本发明涉及拖拉机悬挂装置，尤其涉及一种可调农具高度和侧倾角的拖拉机悬挂装置及控制方法。
背景技术：
随着我国农业机械化水平的提高，应用于山地丘陵拖拉机机具悬挂装置也得到了一定程度的发展。目前我国丘陵山地拖拉机调平技术是通过驱动桥的上下调整获得丘陵山地拖拉机的机身的水平的。拖拉机在存在一定倾斜度的山地丘陵地带的运行过程中，由于车身调平的作用，若仍采用普通的三点悬挂装置，由于拖拉机机身与传统的三点悬挂装置为刚性连接，在拖拉机车身获得调平后，会使得拖拉机悬挂在横向平面内的入土深度不同。因此在耕作时，拖拉机左侧与右侧土壤耕作深度就会产生差异，从而影响土壤耕作效果。
技术实现要素：
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种可调农具高度和侧倾角的拖拉机悬挂装置及控制方法，可用于在山地丘陵作业的中小马力拖拉机，能够实现农具对山地丘陵田地的均匀耕作，使得横向平面内土壤耕作深度均匀，使山地丘陵的土壤耕作效果得到改善。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种可调农具高度和侧倾角的拖拉机悬挂装置，其特征在于，包括液压泵、第一液压缸、滑轨、第一滑块、第一连接杆、联接支撑板、主轴、下连接板、第二液压缸、齿条、齿轮挂接轴套、倾角传感器、上连接板、第一换向阀、第二换向阀、电子控制单元、上升按钮、下降按钮和侧倾角调整旋钮；
所述第一液压缸和滑轨沿车辆行驶方向水平固定于车身上，所述第一液压缸的活塞杆末端与所述第一滑块固定连接，所述第一滑块与滑轨滑动连接，所述第一连接杆的一端与第一滑块铰接，第一连接杆的另一端联接支撑板的底端铰接；
所述主轴水平设置，所述齿轮挂接轴套可拆卸地安装于主轴的一端，所述主轴的另一端穿过联接支撑板，并通过轴承支撑在联接支撑板的一端，所述齿轮挂接轴套通过轴承支撑在联接支撑板的另一端；
所述第二液压缸沿车辆竖直方向固定于车身上，齿条固定在第二液压缸的活塞杆上，所述齿条穿过联接支撑板并与齿轮挂接轴套一端的齿轮部分啮合，齿轮挂接轴套的另一端与农具挂接；
所述倾角传感器安装与所述齿轮挂接轴套上，所述液压泵与第一液压缸和第二液压缸分别通过第一管路和第二管路连接，所述第一管路和第二管路上分别设有第一电磁换向阀和第二电磁换向阀，所述倾角传感器、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、上升按钮、下降按钮和旋转按钮均与电子控制单元信号电连接，所述倾角传感器向电子控制单元传递信号，所述电子控制单元控制根据上升按钮、下降按钮和侧倾角调整旋钮传递的信号，第一电磁换向阀和第二电磁换向阀以控制第一液压缸和第二液压缸的活塞杆的伸缩。
优选地，所述齿轮挂接轴套与主轴通过键连接，所述锁紧螺母安装于齿轮挂接轴套和主轴的端部，将齿轮挂接轴套锁紧于主轴上。
优选地，还包括导轨，所述导轨竖直地固定于车身上，所述联接支撑板与导轨形成一竖直方向的移动副，联接支撑板可沿导轨上下滑动。
优选地，所述联接支撑板上设有通孔，所述导轨穿过所述通孔。
优选地，还包括固定车身上的下连接板和上连接板，所述导轨的两端分别固定于下连接板和上连接板上。
优选地，所述齿轮挂接轴套上设有三个农具挂接点，包括呈三角形状分布的挂接点、第二滑块连接杆和第三连接杆，所述挂接点固定于齿轮挂接轴套上，所述第二滑块和第三滑块位于齿轮挂接轴套后板与滑轨前连接板构成的滑槽内，所述第二滑块和第三滑块能在滑槽内滑动，所述第二滑块连接杆和第三连接杆分别与第二滑块和第三滑块固定连接，所述农具的顶端固定于挂接点上，农具底侧两端分别固定于第二滑块连接杆和第三连接杆上。
优选地，还包括与电子控制单元电连接的第一电液比例流量阀和第二电液比例流量阀，所述第一电液比例流量阀设置于第一管路上。
