双行整杆甘蔗收获机电液比例液压系统
阅读说明：本技术 双行整杆甘蔗收获机电液比例液压系统 (Electro-hydraulic proportional hydraulic system of double-row whole-stalk sugarcane harvester ) 是由 郑海燕 倪伟 李志敏 郝宁 辛晓敏 蒯小耿 于 2021-08-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及电液比例控制系统设计技术领域,具体为一种双行整杆甘蔗收获机电液比例液压系统,该液压系统包括双联变量柱塞泵液压系统、三联齿轮泵液压系统、单联变量柱塞泵液压系统；双联变量柱塞泵液压系统包括两个回路；三联齿轮泵液压系统由三个子回路组成。所述电液比例甘蔗收获机液压系统,利用电控变量柱塞泵、负载反馈比例换向阀的模块化控制技术,具有卓越操作的比例性和微动性,实现与输出流量无关的更低压损,均可以得到与负载无关的流量控制,使得各执行机构的速度均可稳定调节,具有良好的调速特性,且系统集成度高、具有电动和手动双重控制,操作方便,发热少、冲击小可有效提高整机性能并降低冷却需求和燃油消耗。(The invention relates to the technical field of electro-hydraulic proportional control system design, in particular to an electro-hydraulic proportional hydraulic system of a double-row whole-stalk sugarcane harvester, which comprises a double-linkage variable plunger pump hydraulic system, a triple gear pump hydraulic system and a single-linkage variable plunger pump hydraulic system; the duplex variable plunger pump hydraulic system comprises two loops; the hydraulic system of the triple gear pump consists of three sub-circuits. The hydraulic system of the electro-hydraulic proportional sugarcane harvester utilizes a modular control technology of an electric control variable plunger pump and a load feedback proportional reversing valve, has excellent proportionality and micromobility in operation, realizes lower pressure loss irrelevant to output flow, can obtain flow control irrelevant to load, ensures that the speed of each actuating mechanism can be stably adjusted, has good speed regulation characteristic, has high system integration level, has electric and manual dual control, is convenient to operate, generates less heat and has small impact, and the performance of the whole machine can be effectively improved and the cooling demand and the fuel consumption can be reduced.)
