本發(fā)明屬于履帶農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備,尤其涉及一種姿態(tài)可調(diào)的履帶底盤(pán)及控制方法。
背景技術(shù):
1、履帶式底盤(pán)具有接地面積大、接地壓力小、轉(zhuǎn)彎半徑小、轉(zhuǎn)彎靈便等突出優(yōu)點(diǎn),因此在我國(guó)南方水田作業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)履帶式聯(lián)合收獲機(jī)的底盤(pán)采用焊接一體式的結(jié)構(gòu),將底盤(pán)上機(jī)架與行走系之間通過(guò)八字梁等結(jié)構(gòu)固定,導(dǎo)致車(chē)身姿態(tài)無(wú)法調(diào)節(jié)。而農(nóng)業(yè)作業(yè)的環(huán)境多為崎嶇不平的路面,且易遇到田埂、下陷等行進(jìn)阻礙,因此車(chē)輛行駛過(guò)程中車(chē)身及操作平臺(tái)難以保持水平,加大了機(jī)手的操作難度;甚至易引起側(cè)翻事故,嚴(yán)重影響車(chē)輛行駛可靠性及作業(yè)效率。
2、中國(guó)專(zhuān)利cn117842223a提出的一種履帶底盤(pán)懸浮式升降機(jī)構(gòu),通過(guò)設(shè)置傳感器,得出當(dāng)前需要車(chē)身抬升或下降的高度,設(shè)置雙作用油缸推動(dòng)從動(dòng)部,使得底盤(pán)高度向上直線抬升,從而使得底盤(pán)不易發(fā)生剛性碰撞。但在底盤(pán)直線抬升使得履帶車(chē)重心改變單一,在坡地行駛時(shí)容易造成重心失衡風(fēng)險(xiǎn),限制了履帶車(chē)的通過(guò)性。
3、中國(guó)專(zhuān)利cn118489427a提出的一種丘陵山地玉米收獲機(jī)的調(diào)平履帶底盤(pán)及其控制方法,通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)調(diào)平履帶底盤(pán)的橫向角度,控制器計(jì)算得到收獲機(jī)車(chē)身由當(dāng)前傾斜狀態(tài)到達(dá)水平狀態(tài)時(shí)調(diào)平液壓缸伸縮量,進(jìn)而完成收獲機(jī)車(chē)身調(diào)平。但車(chē)身調(diào)平角度單一,遇到復(fù)雜地形時(shí),調(diào)平作用效果不大。
4、中國(guó)專(zhuān)利cn111688831a提出的一種多點(diǎn)升降底盤(pán)液壓自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)及工作方法,通過(guò)檢測(cè)底盤(pán)傾角姿態(tài),計(jì)算各液壓缸所需調(diào)節(jié)的伸縮量并自動(dòng)調(diào)控底盤(pán)多點(diǎn)升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),以實(shí)現(xiàn)車(chē)身的調(diào)平,但在有一定坡度路面上橫向行駛始時(shí)兩側(cè)履帶輪不完全與路面接觸,承重輪與路面存在一定角度擠壓,易于損壞履帶同時(shí)影響履帶輪結(jié)構(gòu)壽命。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明目的在于提供一種姿態(tài)可調(diào)的履帶底盤(pán)及控制方法,以解決上述的技術(shù)問(wèn)題。
2、為解決履帶式旋耕機(jī)在崎嶇不平路面行駛或遇到行進(jìn)阻礙車(chē)身無(wú)法保持水平,履帶輪與地面無(wú)法完全接觸的技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明的一種姿態(tài)可調(diào)的履帶底盤(pán)的具體技術(shù)方案如下:
3、一種姿態(tài)可調(diào)的履帶底盤(pán),包括底盤(pán)車(chē)架、驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)組件、姿態(tài)調(diào)節(jié)組件、履帶行走輪組件和姿態(tài)檢測(cè)組件,所述驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)組件固定安裝在底盤(pán)車(chē)架上,輸出端與履帶行走輪組件萬(wàn)向傳動(dòng)連接,用于驅(qū)動(dòng)履帶行走輪組件始終貼合地面移動(dòng);所述姿態(tài)調(diào)節(jié)組件設(shè)置在底盤(pán)車(chē)架下方,一側(cè)與履帶行走輪組件連接,用于支撐并調(diào)節(jié)底盤(pán)車(chē)架的水平位置和垂直位置,使底盤(pán)車(chē)架在行駛過(guò)程中始終保持水平;所述姿態(tài)檢測(cè)組件設(shè)置在底盤(pán)車(chē)架及履帶行走輪組件上,用于檢測(cè)履帶車(chē)架及履帶車(chē)當(dāng)前水平垂直方向角度;所述軌距輔助組件兩端分別安裝在兩側(cè)履帶行走輪組件上,用于保證履帶車(chē)行駛過(guò)程中兩側(cè)履帶行走輪組件之間的距離不變。
