本發明屬于農業機械研究領域，具體涉及一種用于拖拉機電液懸掛田頭自適應升降裝置及控制方法。

背景技術：

農業是國民經濟的基礎，農業機械化又是一個國家現代化的標志。發達國家早于上世紀中葉就已經實現了農業現代化，而我國農業現代化水平還較低。如今隨著信息化的到來，很多新興技術應用到農業機械化中來，將農業機械向著智能化、自動化的方向推進了一大步。拖拉機時農業機械化的主要動力組成，它可以與農具組成作業機完成田間作業。隨著信息技術的發展，機電一體化逐漸應用到拖拉機上，為實現拖拉機的高效率的生產和較高的燃油經濟性開辟了新道路。拖拉機懸掛系統主要用于懸掛和控制拖拉機連接的農機具，懸掛將拖拉機和農機具組成一個機動而又靈活的懸掛系統。懸掛系統根據不同的作業要求，以液壓為動力實現農具升降，將農機具維持在工作位置。正常作業時農具降低到土壤以下進行耕作，只有在田頭轉向時升起農具，待轉向完成后再次將農具降低到工作位置進行作業。雖然我國是農業大國，但是大型農場較少，農業生產大多屬于個體作業，作業規模較小，拖拉機機組田間作業時需要不斷的掉頭轉向，因此田頭轉向時需要不斷的提升和降低農機具。目前，無論是機械式懸掛還是電控式懸掛，田間掉頭時都是通過駕駛員控制操縱手柄或操作控制面板實現農機具的上升或下降。該種操作方式極為復雜、繁瑣，給操作人員帶來了極大的不便，并增加了不必要的作業強度。近年來，隨著電子控制技術和智能技術的快速發展與成功應用，一些新型和智能技術開始廣泛應用于農產品上，實踐表明采用智能化控制不僅能夠極大提高作業質量和作業效率，而且還能大大降低駕駛員的勞動強度，使駕駛員從田頭轉向中解放出來，從而專注于拖拉機行駛。所以，非常有必要將智能技術引入到電控懸掛中，通過控制系統自動識別出田頭轉向，然后控制執行機構實現懸掛系統的自動升降。本發明專利正是基于這一觀點，研究出一種基于智能控制的田頭懸掛裝置自適應升降系統，從而實現田頭拖拉機轉向時懸掛系統的自動上升和下降，進而降低作業強度提高作業質量。

技術實現要素：

本發明的目的是針對上述問題，提供一種用于拖拉機電液懸掛田頭自適應升降裝置及控制方法，該裝置結構簡單、自動化程度高，從而實現田頭拖拉機轉向時懸掛系統的自動上升和下降，進而降低作業強度提高作業質量。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種用于拖拉機電液懸掛田頭自適應升降裝置，包括轉向監測模塊、控制模塊和液壓執行模塊；

所述轉向監測模塊包括驅動輪輪速監測模塊和轉向輪轉角監測模塊；所述驅動輪輪速監測模塊包括左輪速傳感器和右輪速傳感器，所述左輪速傳感器和右輪速傳感器分別安裝在驅動橋橋殼的兩端，齒圈固定在輪轂上隨車輪一起轉動，用于監測驅動輪輪速；所述轉向輪轉角監測模塊包括角度傳感器，所述角度傳感器的轉軸與梯形臂和轉向橫拉桿間的轉軸固結，所述轉軸固結于轉向橫拉桿；

所述液壓執行模塊包括油缸、液壓泵、電液比例閥、Y型三位四通換向閥、雙向液壓鎖和第一液壓缸；所述油缸通過管道依次與液壓泵、電液比例閥、Y型三位四通換向閥和雙向液壓鎖連接；所述雙向液壓鎖的A腔與第一液壓缸的無桿腔連接，雙向液壓鎖的B腔與第一液壓缸的有桿腔連接，所述第一液壓缸的缸筒與拖拉機鉸接，活塞桿與懸掛系統的后提升臂鉸接；

所述控制模塊包括控制器，控制器分別與左輪速傳感器、右輪速傳感器、角度傳感器、Y型三位四通換向閥和電液比例閥電連接；

所述控制器根據左輪速傳感器、右輪速傳感器和角度傳感器采集到的信號判斷出轉向開始和終止時刻，并向電液比例閥和Y型三位四通換向閥發出指令，控制懸掛系統的上升和下降。

上述方案中，所述液壓執行模塊還包括第二液壓缸；第二液壓缸的無桿腔與雙向液壓鎖的A腔和所述第一液壓缸之間的管道連接，第二液壓缸的有桿腔與雙向液壓鎖的B腔和所述第一液壓缸之間的管道連接；

