专利名称：一种应用于播深自控系统的调节装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及农业机械技术领域，特别是涉及一种应用于播深自控系统的调节装置。
背景技术：
传统耕作地，播种之前有旋耕、平地做畦等工序，而保护性耕作取消翻耕作业、用 大量秸秆和残茬覆盖地表、直接播种，能保水保墒培肥地力，已在我国北方地区大面积推 广。因此，保护性耕作技术是在秸秆覆盖地表直接进行开沟、施肥、播种和覆土镇压的技术， 相比传统耕作地表，保护性耕作地表不平整，而且有秸秆覆盖，对播种技术也提出了更高的 需求。 目前，在播深技术研究方面，针对保护性耕作地表不平整，利用传感器检测技术、 单片机技术、液压技术融合在一起的现代机械化技术来调整耕深，国内研究较少。播种作业 过程中，现有播深调节方法主要有主动式调节或被动式调节两种形式。其中主动式调节目 前主要采用力、位调节或力、位综合调节等，在土壤结构或田间条件复杂情况下，效果不佳； 被动式调节主要采用单体仿形与整体仿形两种形式，单体仿形主要有在开沟器上加装限深 轮、在滑刀式开沟器上加装限深滑板以及把开沟器通过随动机构与机架铰接等，当土壤比 阻一致时，用单体仿形调节法可得到较均匀的播种深度。如果土质不均匀，则调节机构在松 软土壤上下陷较深，使播种深度增加。整体仿形则是利用整机地轮仿形，结构简单，但仿形 效果差于单体仿形。综上，现有播深调节装置在保护性地块实施起来均存在不同程度的缺 陷。 利用电液控制技术控制耕深，在国外应用较多，主要形式为利用液压油缸、多连杆 等调节地轮相对机架的高度，以实现调整工作部件(割刀、施肥器、弹齿等)相对机架的高 度，最终实现工作部件工作深度稳定。此方法主要缺陷一是地轮超前仿形问题不易解决，二 是在控制部分需要修正一些参数来补偿地轮下陷的深度。 对不同作物、不同地块，其开沟器与机架适宜相对位置不一，这时开沟深度往往通 过调节开沟器铲柄的螺母来实现，调节起来费力费时，且调节精度不高。 因此，需要一种适用于在保护性耕作地表自动调节播深的装置，以提高作业质量 和作业效率，降低劳动强度。

发明内容
本发明的目的是提供一种应用于播深自控系统的调节装置，可以实现在不平整的 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，保证种子播种在合适 的深度。 本发明采用的技术方案为所述装置主要包括小机架、大地轮、小地轮、第一检测 单元、控制部分、液压系统、底座支板、液压马达、齿轮、开沟器、小铁板、第二检测单元、导 轨、镇压轮；其中，底座支板、液压马达、齿轮、开沟器、导轨组成了执行机构；小机架通过四
4杆机构与大机架相连；大地轮固定在小机架上，镇压轮铰接在小机架上；大地轮与镇压轮承受了小机架的全部重力，在地表出现不同程度的下陷；小地轮铰接在大地轮的轮轴上，在垂直面中，相对小机架自由浮动；第一检测单元实时测量小机架相对地面的距离；第二检测单元实时测量开沟器相对小机架的距离；第一检测单元与第二检测单元检测的反馈信号发送至控制部分；控制部分将信息处理后传递给液压系统，控制液压马达输出轴的正反转；执行机构在液压马达输出轴的作用下，带动齿轮转动，开沟器铲柄前侧齿条与齿轮啮合，实现开沟器铲柄后侧滑块沿导轨上下移动，实时控制调整播深。
所述的镇压轮在压力弹簧的作用下，与地表贴实。 所述第一检测单元上方安装在小地轮上方的小机架上，下方与小地轮轮轴相连，实时测量地轮轮轴与第一检测单元机架安装位置的距离，测量结果垂直分量再加上地轮的半径，即为小机架相对地面的距离；所述第二检测单元固定在开沟器上方的小机架上，通过实时测量小机架上端与焊接在开沟器上端的小铁板的距离，测得开沟器相对小机架的距离。 所述液压系统组成为油箱，液压泵的输入端伸入油箱，输出端串联过滤器，然后
