农业机械中使用电液比例控制方法

2020-06-20 172 上传者：管理员

摘要：近年来，电液比例控制技术在农业机械生产制造领域的应用越来越广泛，逐渐成为助推农业机械生产制造水平的主要技术。本文阐述了电液比例控制技术的原理和特点，分析了该技术在施肥播种机生产、拖拉机悬挂系统作业和农机设计仿真等领域的应用，展望了电液比例控制技术在农业机械应用的发展趋势，仅供参考。

关键词：
农业机械
农机设计
机械电子
电液比例
电液比例控制技术
设计应用
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1、电液比例控制技术概述

1.1电液比例控制技术原理

电液比控制是以电液比例阀或电液比例变量泵作为控制部件，对大中型机械电子系统进行自动控制的技术[1]。它能够根据系统输入量的高低和极性控制液体流量的压力和流向，并使控制过程按照既定的比例设定完成，具有工作可靠、无污染、推广应用性强等优点，被应用在微电子系统、PLC系统、农业机械生产制造系统等领域。由于电液比例控制技术与传统机械液压传动控制技术相比体现出了显著优势，近年来在农业机械设计制造中的应用也越来越广。

1.2电液比例控制技术特点

电液比例控制技术包含以下特点：1）便于构建灵活耐用的工控系统。与传统的液压系统结构相比，应用电液比例控制技术构建工控系统能够省去繁琐的系统结构组件装配，重点以标准化的比例阀、工控模块、电磁铁等组件构成系统，有利于提升系统运行效率和灵活性。2）无级变速能力强。电液比例控制系统将电信号的高速特性与液压信号输出功率强的优点整合在一起，能够连续、比例地对液压执行机构进行高效的无级变速控制。3）能够实现自适应、自控和远程控制，是一种普遍应用的自动控制技术。

2、电液比例控制技术在农业机械中的应用现状

2.1在施肥播种机生产上的应用

施肥播种机是重要的农业机械设备，被广泛应用在农作物种植中，但长期以来我国存在农肥使用不合理的问题，表现为严重过量播种施肥、施肥的比例控制不合理等，由此造成很多农作物养分失调，种植生产成本随之下降。目前，我国市场上的施肥播种机设计上大多采用传统的液压机械传动技术，难以实现精准变量施肥，且存在操作复杂，不能进行无级调速的弊端，直接导致了施肥播种问题的出现。基于电液比例控制技术设计施肥播种机则能够很好地解决上述问题，张继成（2013)[2]采用电液比例控制技术设计了一种新型施肥播种机，能够通过改变施肥量可调施肥器导通状态实现施肥变量控制，进行无级调速施肥作业，整个系统由一组电液比例系统串联构成，实现了“设置施肥量-进行施肥控制-电液比例调控反馈”一体式精准控制施肥，稳定性和应用性均很强。

2.2在拖拉机悬挂系统作业上的应用

悬挂系统是拖拉机的关键组成部件，传统拖拉机悬挂系统采用机械推杆装置控制油液的流向和流量，以确保拖拉机完成作业。随着现代农业的发展，传统的拖拉机悬挂设计系统已逐渐不能满足精准变换、高速定位等方面的作业需求，最主要的原因是：机械推杆设计方法在定位、变换等方面的效率较低。为此，以定位高速和变换精准为优点的电液比例控制技术逐渐被引入拖拉机悬挂系统设计领域。杜巧连等人（2008)[3]采用电液比例控制技术设计了一种拖拉机悬挂系统，该系统采用电液比例转向阀替代机械推杆主控制阀，实际工作时将拖拉机运行的位置、速度等参数转换成电信号传输给转向阀装置，以改变液压系统的流量及流向，使拖拉机位控制响应时间降低为0.6s，力控制响应时间降低为7s，大大提升了拖拉机悬挂系统的变换精度和定位速度。

2.3在农机设计仿真上的应用

近年来，农业机械设计仿真技术逐渐成为农机设计研发的重要环节，传统模式下采用液压技术设计农机产品的仿真技术已相对成熟，但由于液压技术在农机产品设计应用的弊端逐渐显现，与此同时应用电液比例控制技术设计农机产品的优势不断凸显，因此，基于电液比例控制技术的农机研发仿真逐渐成为研究热点。李明阳等人（2019)[4]研究了一种中耕管理农机电液比例转向系统的仿真技术，该技术基于AMESim软件模拟系统进行仿真并引入PID调节算法，完成了电液比例控制农机转向系统的仿真调试，结果发现：在K＿P、K＿1和K＿D条件满足的情况下，系统转向控制响应度较传统农机系统而言更好，响应信号接近理想状态，该仿真思路的应用为基于电液比例控制技术的农机设备研发仿真提供了很好的参考。

3、结语

综上，电液比例控制技术在我国农机领域的应用仍处于起步阶段，但随着电液比例控制技术的发展，其在农业机械生产制造、系统仿真、研发设计等方面的应用也将越来越广泛，该技术在农机领域的应用也将朝模块化、一体化、智能化和虚拟交互设计等方向发展并体现出显著的优势，逐渐成为农业机械设计制造的主流技术。

参考文献：

[1]来黎明.电液比例方向控制液压系统分析[J].南方农机,2019,50(6):176.

[2]张继成.基于处方图的变量施肥系统关键技术研究[D].哈尔滨:东北农大学,2013.

[3]杜巧连,熊熙程,魏建华.拖拉机液压悬挂耕深电液控制系统设计与试验[J].农业机械学报,2008(8):62-65.

[4]李明阳,何予鹏,李冠峰,等.中耕管理车电液比例转向系统的设计及仿真[J].农机化研究,2019,41(8):252-255+260.

周志博.电液比例控制技术在农业机械中的应用[J].南方农机,2020,51(11):55.