CN110050570B - 联合收割机前进速度平稳切换的控制机构及方法 - Google Patents

Abstract

联合收割机前进速度平稳切换的控制机构及方法，涉及联合收割机的技术领域。本发明的PLC控制器分别与切换按钮、第一继电器、第二继电器、第三继电器、放大器连接，第一继电器分别与控制手柄、变量泵、放大器连接；第二继电器分别与手柄执行机构正向电源、手柄匹配执行机构连接；第三继电器分别与手柄执行机构反向电源、手柄匹配执行机构连接。本发明实现了结构简单，在手动/自动切换过程中平缓过渡，防止液压冲击，延长底盘液压行走***使用寿命的目的。

Description

联合收割机前进速度平稳切换的控制机构及方法

技术领域

本发明涉及联合收割机的技术领域，尤其涉及前进速度平稳切换控制的技术领域。

背景技术

随着联合收割机自动化和智能化技术的发展，联合收割机前进速度的自动控制技术也将逐步实现。对于采用HST与机械变速箱结合的底盘驱动***和采用手动排量控制变量泵的液压行走变速***，两者都是通过将手动输入机械信号转化为液压控制信号，并通过此信号改变泵排量调节前进速度，在此种机型上实现前进速度自动控制一般都是在操作手柄上增加辅助的执行机构来推动操纵杆实现前进速度调节。这种情况下手动和自动操作切换过程中只要通断辅助执行机构与操纵手柄的联接即可，切换过程也无阶跃变化。对于采用电气排量控制的变量泵或控制阀来实现联合收割机行走速度调节的液压驱动***，手动控制时虽然也是通过手柄的推拉实现速度调节，但是此时手柄的推拉是改变输出电流大小而非物理距离，因此实现行走速度的自动控制只需采用控制器输出相应的控制电流，经放大后即可改变前进速度。这种情况下可通过按钮或开关实现手动和自动操作切换，但在切换过程中由于手柄位置和控制器输出电流无法匹配会出现控制电流的阶跃变化，不利于收割机的收获作业，对液压***也存在冲击。

发明内容

本发明目的是提供一种结构简单，在手动/自动切换过程中平缓过渡，防止液压冲击，延长底盘液压行走***使用寿命的联合收割机前进速度平稳切换的控制机构及方法。

本发明采用如下技术方案：

联合收割机前进速度平稳切换的控制机构，包括切换按钮、控制手柄、第一继电器、第二继电器、第三继电器、PLC控制器、放大器、手柄匹配执行机构，用于获取前进速度、收获质量、机具负荷的PLC控制器分别与切换按钮、第一继电器、第二继电器、第三继电器、放大器连接，每个继电器上分别设置公共触点、常开触点、常闭触点；第一继电器分别与控制手柄、变量泵、放大器连接；第二继电器分别与手柄执行机构正向电源、用于控制手柄就位的手柄匹配执行机构连接；第三继电器分别与手柄执行机构反向电源、用于控制手柄执行机构回位的手柄匹配执行机构连接。

本发明的手柄匹配执行机构包括伺服电动缸，所述伺服电动缸输出轴的端部连接推送臂，第一夹紧块、第二夹紧块滑动式设置在推送臂上，推送臂上远离伺服电动缸的一端设置限位挡块；第一夹紧块上设置第一锁扣；第二夹紧块上设置第二锁扣。

基于本发明的联合收割机前进速度平稳切换控制机构的控制方法，包括如下步骤：

A、手动操作切换到自动控制：

收割机在手动操作时，PLC控制器实时检测机具行走速度，输出端在未接收到速度自动调节指令之前无控制信号输出，第一继电器的常开触点断开；行驶过程中按下控制按钮，第一继电器的常开触点闭合，常闭触电断开，控制手柄电路断开，自动控制电路接通；在切换的同时控制***调用行驶速度自动控制程序其初始速度为实际当前行走速度，速度自动调节过程中输出端按照作业质量要求给出相应的前进速度控制电流。

B、自动控制切换到手动操作：

按下切换按钮，按钮弹出，PLC控制器延时输出，即机具以当前速度继续行走一定时间段，在此过程中PLC控制器计算得出伺服电动缸工作时间；第二继电器上电并保持一定时间段，手柄匹配执行机构推动控制手柄达到与当前行走速度相匹配的控制位置；随后第三继电器上电并保持一定时间段，手柄匹配执行机构回到初始位置；第一继电器失电，自动控制电路断开，此时手柄控制速度延续之前的自动行走速度实现前进速度自动控制向手动操作的平稳对接。

