油箱的回油口与冷却器连接，液压泵经油管连接阀体总成，阀体总成包括阀块以及安装在阀块上的逻辑阀、溢流阀、比例调速阀、比例流量阀、压力补偿阀和梭阀；阀块上具有进油p口、回油t口、出油a1口、出油a2口、回油b1口和回油b2口，进油p口的一端连接液压泵，另一端经工作管路一连接并联的比例调速阀、比例流量阀，比例调速阀经工作管路二连接出油a1口，比例流量阀经工作管路三连接出油a2口，回油t口的一端连接冷却器，另一端经工作管路四连接并联的回油b1口、回油b2口；出油a1口通过模块化液压接口一与割刀及搅龙马达的进油口连接，割刀及搅龙马达的回油口通过模块化液压接口二与回油b1口连接，割刀及搅龙马达上安装有割刀转速传感器；出油a2口通过模块化液压接口三与拨禾轮马达的进油口连接，拨禾轮马达的回油口通过模块化液压接口四与回油b2口连接，拨禾轮马达上安装有拨禾轮转速传感器。

本发明的阀体总成，液压泵泵出的高压液压油经进油p口进入阀体总成内部，在阀体总成内部分流成两路支流，其中一路支流进入比例调速阀，经出油a1口和液压管路进入割刀及搅龙马达，实现传动，同时通过调节比例调速阀的流量能够实现割刀及搅龙马达转速的调节，液压油在割刀及搅龙马达中工作后经回油b1口返回阀体总成内部；另一路支流经压力补偿阀进入比例流量阀，经出油a2口和液压管路进入拨禾轮马达，实现传动，同时通过调节比例流量阀的流量能够实现拨禾轮马达转速的调节，液压油在拨禾轮马达中工作后经回油b2口返回阀体总成内部，二者在阀体总成内部合流后由回油t口返回油箱。总之，采用本发明的阀体总成能够实现割刀及搅龙马达和拨禾轮马达分别调速，且互不干涉，从而使割刀及搅龙马达、拨禾轮马达的转速不随负载变化而变化。

本发明进一步限定的技术方案是：

进一步的，比例流量阀与压力补偿阀串联后与比例调速阀并联。压力补偿阀设置于与拨禾轮马达连接的支路，当拨禾轮马达的负载发生变化时，该支路的系统压力会相应的发生变化，而压力的变化会通过内部油路反馈给压力补偿阀，压力补偿阀通过调节其阀芯开度大小来调节该支路的压力从而进行补偿，使得压力补偿阀能够补偿该支路系统的压力，从而保证拨禾轮马达的转速稳定，不受负载影响。

更进一步的，比例调速阀与割刀转速调节电位器连接，比例流量阀与拨禾轮转速调节电位器连接。割刀转速调节电位器远程控制调节比例调速阀的流量，比例调速阀通过割刀转速调节电位器调节阀体中电磁铁的电流大小，当电磁铁电流大小改变后电磁铁的吸力发生改变，阀体内的阀芯位置相应发生改变，从而改变了比例调速阀的流量，最终实现割刀及搅龙马达转速的调节；拨禾轮转速调节电位器远程控制调节比例流量阀的流量，比例流量阀通过拨禾轮转速调节电位器调节阀体中电磁铁的电流大小，当电磁铁电流大小改变后电磁铁的吸力发生改变，阀体内的阀芯位置相应发生改变，从而改变了比例流量阀的流量，最终实现拨禾轮马达转速的调节。

进一步的工作管路四经支管连接溢流阀，工作管路一与工作管路四之间连接逻辑阀，工作管路二与工作管路三之间连接梭阀，梭阀通过控制管路一与逻辑阀连接。

当液压传动系统的工作压力在调定范围（调定14mpa）内时，溢流阀关闭，液压传动系统正常工作；当系统工作压力超高，即马达负载超出液压传动系统承载范围后，开启溢流阀，溢流阀的阀芯打开，液压油从溢流阀流回油箱进行泄载，以保护液压传动系统。

