1PJ-2500型激光平地機(jī)應(yīng)用分析

牛青

耕地問題事關(guān)糧食安全和社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)大局,隨著農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，農(nóng)村城鎮(zhèn)化和土地流轉(zhuǎn)的進(jìn)程逐步加快,耕地保護(hù)形勢(shì)日益嚴(yán)峻。為滿足社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的需要，土地平整綜合整治已經(jīng)成為保護(hù)耕地資源、集約利用土地的重要手段。土地平整對(duì)于農(nóng)田節(jié)水、作物增收、雜草控制等方面均有明顯效果。

激光控制平地技術(shù)是利用激光測(cè)量平面和電子控制系統(tǒng)作為非視覺的控制手段，利用控制系統(tǒng)控制液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)平地鏟的自動(dòng)升降，避免人工操作和目測(cè)判斷所造成的誤差，以達(dá)到農(nóng)田精細(xì)平整的目的。近年來，我國(guó)先后有一些科研機(jī)構(gòu)開始研究激光控制平地系統(tǒng)，其中有中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)開發(fā)的JSP-1型激光平地機(jī)，中國(guó)航空精密機(jī)械研究所研制的GP-1型激光校準(zhǔn)平地機(jī)等機(jī)型，通過這些設(shè)備的研制和開發(fā)，促進(jìn)了我國(guó)激光控制平地技術(shù)裝備方面的研究，但是這些設(shè)備試驗(yàn)應(yīng)用過程中存在的問題較多，技術(shù)性能指標(biāo)與國(guó)外同類產(chǎn)品相比還有一定差距。

1.支撐輪 2.擋板 3.鏟刀 4.斜拉桿 5.牽引架 6.拉力傳感器 7.入土角調(diào)節(jié)裝置 8.液壓油箱 9.空氣過濾器 10.電磁換向閥 11.激光接收器 12.滑軌 13.變速箱 14.液壓馬達(dá) 15.液壓油缸

圖11PJ-2500型激光平地機(jī)2013年，我單位引進(jìn)了北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心開發(fā)的1PJ-2500型激光平地機(jī)，通過實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)考核，該機(jī)具的通過性能好、自動(dòng)化程度高、精平效果好，是理想的土地精平作業(yè)機(jī)械。

一、總體結(jié)構(gòu)及工作原理

1.總體結(jié)構(gòu)

1PJ-2500型激光平地機(jī)由激光發(fā)射器、激光接收器、控制器、平地鏟升降裝置、平地鏟、激光接收器升降裝置等組成，總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，控制器如圖2所示，激光發(fā)射器如圖3所示，激光接收器如圖4所示。

圖2控制器圖3激光發(fā)射器圖4激光接收器2.工作原理

激光發(fā)射器旋轉(zhuǎn)發(fā)射激光束形成掃射平面作為控制裝置的作業(yè)基準(zhǔn)平面。以激光接收器的高度與激光發(fā)射器掃射平面的高差作為控制量，控制器通過電液換向閥將控制量發(fā)送給平地鏟以控制平地鏟高度。在手動(dòng)狀態(tài)下，通過扳動(dòng)按鈕控制平地鏟和激光接收器。在自動(dòng)狀態(tài)下，根據(jù)激光接收器傳遞的位置信息自動(dòng)控制液壓系統(tǒng)平地鏟刀口的位置不斷上下調(diào)節(jié)，以完成對(duì)作業(yè)地塊挖土或填土的操作。通過讀取拉力傳感器的數(shù)值來判斷是否過載，拉力大于極限值時(shí)，抬鏟卸土操作，防止因負(fù)載過大損傷牽引車發(fā)動(dòng)機(jī)或平地鏟。通過讀取液壓缸位移傳感器數(shù)值確定平地鏟和支撐輪位置，防止平地作業(yè)時(shí)支撐輪抬起過高而損壞液壓系統(tǒng)和影響平地的效果。

3.主要技術(shù)參數(shù)