所述第二液壓缸的缸筒與拖拉機鉸接，活塞桿與懸掛系統的前提升臂鉸接。

上述方案中，所述液壓執行模塊還包括濾油器；所述濾油器安裝在所述油缸和液壓泵之間的管道上。

上述方案中，所述液壓執行模塊還包括電磁溢流閥；所述電磁溢流閥的一端連接油缸，另一端與液壓泵和電液比例閥之間的管道連接。

上述方案中，還包括溢流閥；所述溢流閥的一端連接油缸，另一端與Y型三位四通換向閥的進出油口連接。

上述方案中，所述液壓執行模塊還包括壓力繼電器；所述壓力繼電器安裝在電液比例閥和Y型三位四通換向閥之間的管道上。

上述方案中，所述液壓執行模塊還包括單向閥；所述單向閥的一端與油缸連接，另一端與電液比例閥和Y型三位四通換向閥之間的管道連接。

一種根據所述用于拖拉機電液懸掛田頭自適應升降裝置的方法，包括以下步驟：

S1、所述轉向監測模塊的左輪速傳感器和右輪速傳感器分別采集左、右驅動輪的輪速信號，角度傳感器采集轉向輪轉角信號，并將輪速信號和輪轉角信號發送到控制模塊的控制器，

S2、所述控制器根據輪速信號和輪轉角信號判斷出拖拉機轉向時刻，如果拖拉機到達田頭并向左轉向，控制器判斷出左輪速接近零、右輪速較大、轉向輪轉角大于某一設定值，此時，控制器向電液比例閥和Y型三位四通換向閥發出指令，Y型三位四通換向閥的DT1得電，活塞桿從液壓缸內伸出，懸掛系統的提升臂升起；

S3、拖拉機完成轉向后，控制器判斷出左、右驅動輪輪速近似相等并且不為零、轉向輪轉角為零，此時控制器向電液比例閥和Y型三位四通換向閥發出指令，Y型三位四通換向閥的DT2得電，活塞桿縮回液壓桿，懸掛系統的提升臂下降到目標耕深，進行正常作業。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、結構簡單，易于在拖拉機上布置，可以執行優良；

2、控制器能夠根據左、右驅動輪輪速和轉向輪轉角，判斷出拖拉機開始轉向和轉向終止時刻；

3、拖拉機行駛到田頭時，控制器能夠控制懸掛系統實現農機具的自動上升和下降，無需工作人員進行操作，極大的降低了工作強度；

4、懸掛系統下降時，因農機具過重活塞桿收縮過快，容易引起油缸供油不足，造成油缸進油腔局部真空，發生汽蝕現象，單向閥能夠在壓力差的作用下及時打開，從油箱中補油至液壓缸，避免出現真空現象，確保液壓缸的平穩性。

附圖說明

圖1是本發明一實施方式的控制原理示意圖；

圖2是本發明一實施方式的輪速傳感器安裝示意圖；

圖3是本發明一實施方式的角度傳感器安裝示意圖；

圖4是本發明一實施方式的液壓回路示意圖。

圖中：1、轉向檢測模塊；101、前轉向輪；102、梯形臂；103、角度傳感器；104、轉向橫拉桿；105、驅動輪；106、左輪速傳感器；107、右輪速傳感器；108、轉軸；109、驅動橋橋殼；2、控制模塊；3、液壓執行模塊；301、油缸；302、濾油器；303、液壓泵；304、電磁溢流閥；305、溢流閥；306、電液比例閥；307、壓力繼電器；308、Y型三位四通換向閥；309、雙向液壓鎖；310、第一液壓缸；311、懸掛系統；312、單向閥；313、第二液壓缸。

具體實施方式

本發明提供一種用于拖拉機電液懸掛的田頭自適應升降裝置及控制方法，下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明，但本發明的保護范圍并不限于此。

圖1所示為用于拖拉機電液懸掛田頭自適應升降裝置的一種實施方式，所述用于拖拉機電液懸掛田頭自適應升降裝置包括轉向監測模塊1、控制模塊2和液壓執行模塊3；

所述轉向監測模塊1包括驅動輪輪速監測模塊和轉向輪轉角監測模塊；所述驅動輪輪速監測模塊包括左輪速傳感器106和右輪速傳感器107。如圖2所示，所述左輪速傳感器106和右輪速傳感器107分別安裝在驅動橋橋殼109的兩端，齒圈固定在輪轂上隨車輪一起轉動，用于監測驅動輪輪速；如圖3所示，所述轉向輪轉角監測模塊包括角度傳感器103，所述角度傳感器103固結于梯形臂102，所述角度傳感器103的轉軸與梯形臂102和轉向橫拉桿104間的轉軸108固結，所述轉軸108固結于轉向橫拉桿。