逻辑阀与梭阀的存在是为了保证在调节比例调速阀或比例流量阀流量时比例调速阀、比例流量阀所在的支流流量不会相互干涉。逻辑阀是对整个系统进行压力补偿的阀，梭阀的两端分别与出油a1口、出油a2口连接，出油a1口与出油a2口之间压力高的那一端的液压油由梭阀通过内部油路反馈给逻辑阀，逻辑阀通过改变其阀芯开度对两个支路进行压力补偿，保证进油p口和回油t口之间的压差恒定。在割刀转速调节电位器关闭比例调速阀或拨禾轮转速调节电位器关闭比例流量阀时，逻辑阀会启动，液压油由进油p口经逻辑阀返回回油t口后流回油箱。逻辑阀还相当于系统开关，在比例调速阀、比例流量阀没有电流通过时，液压油直接从进油p口经逻辑阀流至回油t口，返回回油箱。

更进一步的，阀体上还具有lsm口、mp口和mt口，所述lsm口、mp口、mt口的一端分别连接带开关的压力表，lsm口的另一端通过控制管路二与溢流阀连接，用于测量溢流阀的溢流压力，mp口的另一端通过控制管路四连接进油p口，用于测量阀体总成的进油压力，即液压泵出口压力，mt口的另一端通过控制管路五连接回油t口，用于测量阀体总成的回油口压力。lsm口、mp口、mt口通过油路串联。

上述结构中，lsm口、mp口、mt口是一种测压接口，用于接压力表、检测系统压力。

更进一步的，控制管路一与控制管路二相连通构成十字形，溢流阀与梭阀、逻辑阀并联。

进一步的，割刀转速传感器、拨禾轮转速传感器分别通过线路与安置在联合收割机驾驶室的显示器连接。

更进一步的，显示器包括数据采集模块、数据处理模块、显示模块和电源模块，数据采集模块的信号采集端与割刀转速传感器、拨禾轮转速传感器连接，信号输出端与数据处理模块连接，数据处理模块与显示模块连接，割刀转速传感器、拨禾轮转速传感器、数据采集模块、数据处理模块、显示模块均与电源模块连接，电源模块将dc24v电源转换成dc5v电源，供割刀转速传感器、拨禾轮转速传感器、数据采集模块、数据处理模块、显示模块使用。

采用割刀转速传感器采集割刀及搅龙马达的转速，拨禾轮转速传感器采集拨禾轮马达的转速，对割台的运动参数进行实时监测，并将该割台运动参数传送至显示器实时显示，驾驶员能够根据检测的割台运动参数调节液压传动参数进而改变割台执行机构的运动参数以满足不同收获条件的需求，进而增强联合收割机的适用性，提高联合收割机的利用率，推动专用型联合收割机向通用型多功能联合收割机的升级。另外，驾驶员还能通过显示器根据作物的生长状况及不同作物的收获要求等信息实时调节割台高度、机器前进速度及执行机构转速等，以达到动力资源最优化，生产效率最大化，作物损失率最低化。

本发明还提供了一种联合收割机独立割台用液压传动系统的使用方法，该方法包括以下步骤：

第一步、液压泵将经过滤器过滤的液压油泵出，由进油p口进入阀体总成；

第二步、液压油在阀体总成中分成两路，一路流入比例调速阀，再经出油a1口进入割刀及搅龙马达，使割刀及搅龙马达工作，然后液压油返回阀体总成；另一路经过压力补偿阀流入比例流量阀，再经出油a2口进入拨禾轮马达，使拨禾轮马达工作，然后液压油返回阀体总成；两路液压油返回阀体总成后合流，再经阀体总成的回油t口流回油箱；

