一种用于底盘驱控的机电液组合动力系统的制作方法

1.本实用新型涉及驱动系统技术领域，特别是涉及一种用于底盘驱控的机电液组合动力系统。


背景技术：

2.目前，丘陵山区农业环境地形较为复杂，工况恶劣且严苛，农机装备的行走方式通常采用履带底盘，传统结构多为纯机械式，一般以内燃机(发动机)作为动力源，进而通过齿轮、带、链、传动轴、和变速箱等机构组合实现传递动力和转向控制，这类底盘传动可靠、制造容易，但其缺点也始终凸显，比如结构过度固定化、零部件重量大功耗高、无级调速实现难度大、手动控制复杂等问题难以满足当代农机智能化、自动化的需求，因此，纯机械式底盘也逐渐在淡出市场。
3.近年来，一些工程师考虑到开发简单、控制精准，选择纯电驱化作为了农机底盘研发方向，虽然其易控制的特点在短期内具有显著的成效，但在实际的复杂环境进行农业生产作业时，常发生进水短路、大负载板路烧毁、振动过程元件断裂、电机及控制系统故障等问题，因此，纯电驱化底盘在农机装备中的应用还有诸多问题要逐一探索，还不能有效的投入在丘陵山区环境的应用中。
4.对于液压底盘而言，在农机装备更为适用且在市场上较普遍，我国农机行业对液压驱动的研究探索始于20世纪60年代，近年来全液压底盘驱动方案已在植保机械、收获机械上得到大范围应用，其中，中国农业机械化科学研究院等少数单位曾自行研发过变量液压泵，其余的厂商大多采用斜盘型柱塞变量泵加壳体旋转的低速车轮马达方案，但应用过程中存在内部线性振动、油量损失和结构误差，对于工作稳定性、灵敏性和操控性普遍要求较高，所以在特色农机装备和智能农业机器人的应用还不多。综上所述，为满足国华南地区农机装备的发展需求，需结合自动化、智能化和信息化技术，针对性的设计机－电－液一体化的农机底盘是发展山地农机装备的重点任务，对于快速驱动和精准控制也是当下待解决的关键技术，这对发展丘陵山区农机装备和农业机器人有着重要意义。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种用于底盘驱控的机电液组合动力系统，满足了复杂地形环境的大动力、灵活控制的作业需求，更适用丘陵山区农业生产环节。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于底盘驱控的机电液组合动力系统，包括底盘、液压系统、传动系统、电磁离合器、执行作业部件、动力源以及连杆控制机构；所述液压系统与所述底盘连接，用于驱动所述底盘；所述传动系统包括主动带轮、常转带轮、离合带轮、驱泵带轮和从动带轮；所述驱泵带轮与所述液压系统连接；所述主动带轮通过传动带与所述驱泵带轮连接；所述常转带轮通过传动带与所述主动带轮连接；所述离合带轮通过传动带与从动带轮连接；所述电磁离合器一端连接所述常转带轮，另一端连接所述离合带轮；所述执行作业部件与所述从动带轮连接；所述动力源连接所述主动带轮，用于
驱动液压系统和执行作业部件；所述连杆控制机构连接所述液压系统，用于控制所述液压系统输出的流量方向和流量大小。
7.优选地，所述动力源安装于所述底盘的最后方，所述电磁离合器位于所述动力源的前方，所述液压系统位于电磁离合器的前方，所述传动系统安装底盘的右方，连杆控制装置位于液压系统前方，执行作业部件位于所述底盘的最前方。
8.优选地，所述动力源为发动机。
9.优选地，所述底盘包括架体、履带、驱动轮、导向轮和支重轮，所述驱动轮、导向轮和支重轮分别设置于架体，所述履带连接所述驱动轮、导向轮和支重轮；所述驱动轮与所述液压系统连接。
10.优选地，所述液压系统包括液压泵、液压马达和液压油箱；所述液压泵与所述驱泵带轮连接，所述液压马达与所述液压泵连接；所述液压马达与所述底盘连接；所述液压油箱与所述液压泵连接。