技术领域
本发明涉及电液比例控制系统设计技术领域，具体为一种双行整杆甘蔗收获机电液比例液压系统。
背景技术
近几年，我国农业机械化迅猛发展，甘蔗收获机经过多年研制，有些单位批产已初具规模，但就收割方式来说单行切断式收割方式比较多，而双行整杆甘蔗收获机因结构复杂尚处于研制阶段，为适应不同收割环境，保证收割质量和效率，要求扶蔗、切稍、压倒、切割、剥叶、输送、蔗仓等多个马达、油缸等执行元件能够方便调速且速度相互不受影响。也就是说，液压系统中速度控制设计的好坏是保证各元件协调动作的关键，是目前研发的重点技术之一。
目前，为降低制造成本甘蔗机液压系统有的采用多路手动控制阀，定量泵调速系统或变量泵手动拉线调速，该系统存在以下弊端：（1）换向冲击造成系统压力冲击大，严重影响液压元件的使用寿命；（2）手动控制阀安装在驾驶室内，虽然操作方便但存在一定的安全隐患；（3）执行元件调速不方便，不稳定，通过进油节流或者回油节流达到流量调节效果，但这种节流调速回路的多余流量要通过溢流阀流回油箱造成系统发热严重且流量会随负载变化而变化，存在调速不稳定，总体来说产品可靠性不高。
综上所述，随着未来智能高端农机装备的不断发展，积极研究发展电液控制技术在甘蔗机液压系统中的应用将是大势所趋。
发明内容
本发明为解决目前双行甘蔗收获机液压控制系统存在换向压力冲击大、调速不方便、不稳定等技术问题，提供一种双行整杆甘蔗收获机电液比例液压系统。
本发明是采用以下技术方案实现的：一种双行整杆甘蔗收获机电液比例液压系统，包括双联变量柱塞泵液压系统、三联齿轮泵液压系统、单联变量柱塞泵液压系统；
所述双联变量柱塞泵液压系统包括两个闭式回路，第一个闭式回路由第一单联电控变量柱塞泵、第一冲洗阀、分流阀、两个割刀马达组成，其中第一单联电控变量柱塞泵的工作油口A连接分流阀的进油口，分流阀的两个出油口分别连接两个割刀马达的进油口，第一冲洗阀并联连接在第一单联电控变量柱塞泵的工作油口A、B之间，两个割刀马达的出油口与，第一单联电控变量柱塞泵的工作油口B连接；
第二个闭式回路由第二单联电控变量柱塞泵、第二冲洗阀和第二前通道马达组成；第二单联电控变量柱塞泵的工作油口A与第二前通道马达的进油口相连接，第二冲洗阀并联连接在第二单联电控变量柱塞泵的工作油口A、B之间；
单联变量柱塞泵液压系统由第三单联电控变量柱塞泵和行走马达组成闭式系统，行走马达的进出油口A、B分别与第三单联电控变量柱塞泵的工作油口A、B连接；
三联齿轮泵液压系统由三个子回路组成，其中第一个子回路包括第一齿轮泵、与第一齿轮泵相连接的第二PVG32-1一联负载反馈比例换向阀以及顺次连接在第二PVG32-1一联负载反馈比例换向阀出油口的第一后通道马达和第二后通道马达，第一后通道马达和第二后通道马达之间并联了一个第一调速阀，组成二次调速回路；
第二个子回路由第二齿轮泵和第一PVG32-1一联负载反馈比例换向阀控制切稍马达、压倒马达、第二调速阀、五个扶蔗马达，其中切稍马达和压倒马达并联后，再与五个扶蔗马达串联连接，压倒马达串联第二调速阀，实现压倒马达的二次调速；
第三个子回路由第三齿轮泵控制优先阀和ECO80-5 五联负载敏感阀组，其中ECO80-5 五联负载敏感阀组分别控制第一前通道马达、蔗仓油缸、割台油缸、 切稍油缸和扶蔗油缸；优先阀连接有负载敏感转向器及转向油缸。
