一种打捆机及其割刀回退保护液压控制系统

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，特别涉及一种割刀回退保护液压控制系统。本发明还涉及一种打捆机。

背景技术

随着畜牧业的发展，牛羊养殖集中化，农户对饲料的需求及存储量增加，草料的人工收割及存储效率低，伴随着现代农业机械化的发展，打捆机对草料的收割、切碎、存储及运输起着重要作用。

割刀是打捆机的重要组成部分，杂草通过喂入系统进入切碎系统，割刀刀片将杂草切碎，由于现场环境的不确定性与复杂性，在割刀进行切割时，杂草中往往会夹杂硬质异物，如小石块等，若不对割刀刀片进行保护，刀片容易发生折断和卡死现象。

目前，对于打捆机割刀刀片的保护方法，主要通过机械弹簧对刀片进行保护。然而，机械弹簧保护结构存在以下几个缺点：1、由于弹簧的惰性原因，缓冲效果较差，刀片的浮动间距较小，割刀的退刀距离总是略小于异物的尺寸，异物仍有可能卡死，导致对割刀的保护效果较差，割刀刀片仍然存在损坏风险；2、一旦选定弹簧后，刀片的初始支撑工作压力便固定，无法实现割刀初始切割力的无级调节；3、由于机械特性，根据稻草是否需要切割的情况，需要手动操作机械结构将割刀调整至工作位或非工作位，导致割刀的工作状态切换方法比较繁琐。

因此，如何确保割刀的退刀距离与异物尺寸相匹配，提高对割刀的保护效果，同时实现割刀的初始切割力的无级调节，并方便地实现割刀的工作状态切换，是本领域技术人员面临的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种割刀回退保护液压控制系统，能够确保割刀的退刀距离与异物尺寸相匹配，提高对割刀的保护效果，同时实现割刀的初始切割力的无级调节，并方便地实现割刀的工作状态切换。本发明的另一目的是提供一种打捆机。

为解决上述技术问题，本发明提供一种割刀回退保护液压控制系统，包括进油管路、回油管路、换向阀、工作油缸、蓄能器；

所述换向阀的进油口与所述进油管路连通，所述换向阀的回油口与所述回油管路连通，所述换向阀的第一工作油口与所述工作油缸的无杆腔连通，所述换向阀的第二工作油口与所述工作油缸的有杆腔连通；

所述换向阀用于控制所述进油管路与所述工作油缸的无杆腔或有杆腔连通，且所述换向阀具有Y型中位机能；

所述工作油缸用于通过活塞杆的伸缩运动控制割刀进行同步伸缩；

所述蓄能器同时与所述换向阀的第一工作油口及所述工作油缸的无杆腔连通。

优选地，还包括可控单向阀；

所述可控单向阀连通于所述换向阀的第一工作油口与所述蓄能器之间，用于防止所述蓄能器中的压力油流向所述换向阀，以及在所述工作油缸的活塞杆缩回时导通。

优选地，所述可控单向阀为液控单向阀，且所述液控单向阀的液控油口与所述换向阀的第二工作油口连通。

优选地，还包括节流阀、单向阀；

所述节流阀连通于所述蓄能器与所述工作油缸的无杆腔之间；所述单向阀与所述节流阀并联，用于在压力油流出所述蓄能器时，仅流经所述节流阀所在油路。

优选地，还包括用于检测所述工作油缸的无杆腔压力的压力传感器。

优选地，还包括溢流阀；

所述溢流阀的进油口与所述换向阀的第一工作油口连通，所述溢流阀的出油口与油箱连通，所述溢流阀的溢流压力为所述蓄能器的额定充能压力。

优选地，所述工作油缸设置有多个，且各所述工作油缸的活塞杆分别与对应的各排割刀的辊轴相连。

优选地，所述换向阀为三位四通换向阀，且所述换向阀工作于第一工位时，其进油口与其第一工作油口导通，其回油口与其第二工作油口导通；所述换向阀工作于第二工位时，其进油口与其第二工作油口导通，其回油口与其第一工作油口导通。

