一种避障机构的液压系统及控制方法与流程

本发明属于机械设备技术领域，尤其涉及一种用于割草机避障机构的液压系统及控制方法。

背景技术：

割草机是用于收割牧草或剪裁草坪上生长过长的草料的机械，其是利用发动机或电动机产生动力，通过液压系统将产生的动力传给切割装置从而实现切割作业。

对于普通的割草机，其割草头的旋转、避开线杆、线柱、反光柱、标牌等障碍物都是靠手动操作。手动操作不当可能会使割草头碰撞障碍物，从而使障碍物碰伤或损坏割草机械，存在着安全隐患。在手动操作的同时也会降低割草机的作业效率，因为可能需要降低工作速度，不能由一个人同时操作两个或以上的割草头工作，无法实现高效率割草作业。若操作人员提前旋转割草头，会造成障碍物附近的大面积区域内无法修剪或清除。在遇到障碍物时，对割草机进行稳定的控制，减少操作人员的失误，是现实中需要解决的问题。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出一种避障机构的液压系统及控制方法，利用机、电、液的配合，可实现对割草机手自一体的控制，提高工作效率，减少不必要的操作。

本发明的目的之一是提供一种避障机构的液压系统，包括工作臂油缸和割草头油缸；

所述割草头油缸包括大腔和小腔，所述割草头油缸的大腔连通第一双作用平衡阀，所述割草头油缸的小腔连通第二双作用平衡阀；

所述第一双作用平衡阀和第二双作用平衡阀分别连通第一两位四通阀；

所述工作臂油缸包括大腔和小腔，所述工作臂油缸的大腔连通第三双作用平衡阀，所述工作臂油缸的小腔连通第四双作用平衡阀；

所述第三双作用平衡阀和第四双作用平衡阀分别连通第二两位四通阀；

所述第一两位四通阀和第二两位四通阀分别连通先导比例阀，所述第一两位四通阀与所述第二两位四通阀连通。

优选的，本发明的液压系统，在所述先导比例阀与所述第一两位四通阀之间设有第一溢流阀，在所述先导比例阀与所述第二两位四通阀之间设有第二溢流阀。

本发明的另一目的是提供一种避障机构的控制方法，用于割草机自动避开障碍物，该控制方法包括自动控制模式，所述自动控制模式包括如下步骤：

a、将控制器设置为自动控制；

b、当障碍物感应装置的触杆与障碍物接触后，所述触杆压缩气弹簧，同时连杆带动触杆角度传感器旋转，所述触杆角度传感器将旋转信号传递给控制器；所述控制器下达指令给液压系统，所述割草头油缸伸出，带动割草头向非障碍物侧旋转，所述工作臂油缸缩回，带动工作臂向非障碍物侧旋转；

c、当所述触杆与所述障碍物分离后，所述气弹簧推动所述触杆复位，所述连杆带动所述触杆角度传感器复位，所述触杆角度传感器将复位信号传递给所述控制器；所述控制器下达指令给所述液压系统，所述割草头油缸缩回，带动所述割草头旋转复位，所述工作臂油缸伸出，带动所述工作臂旋转复位。

作为本发明优选的方案，所述步骤b的控制过程包括：

所述控制器控制先导比例阀切换到左侧位置，液压油进入油路；

第一两位四通阀位于左侧位置，所述液压油通过第一两位四通阀后分为两路；一路从第一双作用平衡阀的单向阀进入所述割草头油缸的大腔，推动活塞杆伸出，所述割草头向非障碍物侧旋转；另一路作为先导油把第二双作用平衡阀打开；

第二两位四通阀位于右侧位置，所述割草头油缸小腔的油依次通过第二双作用平衡阀、第一两位四通阀和第二两位四通阀后，分为两路；一路从第四双作用平衡阀的单向阀进入所述工作臂油缸的小腔，推动活塞杆缩回，所述工作臂向非障碍物侧旋转；另一路作为先导油把第三双作用平衡阀打开，所述工作臂油缸的大腔回油。

作为本发明优选的方案，所述步骤c包括：所述控制器控制先导比例阀切换到右侧位置，液压油进入油路；

第二两位四通阀位于右侧位置，所述液压油通过第二两位四通阀后分为两路；一路从第三双作用平衡阀的单向阀进入所述工作臂油缸的大腔，推动活塞杆伸出，所述工作臂复位旋转；另一路作为先导油路把第四双作用平衡阀打开；

