一种刮平和压实作业机具、平地机、控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种刮平和压实作业机具、平地机、控制系统及控制方法，刮平和压实作业机具包括升降机构，所述升降机构与升降调节油缸相连接，所述升降机构一侧连接有机具安装座，所述机具安装座通过弹性元件与支撑立柱相连接，所述支撑立柱的下方与钢板相连接；所述钢板的一侧与刮平切削板相连接，所述刮平切削板另一端与土壤压缩板铰接，所述钢板和土壤压缩板之间通过压实深度调节油缸相连接。平地机控制系统包括存储器、摄像头、显示器、输入输出接口和控制器。本发明专利技术具有土壤刮平和压实两种功能，该两种功能可以单独工作，也可以配合工作；该机具可以单独工作，也可以和铲刀联合作业，扩展了平地机的施工范围，提高了平地机的施工作业效率。作业效率。作业效率。

【技术实现步骤摘要】
一种刮平和压实作业机具、平地机、控制系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及一种刮平和压实作业机具、平地机、控制系统及控制方法，属于工程机械


技术介绍

[0002]平地机是一种铲土运输施工机械，主要应用于道路、机场、农田、水利等大面积土壤平整作业及刮坡、挖沟、推土、清除路面冰雪等施工作业，是国防、交通、农业、水利基本建设施工中的重要设备之一，在国民经济建设中发挥着巨大的作用。除了核心工作装置铲刀之外，平地机还可以选配中松、后松等多种作业机具，进行土壤翻松等施工作业，进一步扩展了平地机的使用范围和施工作业效率。
[0003]在应用平地机铲刀开展土壤铲掘平整作业时，铲刀刀尖以30
‑
75
°
的入土角度切削土壤，在刀尖处土壤受到剪切、拉裂的作用而发生破坏并实现上、下层土壤分离；入土角度越小，剪切、拉裂作用越突出，铲掘阻力越小，越适合于平地机进行重载铲掘及坚硬土壤推土作业。然而，剪切和拉裂作用会导致切削后的土壤表面变得比较毛糙和松散，不满足道路路基等土壤表面精平整作业要求。此外，对于某些已播种的农田，需要对其表面进行平整和轻度压实处理，而作为重要农业机械之一的平地机只能够完成平整作业，而无法开展压实作业，限制了平地机的使用范围。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种刮平和压实作业机具、平地机、控制系统及控制方法，具有土壤刮平和压实两种功能，刮平和压实两种功能可以单独工作，也可以配合工作。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种刮平和压实作业机具，包括升降机构，所述升降机构与升降调节油缸相连接，所述升降机构一侧连接有机具安装座，所述机具安装座通过弹性元件与支撑立柱相连接，所述支撑立柱的下方与钢板相连接；所述钢板的一侧与刮平切削板相连接，所述刮平切削板另一端与土壤压缩板铰接，所述钢板和土壤压缩板之间通过压实深度调节油缸相连接。
[0006]优选地，所述土壤压缩板的中部安装有双轴输出振动电机，所述双轴输出振动电机的两端分别安装有偏心块，所述双轴输出振动电机和偏心块的外部设有保护罩，所述保护罩固定于土壤压缩板上。
[0007]优选地，所述升降机构为平行四边形，包括依次连接成平行四边形的左连杆、下连杆、右连杆、上连杆，所述上连杆安装有升降调节油缸上安装座，所述下连杆安装有升降调节油缸下安装座，升降调节油缸的两端分别安装于升降调节油缸上安装座和升降调节油缸下安装座上，升降调节油缸内部安装有升降调节油缸活塞杆伸出位移传感器。
[0008]优选地，所述钢板与刮平切削板之间设置若干个肋板。
[0009]优选地，所述压实深度调节油缸一端与土壤压缩板固定连接，另一端与钢板铰接
相连；所述压实深度调节油缸内部安装有压实深度调节油缸活塞杆伸出位移传感器。
[0010]优选地，所述刮平切削板为圆弧型或者渐开线型钢板；在刮平作业状态下，所述刮平切削板铲刃点圆弧切线与水平面夹角为15
‑
35度。
[0011]本专利技术提供一种平地机，所述平地机的后机架通过平行四边形安装座安装有上述的刮平和压实作业机具。
[0012]本专利技术提供一种平地机控制系统，包括：存储器，与控制器相连接，用于存储刮平深度与升降调节油缸伸长量的函数关系，压实深度与压实深度调节油缸伸长量的关系，刮平作业状态、压实作业状态与升降调节油缸伸长量、压实深度调节油缸伸长量的匹配关系；摄像头，与显示器相连接，用于获取刮平、压实后的土壤表面图像数据传输至驾驶室中的显示器；显示器，与控制器相连接，用于显示刮平、压实后的土壤表面图像数据；同时接受用户设定的刮平切削深度和压实深度；输入输出接口，用于接受升降油缸传感器、深度调整油缸位移传感器信息，输出电控多路阀控制信号、振动电机启动信号；控制器，分别与升降油缸位移传感器、深度调整油缸位移传感器、电控多路阀、启动器和存储器相连接，用于接受用户设定的刮平切削深度和压实深度指令，检测升降油缸位移传感器数据、深度调整油缸位移传感器数据，调用存储器中的控制逻辑，控制电控多路阀输出，进而控制升降油缸、深度油缸运动到设定位置，同时依据工况开启启动器，运转振动电机实现压实作业。