第三步、割刀及搅龙马达工作过程中，安装在割刀及搅龙马达上的割刀转速传感器采集割刀及搅龙马达的转速并将采集的割刀转速信息传递给显示器，显示器处理割刀转速信息并显示；拨禾轮马达工作过程中，安装在拨禾轮马达上拨禾轮转速传感器采集拨禾轮马达的转速并将采集的拨禾轮转速信息传递给显示器，显示器处理拨禾轮转速信息并显示；

第四步、操控割刀转速调节电位器旋转，使流经比例调速阀的电流大小发生改变，进而调节比例调速阀的流量，最终实现割刀及搅龙马达转速的调节；操控拨禾轮转速调节电位器旋转，使流经比例流量阀的电流大小发生改变，进而调节比例流量阀的流量，最终实现拨禾轮马达转速的调节。

本发明的有益效果是：1.本发明的液压传动系统由于油液的压缩量非常小，在通常压力下认为不可压缩，依靠油液的连续流动进行传动，由于油液具有吸振能力，故液压传动不像机械机构因加工和装配误差会引起振动撞击，使液压传动十分平稳；

2.本发明的液压传动系统将各种液压阀门插装在阀体总成内部，不仅节省了很多液压管路，便于安装，还大大地简化了机械结构，减少了机械零部件数目，减小了体积和重量，与机械、电力传动方式相比，液压传动系统在同等输出功率下，体积和质量可显著减小，因此液压传动系统的惯性小，动作灵敏；

3.本发明的液压传动系统承载能力大，易于获得很大的力和转矩；

4.本发明的液压传动系统采取溢流阀等很多安全防护措施，易于实现过载保护，自动防止过载，避免事故发生；

5.本发明的液压传动系统采用液压油作为工作介质，能够自动润滑液压元器件，延长了元器件的使用寿命；

6.采用传感器、显示器等信息采集系统，驾驶员根据实时监测信息调节系统中液体压力、流量和方向，实现复杂工序的自动化控制；

7.采用模块化液压接口，可快速实现割台中阀体与各种马达的快速连接与断开，有效地节省了人力、物力和财力；

8.本发明液压传动系统中的元器件便于实现系列化、标准化、通用化等“三化”，适合大规模批量生产，提高了生产效率、产品质量，降低了成本。

总之，本发明的液压传动系统不仅具有无极调速特性，采用本发明的液压传动系统还能够实现独立割台各执行机构的单独传动及控制，导致通用型联合收割机作业时可达到收获不同作物的割台最佳收获参数，进而使通用型联合收割机能够以最高的效率及最低的损失完成收获作业，同时驾驶员可根据田间收割环境、不同收获作物以及显示器反馈的运动参数信息对独立割台的收获参数进行实时调整，获得最佳收获效果。