第一两位四通阀位于左侧位置，所述工作臂油缸小腔的油依次通过第四双作用平衡阀、第二两位四通阀、第一两位四通阀后，分为两路；一路从第二双作用平衡阀的单向阀进入所述割草头油缸的小腔，推动活塞杆缩回，所述割草头复位旋转；另一路作为先导油把第一双作用平衡阀打开，所述割草头油缸的大腔回油。

本发明的控制方法，还包括手动控制模式，所述手动控制模式包括如下步骤：

d、将控制器设置为手动控制；

e、向右摆动操作手柄，所述控制器控制所述割草头油缸的活塞杆伸出，所述割草头向右旋转；

f、向左摆动操作手柄，所述控制器控制所述割草头油缸的活塞杆缩回，所述割草头向左旋转；

g、向前摆动操作手柄，所述控制器控制所述工作臂油缸的活塞杆缩回，所述工作臂向左旋转；

h、向后摆动操作手柄，所述控制器控制所述工作臂油缸的活塞杆伸出，所述工作臂向右旋转。

作为本发明优选的方案，所述步骤e包括：所述控制器控制先导比例阀切换到左侧位置，液压油进入油路；

第一两位四通阀位于左侧位置，所述液压油通过第一两位四通阀后分为两路；一路从第一双作用平衡阀的单向阀进入所述割草头油缸的大腔，推动活塞杆伸出，所述割草头向右旋转；另一路作为先导油把第二双作用平衡阀打开；

第二两位四通阀位于左侧位置，所述割草头油缸小腔的油依次通过第二双作用平衡阀、第一两位四通阀和第二两位四通阀后回油。

作为本发明优选的方案，所述步骤f包括：所述控制器控制先导比例阀切换到右侧位置，液压油进入油路；

第二两位四通阀位于左侧位置，第一两位四通阀位于左侧位置，所述液压油依次通过第二两位四通阀、第一两位四通阀后，分为两路；一路从第二双作用平衡阀的单向阀进入所述割草头油缸的小腔，推动活塞杆缩回，所述割草头向左旋转；另一路作为先导油把第一双作用平衡阀打开，所述割草头油缸的大腔的油依次通过第一双作用平衡阀和第一两位四通阀后回油。

进一步的，所述步骤g包括：所述控制器控制先导比例阀切换到左侧位置，液压油进入油路；

第一两位四通阀位于右侧位置，第二两位四通阀位于右侧位置，所述液压油依次通过第一两位四通阀和第二两位四通阀后，分为两路；一路从第四双作用平衡阀的单向阀进入所述工作臂油缸的小腔，推动活塞杆缩回，所述工作臂向左旋转；另一路作为先导油把第三双作用平衡阀打开，所述工作臂油缸大腔的油依次通过第三双作用平衡阀和第二两位四通阀后回油。

更进一步的，所述步骤h包括：所述控制器控制先导比例阀切换到右侧位置，液压油进入油路；

第一两位四通阀位于右侧位置，第二两位四通阀位于右侧位置，所述液压油通过第二两位四通阀后分为两路；一路从第三双作用平衡阀的单向阀进入所述工作臂油缸的大腔，推动活塞杆伸出，所述工作臂向右旋转；另一路作为先导油把第四双作用平衡阀打开，所述工作臂油缸小腔的油依次通过第四双作用平衡阀、第二两位四通阀和第一两位四通阀后回油。

本发明提供的避障机构的液压系统及控制方法，利用液压系统控制割草机的旋转，运行平稳且定位精度高；实现对避障机构手自一体的控制；机电液相配合，可使割草机自动避开障碍物，减少工作人员的操作；液压系统结构紧凑，工作臂油缸和割草头油缸通过液压阀连通，提高工作效率。

附图说明

图1是本发明实施例的避障机构结构图；

图2是本发明实施例的障碍物感应装置结构图；

图3是本发明实施例的液压系统图；

图4是本发明实施例自动控制模式避开障碍物时的液压原理图；

图5是本发明实施例自动控制模式复位时的液压原理图；

图6是本发明实施例手动控制模式割草头向右旋转的液压原理图；

图7是本发明实施例手动控制模式割草头向左旋转的液压原理图；

图8是本发明实施例手动控制模式工作臂向左旋转的液压原理图；

图9是本发明实施例手动控制模式工作臂向右旋转的液压原理图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。