4、進(jìn)一步的,所述驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)組件包括變速箱和兩組萬(wàn)向傳動(dòng)件,所述變速箱固定連接在底盤(pán)車(chē)架上,所述兩組萬(wàn)向傳動(dòng)件沿底盤(pán)車(chē)架長(zhǎng)度方向的軸線對(duì)稱(chēng)設(shè)置。
5、進(jìn)一步的,所述萬(wàn)向傳動(dòng)件包括動(dòng)力輸入軸、中間滑軌軸、中間套筒軸、動(dòng)力輸出軸和十字軸承,所述動(dòng)力輸入軸一端的花鍵與變速箱的輸出軸同軸固定連接,另一端設(shè)有萬(wàn)向節(jié)叉,與中間滑軌軸一端的萬(wàn)向節(jié)叉通過(guò)一個(gè)十字軸承十字垂直安裝;所述中間滑軌軸另一端設(shè)有花鍵,且外周與中間套筒軸一端的套筒套接,能相互伸縮滑動(dòng);所述中間套筒軸另一端為萬(wàn)向節(jié)叉,與動(dòng)力輸出軸一端的萬(wàn)向節(jié)叉通過(guò)一個(gè)十字軸承十字垂直安裝;所述動(dòng)力輸出軸另一端設(shè)有花鍵套筒,與履帶行走輪組件中的驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)軸同軸固定連接,通過(guò)兩組萬(wàn)向傳動(dòng)件使得變速箱輸出軸與履帶行走輪組件的驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)軸實(shí)現(xiàn)兩軸之間的夾角和距離經(jīng)常變化的情況下,仍能可靠地傳遞動(dòng)力。
6、進(jìn)一步的,四組姿態(tài)調(diào)節(jié)組件安裝在底盤(pán)車(chē)架四個(gè)角上,所述姿態(tài)調(diào)節(jié)組件包括prrr空間連桿機(jī)構(gòu)、雙作用油缸和彈簧懸架,所述prrr空間連桿機(jī)構(gòu)一端固定安裝在底盤(pán)車(chē)架一個(gè)角落底部,另一端與履帶行走輪組件固定,通過(guò)prrr空間連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)所在底盤(pán)車(chē)架區(qū)域的姿態(tài)調(diào)節(jié);所述雙作用油缸的缸筒部分固定安裝在底盤(pán)車(chē)架下方,所述雙作用油缸推桿部分與prrr空間連桿機(jī)構(gòu)固定連接,用于為prrr空間連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)提供原動(dòng)力;所述彈簧懸架一端轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在底盤(pán)車(chē)架側(cè)向,一端與prrr空間連桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)連接,用于減緩prrr空間連桿機(jī)構(gòu)工作時(shí)與底盤(pán)車(chē)架產(chǎn)生的震動(dòng)。
7、進(jìn)一步的,所述prrr空間連桿機(jī)構(gòu)包括滑塊導(dǎo)軌、滑塊、中間連接頭、姿態(tài)支撐桿、履帶輪鉸鏈座和限位塊,所述滑軌固定安裝在底盤(pán)車(chē)架下方,所述滑塊安裝在滑軌上,相互之間能發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),所述滑塊側(cè)向上轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有中間連接頭,所述中間連接頭另一端與姿態(tài)支撐桿一端轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接;所述姿態(tài)支撐桿另一端與履帶輪鉸鏈座轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接,所述履帶輪鉸鏈座與履帶行走輪組件的履帶輪架固定連接;所述限位塊共有兩塊,一塊固定安裝在滑軌距離雙作用油缸近處,另一塊固定安裝在滑軌距離雙作用油缸遠(yuǎn)處。