附图说明

图1为本发明一个实施例的结构示意图。

图2为本发明中阀体总成的主视图。

图3为图2的俯视图。

图4为图2的仰视图。

图5为图2的右视图。

图6为图2的左视图。

图7为图2的后视图。

图8为阀体总成的原理图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的一种联合收割机独立割台用液压传动系统，其结构如图1所示，包括油箱15，油箱15的出油口经过滤器1与液压泵2连接，油箱15的回油口与冷却器14连接，液压泵2经油管连接阀体总成5。阀体总成5的结构如图2至图7所示，包括阀块51以及采用插装形式安装在阀块51上的逻辑阀52（lrdc-xgn）、溢流阀53（rbaa-lan）、比例调速阀54（fpcc-xbn-224）、比例流量阀55（fpfk-xdn-224）、压力补偿阀56（lpdc-xhn）和梭阀57（csax-xxn）。阀块51上具有进油p口58、回油t口59、出油a1口510、出油a2口511、回油b1口512和回油b2口513，进油p口58的一端连接液压泵2，另一端经工作管路一连接并联的比例调速阀54、比例流量阀55，比例调速阀54经工作管路二连接出油a1口510，比例流量阀55经工作管路三连接出油a2口511，回油t口59的一端连接冷却器14，另一端经工作管路四连接并联的回油b1口512、回油b2口513。出油a1口510通过模块化液压接口一与割刀及搅龙马达7的进油口连接，割刀及搅龙马达7的回油口通过模块化液压接口二与回油b1口512连接，割刀及搅龙马达7上安装有割刀转速传感器9；出油a2口511通过模块化液压接口三与拨禾轮马达8的进油口连接，拨禾轮马达8的回油口通过模块化液压接口四与回油b2口513连接，拨禾轮马达8上安装有拨禾轮转速传感器10。其中模块化液压接口一、二、三、四形成模块化液压接口组成6。割刀转速传感器9、拨禾轮转速传感器10分别通过线路与安置在联合收割机驾驶室的显示器11连接，显示器11包括数据采集模块、数据处理模块、显示模块和电源模块，数据采集模块的信号采集端与割刀转速传感器9、拨禾轮转速传感器10连接，信号输出端与数据处理模块连接，数据处理模块与显示模块连接，割刀转速传感器9、拨禾轮转速传感器10、数据采集模块、数据处理模块、显示模块均与电源模块连接，电源模块将dc24v电源转换成dc5v电源，供割刀转速传感器9、拨禾轮转速传感器10、数据采集模块、数据处理模块、显示模块使用。

如图8所示，在阀体总成5中的比例流量阀55与压力补偿阀56串联后与比例调速阀54并联，工作管路四经支管连接溢流阀53，工作管路一与工作管路四之间连接逻辑阀52，工作管路二与工作管路三之间连接梭阀57，梭阀57的两端分别与出油a1口510、出油a2口511连接，梭阀57通过控制管路一与逻辑阀52连接。比例调速阀54与割刀转速调节电位器12连接，割刀转速调节电位器12远程控制调节比例调速阀54的流量，比例流量阀55与拨禾轮转速调节电位器13连接，拨禾轮转速调节电位器13远程控制调节比例流量阀55的流量。另外，阀体51上还具有lsm口514、mp口515和mt口516，lsm口514、mp口515、mt口516通过油路串联，lsm口514、mp口515、mt口516的一端分别连接带开关3的压力表4，lsm口514的另一端通过控制管路二与溢流阀53连接，用于测量溢流阀53的溢流压力，mp口515的另一端通过控制管路四连接进油p口58，用于测量阀体总成5的进油压力，即液压泵2出口压力，mt口516的另一端通过控制管路五连接回油t口59，用于测量阀体总成2的回油口压力，控制管路一与控制管路二相连通构成十字形，使得溢流阀53与梭阀57、逻辑阀52并联。

实际使用过程中，割刀转速传感器9、拨禾轮转速传感器10均采用霍尔效应传感器，外部供电时马达转一周可产生30个方波的数字脉冲，安装在马达上不会影响马达的扭矩及负载能力。数据采集模块主要是采集传感器的脉冲信号特征，并将脉冲信号传递给数据处理模块，数据采集模块的电路采用光偶隔离是为了对其他模块的电路进行保护，防止其他模块电路短路（例如传感器短路）。数据处理模块采用stc15f2k60s2单片机，该单片机具有3个pca（脉冲捕捉比较模块），当数据采集模块将传感器的脉冲信号传给单片机时，单片机通过pca对脉冲的周期进行计算，并通过一定的滤波算法得到各个马达的转速值，最后通过并行i/o口输出至显示模块显示。显示模块采用12864液晶屏进行数据显示。液压泵2安装在发动机上，直接由发动机提供动力，液压泵2配合液压系统传递动力。