外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）:4485 mm×2600 mm×3055 mm；

整機(jī)質(zhì)量：1200 kg；

配套動(dòng)力：551 kW以上輪式拖拉機(jī)；

工作幅寬：25 m；

傳動(dòng)方式：液壓傳動(dòng)；

聯(lián)動(dòng)方式：牽引式；

工作電壓：12 VDC；

工作溫度：5～40 ℃；

平地精度：±2 cm；

工作半徑：400 m；

激光接收器可調(diào)范圍：088 m。

二、激光平地機(jī)的使用

1.觀測(cè)作業(yè)地塊

作業(yè)前要先清理作業(yè)區(qū)域內(nèi)的樹根、石塊等障礙物，如果在土質(zhì)堅(jiān)實(shí)的地塊進(jìn)行作業(yè)，還要先用整地機(jī)械旋耕地表，為激光平地機(jī)作業(yè)創(chuàng)造必要條件。

本激光平地機(jī)的平整精度高達(dá)±2 cm，能夠在半徑400 m范圍內(nèi)，待平整土地高差小于30 cm時(shí)，實(shí)現(xiàn)高精度土地平整作業(yè)。如果作業(yè)地塊的平整度較差，應(yīng)先用推土機(jī)進(jìn)行粗平，再用激光平地機(jī)進(jìn)行平整。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，如果人們?nèi)庋勰軌蚰繙y(cè)出地塊不平整，地塊的高差一般都會(huì)大于50 cm，不適宜直接使用本機(jī)具作業(yè)。

對(duì)適宜作業(yè)的地塊，要使用手持激光接收器，配合5 m量程的塔尺對(duì)田塊進(jìn)行隨機(jī)取點(diǎn)測(cè)量（如圖5所示），記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，讓機(jī)手對(duì)作業(yè)地塊有宏觀認(rèn)識(shí)，選擇合適的平地鏟初始基準(zhǔn)，提高激光平地機(jī)作業(yè)效率。

圖5手持激光接收器2.建立激光控制面

根據(jù)被平地塊大小確定激光發(fā)射器的安放位置，選擇地面平坦且不受田間機(jī)具和行人影響的地方，若作業(yè)半徑較大（超過300 m），激光發(fā)射器應(yīng)安放在地塊的中間位置。首先固定發(fā)射器的三腳架并保持穩(wěn)定，然后將激光發(fā)射器安裝在三腳架頂部并旋緊固定螺栓，打開電源并調(diào)整到適宜高度，使激光發(fā)射器高出拖拉機(jī)頂部，防止拖拉機(jī)和操作人員遮擋激光束，隨著發(fā)射器馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)，就形成了激光控制面。

3.控制器的連接與調(diào)試

控制器的正面安裝了模式選擇、激光控制器和平地鏟三個(gè)控制按鈕。指示信號(hào)燈主要顯示地面高差，指導(dǎo)操作人員選擇合適的模式進(jìn)行作業(yè)。控制器的反面安裝了六個(gè)線纜連接口，分別是通訊、傳感器、激光接收器、平地鏟升降、激光接收器升降和電源。線纜選用的是針式螺旋接口方式，不同接口使用不同的針數(shù)，防止連接錯(cuò)誤。控制器的動(dòng)力電源來自拖拉機(jī)電瓶，無正負(fù)極區(qū)分。各線纜連接完畢后，需要對(duì)整機(jī)進(jìn)行調(diào)試后才能進(jìn)行作業(yè)。首先選擇不同的模式，調(diào)試機(jī)具是否能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)的轉(zhuǎn)換。然后再調(diào)試平地鏟和激光接收器的升降。調(diào)試過程中，如果平地鏟無法作業(yè)，則需互換電磁換向閥上的兩個(gè)接頭再進(jìn)行調(diào)試；如果激光接收器無法升降，則需調(diào)整馬達(dá)、牽引鋼纜和升降導(dǎo)軌的裝配。調(diào)試至各運(yùn)動(dòng)和連接部件都實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，才能進(jìn)行作業(yè)生產(chǎn)。

4.平地作業(yè)

把拖拉機(jī)開到作業(yè)區(qū)域，打開控制器，調(diào)整到手動(dòng)模式，根據(jù)前期的隨機(jī)取點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)作為參考，使用手動(dòng)升降開關(guān)將平地鏟刀口調(diào)整到大概的初始位置，然后上下調(diào)整激光接收器，直至控制器綠燈亮。開動(dòng)拖拉機(jī)在田間作Z字行折線行進(jìn)，密切觀察控制器的指示燈和平地鏟吃土情況，控制器上方的紅燈亮表示田面地勢(shì)高，下方的紅燈亮表示地勢(shì)低。作業(yè)過程中控制器的自動(dòng)和手動(dòng)模式要交替使用，若吃土量適中就采取自動(dòng)模式，若吃土量過大就選擇手動(dòng)模式控制，以防拖拉機(jī)超負(fù)荷牽引。一趟作業(yè)后，對(duì)地面的起伏情況就有了初步了解，平地鏟留下的刮痕也可幫助判斷地面的高低。