8、進(jìn)一步的,所述履帶行走輪組件包括驅(qū)動(dòng)輪、驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)軸、驅(qū)動(dòng)輪安裝座、導(dǎo)向輪、導(dǎo)向輪安裝座、多個(gè)承重輪、履帶輪架、承重輪軸、張緊輪、張緊裝置安裝座、張緊桿、張緊絲杠、托帶輪、托帶輪安裝座和三角履帶條;所述履帶輪架的前端設(shè)有張緊裝置安裝座,頂端前中部設(shè)有托帶輪安裝座,頂端后中部設(shè)有驅(qū)動(dòng)輪安裝座,后端設(shè)有導(dǎo)向輪安裝座,底端均沿其軸向等間距地設(shè)有多個(gè)承重輪軸,所述驅(qū)動(dòng)輪通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)軸安裝在驅(qū)動(dòng)輪安裝座上,所述承重輪安裝在承重輪軸上,所述托帶輪安裝在托帶輪安裝座上,所述張緊輪通過(guò)張緊桿和張緊絲杠安裝在張緊裝置安裝座上,所述張緊絲杠和張緊桿固定安裝在張緊裝置安裝座上,所述張緊絲杠與張緊桿固定連接,所述張緊桿與張緊輪的輪軸固定連接,通過(guò)調(diào)節(jié)張緊絲杠進(jìn)而改變張緊桿的伸縮,改變張緊輪的位置,完成張緊調(diào)節(jié);所述三角履帶條套設(shè)在驅(qū)動(dòng)輪、承重輪、托帶輪和張緊輪上;所述prrr空間連桿機(jī)構(gòu)的履帶輪鉸鏈座固定安裝在張緊裝置安裝座和所述導(dǎo)向輪安裝座上,完成姿態(tài)調(diào)節(jié)組件與履帶行走輪組件的固定連接從而支撐其底盤(pán)車(chē)架,所述萬(wàn)向傳動(dòng)組件中的動(dòng)力輸出軸與驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)軸同軸連接。
9、進(jìn)一步的,定義三角履帶條運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閥軸,所述驅(qū)動(dòng)輪輪軸軸線為x軸,垂直于地面方向?yàn)閦軸;所述姿態(tài)檢測(cè)組件包括前后水平傳感器、左右水平傳感器、坡度水平傳感器和控制器,所述前后水平傳感器固定連接在底盤(pán)車(chē)架上,用于測(cè)量底盤(pán)車(chē)架x軸方向的水平角度,所述左右水平傳感器固定連接在底盤(pán)車(chē)架上,用于測(cè)量底盤(pán)車(chē)架y軸方向的水平角度,所述坡度水平傳感器固定連接在履帶行走輪組件上,用于測(cè)量履帶車(chē)所處路面坡度,所述控制器固定連接在底盤(pán)車(chē)架上,前后水平傳感器、左右水平傳感器、坡度水平傳感器和雙作用油缸均與控制器電連接,所述前后水平傳感器、左右水平傳感器、坡度水平傳感器輸出水平角度信號(hào)至控制器,控制器響應(yīng)所述前后水平傳感器、左右水平傳感器、坡度水平傳感器輸出的水平信號(hào),從而控制雙作用油缸的活動(dòng)端移動(dòng)。
10、進(jìn)一步的,所述軌距輔助組件包括活動(dòng)推桿、雙作用軌距控制油缸和油缸固定座,所述油缸固定座一側(cè)固定安裝在履帶輪架上,另一側(cè)內(nèi)部空腔設(shè)有滑道,所述活動(dòng)推桿一側(cè)固定安裝在另一側(cè)的履帶輪架上,所述活動(dòng)推桿另一側(cè)設(shè)有滑桿,滑桿與油缸固定座一側(cè)滑道配合相互之間可發(fā)生滑動(dòng),所述雙作用軌距控制油缸固定端安裝在油缸固定座上,活動(dòng)端與活動(dòng)推桿固定連接。
11、本發(fā)明還公開(kāi)了一種姿態(tài)可調(diào)的履帶底盤(pán)的控制方法,包括如下步驟:
12、傳感器檢測(cè)步驟:在履帶車(chē)行駛時(shí),所述坡度水平傳感器測(cè)量履帶車(chē)的所處路面坡度,所述前后水平傳感器測(cè)量底盤(pán)車(chē)架x軸方向的水平角度,所述左右水平傳感器測(cè)量底盤(pán)車(chē)架y軸方向的水平角度,并且輸出各水平信號(hào)至控制器;
13、橫向坡面調(diào)整步驟:在履帶車(chē)行駛在橫向坡面道路時(shí),所述左右水平傳感器測(cè)量出底盤(pán)車(chē)架y軸方向的水平角度,輸出信號(hào)至控制器,使控制器檢測(cè)出履帶車(chē)處于橫向坡面,控制同側(cè)的雙作用油缸伸出,另一側(cè)的雙作用油缸收縮,帶動(dòng)同側(cè)prrr空間連桿機(jī)構(gòu)推動(dòng)同側(cè)底盤(pán)車(chē)架升高;帶動(dòng)另一側(cè)的prrr空間連桿機(jī)構(gòu)拉動(dòng)同側(cè)底盤(pán)車(chē)架降低,在左右水平傳感器檢測(cè)到底盤(pán)車(chē)架處于水平位置后,控制器停止控制雙作用油缸,使底盤(pán)車(chē)架保持水平;