[0013]本专利技术提供一种平地机控制方法，包括：确定刮平深度H1和压实深度H2的具体数值并输入到主控制器中；主控制器获得设定参数后，通过函数关系H1=f(x1)和H2=f(x1,x2)，反推出升降调节油缸的活塞杆伸长量、压实深度调节油缸的活塞杆伸长量的目标值；其中，H1为刮平深度，x1为升降调节油缸的活塞杆伸长量，H2为压实深度，x2为压实深度调节油缸的活塞杆伸长量；主控制器以升降调节油缸的活塞杆伸长量、压实深度调节油缸的活塞杆伸长量的目标值与当前值之差作为控制信号，控制多路阀，实现油缸活塞杆伸长量快速调整并达到目标值，实现作业机具姿态的自动定位与控制功能；主控制器实时采集摄像头返回的视频画面，并反馈至显示器上进行显示，供驾驶员实时查看。
[0014]优选地，还包括：当需要开启振动压实模式时，主控制器控制振动电机进行高速旋转。
[0015]本专利技术所达到的有益效果：（1）本专利技术具有压实和刮平两种功能，刮平和压实两种功能可以单独工作，也可以配合工作，扩展了平地机的使用范围。
[0016]（2）该作业机具与平地机核心工作装置铲刀联合使用，平地机行驶一趟即可完成二次平整（铲刀一次、机具一次）和一次压实作业，大幅提高了平地机施工作业质量（平整度和压实度）和效率。
[0017]（3）作业机具通过弹性元件连接于平行四边形升降机构，确保在不同刮平深度时，
刮平作业的切削入角度始终保持最佳值15
‑
35度，且由于弹性元件的存在使得整个机具在遇到坚硬物体时具有一定的避障能力。
[0018]（4）压实机构铰接于圆弧型或者渐开线型刮平切削板的后部，并通过压实深度调节油缸实现压实机构的姿态调整。
[0019]（5）本专利技术建立了升降调节油缸活塞杆伸长量与刮平机构的刮平深度、压实深度调节油缸活塞杆伸长量与压实机构土壤压缩深度间的对应函数关系；提出了该作业机具的控制系统，可根据客户需求的土壤刮平切削深度和压实深度，自动定位作业机具的作业姿态；并通过摄像头将刮平、压实后的土壤表面效果传输至驾驶室中的显示器，方便机手实时参看土壤表面的施工质量。
附图说明
[0020]图1是刮平与压实作业机具的主视图；图2是刮平与压实作业机具的侧视图；图3是平地机用刮平与压实作业机具结构及安装示意图；图4是压实机构处于收起状态；图5是压实机构处于工作状态；图6是作业机具施工作业过程示意图；图7是作业机具工作原理示意图；图8是作业机具控制系统原理图。
[0021]图中各主要附图标记的含义为：1
‑
升降机构；1
‑1‑
左连杆；1
‑2‑
下连杆；1
‑3‑
上连杆；1
‑4‑
右连杆；1
‑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种刮平和压实作业机具，其特征在于，包括升降机构，所述升降机构与升降调节油缸相连接，所述升降机构一侧连接有机具安装座，所述机具安装座通过弹性元件与支撑立柱相连接，所述支撑立柱的下方与钢板相连接；所述钢板的一侧与刮平切削板相连接，所述刮平切削板另一端与土壤压缩板铰接，所述钢板和土壤压缩板之间通过压实深度调节油缸相连接。2.根据权利要求1所述的一种刮平和压实作业机具，其特征在于，所述土壤压缩板的中部安装有双轴输出振动电机，所述双轴输出振动电机的两端分别安装有偏心块，所述双轴输出振动电机和偏心块的外部设有保护罩，所述保护罩固定于土壤压缩板上。3.根据权利要求1所述的一种刮平和压实作业机具，其特征在于，所述升降机构为平行四边形，包括依次连接成平行四边形的左连杆、下连杆、右连杆、上连杆，所述上连杆安装有升降调节油缸上安装座，所述下连杆安装有升降调节油缸下安装座，升降调节油缸的两端分别安装于升降调节油缸上安装座和升降调节油缸下安装座上，升降调节油缸内部安装有升降调节油缸活塞杆伸出位移传感器。4.根据权利要求1所述的一种刮平和压实作业机具，其特征在于，所述钢板与刮平切削板之间设置若干个肋板。5.根据权利要求1所述的一种刮平和压实作业机具，其特征在于，所述压实深度调节油缸一端与土壤压缩板固定连接，另一端与钢板铰接相连；所述压实深度调节油缸内部安装有压实深度调节油缸活塞杆伸出位移传感器。6.根据权利要求1所述的一种刮平和压实作业机具，其特征在于，所述刮平切削板为圆弧型或者渐开线型钢板；在刮平作业状态下，所述刮平切削板铲刃点圆弧切线与水平面夹角为15
‑
35度。7.一种平地机，其特征在于，所述平地机的后机架通过平行四边形安装座安装有权利要求1
‑
6任意一项所述的刮平和压实作业机具。8.一种平地机控制系统，其特征在于，包括：存储器，与控制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯志强，廖昊，刘浩，何菊，
申请(专利权)人：江苏徐工工程机械研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：