11.优选地，所述液压系统还包括散热冷却元件，所述散热冷却元件与所述液压泵连接。
12.优选地，所述液压系统包括扁轴和液压泵，所述液压泵的内部设置有斜盘主轴，所述扁轴与所述液压泵的斜盘主轴连接；所述连杆控制机构包括伺服电机、转杆、旋杆和联动柄，所述伺服电机设置于所述液压系统，所述转杆的一端与所述伺服电机的输出轴连接，所述转杆的另一端与所述旋杆的一端铰接，所述旋杆的另一端与所述联动柄的一端铰接，所述联动柄的另一端与所述扁轴连接。
13.优选地，所述连杆控制机构还包括夹持臂、拉簧、接触轴承和偏心套，所述夹持臂设置有上下对称的两个，两个所述夹持臂的一端设置于所述液压泵，两个所述夹持臂的另一端一一对应套接于所述拉簧两端；所述联动柄朝所述拉簧的一侧延伸有拐杆，所述拐杆设置有轴承，两个所述夹持臂的内表面抵接于所述轴承；所述偏心套以偏心处为中心旋接安装于所述液压泵，两个所述夹持臂的最末端内表面抵接于所述偏心套，当转动所述偏心套时，两个所述夹持臂将不再呈上下对称形式，并根据所述偏心套转动方向和转角进而改变两个所述夹持臂平分线的位置。
14.优选地，所述伺服电机设置有角度传感器和端盖，所述角度传感器包括转子和定子，所述转子连接所述伺服电机的输出轴，所述端盖套设于所述转子且固定于所述伺服电机，所述定子设置于所述端盖，且所述定子与所述转子对应设置。
15.优选地，所述执行作业部件为除草、旋耕、灭茬、粉碎中的至少一种旋转类部件。
16.本实用新型具有以下有益效果：
17.本实用新型的用于底盘驱控的机电液组合动力系统的结构紧凑，设置动力源、液压系统和电磁离合器，进而通过动力源为底盘和执行作业部提供动力，当需要执行作业部件工作时，只需控制电磁离合器上电吸合，此时离合带轮与常转带轮保持同步转动，进而带动从动带轮驱动执行作业部件工作，当停止工作时，只需将电磁离合器断电即可；当需要底盘行驶时，只需要驱动驱泵带轮即可，液压系统带动底盘行驶。整体控制方便且安全紧凑。此外设置连杆控制机构用于控制底盘的行驶速度和方向。
附图说明
18.图1是本实用新型实施例提供的用于底盘驱控的机电液组合动力系统的分布示意图；
19.图2是本实用新型实施例提供的用于底盘驱控的机电液组合动力系统的集成轴侧图；
20.图3是本实用新型实施例提供的连杆控制机构的结构前视图；
21.图4是本实用新型实施例提供的连杆控制机构的机械原理示意图；
22.图5是本实用新型实施例提供的伺服电机与液压泵的结构后视图；
23.图6是本实用新型实施例提供的伺服电机的内部结构组成爆炸图。
24.附图标记：
25.1、底盘；11、驱动轮；12、履带；2、液压系统；21、液压泵；22、液压马达；23、液压油箱；24、散热冷却元件；25、扁轴；3、传动系统；31、主动带轮；32、常转带轮；33、离合带轮；34、驱泵带轮；35、从动带轮；4、电磁离合器；5、执行作业部件；6、动力源；7、连杆控制机构；71、伺服电机；711、角度传感器；7111、定子；7112、转子；712、端盖；72、转杆；73、旋杆；74、联动柄；75、夹持臂；76、拉簧；77、接触轴承；78、偏心套；8、电池。
具体实施方式
26.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
27.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
28.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
