[发明专利]一种插秧机转向系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种插秧机转向系统及其控制方法，属于插秧机转向控制技术领域。

背景技术

近年来，我国已经成为世界上最大的农业装备生产和使用大国，但农机产品“大而不强”的局面普遍存在，随着国家“十三五”的实施，液压技术逐渐被引用到农业机械装备领域，农业机械也逐渐向着自动化、智能化高速发展。同时，水稻是我国最重要的粮食之一，2015年，中国水稻种植面积约为3000万公顷，占中国粮食作物总面积的30％，占世界水稻种植面积的20％，确保水稻增产增收对维持粮食供给、保证国家粮食安全具有重要意义。

插秧机长期在田块较小、道路狭窄、泥脚深度大的水田中工作，需要保证其正常行驶和转向掉头，这使得对其转向系统的设计极为严苛。现有量产的高速插秧机多为液压助力转向系统，存在以下缺点：

(1)我国的水田地块大多较为狭小，现有的转向系统为前轮转向，转向角度小，转弯半径大，不易在狭窄的空间内实现转向、掉头；

(2)现有转向方式固定单一，仅能依靠前轮转向，无法根据水田形状、插秧机行驶位置的需求调整转向方式；

(3)现有插秧机为液压助力转向，而水田泥脚深度大，转向阻力大，操作方向盘较为吃力，长期驾驶易造成机手疲劳；

(4)现有转向系统不利于实现自动化、智能化控制。

发明内容

本发明的目的是针对水田道路迂回，狭窄，插秧机转弯不方便，转弯时容易碾压插秧完成的水田等问题，提供一种结构简单紧凑、转向轻盈合理、转向方式可变、转弯半径小、易于实现自动化智能化、能够满足高速插秧机在水田和路面正常作业行驶的新型液压转向机构及其控制方法。

本发明采取以下技术方案：

一种插秧机转向系统，包括液压系统、转向控制系统；所述液压系统包括动力元件、执行元件、控制元件；所述动力源为发动机1，动力元件为液压泵2；所述执行元件为4个分别安装在四个车轮内侧的单作用液压缸8，能够分别控制四个车轮的转角；所述控制元件包括三位四通电磁比例换向阀7，所述三位四通电磁比例换向阀7通过控制其比例电磁铁电流的大小无极地调节换向阀的开度；所述转向控制系统主要包括中央控制器和角度传感器，所述的中央控制器根据所选择的转向模式，调整车轮角度和液压系统油液的流动方向，同时，根据不同的转向模式计算各个车轮转向角之间的关系，所述的角度传感器分别安装在各个车轮内侧，在转向过程中，角度传感器测量各个车轮的转向角度，并反馈给中央控制器以不断消除转向角度偏差。

进一步的，所述控制元件还包括安全阀6、单向阀5，所述单向阀5设于液压泵2之间连通的油路上，所述安全阀6与四个三位四通电磁比例换向阀7并联设置；所述的单向阀5为无簧单向阀，其额定流量不小于液压泵的最大流量，单向阀5具有防止液压缸内油液回流的作用；所述安全阀6为溢流阀，当液压系统的压力超过安全阀6设定压力时，安全阀6开启溢流，防止液压元器件因为高压而损坏。

进一步的，三位四通电磁比例换向阀7的三个位置分别控制液压缸的油路方向，中位采用O型机能，具有切断油路和锁止作用。

进一步的，所述液压系统还包括辅助元件，所述辅助元件包括滤油器3、油箱4，所述滤油器3安装在液压泵的进油口处，其可以防止污物颗粒进入液压泵和其它液压元件中；所述油箱4为开式油箱，油箱内部的吸油区与回油区用隔板分开，以增大油液循环的路程、减缓油液循环的速度，隔板的高度不低于油面纸箱底高度的三分之二。

一种上述的插秧机转向系统的控制方法，转向模式分为三种：两轮转向、四轮转向和原地转向；所述两轮转向为前轮转向，选择两轮转向模式后，液压缸和角度传感器配合工作，使得两后轮转角归零且维持，转向内侧的前轮为基准轮，在转向过程中，基准轮的转角由方向盘控制并由角度传感器实时采集，中央控制器根据程序计算出另外一个转向轮的对应转向角度，并通过单作用液压缸8推动其达到所计算的转向角以完成两轮转向控制；所述的四轮转向为全轮转向，选择四轮转向模式后，转向内侧的两个车轮为基准轮，方向盘同步控制两个基准轮的转角，同时，两个角度传感器实时采集基准轮转角，中央控制器通过控制程序同步实时的调节两个非基准轮的转角，以完成四轮转向；所述的原地转向为四轮转向的一种特殊状态，选择原地转向模式后，中央控制器分别控制四个液压缸，以使得四个轮子均转过确定的角度，实现对原地转向的控制。

本发明的有益效果在于：