优选地，还包括陀螺仪，所述陀螺仪安装于拖拉机底盘前轴上，并与电子控制单元电连接，用于测量地面的纵向和横向坡度信号；
一种可调农具侧倾角的拖拉机悬挂装置的控制方法，所述控制方法为拖拉机在丘陵山地作业环境下，根据地面的纵向倾斜度、横向倾斜度以及农具当前的位置，对农具的耕深进行调整，具体包括以下步骤：
电子控制单元接收地面陀螺仪的地面纵向坡度信号与倾角传感器传送的齿轮挂接轴套的转角信号，两种信号经过电子控制单元的算法处理后，计算得出当前测得纵向坡度下农具的理想耕作位置，电子控制单元根据该预测的理想位置向第一电磁换向阀和第二电磁换向阀发出指令，控制第一液压缸和第二液压缸的动作，并通过第一电液比例流量阀、第二电液比例流量阀调整第一液压缸和第二液压缸活塞杆的运动速率，保证农具仅进行抬升或下降动作，而不进行旋转动作，从而保证悬挂农具的耕深合理，并使得发动机转矩稳定；
电子控制单元接收地面陀螺仪的地面横向坡度信号和倾角传感器的齿轮挂接轴套的转角信号，对地面横向坡度信号和齿轮挂接轴套的转角信号进行处理后，向第一电磁换向阀和第二电磁换向阀发出指令，控制第二液压缸动作，从而保证悬挂农具的侧倾角始终与拖拉机底盘的侧倾角相同；
电子控制单元根据倾角传感器的齿轮挂接轴套的转角信号、地面的横向倾斜度的实时数据以及地面的纵向倾斜度的实时数据，计算出齿轮挂接轴套的转角与地面的横向倾斜度之间的偏差以及齿轮挂接轴套的转角与地面的纵向倾斜度的偏差，若偏差处于容许范围内，则不进行机具调整，反之则进行机具调整，之后重复上述过程。
本发明的有益效果：
1)本发明结构简单，操作方便，山地拖拉机因调平产生车身倾斜时，能够根据拖拉机车身的倾斜程度，能够手动或者电子控制单元自动控制，通过齿条与齿轮挂接轴套的相对运动来调整农具与地面的相对角度；
2)本发明通过同时控制第一液压缸活塞杆以及第二液压活塞杆的伸缩能够调节农具相对于地面的高度，从而使拖拉机在耕作过程中的耕深保持一致，使得耕地更加均匀；
3)本发明在控制农具上升或下降时，通过控制第一电液比例流量阀和第二电液比例流量阀调整第一液压缸活塞杆和第二液压缸活塞杆的运动速率，保证农具仅进行抬升或下降动作，而不进行旋转动作，从而保证悬挂农具的耕深合理，并使得发动机转矩稳定。
附图说明
图1为本发明所述一种可调农具高度和侧倾角的拖拉机悬挂装置的结构示意图。
图2为图1的a-a剖视图。
图3为本发明所述联接支撑板的结构示意图。
图4为本发明所述农具的挂接整体示意图。
图5为本发明所述农具的挂接局部示意图。
图6为本发明所述农具左倾示意图。
图7为本发明所述农具右倾示意图。
图8为本发明所述一种可调农具高度和侧倾角的拖拉机悬挂装置的实施示意图。
图9为本发明调节农具上升的示意图。
图10为拖拉机坡地具有纵向倾斜度时的控制过程流程图。
图11为拖拉机坡地具有横向倾斜度时的控制过程流程图。
其中：1-液压泵；2-第一液压缸；3-滑轨；4-第一滑块；5-第一连接杆；6-联接支撑板；7-主轴、8-导轨；9-下连接板9；10-第二液压缸；11-齿条11；12-齿轮挂接轴；13-锁紧螺母；14-倾角传感器14；15-上连接板15；16-第二电磁换向阀；17-第一电磁换向阀；18-电子控制单元；19-滑轨前连接板、20-第二滑块；21-第二连接杆；22-第三滑块；23-第三连接杆；24-农具；25-车身；26-上挂接点；27-第一电液比例流量阀；28-第二电液比例流量阀；29-陀螺仪。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示，本发明所述的一种可调农具高度和侧倾角的拖拉机悬挂装置，包括液压泵1、第一液压缸2、滑轨3、第一滑块4、第一连接杆5、联接支撑板6、主轴7、两个导轨8、下连接板9、第二液压缸10、齿条11、齿轮挂接轴套12、锁紧螺母13、倾角传感器14、上连接板15、第一电磁换向阀17、第二电磁换向阀16、电子控制单元18、第一电液比例流量阀27、第二电液比例流量阀28和陀螺仪29。