优选地，还包括通断控制阀；

所述通断控制阀连接于所述换向阀的第一工作油口与所述工作油缸的无杆腔之间，用于控制两者间的油路通断状态。

本发明还提供一种打捆机，包括机身和设置于所述机身上的割刀回退保护液压控制系统，其中，所述割刀回退保护液压控制系统具体为上述任一项所述的割刀回退保护液压控制系统。

本发明所提供的割刀回退保护液压控制系统，主要包括进油管路、回油管路、换向阀、工作油缸和蓄能器。其中，进油管路与油源或油泵连通，主要用于提供压力油，以将压力油引入系统内各部件。回油管路与油箱连通，主要用于供压力油回流。工作油缸的活塞杆与割刀相连，主要用于在作业时，通过活塞杆在缸内的伸缩运动控制割刀与其进行同步伸缩，从而实现割刀的进刀与退刀操作，进而实现割刀在工作位与非工作位的状态切换。换向阀连接在进油管路与工作油缸之间，主要用于控制进油管路与工作油缸的连接关系，即与工作油缸的有杆腔或无杆腔连通，从而控制工作油缸的工作状态，使得活塞杆伸出或缩回。该换向阀具有进油口、回油口、第一工作油口和第二工作油口，且进油口与进油管路连通，回油口与回油管路连通，第一工作油口与工作油缸的无杆腔连通，第二工作油口与工作油缸的有杆腔连通。并且，该换向阀还具有Y型中位机能，以对工作油缸实现保压，使得工作油缸在达到预定工作压力后，活塞杆处于浮动状态，能够在受到外力作用时进行相应伸缩运动。蓄能器与换向阀的第一工作油口连通，且同时与工作油缸的无杆腔连通。

如此，本发明所提供的割刀回退保护液压控制系统，在换向阀控制进油管路与工作油缸的无杆腔连通时，活塞杆伸出，割刀逐渐进入工作位置，同时进油管路对蓄能器进行补液充能。当工作油缸的无杆腔压力达到预定工作压力后，蓄能器也达到设定压力，换向阀进入中位状态，对工作油缸进行保压，此时，工作油缸的活塞杆处于浮动状态，若杂草中混入硬质异物时，通过异物对割刀的挤压作用而使活塞杆顺利缩回，实现退刀，退刀距离即为活塞杆的缩回位移，而异物卡入割刀时的尺寸是多大，活塞杆的缩回位移就是多大，同时，工作油缸的无杆腔内的压力油被活塞杆挤入到蓄能器中；而当异物通过后，蓄能器中被压缩的油液再重新流回至工作油缸的无杆腔中，驱动活塞杆重新伸出，割刀恢复工作位置。当换向阀控制进油管路与工作油缸的有杆腔连通时，活塞杆缩回，割刀逐渐进入非工作位置。

综上所述，本发明所提供的割刀回退保护液压控制系统，利用换向阀的Y型中位机能使工作油缸的活塞杆处于浮动状态，并协同蓄能器与工作油缸的无杆腔之间的充放液作用，能够确保割刀的退刀距离与异物尺寸相匹配，提高对割刀的保护效果；同时，通过对蓄能器的合理选型匹配、蓄能器的压力设定、初始充液压力设定，可根据需求实时调整割刀初始切割力，实现割刀的初始切割力的无级调节；此外，通过换向阀对进油管路与工作油缸的有杆腔或无杆腔的连通关系控制，能够方便地实现割刀的工作状态切换。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种具体实施方式的液压系统原理图。

图2为本发明所提供的另一种具体实施方式的液压系统原理图。

其中，图1—图2中：

进油管路—1，回油管路—2，换向阀—3，工作油缸—4，蓄能器—5，可控单向阀—6，节流阀—7，单向阀—8，压力传感器—9，溢流阀—10，通断控制阀—11。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的液压系统原理图。

在本发明所提供的一种具体实施方式中，割刀回退保护液压控制系统主要包括进油管路1、回油管路2、换向阀3、工作油缸4和蓄能器5。

其中，进油管路1与油源或油泵连通，主要用于提供压力油，以将压力油引入系统内各部件。回油管路2与油箱连通，主要用于供压力油回流。一般的，进油管路1可与牵引车中的油源连通，而回油管路2可与牵引车中的油箱连通。

工作油缸4的活塞杆与割刀相连，主要用于在作业时，通过活塞杆在缸内的伸缩运动控制割刀与其进行同步伸缩，从而实现割刀的进刀与退刀操作，进而实现割刀在工作位与非工作位的状态切换。

换向阀3连接在进油管路1与工作油缸4之间，主要用于控制进油管路1与工作油缸4的连接关系，即与工作油缸4的有杆腔或无杆腔连通，从而控制工作油缸4的工作状态，使得活塞杆伸出或缩回。