如圖4所示，所述液壓執行模塊3包括油缸301、濾油器302、液壓泵303、電磁溢流閥304、溢流閥305、電液比例閥306、壓力繼電器307、Y型三位四通換向閥308、雙向液壓鎖309、第一液壓缸310、單向閥312、第二液壓缸313；所述油缸301通過管道依次與液壓泵303、電液比例閥306、Y型三位四通換向閥308和雙向液壓鎖309連接；所述雙向液壓鎖309的A腔與第一液壓缸310的無桿腔連接，雙向液壓鎖309的B腔與第一液壓缸310的有桿腔連接，所述第一液壓缸310的缸筒與拖拉機鉸接，活塞桿與懸掛系統311的后提升臂鉸接；所述第二液壓缸313的無桿腔與雙向液壓鎖309的A腔和所述第一液壓缸310之間的管道連接，第二液壓缸313的有桿腔與雙向液壓鎖309的B腔和所述第一液壓缸310之間的管道連接；所述第二液壓缸313的缸筒與拖拉機鉸接，活塞桿與懸掛系統的前提升臂鉸接。

所述控制模塊2包括控制器，控制器分別與左輪速傳感器106、右輪速傳感器107、角度傳感器103、Y型三位四通換向閥308和電液比例閥306電連接；所述控制器根據左輪速傳感器106、右輪速傳感器107和角度傳感器103采集到的信號判斷出轉向開始和終止時刻，并向電液比例閥306和Y型三位四通換向閥308發出指令，控制懸掛系統311的上升和下降。所述電液比例閥306用于控制流入油缸的流量；所述Y型三位四通換向閥308用于控制流向液壓缸的流量方向；所述雙向液壓鎖309用于保證液壓缸不工作或出現故障時迅速可靠的鎖定活塞。

所述濾油器302安裝在所述油缸301和液壓泵303之間的管道上。

所述電磁溢流閥304的一端連接油缸，另一端與液壓泵303和電液比例閥306之間的管道連接。所述電磁溢流閥304用于控制進油路的壓力。

所述溢流閥305的一端連接油缸，另一端與Y型三位四通換向閥308的進出油口連接。所述溢流閥305用于控制回油壓力。

所述壓力繼電器307安裝在電液比例閥306和Y型三位四通換向閥308之間的管道上。所述壓力繼電器307實時監測液壓回路壓力，壓力大于設定值蜂鳴器發出警報。

所述單向閥312的一端與油缸連接，另一端與電液比例閥306和Y型三位四通換向閥308之間的管道連接。所述單向閥312用于液壓桿快速收縮時，因供油不足，避免油缸進油腔局部真空發生汽蝕現象。

本發明還提供一種所述用于拖拉機電液懸掛田頭自適應升降裝置的控制方法，包括以下步驟：

S1、所述轉向監測模塊1的左輪速傳感器106和右輪速傳感器107分別采集左、右驅動輪的輪速信號，角度傳感器103采集轉向輪轉角信號，并將輪速信號和輪轉角信號發送到控制模塊2的控制器，

S2、所述控制器根據輪速信號和輪轉角信號判斷出拖拉機轉向時刻，如果拖拉機到達田頭并向左轉向，控制器判斷出左輪速接近零、右輪速較大、轉向輪轉角大于某一設定值，此時，控制器向電液比例閥306和Y型三位四通換向閥308發出指令，Y型三位四通換向閥308的DT1得電，活塞桿從液壓缸內伸出，懸掛系統311的提升臂升起；

S3、拖拉機完成轉向后，控制器判斷出左、右驅動輪輪速近似相等并且不為零、轉向輪轉角為零，此時控制器向電液比例閥306和Y型三位四通換向閥308發出指令，Y型三位四通換向閥308的DT2得電，活塞桿縮回液壓桿，懸掛系統311的提升臂下降到目標耕深，進行正常作業。

上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發明的可行性實施例的具體說明，它們并非用以限制本發明的保護范圍，凡未脫離本發明技藝精神所作的等效實施例或變更均應包含在本發明的保護范圍之內。