CN101946576B - 一种圆盘式开沟器开沟深度自动控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种圆盘式开沟器开沟深度自动控制系统，其特征在于：它包括机架、检测单元、控制单元、液压系统、执行机构和圆盘式开沟器；机架包括横梁、四杆机构和小机架，开沟器固定在小机架上；检测单元包括连杆、检测地轮和线性可变位移传感器，检测地轮通过连杆铰接在小机架上，传感器上端安装在小机架上，下端与检测地轮轮轴相连；控制单元的输入端与检测单元连接，输出端与液压系统连接；执行机构包括L型杆、工作架和调节地轮，L型杆一端与液压系统铰接，另一端与工作架相连，且于拐角处铰接在小机架上；工作架前端与小机架铰接相连，在中间位置开一滑槽与L型杆相连，调节地轮固定在工作架后端上。本发明能够实时调整圆盘式开沟器的开沟深度，避免过深或过浅的开沟作业，实时调节播种深度，改善播深一致性。
Description
技术领域
本发明涉及农业机械技术领域，特别是关于一种圆盘式开沟器开沟深度自动控制系统。
背景技术
保护性耕作对农田实行免耕、少耕，用作物秸秆覆盖地表，减少风蚀、水蚀，提高土壤肥力和抗旱能力，已在我国北方地区大面积推广。而免耕施肥播种技术是保护性耕作的最关键技术，鉴于此，我国科研工作者创新地设计研制了一系列适合我国国情的轻型高防堵性能的免播机。
目前，应用在免播机上的开沟器类型主要包括尖角型开沟器、圆盘式开沟器、旋耕刀开沟器和动力驱动圆盘开沟器，其中，旋耕刀开沟器与动力驱动圆盘开沟器产生一个凹形种床，需与紧随其后的尖角型开沟器或圆盘式开沟器配合工作，实现施肥播种。虽然圆盘式开沟器需要相对较大的入土压力，但鉴于其不易被秸秆缠绕，且能够与仿形轮实现同步仿形，在实际的田间作业中得到了一定程度的应用。保护性耕作地表，土壤结构与田间条件复杂，土质多变，应用圆盘式开沟器播种时，在松软土壤上下陷较深，使播种深度增加；而在坚硬土壤上，土壤贯入阻力大，入土不够，播种过浅，播种质量无法保证。
因此，需要一种适用于在保护性耕作条件下针对不同土质的圆盘式开沟器开沟深度自动控制系统，改善播种深度一致性，提高作业质量。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种圆盘式开沟器开沟深度自动控制系统，可以实现在田间条件复杂多变的保护性耕作地表维持一定的开沟深度、避免过深或过浅的开沟作业，实时调节播种深度，改善播深一致性。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种圆盘式开沟器开沟深度自动控制系统，其特征在于：它包括机架、检测单元、控制单元、液压系统、执行机构和圆盘式开沟器；所述机架包括横梁、四杆机构和小机架，所述小机架通过四杆机构与横梁相连，所述圆盘式开沟器固定在所述小机架上；所述检测单元包括连杆、检测地轮和线性可变位移传感器；所述检测地轮通过所述连杆铰接在所述小机架上；所述线性可变位移传感器上端安装在所述小机架上，下端与所述检测地轮轮轴相连；所述控制单元的输入端与所述检测单元的信号输出端连接，输出端与所述液压系统连接；所述执行机构包括L型杆、工作架和调节地轮；所述L型杆一端与所述液压系统的输出端铰接，另一端与所述工作架相连，且于拐角处铰接在所述小机架上；所述工作架前端与所述小机架铰接相连，在中间位置开一滑槽与所述L型杆相连，所述调节地轮固定在所述工作架后端上。
所述液压系统包括油箱、液压泵、过滤器、压力表、比例换向阀、液压缸、溢流阀和散热器，且所述液压缸的推杆连接所述L型杆一端。
所述四杆机构的对称纵垂面内设置一压力弹簧。
所述控制单元采用单片机，所述单片机的输入端与所述检测单元中的线性可变位移传感器的信号输出端连接，输出端与所述液压系统中的比例换向阀连接；所述单片机接收所述线性可变位移传感器发送的检测数据，对数据进行采集分析，确定输出控制信号并控制所述比例换向阀的操作。