一种联合收割机独立割台用液压传动系统的使用方法，包括以下步骤：

第一步、液压泵2将油箱15中的液压油经过滤器1过滤后泵出，由进油p口58进入阀体总成5。

第二步、液压油在阀体总成5中分成两路，一路流入比例调速阀54，再经阀体总成5的出油a1口510进入割刀及搅龙马达7使割刀及搅龙马达7工作，实现传动，然后经割刀及搅龙马达7的回油口、阀体总成5的回油b1口512返回阀体总成5的内部；另一路经过压力补偿阀56流入比例流量阀55，再经阀体总成5的出油a2口511进入拨禾轮马达8使拨禾轮马达8工作，实现传动，然后液压油经拨禾轮马达8的回油口、阀体总成5的回油b2口513返回阀体总成5的内部；两路液压油返回阀体总成5后在其内部的工作管路四中合流，经阀体总成5的回油t口59流回油箱15。

第三步、割刀及搅龙马达7工作过程中，安装在割刀及搅龙马达7上的割刀转速传感器9采集割刀及搅龙马达7的转速并将采集的割刀转速信息传递给显示器11，显示器11处理割刀转速信息并显示；拨禾轮马达8工作过程中，安装在拨禾轮马达8上拨禾轮转速传感器10采集拨禾轮马达8的转速并将采集的拨禾轮转速信息传递给显示器11，显示器11处理拨禾轮转速信息并显示。

第四步、根据显示器11显示的割刀转速，操控割刀转速调节电位器12旋转，使流经比例调速阀54的电流大小发生改变，进而调节比例调速阀54的流量，最终通过调节比例调速阀54的流量直接控制经过割刀及搅龙马达7的液压油流量，调节割刀及搅龙马达7的转速，实现调速；根据显示器11显示的拨禾轮转速，操控拨禾轮转速调节电位器13旋转，使流经比例流量阀55的电流大小发生改变，进而调节比例流量阀55的流量，最终通过调节比例流量阀55的流量直接控制经过拨禾轮马达8的液压油流量，调节拨禾轮马达8的转速，实现调速。

调节电磁阀流量时，电流大小的改变会导致电磁阀电磁线圈的电磁力发生变化，电磁力大小的改变会改变比例调速阀54的阀芯位置，而阀芯位置的改变相应地比例调速阀54的流量会随之发生改变。

第二步中，当拨禾轮马达8的负载超出设定的正常负载范围后，调节压力补偿阀56的阀芯开度，使与拨禾轮马达8相连的液压油支路的流量发生变化，进而调节该支路的压力，以保证拨禾轮马达8正常工作；压力表4经lsm口检测液压传动系统的工作压力，当液压传动系统的工作压力超过14mpa时，开启溢流阀53，使由进油p口58进入的液压油直接经溢流阀53进入回油t口59，再流回油箱15。当出油a1口510的压力高于出油a2口511的压力时，压力高的出油a1口510所在支路的液压油通过梭阀57及控制管路一进入逻辑阀52，再经逻辑阀52及回油t口59返回油箱15；出油a1口510的压力低于出油a2口511的压力时，压力高的出油a2口511所在支路的液压油通过梭阀57及控制管路一进入逻辑阀52，再经逻辑阀52及回油t口59返回油箱15。同时，调节逻辑阀52的阀芯开度，能对两个支路的压力进行补偿，以保证进油p口58和回油t口59之间的压差恒定。另外，在割刀转速调节电位器12控制关闭比例调速阀54或拨禾轮转速调节电位器13控制关闭比例流量阀55时，逻辑阀52会启动，使液压油由进油p口58进入后经逻辑阀52返回回油t口59，再流回油箱15。比例调速阀54控制割刀及搅龙马达7的转速，比例流量阀55控制拨禾轮马达8的转速，使割刀及搅龙马达7、拨禾轮马达8的驱动功率不受负载影响，且割刀及搅龙马达7、拨禾轮马达8的转速稳定。总之，驾驶员根据实际情况调整比例调速阀54和比例流量阀55的参数，协调独立割台各机构的参数，以在最佳组合下完成收割作业。逻辑阀52与梭阀57的存在是为了保证在调节比例调速阀54或比例流量阀流量55时比例调速阀54、比例流量阀55所在的液压油支路的流量不会相互干涉。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。