平地鏟吃土量調(diào)整完畢后，將控制器開關(guān)置于自動(dòng)位置，進(jìn)行粗平作業(yè)。粗平作業(yè)后，刮土量急劇減少，這時(shí)應(yīng)重新調(diào)整平地鏟刀口標(biāo)高，進(jìn)行精平操作。平地鏟刀口標(biāo)高一般要進(jìn)行2～4次調(diào)整，最后控制器綠燈常亮或不斷閃爍時(shí)，即平地作業(yè)完成。

5.測(cè)量

平地過程中，要使用手持激光接收器，配合塔尺對(duì)田塊進(jìn)行網(wǎng)格點(diǎn)測(cè)量，記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)掌握激光平地機(jī)的作業(yè)效果，輔助指導(dǎo)平地機(jī)作業(yè)。

該機(jī)具可以把地面平整高差控制在±2 cm范圍內(nèi)，精度要求越高，作業(yè)時(shí)間越長(zhǎng)。應(yīng)根據(jù)農(nóng)田實(shí)際情況設(shè)定地塊平整精度，在滿足使用的前提下可適當(dāng)降低精度，以提高激光平地機(jī)的作業(yè)效率。

通過對(duì)1PJ-2500型激光平地機(jī)的推廣應(yīng)用，體現(xiàn)了諸多優(yōu)勢(shì)。該機(jī)具作業(yè)成本低，自動(dòng)化程度高，平地精度高，平整后的農(nóng)田在灌溉時(shí)省水、省時(shí)、省力，減少肥料流失，作業(yè)效果得到農(nóng)民的廣泛認(rèn)可，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著，具有廣闊的應(yīng)用前景。

（06）

耕地問題事關(guān)糧食安全和社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)大局,隨著農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，農(nóng)村城鎮(zhèn)化和土地流轉(zhuǎn)的進(jìn)程逐步加快,耕地保護(hù)形勢(shì)日益嚴(yán)峻。為滿足社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的需要，土地平整綜合整治已經(jīng)成為保護(hù)耕地資源、集約利用土地的重要手段。土地平整對(duì)于農(nóng)田節(jié)水、作物增收、雜草控制等方面均有明顯效果。

激光控制平地技術(shù)是利用激光測(cè)量平面和電子控制系統(tǒng)作為非視覺的控制手段，利用控制系統(tǒng)控制液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)平地鏟的自動(dòng)升降，避免人工操作和目測(cè)判斷所造成的誤差，以達(dá)到農(nóng)田精細(xì)平整的目的。近年來，我國(guó)先后有一些科研機(jī)構(gòu)開始研究激光控制平地系統(tǒng)，其中有中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)開發(fā)的JSP-1型激光平地機(jī)，中國(guó)航空精密機(jī)械研究所研制的GP-1型激光校準(zhǔn)平地機(jī)等機(jī)型，通過這些設(shè)備的研制和開發(fā)，促進(jìn)了我國(guó)激光控制平地技術(shù)裝備方面的研究，但是這些設(shè)備試驗(yàn)應(yīng)用過程中存在的問題較多，技術(shù)性能指標(biāo)與國(guó)外同類產(chǎn)品相比還有一定差距。

1.支撐輪 2.擋板 3.鏟刀 4.斜拉桿 5.牽引架 6.拉力傳感器 7.入土角調(diào)節(jié)裝置 8.液壓油箱 9.空氣過濾器 10.電磁換向閥 11.激光接收器 12.滑軌 13.變速箱 14.液壓馬達(dá) 15.液壓油缸

圖11PJ-2500型激光平地機(jī)2013年，我單位引進(jìn)了北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心開發(fā)的1PJ-2500型激光平地機(jī)，通過實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)考核，該機(jī)具的通過性能好、自動(dòng)化程度高、精平效果好，是理想的土地精平作業(yè)機(jī)械。

一、總體結(jié)構(gòu)及工作原理

1.總體結(jié)構(gòu)