在纵垂面里，所述检测地轮跟随实际地表自由摆动。
所述线性可变位移传感器的上、下端安装位置在同一纵垂面内，并实时测量所述检测地轮轮轴与所述线性可变位移传感器上方安装位置的绝对距离。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明的检测单元实时测量小机架相对地面的距离，并将检测的信号发送至控制单元，控制单元将信息处理后传递给液压系统，控制液压缸推杆的缩进，执行机构在液压缸推杆的伸缩作用下，实现调节地轮绕绞点摆动，从而间接调整圆盘式开沟器的开沟深度，因此可以实现在田间条件复杂多变的保护性耕作地表维持一定的开沟深度，避免过深或过浅的开沟作业，实时调节播种深度，改善播深一致性，可以提高种子发芽率、促进作物生长、增加作物产量。2、本发明在四杆机构的对称纵垂面内设置一压力弹簧，从而可以保证圆盘式开沟器足够的入土压力。
附图说明
图1是本发明的结构及流程框图
图2是本发明的主视结构示意图
图3是本发明的俯视结构示意图
图4是本发明液压系统的结构示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本进行详细的描述。
如图1～图3所示，本发明包括机架1、检测单元2、控制单元3、液压系统4、执行机构5和圆盘式开沟器6。机架1包括横梁11、四杆机构12和小机架13，小机架13通过四杆机构12与横梁11相连。
检测单元2包括连杆21、检测地轮22和线性可变位移传感器23。检测地轮22通过连杆21铰接在小机架13上，在纵垂面里，检测地轮22跟随实际地表自由摆动。线性可变位移传感器23上端安装在小机架13上，下端与检测地轮22轮轴相连，且上、下端安装位置在同一纵垂面内，实时测量检测地轮22轮轴与线性可变位移传感器23上方安装位置的绝对距离，并将检测数据发送至控制单元3，其垂直分量加上检测地轮22的半径，即可测得小机架13与地表之间的垂直距离。
控制单元3的输入端与检测单元2的信号输出端连接，输出端与液压系统4连接。控制单元3接收检测单元2发送的检测数据，对数据进行采集分析，确定输出控制信号并发送至液压系统4。
如图4所示，液压系统4包括油箱41、液压泵42、过滤器43、压力表44、比例换向阀45、液压缸46、溢流阀47和散热器48。液压泵42从油箱41吸油，为液压系统4提供动力。过滤器43用来收集油液中污染颗粒。压力表44检测液压系统4的主干路油压。比例换向阀45通过激励相应的电磁铁，控制油液流向，通过输入不同的电流信号改变节流口的开度实现控制流量。液压缸46的无杆腔进油或有杆腔进油，从而控制推杆缩进。溢流阀47主要是对液压系统定压，进行安全保护。散热器48可以控制油温，以保证油温稳定。在控制信号的激励下，油液经油箱41、液压泵42、过滤器43、比例换向阀45进入液压缸46，驱动执行机构5动作，回油经散热器48冷却回到油箱41。当无控制信号激励或液压系统4压力过高时，油液经油箱41、液压泵42、过滤器43、溢流阀47、散热器48回到油箱41。
执行机构5包括L型杆51、工作架52和调节地轮53。L型杆51一端与液压缸46推杆铰接，另一端与工作架52相连，且于拐角处铰接在小机架13上。工作架52前端与小机架13铰接相连，在中间位置开一滑槽与L型杆51相连，调节地轮53固定在工作架52后端上。在液压缸46推杆缩进的伸缩作用下，L型杆51带动工作架52绕绞点摆动，调节地轮53随着上下摆动，实现调整调节地轮53相对小机架13的高度。
圆盘式开沟器6固定在小机架13上，通过调整调节地轮53相对小机架13的高度，间接调整圆盘式开沟器6的开沟深度。
上述实施例中，四杆机构12的对称纵垂面内设置有一压力弹簧14，以保证圆盘式开沟器6足够的入土压力。