29.参见图1，本实用新型优选实施例提供一种用于底盘驱控的机电液组合动力系统，包括底盘1、液压系统2、传动系统3、电磁离合器4、执行作业部件5、动力源6以及连杆控制机构7；液压系统2与底盘1连接，用于驱动底盘1；传动系统3包括主动带轮31、常转带轮32、离合带轮33、驱泵带轮34和从动带轮35；驱泵带轮34与液压系统2连接；主动带轮31通过传动带与驱泵带轮34连接；常转带轮32通过传动带与主动带轮31连接；离合带轮33通过传动带与从动带轮35连接；电磁离合器4一端连接常转带轮32，另一端连接离合带轮33；执行作业部件5与从动带轮35连接；动力源6连接主动带轮31，用于驱动液压系统2和执行作业部件5；连杆控制机构7连接液压系统2，用于控制液压系统2输出的流量方向和流量大小。
30.需要说明的是，主动带轮31为双层轮。
31.上述用于底盘驱控的机电液组合动力系统的使用过程，动力源6带动主动带轮31旋转，主动带轮31分别带动驱泵带轮34和常转带轮32旋转，驱泵带轮34带动液压系统2，液压系统2带动底盘1行驶；而当需要执行作业部件5工作时，只需控制电磁离合器4上电吸合，此时离合带轮33与常转带轮32保持同步转动，进而带动从动带轮35驱动执行作业部件5工作，当停止工作时，只需将电磁离合器4断电即可。连杆控制机构7通过控制液压系统2的流量方向和流量大小，进而控制底盘1的行驶速度和方向。
32.参见图2，本实用新型的一些优选实施例中，动力源6安装于底盘1的最后方，电磁离合器4位于动力源6的前方，液压系统2位于电磁离合器4的前方，传动系统3安装底盘1的右方，连杆控制装置位于液压系统前方，执行作业部件5位于底盘1的最前方。如此，可以使得整体更加紧凑，即满足使用的需求，又不会增加系统的整体占用体积。
33.本实用新型的一些优选实施例中，动力源6为发动机。
34.本实用新型的一些优选实施例中，底盘1包括架体、履带12、驱动轮11和辅助轮，驱动轮11和辅助轮分别设置于架体，履带12连接驱动轮11和辅助轮；驱动轮11与液压系统2连接。如此，液压马达22带动驱动轮11转动，驱动轮11通过履带12带动辅助轮。
35.本实用新型的一些优选实施例中，液压系统2包括液压泵21、液压马达22和液压油箱23；液压泵21与驱泵带轮34连接，液压马达22与液压泵21连接；液压马达22与底盘1连接；液压油箱23与液压泵21连接。具体的，驱泵带轮34带动液压泵21，液压泵21带动液压马达22，液压马达22带动驱动轮11。
36.本实用新型的一些优选实施例中，液压系统2还包括散热冷却元件24，散热冷却元件24与液压泵21连接。
37.参见图3～5，本实用新型的一些优选实施例中，液压系统2包括扁轴25和液压泵21，液压泵21的内部设置有斜盘主轴，扁轴25与液压泵21的斜盘主轴连接；连杆控制机构7包括伺服电机71、转杆72、旋杆73和联动柄74，伺服电机71设置于液压系统2，转杆72的一端与伺服电机71的输出轴连接，转杆72的另一端与旋杆73的一端铰接，旋杆73的另一端与联动柄74的一端铰接，联动柄74的另一端与扁轴25连接。
38.需要说明的是，液压泵21为斜盘式变量柱塞串泵。旋杆73包括螺柱、内旋杆和外旋杆，内旋杆与外旋杆均通过旋接安装在螺柱上，并可通过旋转调节两端铰接点的距离长短；距离调节方式不限于螺柱，也可为滑块锁定等其他方式实现。