1PJ-2500型激光平地機(jī)由激光發(fā)射器、激光接收器、控制器、平地鏟升降裝置、平地鏟、激光接收器升降裝置等組成，總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，控制器如圖2所示，激光發(fā)射器如圖3所示，激光接收器如圖4所示。

圖2控制器圖3激光發(fā)射器圖4激光接收器2.工作原理

激光發(fā)射器旋轉(zhuǎn)發(fā)射激光束形成掃射平面作為控制裝置的作業(yè)基準(zhǔn)平面。以激光接收器的高度與激光發(fā)射器掃射平面的高差作為控制量，控制器通過電液換向閥將控制量發(fā)送給平地鏟以控制平地鏟高度。在手動(dòng)狀態(tài)下，通過扳動(dòng)按鈕控制平地鏟和激光接收器。在自動(dòng)狀態(tài)下，根據(jù)激光接收器傳遞的位置信息自動(dòng)控制液壓系統(tǒng)平地鏟刀口的位置不斷上下調(diào)節(jié)，以完成對(duì)作業(yè)地塊挖土或填土的操作。通過讀取拉力傳感器的數(shù)值來判斷是否過載，拉力大于極限值時(shí)，抬鏟卸土操作，防止因負(fù)載過大損傷牽引車發(fā)動(dòng)機(jī)或平地鏟。通過讀取液壓缸位移傳感器數(shù)值確定平地鏟和支撐輪位置，防止平地作業(yè)時(shí)支撐輪抬起過高而損壞液壓系統(tǒng)和影響平地的效果。

3.主要技術(shù)參數(shù)

外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）:4485 mm×2600 mm×3055 mm；

整機(jī)質(zhì)量：1200 kg；

配套動(dòng)力：551 kW以上輪式拖拉機(jī)；

工作幅寬：25 m；

傳動(dòng)方式：液壓傳動(dòng)；

聯(lián)動(dòng)方式：牽引式；

工作電壓：12 VDC；

工作溫度：5～40 ℃；

平地精度：±2 cm；

工作半徑：400 m；

激光接收器可調(diào)范圍：088 m。

二、激光平地機(jī)的使用

1.觀測(cè)作業(yè)地塊

作業(yè)前要先清理作業(yè)區(qū)域內(nèi)的樹根、石塊等障礙物，如果在土質(zhì)堅(jiān)實(shí)的地塊進(jìn)行作業(yè)，還要先用整地機(jī)械旋耕地表，為激光平地機(jī)作業(yè)創(chuàng)造必要條件。

本激光平地機(jī)的平整精度高達(dá)±2 cm，能夠在半徑400 m范圍內(nèi)，待平整土地高差小于30 cm時(shí)，實(shí)現(xiàn)高精度土地平整作業(yè)。如果作業(yè)地塊的平整度較差，應(yīng)先用推土機(jī)進(jìn)行粗平，再用激光平地機(jī)進(jìn)行平整。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，如果人們?nèi)庋勰軌蚰繙y(cè)出地塊不平整，地塊的高差一般都會(huì)大于50 cm，不適宜直接使用本機(jī)具作業(yè)。

對(duì)適宜作業(yè)的地塊，要使用手持激光接收器，配合5 m量程的塔尺對(duì)田塊進(jìn)行隨機(jī)取點(diǎn)測(cè)量（如圖5所示），記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，讓機(jī)手對(duì)作業(yè)地塊有宏觀認(rèn)識(shí)，選擇合適的平地鏟初始基準(zhǔn)，提高激光平地機(jī)作業(yè)效率。

圖5手持激光接收器2.建立激光控制面

根據(jù)被平地塊大小確定激光發(fā)射器的安放位置，選擇地面平坦且不受田間機(jī)具和行人影響的地方，若作業(yè)半徑較大（超過300 m），激光發(fā)射器應(yīng)安放在地塊的中間位置。首先固定發(fā)射器的三腳架并保持穩(wěn)定，然后將激光發(fā)射器安裝在三腳架頂部并旋緊固定螺栓，打開電源并調(diào)整到適宜高度，使激光發(fā)射器高出拖拉機(jī)頂部，防止拖拉機(jī)和操作人員遮擋激光束，隨著發(fā)射器馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)，就形成了激光控制面。