第一液压缸2和滑轨3沿车辆行驶方向水平放置，固定于车身上。第一液压缸2的活塞杆末端与所述第一滑块4固定连接，所述第一滑块4与滑轨3滑动连接，滑块4与滑轨3组成车辆纵轴线水平方向的移动副。第一连接杆5的一端与第一滑块4铰接，第一连接杆5的另一端联接支撑板6的底端铰接。
两个导轨8均沿车辆竖直方向放置，导轨8一端固定在下连接板9、另一端固定在上连接板15上；下连接板9、上连接板15分别固定在车身上。如图2和图3所示，联接支撑板6上开设有多个通孔，两个导轨8分别穿过联接支撑板6上的通孔，形成一竖直方向的移动副，联接支撑板6可通过移动副在导轨上沿竖直方向滑动。
主轴7水平设置，齿轮挂接轴套12通过键与主轴7连接，锁紧螺母13安装于齿轮挂接轴套12和主轴7的端部，将齿轮挂接轴套12锁紧于主轴7上，连接支撑板6限制了齿轮挂接轴套12的纵向水平方向的自由度。主轴7的另一端穿过联接支撑板6，并通过轴承支撑在联接支撑板6的一端，所述齿轮挂接轴套12通过轴承支撑在联接支撑板6的另一端。
第二液压缸10沿车辆竖直方向固定于车身上，齿条11固定在第二液压缸10的活塞杆上，所述齿条11穿过联接支撑板6并与齿轮挂接轴套12一端的齿轮部分啮合，通过齿条11的上下移动使得齿轮挂接轴套12正反转动相应的角度。倾角传感器14安装在齿轮挂接轴套12上，倾角传感器的倾角信号线与电子控制单元18信号采集端子相连接。陀螺仪29安装于拖拉机底盘前轴上，并与电子控制单元18电连接，用于测量地面的纵向坡度和横向坡度信号。
如图4所示，齿轮挂接轴套12上设有三个农具挂接点，包括呈三角形状分布的挂接点26、第二连接杆21和第三连接杆23，挂接点26固定于齿轮挂接轴套12上，如图5所示，为方便农具挂接，第二滑块20和第三滑块22位于齿轮挂接轴套12后板与滑轨前连接板19构成的滑槽内，第二滑块20和第三滑块22能在滑槽内滑动，第二连接杆21和第三连接杆23分别与第二滑块20和第三滑块22固定连接，安装农具时，将第二滑块20与第三滑块22滑至两端，将农具24的立柱用销固定于上挂接点26处，之后移动第二滑块20与第三滑块22，使得第二连接杆21、第三连接杆22与农具24的下悬挂点连接销相固定。
第一电磁换向阀16工作油口与第一液压缸2上腔工作油口相连。第一电磁换向阀16的进油口与第一电液比例流量阀27的出油口相连，第一电液比例流量阀27的进油口与液压泵1出油口相连。第一电磁换向阀16和第一电液比例流量阀27的控制信号线与电子控制单元18的信号输出端子相连，用于对第一电磁换向阀16的控制。第二电磁换向阀17工作油口与第二液压缸10上腔工作油口相连，第二电磁换向阀17的进油口与第二电液比例流量阀28的出油口相连，第二电液比例流量阀28的进液口与液压泵1出油口相连。第二电磁换向阀17和第二电液比例流量阀28的控制信号线与电子控制单元18的信号输出端子相连，用于对第二电磁换向阀17的控制。电子单元18上设有用于控制农具24的上升按钮、下降按钮以及侧倾角调整旋钮。
本发明所述的一种可调农具高度和侧倾角的拖拉机悬挂装置的控制方法，为拖拉机在丘陵山地作业环境下，根据地面的纵向倾斜度、横向倾斜度以及农具13当前的位置，对农具13的耕深进行调整，具体包括以下步骤：