并联单向阀、顺序阀、溢流阀，单向阀的输出端并联蓄能泵、比例换向阀、节流阀，比例换向
阀、节流阀、顺序阀、溢流阀通过散热器接入油箱；比例换向阀与液压马达连接； 所述液压泵从油箱吸油；当比例换向阀处于中位时，液压泵的液压油经过滤器、单
向阀进入蓄能泵，节流阀和顺序阀配合蓄能泵工作，为系统稳流以及卸荷；当比例换向阀不
处于中位时，液压泵的液压油经过滤器、单向阀、比例换向阀进入液压马达，同时蓄能泵也
将积蓄的压力油释放出来，驱动执行机构；系统压力过大时，油液经溢流阀、散热器流回油箱。 所述控制部分为单片机；所述单片机的输入端与第一检测单元以及第二检测单元的传感器的数据端连接，输出端与所述液压系统中的比例换向阀连接。 所述执行机构中，底座支板与导轨固定在小机架上，液压马达通过脚支架安装在底座支板上，齿轮与液压马达的输出轴通过键连接，开沟器铲柄后侧滑块与导轨吻合。
本发明的有益效果在于能够实现实时控制调整开沟深度，检测精度及自动化程度高，可以提高种子发芽率、促进作物生长、增加作物产量，在一定程度上能够促进保护性耕作技术的推广。


图1为本发明所述装置主视结构示意图； 图2为本发明所述装置拆去液压马达8和齿轮9后的俯视结构示意图； 图3为本发明所述节装置的执行机构局部视图； 图4为本发明所述装置的液压系统原理图； 图5为本发明的原理流程图。 附图标记
51 大机架2 四杆机构3 小机架
4 大地轮5 小地轮6 第一检测单元
7 底座支板8 液压马达9 齿轮
10开沟器11小铁板12第二检测单元
13导轨14镇压轮15油箱
16 液压泵17 过滤器18 单向阀
19蓄能泵20 比例换向阀21节流阀
22顺序阀23 溢流阀24散热器
具体实施例方式
本发明提供了一种应用于播深自控系统的调节装置，下面结合实施例及附图对本 发明作进一步说明与描述。 如图1、2所示，一种应用于播深自控系统的调节装置包括小机架3、大地轮4、小地 轮5、第一检测单元6、控制部分、液压系统、底座支板7、液压马达8、齿轮9、开沟器10、小铁 板11、第二检测单元12、导轨13、镇压轮14。小机架3通过四杆机构2与大机架1相连；大 地轮4固定在小机架3上，沿地表不平而起伏，通过四杆机构2实现单体仿形，初步调整开 沟深度；镇压轮14铰接在小机架3上，在压力弹簧的作用下，与地表贴实，保证覆土效果。 大地轮4与镇压轮14承受了小机架3的全部重力，在地表出现不同程度的下陷。小地轮5 铰接在大地轮4的轮轴上，在垂直面中，相对小机架3可以跟随实际地表自由地浮动，同时 对地表的秸秆残茬进行压实；小地轮5相对小机架3的距离较大地轮4更能有效地反应出 小机架3与地面的实际距离。 第一检测单元6为线性可变位移传感器，上方安装在小地轮5上方的小机架3上， 下方与小地轮5轮轴相连，实时测量地轮5轮轴与第一检测单元6机架安装位置的距离，测 得的结果垂直分量加上小地轮5的半径，即为小机架3相对地面的距离。第二检测单元12 为超声波传感器，安装在开沟器10上方的小机架3上，通过实时测量小机架3上端与焊接 在开沟器10上端小铁板11的距离，测得开沟器10相对小机架3的距离。第一检测单元6 和第二检测单元12将检测的反馈信号发送至控制部分。 如图5所示，所述控制机构为单片机；所述单片机的输入端与第一检测单元6以及 第二检测单元12的传感器的数据端连接，输出端与所述液压系统中的比例换向阀20连接。 单片机接收传感器发送的反馈信号，对数据进行采集分析，确定输出控制信息，控制比例换 向阀20操作。 控制部分将信息处理后传递给液压系统，控制比例换向阀20操作，控制液压马达