本发明采用上述技术方案，与现有技术相比具有如下优点：

本发明是针对采用电气排量控制的变量泵或控制阀来实现联合收割机行走速度调节的液压驱动***的，现有关于行走***手动、自动切换的专利或文章都是针对HST***或者手动排量控制变量泵的液压行走变速***，不管行走速度是手动还是自动控制其执行机构都是手柄，因此在切换时只是改变手柄移动的动力源，没有阶跃变化。由于电气排量控制的液压***手动控制采用手柄，自动控制直接采用控制器电流控制，因此在切换时会出现控制信号阶跃变化。本创新提出了一种手动、自动控制切换平稳过度方案，防止切换过程中控制信号阶跃变。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明手动切换为自动的流程图。

图3是本发明自动切换为手动的流程图。

图4是本发明手柄匹配执行机构的流程图。

图5是本发明手柄匹配执行机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：

如图1所示，联合收割机前进速度平稳切换的控制机构，包括切换按钮、控制手柄、第一继电器、第二继电器、第三继电器、PLC控制器、放大器、手柄匹配执行机构，用于获取前进速度、收获质量、机具负荷的PLC控制器分别与切换按钮、第一继电器、第二继电器、第三继电器、放大器连接，每个继电器上分别设置公共触点、常开触点、常闭触点；第一继电器分别与控制手柄、变量泵、放大器连接；第二继电器分别与手柄执行机构正向电源、用于控制手柄就位的手柄匹配执行机构连接；第三继电器分别与手柄执行机构反向电源、用于控制手柄执行机构回位的手柄匹配执行机构连接。

如图5所示，本发明的手柄匹配执行机构包括伺服电动缸1，所述伺服电动缸1输出轴的端部连接推送臂6，第一夹紧块8、第二夹紧块10滑动式设置在推送臂6上，推送臂6上远离伺服电动缸1的一端设置限位挡块11；第一夹紧块8上设置第一锁扣7，第二夹紧块10上设置第二锁扣9。

如图5所示，本发明伺服电动缸1的输出轴上设置用于夹持推送臂6的限位套3、轴端挡板4。

如图5所示，本发明的轴端挡板4上设置固定螺母5。

本发明的推送臂6安装在伺服电动缸轴端部，可绕伺服电动缸轴转动，推送臂6的位置通过限位套3和轴端挡板4固定。第一夹紧块8、第二夹紧块10可在推送臂6上滑动，限位挡块11防止第一夹紧块8、第二夹紧块10滑出推送臂6。本发明的手柄匹配执行机构在工作时将推送臂6旋转至手柄侧，利用第一夹紧块8、第二夹紧块10夹住手柄，通过第一锁扣7、第二锁扣9锁死即可推动手柄运动。手柄回位后可将推送臂旋转至手柄相对侧或者下方以免影响正常手动推送手柄。

如图2、图3、图4所示，本发明联合收割机前进速度平稳切换控制机构的控制方法，包括如下步骤：

A、手动操作切换到自动控制：

收割机在手动操作时，PLC控制器实时检测机具行走速度，输出端在未接收到速度自动调节指令之前无控制信号输出，第一继电器的常开触点断开；行驶过程中按下控制按钮，第一继电器的常开触点闭合，常闭触电断开，控制手柄电路断开，自动控制电路接通；在切换的同时控制***调用行驶速度自动控制程序其初始速度为实际当前行走速度，速度自动调节过程中输出端按照作业质量要求给出相应的前进速度控制电流。

B、自动控制切换到手动操作：

按下切换按钮，按钮弹出，PLC控制器延时输出，即机具以当前速度继续行走一定时间段，在此过程中PLC控制器计算得出伺服电动缸工作时间；第二继电器上电并保持一定时间段，手柄匹配执行机构推动控制手柄达到与当前行走速度相匹配的控制位置；随后第三继电器上电并保持一定时间段，手柄匹配执行机构回到初始位置；第一继电器失电，自动控制电路断开，此时手柄控制速度延续之前的自动行走速度实现前进速度自动控制向手动操作的平稳对接。