3.控制器的連接與調(diào)試

控制器的正面安裝了模式選擇、激光控制器和平地鏟三個(gè)控制按鈕。指示信號(hào)燈主要顯示地面高差，指導(dǎo)操作人員選擇合適的模式進(jìn)行作業(yè)。控制器的反面安裝了六個(gè)線纜連接口，分別是通訊、傳感器、激光接收器、平地鏟升降、激光接收器升降和電源。線纜選用的是針式螺旋接口方式，不同接口使用不同的針數(shù)，防止連接錯(cuò)誤。控制器的動(dòng)力電源來自拖拉機(jī)電瓶，無正負(fù)極區(qū)分。各線纜連接完畢后，需要對(duì)整機(jī)進(jìn)行調(diào)試后才能進(jìn)行作業(yè)。首先選擇不同的模式，調(diào)試機(jī)具是否能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)的轉(zhuǎn)換。然后再調(diào)試平地鏟和激光接收器的升降。調(diào)試過程中，如果平地鏟無法作業(yè)，則需互換電磁換向閥上的兩個(gè)接頭再進(jìn)行調(diào)試；如果激光接收器無法升降，則需調(diào)整馬達(dá)、牽引鋼纜和升降導(dǎo)軌的裝配。調(diào)試至各運(yùn)動(dòng)和連接部件都實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，才能進(jìn)行作業(yè)生產(chǎn)。

4.平地作業(yè)

把拖拉機(jī)開到作業(yè)區(qū)域，打開控制器，調(diào)整到手動(dòng)模式，根據(jù)前期的隨機(jī)取點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)作為參考，使用手動(dòng)升降開關(guān)將平地鏟刀口調(diào)整到大概的初始位置，然后上下調(diào)整激光接收器，直至控制器綠燈亮。開動(dòng)拖拉機(jī)在田間作Z字行折線行進(jìn)，密切觀察控制器的指示燈和平地鏟吃土情況，控制器上方的紅燈亮表示田面地勢(shì)高，下方的紅燈亮表示地勢(shì)低。作業(yè)過程中控制器的自動(dòng)和手動(dòng)模式要交替使用，若吃土量適中就采取自動(dòng)模式，若吃土量過大就選擇手動(dòng)模式控制，以防拖拉機(jī)超負(fù)荷牽引。一趟作業(yè)后，對(duì)地面的起伏情況就有了初步了解，平地鏟留下的刮痕也可幫助判斷地面的高低。

平地鏟吃土量調(diào)整完畢后，將控制器開關(guān)置于自動(dòng)位置，進(jìn)行粗平作業(yè)。粗平作業(yè)后，刮土量急劇減少，這時(shí)應(yīng)重新調(diào)整平地鏟刀口標(biāo)高，進(jìn)行精平操作。平地鏟刀口標(biāo)高一般要進(jìn)行2～4次調(diào)整，最后控制器綠燈常亮或不斷閃爍時(shí)，即平地作業(yè)完成。

5.測(cè)量

平地過程中，要使用手持激光接收器，配合塔尺對(duì)田塊進(jìn)行網(wǎng)格點(diǎn)測(cè)量，記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)掌握激光平地機(jī)的作業(yè)效果，輔助指導(dǎo)平地機(jī)作業(yè)。

該機(jī)具可以把地面平整高差控制在±2 cm范圍內(nèi)，精度要求越高，作業(yè)時(shí)間越長(zhǎng)。應(yīng)根據(jù)農(nóng)田實(shí)際情況設(shè)定地塊平整精度，在滿足使用的前提下可適當(dāng)降低精度，以提高激光平地機(jī)的作業(yè)效率。

通過對(duì)1PJ-2500型激光平地機(jī)的推廣應(yīng)用，體現(xiàn)了諸多優(yōu)勢(shì)。該機(jī)具作業(yè)成本低，自動(dòng)化程度高，平地精度高，平整后的農(nóng)田在灌溉時(shí)省水、省時(shí)、省力，減少肥料流失，作業(yè)效果得到農(nóng)民的廣泛認(rèn)可，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著，具有廣闊的應(yīng)用前景。

（06）

耕地問題事關(guān)糧食安全和社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)大局,隨著農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，農(nóng)村城鎮(zhèn)化和土地流轉(zhuǎn)的進(jìn)程逐步加快,耕地保護(hù)形勢(shì)日益嚴(yán)峻。為滿足社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的需要，土地平整綜合整治已經(jīng)成為保護(hù)耕地資源、集約利用土地的重要手段。土地平整對(duì)于農(nóng)田節(jié)水、作物增收、雜草控制等方面均有明顯效果。

