一種拖拉機作業深度阻力-位置調節電控裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及到農用拖拉機機組作業深度調節控制領域，是一種拖拉機作業深度阻力-位置調節電控裝置及方法。
【背景技術】
[0002]拖拉機懸掛機組通常通過液壓三點懸掛裝置掛接農機具進行田間作業。液壓懸掛裝置通過機械傳感裝置推動液壓換向滑閥運動，控制液壓油缸提升或下降農機具，對農具機組作業深度進行調節。拖拉機機組田間作業既要滿足不同農藝的要求，例如作業深度的均勻性、碎土能力、土壤細碎率、地表平整度等，又要力求拖拉機機組負荷的穩定、節省燃油、提高生產率等重要指標。特別是對于進行開荒、深松、深耕作業的拖拉機機組，在作業中經常碰到地形起伏、田埂、樹根等短期突變阻力，引起拖拉機超載，甚至引起機器損壞。對于進行這類作業的拖拉機，必須保證機組作業安全和拖拉機負荷相對穩定，避免因短期超載而中斷作業，拖拉機懸掛裝置除了設置位置控制以外，還需要設置阻力控制方式[I?5]。
[0003]目前生產的拖拉機液壓懸掛裝置絕大多數采用機械式阻力位置調節方法。
[0004]機械式位置調節多數采用內懸掛軸上的凸輪升程作為農機具作業深度的輸出信號，機械傳動桿系將凸輪升程位移信號傳遞到液壓提升滑閥，與駕駛員選擇作業深度設定的液壓提升滑閥的位移相平衡。若因各種干擾導致農機具上升或下降，凸輪升程變化導致提升滑閥的平衡位置被破壞，提升滑閥的位移控制液壓油缸驅動農機具產生與干擾相反的位移，使農機具下降或提升，控制農機具在預定的作業深度附近。
[0005]機械式阻力調節采用上拉桿壓縮力調節彈簧產生的位移作為牽引阻力信號，機械傳動桿系將彈簧位移信號傳遞到液壓提升滑閥，與駕駛員選擇阻力調節比例設定的液壓提升滑閥的位移相平衡。當拖拉機機組作業時載荷變化時，牽引阻力增大導致上拉桿傳遞的壓力增大，壓力增量使彈簧壓縮變形量增大，機械傳動桿系將彈簧變形增量傳遞到液壓提升閥，提升滑閥的平衡位置被破壞，提升滑閥的位移控制液壓油缸驅動農機具產生與干擾相反的位移，提升/下降農具，減小/增加機組作業深度和牽引阻力，控制農機具在預定的牽引阻力附近作業。
[0006]駕駛員通過選擇力調節和位調節操作手柄的位置，使得機械式阻力位置調節裝置實現農機具位置/阻力綜合調節。其工作原理是通過杠桿機構的杠桿比，將機械傳動桿傳遞的阻力信號與位置信號加權處理，得到阻力與位置相綜合的位移量，使之與液壓提升滑閥彈簧變形相平衡。當機組作業載荷或農機具位置發生變化時，機械傳動桿系中的杠桿機構，按照駕駛員設定杠桿比對這些干擾信號進行加權后產生相應的位移來推動提升滑閥，對農機具的作業位置實施控制。
[0007]綜上所述，機械式阻力位置調節裝置的阻力和位置調節信號全部由機械機構檢查和傳遞，機械傳動機構的間隙、彈性變形、摩擦磨損等因素都直接導致整個系統的控制精度低、響應速度慢、故障多。而且駕駛員無法直接讀出農具實際作業深度和阻力參數，直觀地根據耕作作業工況和土壤情況選擇和調節控制參數。
[0008]目前，經專利搜索國內關于拖拉機電控懸掛系統的專利僅有一項，名稱是“可轉換懸掛方式限位桿限位的履帶拖拉機電控懸掛裝置”專利號201220502117.6。該專利提供了一種拖拉機兩點懸掛與三點懸掛的切換，以限位桿限位的履帶拖拉機電控懸掛裝置。著重研宄的是用限位桿限位的懸掛裝置，而且僅能實現牽引阻力電控策略。
【發明內容】
[0009]本發明提供了一種拖拉機農具機組作業深度的自動調節方法及裝置，可采用多種控制策略控制拖拉機機組作業過程，實現機組作業深度均勻、負荷穩定、燃油經濟，并且可以根據拖拉機機組作業土地情況自由選擇控制策略和參數。