如图2所示，本发明手动操作切换到自动控制包括如下步骤：

A1：切换按钮按下，第一继电器上电，第一继电器上的常闭触点断开即手柄控制电路断开；第一继电器上的常开触点闭合即自动控制电路连通；

A2：PLC控制器调用速度自动调节***，速度自动调节***的初始速度为当前机具行走速度；

A3：PLC控制器根据收获质量参数和机具负荷参数的反馈值自动调节前进速度，实现前进速度自动控制。

如图3所示，本发明自动控制切换到手动操作包括如下步骤：

B1：按压切换按钮，PLC控制器进入延时输出阶段，即机具以当前速度继续行走

，根据控制手柄最大运动距离和伺服电动缸运行速度计算出

，令

；

B2：PLC控制器根据当前前进速度确定控制手柄位置并计算得出伺服电动缸工作时间

，其中

为手柄位置距离，

为伺服电动缸运动速度；

B3：第二继电器上电并保持

时间段，手柄匹配执行机构推动手柄达到与当前行走速度相匹配的控制位置；

B4：第三继电器上电并保持

时间段，手柄匹配执行机构回到初始位置；

B5：

时间段后，第一继电器失电，第一继电器上的常闭触点闭合，第一继电器上的常开触点断开即手动控制电流接通，自动控制电路断开；

B6：控制手柄以当前的行驶速度开始调节前进速度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.联合收割机前进速度平稳切换的控制机构，其特征在于包括切换按钮、控制手柄、第一继电器、第二继电器、第三继电器、PLC控制器、放大器、手柄匹配执行机构，用于获取前进速度、收获质量、机具负荷的PLC控制器分别与切换按钮、第一继电器、第二继电器、第三继电器、放大器连接，每个继电器上分别设置公共触点、常开触点、常闭触点；第一继电器分别与控制手柄、变量泵、放大器连接；第二继电器分别与手柄匹配执行机构正向电源、用于控制控制手柄就位的手柄匹配执行机构连接；第三继电器分别与手柄匹配执行机构反向电源、用于控制控制手柄回位的手柄匹配执行机构连接；所述手柄匹配执行机构包括伺服电动缸（1），所述伺服电动缸（1）输出轴的端部连接推送臂（6），第一夹紧块（8）、第二夹紧块（10）滑动式设置在推送臂（6）上，推送臂（6）上远离伺服电动缸（1）的一端设置限位挡块（11）；第一夹紧块（8）上设置第一锁扣（7）；第二夹紧块（10）上设置第二锁扣（9）。

2.根据权利要求1所述的联合收割机前进速度平稳切换的控制机构，其特征在于上述伺服电动缸（1）输出轴上设置用于夹持推送臂（6）的限位套（3）、轴端挡板（4）。

3.根据权利要求2所述的联合收割机前进速度平稳切换的控制机构，其特征在于上述轴端挡板（4）上设置固定螺母（5）。

4.基于权利要求1所述的联合收割机前进速度平稳切换的控制机构的控制方法，其特征在于包括如下步骤：

A、手动操作切换到自动控制：

收割机在手动操作时，PLC控制器实时检测机具行走速度，输出端在未接收到速度自动调节指令之前无控制信号输出，第一继电器的常开触点断开；行驶过程中按下控制按钮，第一继电器的常开触点闭合，常闭触电断开，控制手柄电路断开，自动控制电路接通；在切换的同时控制***调用行驶速度自动控制程序其初始速度为实际当前行走速度，速度自动调节过程中输出端按照作业质量要求给出相应的前进速度控制电流；

B、自动控制切换到手动操作：

按下切换按钮，按钮弹出，PLC控制器延时输出，即机具以当前速度继续行走一定时间段，在此过程中PLC控制器计算得出伺服电动缸工作时间；第二继电器上电并保持一定时间段，手柄匹配执行机构推动控制手柄达到与当前行走速度相匹配的控制位置；随后第三继电器上电并保持一定时间段，手柄匹配执行机构回到初始位置；第一继电器失电，自动控制电路断开，此时手柄控制速度延续之前的自动行走速度实现前进速度自动控制向手动操作的平稳对接。

5.根据权利要求4所述的联合收割机前进速度平稳切换的控制机构的控制方法，其特征在于上述A、手动操作切换到自动控制包括如下步骤：

A1：切换按钮按下，第一继电器上电，第一继电器上的常闭触点断开即手柄控制电路断开；第一继电器上的常开触点闭合即自动控制电路连通；

A2：PLC控制器调用速度自动调节***，速度自动调节***的初始速度为当前机具行走速度；

A3：PLC控制器根据收获质量参数和机具负荷参数的反馈值自动调节前进速度，实现前进速度自动控制。

6.根据权利要求4所述的联合收割机前进速度平稳切换的控制机构的控制方法，其特征在于上述B、自动控制切换到手动操作包括如下步骤：

B1：按压切换按钮，PLC控制器进入延时输出阶段，即机具以当前速度继续行走

，根据控制手柄最大运动距离和伺服电动缸运行速度计算出

，令

；

B2：PLC控制器根据当前前进速度确定控制手柄位置并计算得出伺服电动缸工作时间

，其中

为手柄位置距离，

为伺服电动缸运动速度；

B3：第二继电器上电并保持

时间段，手柄匹配执行机构推动手柄达到与当前行走速度相匹配的控制位置；

B4：第三继电器上电并保持

时间段，手柄匹配执行机构回到初始位置；

B5：

时间段后，第一继电器失电，第一继电器上的常闭触点闭合，第一继电器上的常开触点断开即手动控制电流接通，自动控制电路断开；

B6：控制手柄以当前的行驶速度开始调节前进速度。

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