该换向阀3具有进油口(图示P口)、回油口(图示T口)、第一工作油口(图示A口)和第二工作油口(图示B口)，且进油口与进油管路1连通，回油口与回油管路2连通，第一工作油口与工作油缸4的无杆腔连通，第二工作油口与工作油缸4的有杆腔连通。并且，该换向阀3还具有Y型中位机能，以对工作油缸4实现保压，使得工作油缸4在达到预定工作压力后，活塞杆处于浮动状态，能够在受到外力作用时进行相应伸缩运动。

蓄能器5与换向阀3的第一工作油口连通，且同时与工作油缸4的无杆腔连通。

如此，本实施例所提供的割刀回退保护液压控制系统，在换向阀3控制进油管路1与工作油缸4的无杆腔连通时，活塞杆伸出，割刀逐渐进入工作位置，同时进油管路1对蓄能器5进行补液充能。当工作油缸4的无杆腔压力达到预定工作压力后，蓄能器5也达到设定压力，换向阀3进入中位状态，对工作油缸4进行保压，此时，工作油缸4的活塞杆处于浮动状态，若杂草中混入硬质异物时，通过异物对割刀的挤压作用而使活塞杆顺利缩回，实现退刀，退刀距离即为活塞杆的缩回位移，而异物卡入割刀时的尺寸是多大，活塞杆的缩回位移就是多大，同时，工作油缸4的无杆腔内的压力油被活塞杆挤入到蓄能器5中；而当异物通过后，蓄能器5中被压缩的油液再重新流回至工作油缸4的无杆腔中，驱动活塞杆重新伸出，割刀恢复工作位置。当换向阀3控制进油管路1与工作油缸4的有杆腔连通时，活塞杆缩回，割刀逐渐进入非工作位置。

综上所述，本实施例所提供的割刀回退保护液压控制系统，利用换向阀3的Y型中位机能使工作油缸4的活塞杆处于浮动状态，并协同蓄能器5与工作油缸4的无杆腔之间的充放液作用，能够确保割刀的退刀距离与异物尺寸相匹配，提高对割刀的保护效果；同时，通过对蓄能器5的合理选型匹配、蓄能器5的压力设定、初始充液压力设定，可根据需求实时调整割刀初始切割力，实现割刀的初始切割力的无级调节；此外，通过换向阀3对进油管路1与工作油缸4的有杆腔或无杆腔的连通关系控制，能够方便地实现割刀的工作状态切换。

在关于换向阀3的一种可选实施例中，该换向阀3具体为三位四通换向阀3，并且一般采用电磁阀。具体的，当换向阀3工作于第一工位时，其进油口与其第一工作油口导通，同时其回油口与其第二工作油口导通，此时，进油管路1中的压力油通过换向阀3的P-A口进入到工作油缸4的无杆腔内，活塞杆伸出，同时对蓄能器5进行补液充能；当换向阀3工作于第二工位时，其进油口与其第二工作油口导通，同时其回油口与其第一工作油口导通，此时，进油管路1中的压力油通过换向阀3的P-B口进入到工作油缸4的有杆腔内，活塞杆缩回。当然，换向阀3还具有第三工位，即中位，当换向阀3处于工位时，具有Y型机能。

考虑到换向阀3为滑阀，无法长时间使工作油缸4处于严格保压状态，针对此，本实施例中增设了可控单向阀6。具体的，该可控单向阀6连通在换向阀3的第一工作油口与蓄能器5之间，主要用于实现两者间的单向导通，且导通状态可控，即仅允许压力油通过换向阀3后进入到蓄能器5中，而不允许压力油从蓄能器5中流出后倒流回换向阀3，从而确保蓄能器5中被压缩的油液流出后，能够全部流回至工作油缸4的无杆腔内，使得活塞杆因异物通过而被缩回后能够重新伸出，进而使割刀退刀后自动复位，且由于无油液流失，工作油缸4的无杆腔的压力基本保持不变。

当然，在换向阀3处于第二工位时，此时可控单向阀6处于导通状态，以便在活塞杆缩回时，工作油缸4的无杆腔内的油液能够顺利通过换向阀3流回油箱，此时蓄能器5泄压，无储存压力，在维修管路时不需要泄压，同时，割刀处于非工作位置，主要适用于某些不需要进行切割的杂草的打捆场景。

具体的，可控单向阀6为液控单向阀，且液控油口与换向阀3的第二工作油口连通。如此设置，当换向阀3处于第一工位或中位时，液控单向阀的液控油口中均没有压力油进入，因此始终保持单向导通状态，只有当换向阀3处于第二工位时，液控油口才有压力油进入，此时液控单向阀处于双向导通状态。