68输出轴的正反转；执行机构在液压马达8输出轴的作用下，带动齿轮9转动，开沟器10铲柄前侧齿条与齿轮9啮合，实现开沟器10铲柄后侧滑块沿导轨13上下移动，实时控制调整播深。 如图4所示，所述液压系统组成为油箱15，液压泵16的输入端伸入油箱15，输出端串联过滤器17，然后并联单向阀18、顺序阀22、溢流阀23，单向阀18的输出端并联蓄能泵19、比例换向阀20、节流阀21，比例换向阀20、节流阀21、顺序阀22、溢流阀23通过散热器24接入油箱15 ;比例换向阀20与液压马达8连接。液压泵16从油箱15吸油，为系统提供动力；过滤器17收集油液中污染颗粒；单向阀18控制油液的单向流动；蓄能泵19，存储多余的压力油液，并在需要时释放出来供给系统；比例换向阀20，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；节流阀21，流量控制阀，保证流量稳定；顺序阀22为外控式，若系统压力过高，可帮助卸压；溢流阀23对液压系统定压，进行安全保护；散热器24可以控制油温，保证油温稳定；液压马达8，控制输出轴正反转。 当比例换向阀20处于中位时，液压泵16的液压油经过滤器17、单向阀18进入蓄能泵19，节流阀21和顺序阀22配合蓄能泵19工作，为系统稳流以及卸荷；当比例换向阀20不处于中位时，液压泵16的液压油经过滤器17、单向阀18、比例换向阀20进入液压马达8，同时蓄能泵19也将积蓄的压力油释放出来，驱动执行机构；系统压力过大时，油液经溢流阀23、散热器24流回油箱15。 如图1、2、3所示，执行机构包括底座支板7、液压马达8、齿轮9、开沟器10、导轨13 ;其中，底座支板7与导轨13固定在小机架3上，液压马达8通过脚支架安装在底座支板7上，齿轮9与液压马达8的输出轴通过键连接，开沟器10铲柄前侧齿条与齿轮9啮合，开沟器10铲柄后侧滑块与导轨13吻合。在液压马达8输出轴的作用下，带动齿轮9转动，齿轮9带动开沟器10铲柄前侧齿条传动，实现开沟器10后侧滑块沿导轨13上下移动，实时精确调整播深。 最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
一种应用于播深自控系统的调节装置，其特征在于，所述装置主要包括小机架(3)、大地轮(4)、小地轮(5)、第一检测单元(6)、控制部分、液压系统、底座支板(7)、液压马达(8)、齿轮(9)、开沟器(10)、小铁板(11)、第二检测单元(12)、导轨(13)、镇压轮(14)；其中，底座支板(7)、液压马达(8)、齿轮(9)、开沟器(10)、导轨(13)组成了执行机构；小机架(3)通过四杆机构(2)与大机架(1)相连；大地轮(4)固定在小机架(3)上，镇压轮(14)铰接在小机架(3)上；大地轮(4)与镇压轮(14)承受了小机架(3)的全部重力；小地轮(5)铰接在大地轮(4)的轮轴上，在垂直面中，相对小机架(3)自由浮动；第一检测单元(6)实时测量小地轮(5)轮轴与第一检测单元(6)机架安装位置的距离；第二检测单元(12)实时测量开沟器(10)相对小机架的(3)距离；第一检测单元(6)与第二检测单元(12)检测的反馈信号发送至控制部分；控制部分将信息处理后传递给液压系统，控制液压马达(8)的输出轴正转或反转；执行机构在液压马达(8)输出轴的作用下，带动齿轮(9)转动，开沟器(10)铲柄前侧齿条与齿轮(9)啮合，实现开沟器(10)铲柄后侧滑块沿导轨(13)上下移动，实时控制调整播深。