现有技术的不足：目前国内适用于双行整杆甘蔗收获机液压系统设计尚不成熟，存在系统臃肿、液压元件不能调速或调速不稳定、控制精度低、操作不方便、适应性差，各种控制阀布置在驾驶室内存在一定的安全隐患等缺陷，这些问题在很大程度上影响了甘蔗收获机的收割质量、收割效率以及可靠性。
本发明创造就是为了解决上述技术问题，设计了一种双行整杆甘蔗收获机电液比例液压系统，利用电控变量柱塞泵、负载反馈比例换向阀，采用模块化控制，具有电控和手动双重控制方式，为系统设计和搭建提供最大的灵活性。在驾驶室内的中控屏上就可以很轻松地实现各马达和油缸的调速，且具有良好的调速特性，各执行元件的速度相互不受影响，能够很好地适应甘蔗地的各种收割环境，且系统集成度高、发热少、冲击小可有效提高整机性能并降低冷却需求和燃油消耗，达到节能降噪的效果。大大提高了甘蔗机收割的自动化水平和产品的可靠性。
1）电液比例控制系统，利用电控变量柱塞泵、负载反馈比例换向阀，采用模块化控制，具有电控和手动双重控制方式，为系统设计和搭建提供最大的灵活性。在驾驶室内的中控屏上就可以很轻松地实现各马达和油缸的调速，且具有良好的调速特性，各执行元件的速度相互不受影响，能够很好地适应甘蔗地的各种收割环境。
2）行走调速制动系统，由电控变量柱塞泵和行走马达组成，行走马达可双向旋转，实现了甘蔗机的前进后退，同时通过调节驾驶室内电控变量柱塞泵的电控手柄，即可调节行走马达的速度，实现甘蔗机的运动速度调节。同时在驾驶室内配有电脚刹，可瞬间切断单联电控变量柱塞泵的供电，使甘蔗机实现急刹，且刹车时间可以延时控制。
3）复合调速系统，是由负载反馈比例换向阀和调速阀控制，第一后通道马达和第二后通达马达，两个后通道马达之间并联一个第一调速阀，利用PVG32-1负载反馈比例换向阀调速后，两个后通道马达选用的排量不同因此速度不同，在此基础上，如果还要进一步对第二后通道马达进行调速，那就调节第一调速阀，可以达到在第一后通道马达转速不变的情况下，对第二后通道马达进行二次调速。切稍马达和压倒马达并联后，再与五个扶蔗马达串联连接，压倒马达后串联调速阀，利用PVG32-1负载反馈比例换向阀调速后，也可利用第二调速阀实现压倒马达的二次调速，且不影响切稍马达和五个扶蔗马达的速度和压力，满足甘蔗收割要求。
4）负载敏感转向系统，由负载敏感转向器和优先阀等组成的负载敏感转向系统能够按照转向油路的要求，优先向其分配流量，无论负载压力大小，方向盘转速高低，均能保证供油充足，因此转向动作平稳可靠，提高了转向效率。
附图说明
图1 双联变量柱塞泵液压系统结构示意图。
图2三联齿轮泵液压系统结构示意图。
图3单联变量柱塞泵液压系统示意图。
1-1.第一单联电控变量柱塞泵，1-2.第二单联电控变量柱塞泵，2.第一冲洗阀，3.第二冲洗阀，4.分流阀，5.割刀马达，6.第二前通道马达，7.第三单联电控变量柱塞泵，8.行走马达，9-1第一齿轮泵，9-2第二齿轮泵，9-3第三齿轮泵，10.优先阀，11.负载敏感转向器，12.ECO80-5 五联负载敏感阀组，13.蔗仓油缸，14.割台油缸，15.切稍油缸，16.扶蔗油缸，17-1.第一单向平衡阀，17-2.第二单向平衡阀，17-3.第三单向平衡阀，18.单向液压锁，19-1.第一PVG32-1一联负载反馈比例换向阀，19-1.第二PVG32-1一联负载反馈比例换向阀，20.第一前通道马达，21.切稍马达，22.压倒马达，23.扶蔗马达，24.第一后通道马达，25.第二后通道马达，26.压力传感器， 27.转向油缸，28.第一调速阀，29-第二调速阀。
具体实施方式