本实施例的避障机构的结构图如图1所示，避障机构包括障碍物感应装置1、控制器(图中未示出)、割草头2、工作臂3、安装架4，及液压系统的工作臂油缸5和割草头油缸6。

障碍物感应装置1安装在割草头2的侧面，割草头2可旋转的安装在工作臂3上，工作臂3可旋转的安装在安装架4上。割草头2由割草头油缸6驱动旋转，工作臂3由工作臂油缸5驱动旋转。障碍物感应装置1将遇到和离开障碍物的信号传递给控制器，控制器控制工作臂油缸5和割草头油缸6的伸缩。

如图1和图2所示，障碍物感应装置1包括触杆11、气弹簧12、安装座13、连杆14、旋转轴15和触杆角度传感器16。在遇到障碍物时，触杆11旋转，带动连杆14移动，触杆角度传感器16感应到触杆11的旋转，即确定遇到了障碍物7。

如图3所示，本实施例提供了一种避障机构的液压系统，包括工作臂油缸5和割草头油缸6及各个液压阀。

割草头油缸6包括大腔和小腔，割草头油缸6的大腔连通第一双作用平衡阀81，割草头油缸6的小腔连通第二双作用平衡阀82。第一双作用平衡阀81和第二双作用平衡阀82分别连通第一两位四通阀85。

工作臂油缸5包括大腔和小腔，工作臂油缸5的大腔连通第三双作用平衡阀83，工作臂油缸5的小腔连通第四双作用平衡阀84。第三双作用平衡阀83和第四双作用平衡阀84分别连通第二两位四通阀86。

第一两位四通阀85和第二两位四通阀86分别连通先导比例阀87，同时第一两位四通阀85与第二两位四通阀86连通。

在先导比例阀87与第一两位四通阀85之间设有第一溢流阀88，在先导比例阀87与第二两位四通阀86之间设有第二溢流阀89。第一溢流阀88和第二溢流阀89用于调整系统压力，当油路的压力高于设计的压力时，溢流阀泄油。

本实施例的避障机构可自动操作也可手动操作。控制器设有自动控制模式按钮、手动控制模式按钮和用于手动操作的操作手柄。

当操作人员选择自动操作模式时，按下自动控制模式按钮，避障机构的自动控制流程包括：

a1、当障碍物感应装置的触杆11与障碍物接触7后，触杆压缩气弹簧12，同时连杆14带动触杆角度传感器16旋转，触杆角度传感器16将旋转信号传递给控制器；控制器下达指令给液压系统，割草头油缸6伸出，带动割草头2向非障碍物侧旋转，工作臂油缸5缩回，带动工作臂3向非障碍物侧旋转。

a2、当触杆11与障碍物7分离后，气弹簧12推动触杆11复位，连杆14带动触杆角度传感器16复位，触杆角度传感器16将复位信号传递给控制器；控制器下达指令给液压系统，割草头油缸6缩回，带动割草头2旋转复位，工作臂油缸5伸出，带动工作臂3旋转复位。

上述的步骤a1中，触杆11与障碍物接触7时，控制器控制液压系统工作的流程，如图4所示：

控制器控制先导比例阀87切换到左侧位置，液压油进入油路，第一溢流阀88用于调整液压系统的压力；

第一两位四通阀85位于左侧位置，液压油通过第一两位四通阀85后分为两路；一路从第一双作用平衡阀81的单向阀进入割草头油缸6的大腔，推动活塞杆伸出，割草头2向非障碍物侧旋转；另一路作为先导油把第二双作用平衡阀82打开；

此时，第二两位四通阀86位于右侧位置，割草头油缸小腔的油依次通过第二双作用平衡阀82、第一两位四通阀85和第二两位四通阀86后，分为两路；一路从第四双作用平衡阀84的单向阀进入工作臂油缸5的小腔，推动活塞杆缩回，工作臂3向非障碍物侧旋转；另一路作为先导油路把第三双作用平衡阀83打开，工作臂油缸5的大腔回油。

上述的步骤a2中，触杆11与障碍物7分离后，控制器控制液压系统工作的流程，如图5所示：

控制器控制先导比例阀87切换到右侧位置，液压油进入油路，第二溢流阀89用于调整液压系统的压力；

第二两位四通阀86位于右侧位置，液压油通过第二两位四通阀86后分为两路；一路从第三双作用平衡阀83的单向阀进入工作臂油缸5的大腔，推动活塞杆伸出，工作臂3复位旋转；另一路作为先导油把第四双作用平衡阀84打开；