14、上下坡調(diào)整步驟:在履帶車(chē)行駛上坡時(shí),所述坡度水平傳感器測(cè)量履帶車(chē)的所處路面坡度,所述前后水平傳感器測(cè)量出底盤(pán)車(chē)架x軸方向的傾斜角度,輸出信號(hào)至控制器,使控制器檢測(cè)出履帶車(chē)處于上坡,控制后方的雙作用油缸伸出,前方的雙作用油缸收縮,相對(duì)應(yīng)后方的prrr空間連桿機(jī)構(gòu)推動(dòng)后方的底盤(pán)車(chē)架升高,前方的prrr空間連桿機(jī)構(gòu)拉回前方的底盤(pán)車(chē)架下降,在前后水平傳感器檢測(cè)底盤(pán)車(chē)架水平后控制器停止控制雙作用油缸,使得車(chē)身保持水平;在履帶車(chē)行駛下坡時(shí),同理反之;
15、不平路面調(diào)整步驟:在履帶車(chē)行駛至路面不平處時(shí),所述控制器響應(yīng)于姿態(tài)檢測(cè)組件的三個(gè)水平信號(hào),所述控制器控制四個(gè)方向的雙作用油缸的活動(dòng)端移動(dòng),四個(gè)方向上的雙作用油缸的活動(dòng)端前伸不同長(zhǎng)度,并且?guī)?dòng)四個(gè)方向prrr空間連桿機(jī)構(gòu)工作,所述prrr空間連桿機(jī)構(gòu)推動(dòng)底盤(pán)車(chē)架四個(gè)方向不同高度升降,進(jìn)而改變履帶車(chē)姿態(tài);
16、萬(wàn)向調(diào)節(jié)步驟:所述變速箱在跟隨底盤(pán)車(chē)架運(yùn)動(dòng)時(shí)輸出軸軸線所在平面發(fā)生變化,所述萬(wàn)向傳動(dòng)組件通過(guò)萬(wàn)向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)將動(dòng)力轉(zhuǎn)向傳動(dòng)給履帶行走輪組件中的驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)軸,進(jìn)而履帶行走輪組件不隨底盤(pán)車(chē)架姿態(tài)的調(diào)整而調(diào)整,所述履帶行走輪組件底部的履帶始終與路面最大化接觸。
17、進(jìn)一步的,還包括:
18、軌距調(diào)整步驟:在姿態(tài)調(diào)節(jié)組件調(diào)節(jié)過(guò)程中,駕駛員判斷兩側(cè)履帶行走輪組件的間距,控制雙作用軌距控制油缸伸縮,帶動(dòng)活動(dòng)推桿推出或拉回一側(cè)履帶行走輪組件平行移動(dòng),保證履帶車(chē)行駛過(guò)程中兩側(cè)履帶行走輪組件之間的距離不變。
19、本發(fā)明的一種姿態(tài)可調(diào)的履帶底盤(pán)及控制方法具有以下優(yōu)點(diǎn):
20、1.本發(fā)明的姿態(tài)可調(diào)的履帶底盤(pán)通過(guò)姿態(tài)檢測(cè)組件檢測(cè)底盤(pán)車(chē)架的前后左右水平位置和地面的坡度,控制姿態(tài)調(diào)節(jié)組件調(diào)節(jié)兩側(cè)或前后的底盤(pán)車(chē)架高度,能夠根據(jù)地形的不平坦程度調(diào)節(jié)底盤(pán)高度,確保履帶車(chē)工作的連續(xù)性和高效性,提高作業(yè)效率;履帶底盤(pán)能夠根據(jù)不同地形的高低起伏調(diào)整底盤(pán)姿態(tài)改變重心位置,適應(yīng)各種復(fù)雜的田間地形,提高了機(jī)器的適應(yīng)性和靈活性;姿態(tài)調(diào)節(jié)組件通過(guò)調(diào)節(jié)底盤(pán)車(chē)架姿態(tài)位置,保持刀具與地面的合適接觸狀態(tài),能夠提升作業(yè)質(zhì)量,減少殘留和損耗。
21、2.?本發(fā)明使用萬(wàn)向傳動(dòng)組件可以使得變速箱輸出軸與驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)軸實(shí)現(xiàn)兩軸之間的夾角和距離經(jīng)常變化的情況下,仍能可靠地傳遞動(dòng)力,可以在履帶車(chē)架姿態(tài)調(diào)整過(guò)程中,變速箱在輸出軸軸線所在平面變化情況下,依舊將動(dòng)力傳動(dòng)給履帶行走輪組件中的驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)軸,進(jìn)而履帶行走輪組件底部的履帶始終與路面最大化接觸,保證履帶車(chē)的接地面積不變,增加三角履帶條與履帶輪壽命,同時(shí)提高履帶車(chē)行駛穩(wěn)定性。
22、3.履帶底盤(pán)的穩(wěn)定性更好,在丘陵山地地區(qū),履帶底盤(pán)的穩(wěn)定性更高,可以減少車(chē)輛側(cè)翻或陷入的風(fēng)險(xiǎn);履帶底盤(pán)的牽引力更大,由于履帶底盤(pán)的接觸面積更大,因此在需要額外牽引力的情況下,履帶底盤(pán)通常比輪式底盤(pán)更有優(yōu)勢(shì)。