39.本实用新型的一些优选实施例中，连杆控制机构7还包括夹持臂75、拉簧76、接触轴承77和偏心套78，夹持臂75设置有上下对称的两个，两个夹持臂75的一端设置于液压泵21，两个夹持臂75的另一端一一对应套接于拉簧76两端；联动柄74朝拉簧76的一侧延伸有拐杆，拐杆设置有轴承，两个夹持臂75的内表面抵接于轴承；偏心套78以偏心处为中心旋接安装于液压泵21，两个夹持臂75的最末端内表面抵接于偏心套78，当转动偏心套78时，两个夹持臂75将不再呈上下对称形式，并根据偏心套78转动方向和转角进而改变两个夹持臂75平分线的位置。
40.具体的，当底盘1需要行走动作时，整体连杆控制装置可有伺服电机71驱控转动，进而带动连杆、旋杆73联动，驱动扁轴25绕中心o1转动，进而实现液压泵21像液压马达22输出的流量方向和流量大小控制，其“零位线”为理论静止位置，也为停车位置，此时的液压油量为零，当“零位线”逆时针或顺时针转动后实现履带12底盘1的前进或后退，当“零位线”的
转角大小改变将实现车速的快慢控制，当油量误差或机械误差原因造成“零位线”的实际角度不为0度时，可通过内旋杆73、外旋杆73调节长短进而重新校正“零位线”；对于上下两个夹持臂75和拉簧76的配合可夹紧联动柄74末端的轴承，在回到“零位线”的复位过程中起到助力也稳定作用，可避免转动过程的振动和在“零位线”处的上下抖动现象。
41.需要说明的是，所述扁轴25与液压泵21内部斜盘主轴同轴固装，其主要作用是控制液压泵21内部的斜盘角度位置，进而控制液压油的运动方向和油量大小，为了便于进行转角控制和安装，一般设计成扁、方型结构的非圆轴，通过套装配合实现转角控制。同时，伺服电机71、发动机均连接外部的控制机构。底盘1上还设置有电池8，伺服电机71与电池8连接。同时，液压系统2设置有两个，且串联设置，分别对应底盘1的两侧驱动轮11。而斜盘主轴为现有液压泵内的常规设置，此处不做赘述。
42.参见图6，本实用新型的一些优选实施例中，伺服电机71设置有角度传感器711和端盖712，角度传感器711包括转子7112和定子7111，转子7112连接伺服电机71的输出轴，端盖712套设于转子7112且固定于伺服电机71，定子7111设置于端盖712，且定子7111与转子7112对应设置。
43.具体的，角度传感器711由定子7111与转子7112组成，转子7112与减速电机的驱动轴同轴固装，并可同步旋转，端面密封盖扣合固装在减速电机后部，定子7111通过孔位固定安装在端面密封盖外部。
44.本实用新型的一些优选实施例中，执行作业部件5为除草、旋耕、灭茬、粉碎中的至少一种旋转类部件。
45.综上，本实用新型优选实施例提供一种用于底盘驱控的机电液组合动力系统，其与现有技术相比：
46.本实用新型的用于底盘驱控的机电液组合动力系统通过发动机带动液压泵21，将角度传感器711集成于电机内，并设置在串泵两侧独立驱动组合连杆机构，分别控制左右两个扁轴25转角，并通过角度传感器711可实时反馈角度数值，进而控制泵内斜盘倾角的大小和方向，以调节左右液压马达22的流量方向和流量大小，实现对履带12两侧驱动轮11的转动方向和转速控制。
47.另一方面，由于斜盘柱塞泵在工作过程中常由于密封不良、油内杂质、泵间隙过大或油压误差等多方面原因，在斜盘处于“中位”时的排油量常不为零，即在底盘1的理论静止状态时，常发生“溜车”或“偏转”情况，因此，本实用新型在上述组合连杆机构内还设置了调节装置，利用螺杆旋调改变连杆机构的长度，间接对扁轴25转角进行微调，可实现对“斜盘中位”的快速、精准的校正。
48.满足了复杂地形环境的大动力、灵活控制的作业需求，同时，解决了传统液压控制误差大、中位便宜难以校正等问题，更适用丘陵山区农业生产环节。
49.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。