如图1、图2、图3所示：甘蔗机电液控制系统由双联变量柱塞泵液压系统、三联齿轮泵液压系统、单联变量柱塞泵液压系统组成，其中双联变量柱塞泵液压系统一个闭式回路由第一单联电控变量柱塞泵1-1、第一冲洗阀2、分流阀4、两个割刀马达5组成，控制甘蔗机的割刀转动，在驾驶室内可对两个割刀马达5进行电控调速，采用分流阀4可保证两个割刀同步运转，第一冲洗阀2可在液压泵两个工作油口压差过高时打开泄油，对液压泵起过热、高压保护作用。两个割刀马达5的出油口与第一单联电控变量柱塞泵1-1的B工作油口连接，第一单联电控变量柱塞泵1-1上的泄油口L2与补油口S分别与油箱的进出油口连接。
另一个闭式回路由第二单联电控变量柱塞泵1-2、第二冲洗阀3和第二前通道马达6组成，第二前通道马达6的出油口与第二单联电控变量柱塞泵1-2的B工作油口连接；在驾驶室内可对第二前通道马达6进行电控调速，第二冲洗阀3可在液压泵两个工作口压差过高时打开泄油，对液压泵起过热、高压保护作用。第二单联电控变量柱塞泵1-2上的泄油口L2与补油口S分别与油箱的进出油口连接。
单联变量柱塞泵液压系统由第三单联电控变量柱塞泵7和行走马达8组成闭式系统。第三单联电控变量柱塞泵7的A工作油口与行走马达8的进油口相连接，行走马达8的出油口与第三单联电控变量柱塞泵7的B工作油口连接。第三单联电控变量柱塞泵7上的泄油口L2与补油口S分别与油箱的进出油口连接。同时在驾驶室内可对行走马达8进行电控调速，实现甘蔗机的前进后退和速度调节。
三联齿轮泵液压系统由三个子回路组成，其中第一个子回路由第一齿轮泵9-1和一个第二PVG32-1一联负载反馈比例换向阀19-2控制第一后通道马达24和第二后通道马达25，第一后通道马达24和第二后通道马达25之间并联了一个第一调速阀28，组成二次调速回路。
第二个子回路由第二齿轮泵9-2和一个第一PVG32-1一联负载反馈比例换向阀19-1控制切稍马达21、压倒马达22、第二调速阀29、五个扶蔗马达23，为保证各马达的压力和速度需求，本设计切稍马达21和压倒马达22并联后，再与五个扶蔗马达23串联连接，压倒马达22后串联第二调速阀29，实现压倒马达22的二次调速，且不影响切稍马达21和五个扶蔗马达23的速度和压力，满足甘蔗收割要求。本回路利用模块化控制可以得到与负载无关的流量控制，具用电控和手动控制两种流量调节方式且调速特性良好。
第三个子回路由第三齿轮泵9-3控制优先阀10和ECO80-5 五联负载敏感阀组12，其中ECO80-5 五联负载敏感阀组12分别控制第一前通道马达20、蔗仓油缸13、割台油缸14、切稍油缸15、扶蔗油缸16，三个单向平衡阀和单向液压锁18可实现割台油缸14、 切稍油缸15、扶蔗油缸16平衡回路和蔗仓油缸13锁紧回路。优先阀10控制负载敏感转向器11及转向油缸27。
液压系统在在电控变量柱塞泵的A.B工作油口、补油口以及一联阀、五联阀的压力口均接有压力传感器26，同时将信号引入驾驶室中控屏，可随时监控各压力值，确保系统正常运行和方便故障判断。
本发明所述割刀马达、行走马达、前通道马达、切稍马达、压倒马达、扶蔗马达、后通道马达均为液压马达；上述各个液压马达根据实际甘蔗收获机的具体结构以及实际收割情况进行合理排布，以满足实际收割环境要求。
工作原理：
单联变量柱塞泵液压系统，是甘蔗机的行走调速制动系统，由第三单联电控变量柱塞泵7和行走马达8组成，行走马达8可双向旋转，实现了甘蔗机的前进后退，同时通过调节驾驶室内第三单联电控变量柱塞泵7的电控手柄，即可调节行走马达8的速度，实现甘蔗机的运动速度调节。同时在驾驶室内配有电脚刹，可瞬间切断第三单联电控变量柱塞泵7的供电，使甘蔗机实现急刹，且刹车时间可以延时控制。
双联变量柱塞泵液压系统，一个回路由第一单联电控变量柱塞泵1-1、第一冲洗阀2、分流阀4、两个割刀马达5组成，控制甘蔗机的割刀转动，采用分流阀4可保证两个割刀同步运转，第一冲洗阀2可在液压泵两个工作口压差过高时打开泄油，对液压泵起过热、高压保护作用。