2. 根据权利要求1所述的一种应用于播深自控系统的调节装置，其特征在于，所述镇压轮(14)在压力弹簧的作用下，与地表贴实。
3. 根据权利要求1所述的一种应用于播深自控系统的调节装置，其特征在于，所述第一检测单元(6)上方安装在小地轮(5)上方的小机架(3)上，下方与小地轮(5)轮轴相连，实时测量地轮(5)轮轴与第一检测单元(6)机架安装位置的距离，测得的结果的垂直分量加上地轮(5)的半径即为小机架(3)相对地面的距离；所述第二检测单元(12)固定在开沟器(10)上方的小机架(3)上，通过实时测量小机架(3)上端与焊接在开沟器(10)上端的小铁板(11)的距离，测得开沟器(10)相对小机架(3)的距离。
4. 根据权利要求1所述的一种应用于播深自控系统的调节装置，其特征在于，所述液压系统组成为油箱(15)，液压泵(16)的输入端伸入油箱(15)，液压泵(16)的输出端串联过滤器(17)，然后并联单向阀(18)、顺序阀(22)、溢流阀(23)，单向阀(18)的输出端并联蓄能泵(19)、比例换向阀(20)、节流阀(21)，比例换向阀(20)、节流阀(21)、顺序阀(22)、溢流阀(23)通过散热器(24)接入油箱(15);比例换向阀(20)与液压马达(8)连接；
5. 根据权利要求4所述的一种应用于播深自控系统的调节装置，其特征在于，所述液压泵(16)从油箱(15)吸油；当比例换向阀(20)处于中位时，液压泵(16)的液压油经过滤器(17)、单向阀(18)进入蓄能泵(19)，节流阀(21)和顺序阀(22)配合蓄能泵(19)工作，为系统稳流以及卸荷；当比例换向阀(20)不处于中位时，液压泵(16)的液压油经过滤器(17)、单向阀(18)、比例换向阀(20)进入液压马达(8)，同时蓄能泵(19)也将积蓄的压力油释放出来，驱动执行机构。
6. 根据权利要求1或4所述的一种应用于播深自控系统的调节装置，其特征在于，所述控制部分为单片机；所述单片机的输入端与第一检测单元(6)以及第二检测单元(12)的传感器的数据端连接，输出端与所述液压系统中的比例换向阀(20)连接。
7. 根据权利要求1所述的一种应用于播深自控系统的调节装置，其特征在于，所述执行机构中，底座支板(7)与导轨(13)固定在小机架(3)上，液压马达(8)通过脚支架安装 在底座支板(7)上，齿轮(9)与液压马达(8)的输出轴通过键连接，开沟器(10)铲柄后侧 滑块与导轨(13)吻合。
全文摘要
本发明涉及农业机械技术领域，特别是一种应用于播深自控系统的调节装置。小机架通过四杆机构与大机架相连；小地轮铰接在大地轮的轮轴上，相对小机架可以跟随实际地表自由地浮动；检测单元实时测量小机架相对地面的距离及开沟器相对小机架的距离；并将检测的2个反馈信号发送至控制部分；控制部分将信息处理后传递给液压系统，控制比例换向阀操作，控制液压马达输出轴的正反转；执行机构在液压马达输出轴的作用下，带动齿轮转动，实现开沟器铲柄后侧滑块沿导轨上下移动，实时控制调整播深。本装置能够实现实时控制调整开沟深度，检测精度及自动化程度高，可以提高种子发芽率、促进作物生长、增加作物产量。
文档编号G01B21/02GK101785386SQ20101010122
公开日2010年7月28日 申请日期2010年1月26日 优先权日2010年1月26日
发明者何进, 卢彩云, 吴沙沙, 张学敏, 李慧, 李洪文, 李问盈, 王庆杰, 苏艳波, 蔡国华 申请人:中国农业大学