如图10所示，电子控制单元6接收地面陀螺仪29的地面纵向坡度信号与倾角传感器14传送的齿轮挂接轴套12的转角信号，两种信号经过电子控制单元18的算法处理后，计算得出当前测得纵向坡度下农具13的理想耕作位置，电子控制单元18根据该预测的理想位置向第一电磁换向阀17和第二电磁换向阀16发出指令，控制第一液压缸1和第二液压缸2的动作，并通过第一电液比例流量阀27、第二电液比例流量阀28调整第一液压缸1和第二液压缸2活塞杆的运动速率，保证农具13仅进行抬升或下降动作，而不进行旋转动作，从而保证悬挂农具24的耕深合理，并使得发动机转矩稳定；
如图11所示，电子控制单元6接收地面陀螺仪29的地面横向坡度信号和倾角传感器14的齿轮挂接轴套12的转角信号，对地面横向坡度信号和齿轮挂接轴套12的转角信号进行处理后，向第一电磁换向阀17和第二电磁换向阀16发出指令，控制第二液压缸2动作，从而保证悬挂农具24的侧倾角始终与拖拉机底盘的侧倾角相同；
电子控制单元18根据倾角传感器14的齿轮挂接轴套12的转角信号、地面的横向倾斜度的实时数据以及地面的纵向倾斜度的实时数据，计算出齿轮挂接轴套12的转角与地面的横向倾斜度之间的偏差以及齿轮挂接轴套12的转角与地面的纵向倾斜度的偏差，若偏差处于容许范围内，则不进行机具调整，反之则进行机具调整，之后重复上述过程。
其中控制农具上升，电子控制单元18控制第一电磁换向阀161dt得电、第二电磁换向阀173dt得电，如图9所示，第二液压缸10活塞杆驱动滑块4沿滑轨3向右运动，滑块4推动连接杆5运动，使得联接支撑板6沿导轨8向上运动。与此同时，第二液压缸10上升，始终保持齿轮与齿条相对位置保持不变。此时，农具与齿轮挂接轴一起随第一液压缸2活塞杆的上升而上升，使农具到达期望位置。此时，电子控制单元18发出电信号，使得第一电磁换向阀162dt失电、第二电磁换向阀174dt失电，第一液压缸2与第二液压缸10停止动作，农具与齿轮挂接轴保持在指定位置不变，农具上升调节过程结束。
控制农具下降，电子控制单元18发出控制信号，使得控制第一电磁换向阀162dt得电、第二电磁换向阀174dt得电，如图8所示，第二液压缸10活塞杆驱动滑块4沿滑轨3向左运动，滑块4拉动连接杆5运动，使得联接支撑板6沿导轨8向下运动。与此同时，第二液压缸10下降，始终保持齿轮与齿条相对位置保持不变；此时，农具与齿轮挂接轴套12一起随第一液压缸2活塞杆的下降而下降，农具到达期望位置。此时，电子控制单元18发出电信号，使得第一电磁换向阀162dt失电、第二电磁换向阀174dt失电，第一液压缸2与第二液压缸10停止动作，农具与齿轮挂接轴保持在指定位置不变，农具下降调节过程结束。
在农具24的上升下降调节过程中，若第一液压缸2和第二液压缸10的位移量不一致，此时齿轮挂接轴套12的齿轮与齿条11相对位置发生变化，齿轮挂接轴套12将会发生转动，倾角传感器14可检测出齿轮挂接轴套12的倾角变化量，并发送给电子控制单元18，当第一液压缸2使得联接支撑板6下降完毕后，电子控制单元18控制第一电磁换向阀162dt失电，第一电磁换向阀16到达中位，第一液压缸2停止运动，电子控制单元18通过控制第二电磁换向阀17调节第二液压缸10，从而调整齿条11位置，由于齿条11与齿轮挂接轴套12中的齿轮部分相互啮合，齿轮挂接轴套12将产生转动，从而消除倾角传感器14的倾角变化量，上述操作保证了第二液压缸10的位移量和第一液压缸2的最终位移量相同，从而使得齿轮与齿条11相对位置不变。此时，电子控制单元18发出电信号，使得控制第二电磁换向阀17切换至中位，从而农具24与齿轮挂接轴套12保持在指定位置，农具24的升降调节过程结束。
如图6和7所示，调整农具24发生左倾或右倾，电子控制单元18控制第二液压缸10的活塞杆伸长或者收缩，使得齿轮挂接轴套12发生旋转，从而带动农具24旋转，使其到达指定位置。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。