第一两位四通阀85位于左侧位置，工作臂油缸小腔的油依次通过第四双作用平衡阀84、第二两位四通阀86、第一两位四通阀85后，分为两路；一路从第二双作用平衡阀82的单向阀进入割草头油缸6的小腔，推动活塞杆缩回，割草头2复位旋转；另一路作为先导油把第一双作用平衡阀81打开，割草头油缸6的大腔回油。

当操作人员认为需要手动操作时，按下手动控制模式按钮，利用操作手柄控制避障机构的流程：

b1、向右摆动操作手柄，控制器控制割草头油缸6的活塞杆伸出，割草头2向右旋转；

b2、向左摆动操作手柄，控制器控制割草头油缸6的活塞杆缩回，割草头2向左旋转；

b3、向前摆动操作手柄，控制器控制工作臂油缸5的活塞杆缩回，工作臂3向左旋转；

b4、向后摆动操作手柄，控制器控制工作臂油缸5的活塞杆伸出，工作臂5向右旋转。

上述的步骤b1中，割草头2向右旋转时，控制器控制液压系统工作的流程，如图6所示：

控制器控制先导比例阀87切换到左侧位置，液压油进入油路，第一溢流阀88用于调节系统的压力；

第一两位四通阀85位于左侧位置，液压油通过第一两位四通阀85后分为两路；一路从第一双作用平衡阀81的单向阀进入割草头油缸6的大腔，推动活塞杆伸出，割草头2向右旋转；另一路作为先导油把第二双作用平衡阀82打开；

第二两位四通阀86位于左侧位置，割草头油缸小腔的油依次通过第二双作用平衡阀82、第一两位四通阀85和第二两位四通阀86后回油。

上述的步骤b2中，割草头2向左旋转时，控制器控制液压系统工作的流程，如图7所示：

控制器控制先导比例阀87切换到右侧位置，液压油进入油路，第二溢流阀89用于调节液压系统的压力；

第二两位四通阀86位于左侧位置，第一两位四通阀85位于左侧位置，液压油依次通过第二两位四通阀85、第一两位四通阀86后，分为两路；一路从第二双作用平衡阀82的单向阀进入割草头油缸6的小腔，推动活塞杆缩回，割草头2向左旋转；另一路作为先导油把第一双作用平衡阀81打开，割草头油缸6的大腔的油依次通过第一双作用平衡阀81和第一两位四通阀85后回油。

上述的步骤b3中，工作臂3向左旋转时，控制器控制液压系统工作的流程，如图8所示：

控制器控制先导比例阀87切换到左侧位置，液压油进入油路，第一溢流阀88用于调节液压系统的压力；

第一两位四通阀85位于右侧位置，第二两位四通阀86位于右侧位置，液压油依次通过第一两位四通阀85和第二两位四通阀86后，分为两路；一路从第四双作用平衡阀84的单向阀进入工作臂油缸5的小腔，推动活塞杆缩回，工作臂3向左旋转；另一路作为先导油把第三双作用平衡阀83打开，工作臂油缸大腔的油依次通过第三双作用平衡阀83和第二两位四通阀86后回油。

上述的步骤b4中，工作臂3向右旋转时，控制器控制液压系统工作的流程，如图9所示：

控制器控制先导比例阀87切换到右侧位置，液压油进入油路，第二溢流阀89用于调节液压系统的压力；

第一两位四通阀85位于右侧位置，第二两位四通阀86位于右侧位置，液压油通过第二两位四通阀86后分为两路；一路从第三双作用平衡阀83的单向阀进入工作臂油缸5的大腔，推动活塞杆伸出，工作臂3向右旋转；另一路作为先导油把第四双作用平衡阀84打开，工作臂油缸小腔的油依次通过第四双作用平衡阀84、第二两位四通阀86和第一两位四通阀85后回油。

本实施例中，控制器上还设有紧急按钮。当出现紧急情况时，按下紧急按钮，关闭电源，所有割草机的动作停止在断电前的位置。

本发明实施例提供的避障机构的液压系统及控制方法，实现了避障机构手自一体的操作；机电液相结合，工作人员可以根据实际情况，在自动控制模式和手动控制模式间自由切换，实现割草机高效的工作。

需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。