上述实施例中，控制单元3可以采用单片机，单片机的输入端与检测单元2中的线性可变位移传感器23的信号输出端连接，输出端与液压系统4中的比例换向阀45连接。单片机接收线性可变位移传感器23发送的信号，对数据进行采集分析，确定输出控制信息，控制比例换向阀45操作。
本发明使用时，其工作原理为：1)检测单元2实时测量小机架13相对地面的距离，并将检测的信号发送至控制单元3；2)控制单元3将信息处理后传递给液压系统4，控制比例换向阀45操作，控制液压缸46推杆的缩进；3)执行机构5在液压缸46推杆的伸缩作用下，实现调节地轮53绕绞点摆动，间接调整圆盘式开沟器6的开沟深度。
本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置、及其连接都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (10)
1.一种圆盘式开沟器开沟深度自动控制系统，其特征在于：它包括机架、检测单元、控制单元、液压系统、执行机构和圆盘式开沟器；所述机架包括横梁、四杆机构和小机架，所述小机架通过四杆机构与横梁相连，所述圆盘式开沟器固定在所述小机架上；
所述检测单元包括连杆、检测地轮和线性可变位移传感器；所述检测地轮通过所述连杆铰接在所述小机架上；所述线性可变位移传感器上端安装在所述小机架上，下端与所述检测地轮轮轴相连；
所述控制单元的输入端与所述检测单元的信号输出端连接，输出端与所述液压系统连接；
所述执行机构包括L型杆、工作架和调节地轮；所述L型杆一端与所述液压系统的输出端铰接，另一端与所述工作架相连，且于拐角处铰接在所述小机架上；所述工作架前端与所述小机架铰接相连，在中间位置开一滑槽与所述L型杆相连，所述调节地轮固定在所述工作架后端上。
2.如权利要求1所述的一种圆盘式开沟器开沟深度自动控制系统，其特征在于：所述液压系统包括油箱、液压泵、过滤器、压力表、比例换向阀、液压缸、溢流阀和散热器，且所述液压缸的推杆连接所述L型杆一端。
3.如权利要求1所述的一种圆盘式开沟器开沟深度自动控制系统，其特征在于：所述四杆机构的对称纵垂面内设置一压力弹簧。
4.如权利要求2所述的一种圆盘式开沟器开沟深度自动控制系统，其特征在于：所述四杆机构的对称纵垂面内设置一压力弹簧。
5.如权利要求2或3或4所述的一种圆盘式开沟器开沟深度自动控制系统，其特征在于：所述控制单元采用单片机，所述单片机的输入端与所述检测单元中的线性可变位移传感器的信号输出端连接，所述单片机的输出端与所述液压系统中的比例换向阀连接；所述单片机接收所述线性可变位移传感器发送的检测数据，对数据进行采集分析，确定输出控制信号并控制所述比例换向阀的操作。
6.如权利要求1或2或3或4所述的一种圆盘式开沟器开沟深度自动控制系统，其特征在于：在纵垂面里，所述检测地轮跟随实际地表自由摆动。
7.如权利要求5所述的一种圆盘式开沟器开沟深度自动控制系统，其特征在于：在纵垂面里，所述检测地轮跟随实际地表自由摆动。
8.如权利要求1或2或3或4所述的一种圆盘式开沟器开沟深度自动控制系统，其特征在于：所述线性可变位移传感器的上、下端安装位置在同一纵垂面内，并实时测量所述检测地轮轮轴与所述线性可变位移传感器上端安装位置的绝对距离。
9.如权利要求5所述的一种圆盘式开沟器开沟深度自动控制系统，其特征在于：所述线性可变位移传感器的上、下端安装位置在同一纵垂面内，并实时测量所述检测地轮轮轴与所述线性可变位移传感器上端安装位置的绝对距离。
10.如权利要求7所述的一种圆盘式开沟器开沟深度自动控制系统，其特征在于：所述线性可变位移传感器的上、下端安装位置在同一纵垂面内，并实时测量所述检测地轮轮轴与所述线性可变位移传感器上端安装位置的绝对距离。
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