另一个回路由第二单联电控变量柱塞泵1-2、第二冲洗阀3和第二前通道马达6组成，对第二前通道马达6可进行电控调速，第二冲洗阀3可在液压泵两个工作口压差过高时打开泄油，对液压泵起过热、高压保护作用。
三联齿轮泵液压系统中第一个子回路为二次调速回路，由第一齿轮泵9-1和第二PVG32-1一联负载反馈比例换向阀19-2控制第一后通道马达24和第二后通道马达25，第一后通道马达24和第二后通道马达25之间并联了一个第一调速阀28，组成二次调速回路。回路调速时，利用第二PVG32-1一联负载反馈比例换向阀19-2调速后，第一后通道马达24和第二后通道马达25选用的排量不同因此速度不同，在此基础上，如果还要进一步对第二后通道马达25进行调速，那就调节第一调速阀28，即可实现在第一后通道马达24转速不变的情况下，对第二后通道马达25进行二次调速。
第二个子回路由第二齿轮泵9-2和第一PVG32-1一联负载反馈比例换向阀19-1控制切稍马达21、压倒马达22、调速阀28、五个扶蔗马达23，为保证各马达的压力和速度需求，本设计切稍马达21和压倒马达22并联后，再与五个扶蔗马达23串联连接，压倒马达22后串联第二调速阀29，实现压倒马达22的二次调速，且不影响切稍马达21和五个扶蔗马达23的速度和压力，满足甘蔗收割要求。利用模块化控制可以得到与负载无关的流量控制，电控在驾驶室中控屏调节，手动控制只需调节工作模块的流量调节螺钉即可。该回路具有良好的调速特性和节能效果。
三联齿轮泵液压系统中第三个子回路由第三齿轮泵9-3控制优先阀10和ECO80-5五联负载敏感阀组12，其中ECO80-5 五联负载敏感阀组12分别控制第一前通道马达20、蔗仓油缸13、割台油缸14、 切稍油缸15、扶蔗油缸16，第三单向平衡阀17-3、第二单向平衡阀17-2、第一单向平衡阀17-1和单向液压锁18可实现割台油缸14、 切稍油缸15 、扶蔗油缸16平衡回路和蔗仓油缸13锁紧回路。
优先阀10控制负载敏感转向器11及转向油缸27组成负载敏感转向回路，该回路利用优先阀10能够按照转向油路的要求，优先向其分配流量，无论负载压力大小，方向盘转速高低，均能保证供油充足，因此转向动作平稳可靠。对转向负载的变化有良好的压力补偿，转向回路与其它工作回路互不影响，主流量优先保证转向回路，负载敏感转向器11在中位时只有很少流量通过转，因此该回路节能且转向可靠。
多路阀采用ECO80-5五路负载敏感阀组12，其中一组用来控制第一前通道马达20，第一前通道马达20需要根据负载进行多次调速，因此采用电控和手动控制两种方式，而其余四组分别控制蔗仓油缸13、割台油缸14、 切稍油缸15、扶蔗油缸16，因各油缸的速度不需要频繁调节，为降低成本，本次设计只采用手动控制（但保留电控功能），手动调节流量只需调节控制阀工作模块上的流量调节螺钉即可。同时割台油缸14、 切稍油缸15、扶蔗油缸16回路均配有单向平衡阀，可以消除各油缸在运动时的冲击，使运动平稳可靠。蔗仓油缸13回路配有单向液压锁18，能够使蔗仓油缸13升起时定位，消除蔗仓在卸甘蔗时的晃动，提高工作可靠性。总之，ECO80-5五路负载敏感阀组12利用模块化控制可以得到与负载无关的流量控制，具有良好的调速特性，使得各执行机构运动平稳无换向冲击。
本发明所述电液比例甘蔗收获机液压系统，主要是利用电控变量柱塞泵、负载反馈比例换向阀的模块化控制技术，具有卓越操作的比例性和微动性，实现与输出流量无关的更低压损，均可以得到与负载无关的流量控制，使得各执行机构的速度均可稳定调节，具有良好的调速特性，且系统集成度高、具有电动和手动双重控制，操作方便，发热少、冲击小可有效提高整机性能并降低冷却需求和燃油消耗，达到节能降噪的效果。
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