当然，可控单向阀6并不仅限于液控单向阀，比如电控单向阀也可以采用。

如图2所示，图2为本发明所提供的另一种具体实施方式的液压系统原理图。

另外，为保证工作油缸4的无杆腔的长时间保压，不仅可以通过上述可控单向阀6，还可以通过通断控制阀11予以实现。具体的，该通断控制阀11连接在换向阀3的第一工作油口与工作油缸4的无杆腔之间，与前述可控单向阀6的连接位置相同。同时，该通断控制阀11具有两个油口和两个工位，当其处于第一工位时，两个油口均截止，即换向阀3与工作油缸4或蓄能器5之间的油路断开，此时工作油缸4的无杆腔内的油液无法通过换向阀3回流，油液只能在无杆腔与蓄能器5之间流动；而当其处于第二工位时，两个油口互相导通，即换向阀3与工作油缸4或蓄能器5之间的油路通畅，此时，工作油缸4的无杆腔内的油液与蓄能器5中的油液能够顺利泄压。

考虑到在割刀的作业过程中，当割刀退刀且异物完全通过后，割刀应该缓慢、平稳地进行复位，如此才能减缓机械结构的冲击，针对此，本实施例中增设了单向节流阀7组。具体的，该单向节流阀7组主要包括节流阀7和单向阀8。其中，节流阀7连通在蓄能器5与工作油缸4的无杆腔之间，而单向阀8与节流阀7形成并联，其单向导通方向为从工作油缸4至蓄能器5。如此设置，当换向阀3处于中位状态，工作油缸4进入保压状态，且活塞杆处于浮动状态时，若有异物通过，则活塞杆缩回，将无杆腔内的压力油通过单向阀8迅速挤入到蓄能器5中，实现割刀快速退刀；当异物完全通过后，活塞杆被放松，蓄能器5中被压缩的油液自动释放，由于无法通过单向阀8，因此只能缓慢通过节流阀7后，再重新流回至工作油缸4的无杆腔内，使得活塞杆缓慢复位，进而使割刀缓慢复位。

为便于精确掌握工作油缸4的无杆腔压力，本实施例中增设了压力传感器9。具体的，该压力传感器9的检测口与工作油缸4的无杆腔连通，同时也与换向阀3的第一工作油口、蓄能器5的油口连通。如此设置，当工作油缸4的无杆腔内压力达到设定值后，控制器根据压力传感器9的反馈数据，自动将换向阀3从第一工位切换至中位，防止缸内压力过高；同理，也能防止蓄能器5的充液压力过高。

进一步的，为保证系统油压安全，本实施例还增设了溢流阀10。具体的，该溢流阀10的进油口与换向阀3的第一工作油口连通，溢流阀10的出油口与油箱连通，同时，溢流阀10的溢流压力为蓄能器5的额定充能压力。如此设置，若压力传感器9损坏，蓄能器5在充液达到设定压力后，控制器可能无法及时使换向阀3切换工位，可能导致蓄能器5超压，损坏元件，而通过溢流阀10的溢流作用，当通过换向阀3的第一工作油口的压力超过溢流压力时，多余的压力油即通过溢流阀10流回油箱，保证蓄能器5的最大压力维持在额定充能压力。

另外，考虑到在现有技术中，将所有割刀形成联动控制，无法满足不同草捆切割长度的切割需求，且有异物通过时，所有割刀全部退刀，导致切割效果差、效率低。针对此，本实施例中，工作油缸4同时设置有多个，且各个工作油缸4的活塞杆分别与对应的各排割刀的辊轴相连。如此设置，各排割刀的进刀与退刀状态分别由对应的各个工作油缸4进行控制，实现各排割刀的单独控制，从而在有异物通过时，若异物卡在某个刀片上，则仅有该刀片所对应的那一排割刀会自动退刀，而其余各排割刀不受影响，仍然保持正常切割状态。

相应的，工作油缸4设置有多个，则换向阀3、蓄能器5、可控单向阀6、压力传感器9、溢流阀10等配套零部件也可相应设置多个，以使一个换向阀3控制一个工作油缸4的工作状态，从而能够根据草捆长度的切割需求实现单排割刀升起(进刀)、单排割刀落下(退刀)、多排割刀同时升起、多排割刀同时落下等工况，提高切割效果及工作效率。

本实施例还提供一种打捆机，主要包括机身和设置于机身上的割刀回退保护液压控制系统，其中，该割刀回退保护液压控制系统的具体内容与上述相关内容相同，此处不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。