[0010]本發明采用的技術方案:一種拖拉機作業深度阻力-位置調節電控裝置，包括控制器，角度傳感器、下拉桿、銷軸式牽引力傳感器和電液控比例換向閥，所述拖拉機包括提升器、提升壁轉軸提升油缸、液壓油箱、農具和液壓泵，所述角度傳感器分別固定在所述提升器殼體和提升壁轉軸上，所述下拉桿一端與拖拉機機體鉸接，另一端連接所述農具，所述銷軸式牽引力傳感器安裝在所述下拉桿與拖拉機機體的鉸接孔中，所述電液比例換向閥包括出油口、進油口和回油口，所述出油口與所述提升油缸壓力腔連接，所述進油口與所述液壓泵的出油口相連，所述回油口連接液壓油箱，所述控制器連接所述銷軸式牽引力傳感器和角度傳感器，并將控制信號輸送到所述電液控比例換向閥。
[0011]上述方案中，所述控制器還包括顯示器和控制面板，所述顯示器和控制面板分別連接所述控制器。
[0012]上述方案中，所述角度傳感器分別通過連接板和彈性聯軸節安裝在所述的提升器殼體和提升臂轉軸上。
[0013]上述方案中，所述控制器、控制面板和顯示器通過職稱連接板安裝在拖拉機駕駛室內。
[0014]一種拖拉機作業深度阻力-位置調節方法，包括步驟:
[0015]第一步，所述控制器實時采集所述角度傳感器測得的農具的作業深度參數和銷軸式牽引力傳感器測得的農具的牽引力參數，并計算出農具作業深度參數Pl和牽引力參數NI，并顯示在所述顯示器上；
[0016]第二步，駕駛員獲取顯示器上的作業深度參數后，在控制面板上選擇合適的作業深度參數P2和牽引力參數N2 ；
[0017]第三步，控制器計算出作業深度參數Pl和作業深度參數P2的差值，以及牽引力參數NI和牽引力參數N2的差值，并將差值作為控制算法計算；
[0018]第四步，控制器向電液比例換向閥輸出調節信號，電液比例換向閥根據所述控制信號控制液壓油缸的行程，從而驅動農機具的上升或下降。
[0019]本發明的優勢在于:
[0020]1.該裝置電控采用角度傳感器和銷軸式力傳感器直接測量農機具的實時作業深度和實時牽引力，通過控制器驅動電液比例閥，能夠對農具機組作業深度、作業阻力實施單參數閉環實時自動控制，也能夠對農具機組作業深度、作業阻力實施雙參數加權閉環實時自動控制，控制精度高，響應速度快，可靠性好。
[0021]2.通過控制器和顯示器可以實時監控控制系統的工作狀態。
[0022]3.工作參數設置與調整方便、直觀。
[0023]4.控制器、控制面板和顯示適用性廣，裝置安裝設置方便，能夠應用在不同功率等級的機組上。
【附圖說明】
[0024]圖1是拖拉機液壓懸掛阻力-位置綜合調節的電控裝置示意圖。
[0025]圖2是控制面板圖
[0026]圖3是阻力控制方式原理框圖。
[0027]圖4是阻力-位置綜合控制原理框圖。
[0028]圖5是阻力控制策略實施方式圖
[0029]
[0030]1.控制器2.控制面板3.顯示器4.電液比例換向閥5角度傳感器6.提升臂7.液壓油缸8.農具9.下拉桿10.軸銷式牽引力傳感器11.液壓泵12.模式旋鈕13.升降速度調節旋鈕14.阻力控制比例旋鈕15.機組作業深度旋鈕16.牽引力旋鈕
【具體實施方式】
[0031]該電控裝置由控制器、電液比例換向閥、顯示器、控制面板、角度傳感器和銷軸式力傳感器組成，代替傳統拖拉機液壓懸掛系統中的液壓控制閥和機械式牽引阻力信號和機具位置信號檢測和傳遞機構。整個裝置結構如圖1所示，在懸掛裝置的提升臂6的回轉軸處安裝角度傳感器5，用來檢測提升臂6的轉角；軸銷式牽引力傳感器10安裝在下拉桿9與拖拉機機體的鉸接孔中，實現下拉桿與拖拉機機體的鉸接連接，用于檢測下拉桿拉力，即牽引力。
[0032]控制面板2設置模式旋鈕12、農具升降速度調節旋鈕13、阻力控制比例旋鈕14、機組作業深度設定旋鈕13，如附圖2所示，駕駛員可通過模式旋鈕的四個位置選擇提升裝置的提升、下降、停止和調節的四種工作模式。
[0033]當模式旋鈕處于提升位置時，控制器I控制液壓油缸7提升農具8。
[0034]當模式旋鈕處停止位置時，農具8停止升或降。
[0035]當模式旋鈕處于下降位置，控制器I控制液壓油缸7下降農具。駕駛員同時可以通過升降速度調節旋鈕13調節農具下降速度，防止農具下降過快或過慢。
[0036]當模式旋鈕處于調節位置時，電控液壓懸掛系統對農機具作業深度進行自動調節。控制器將提升臂轉角傳感器5和軸