激光控制平地技術(shù)是利用激光測(cè)量平面和電子控制系統(tǒng)作為非視覺的控制手段，利用控制系統(tǒng)控制液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)平地鏟的自動(dòng)升降，避免人工操作和目測(cè)判斷所造成的誤差，以達(dá)到農(nóng)田精細(xì)平整的目的。近年來，我國(guó)先后有一些科研機(jī)構(gòu)開始研究激光控制平地系統(tǒng)，其中有中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)開發(fā)的JSP-1型激光平地機(jī)，中國(guó)航空精密機(jī)械研究所研制的GP-1型激光校準(zhǔn)平地機(jī)等機(jī)型，通過這些設(shè)備的研制和開發(fā)，促進(jìn)了我國(guó)激光控制平地技術(shù)裝備方面的研究，但是這些設(shè)備試驗(yàn)應(yīng)用過程中存在的問題較多，技術(shù)性能指標(biāo)與國(guó)外同類產(chǎn)品相比還有一定差距。

1.支撐輪 2.擋板 3.鏟刀 4.斜拉桿 5.牽引架 6.拉力傳感器 7.入土角調(diào)節(jié)裝置 8.液壓油箱 9.空氣過濾器 10.電磁換向閥 11.激光接收器 12.滑軌 13.變速箱 14.液壓馬達(dá) 15.液壓油缸

圖11PJ-2500型激光平地機(jī)2013年，我單位引進(jìn)了北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心開發(fā)的1PJ-2500型激光平地機(jī)，通過實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)考核，該機(jī)具的通過性能好、自動(dòng)化程度高、精平效果好，是理想的土地精平作業(yè)機(jī)械。

一、總體結(jié)構(gòu)及工作原理

1.總體結(jié)構(gòu)

1PJ-2500型激光平地機(jī)由激光發(fā)射器、激光接收器、控制器、平地鏟升降裝置、平地鏟、激光接收器升降裝置等組成，總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，控制器如圖2所示，激光發(fā)射器如圖3所示，激光接收器如圖4所示。

圖2控制器圖3激光發(fā)射器圖4激光接收器2.工作原理

激光發(fā)射器旋轉(zhuǎn)發(fā)射激光束形成掃射平面作為控制裝置的作業(yè)基準(zhǔn)平面。以激光接收器的高度與激光發(fā)射器掃射平面的高差作為控制量，控制器通過電液換向閥將控制量發(fā)送給平地鏟以控制平地鏟高度。在手動(dòng)狀態(tài)下，通過扳動(dòng)按鈕控制平地鏟和激光接收器。在自動(dòng)狀態(tài)下，根據(jù)激光接收器傳遞的位置信息自動(dòng)控制液壓系統(tǒng)平地鏟刀口的位置不斷上下調(diào)節(jié)，以完成對(duì)作業(yè)地塊挖土或填土的操作。通過讀取拉力傳感器的數(shù)值來判斷是否過載，拉力大于極限值時(shí)，抬鏟卸土操作，防止因負(fù)載過大損傷牽引車發(fā)動(dòng)機(jī)或平地鏟。通過讀取液壓缸位移傳感器數(shù)值確定平地鏟和支撐輪位置，防止平地作業(yè)時(shí)支撐輪抬起過高而損壞液壓系統(tǒng)和影響平地的效果。

3.主要技術(shù)參數(shù)

外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）:4485 mm×2600 mm×3055 mm；

整機(jī)質(zhì)量：1200 kg；

配套動(dòng)力：551 kW以上輪式拖拉機(jī)；

工作幅寬：25 m；

傳動(dòng)方式：液壓傳動(dòng)；

聯(lián)動(dòng)方式：牽引式；

工作電壓：12 VDC；

工作溫度：5～40 ℃；

平地精度：±2 cm；

工作半徑：400 m；

激光接收器可調(diào)范圍：088 m。

二、激光平地機(jī)的使用

1.觀測(cè)作業(yè)地塊

作業(yè)前要先清理作業(yè)區(qū)域內(nèi)的樹根、石塊等障礙物，如果在土質(zhì)堅(jiān)實(shí)的地塊進(jìn)行作業(yè)，還要先用整地機(jī)械旋耕地表，為激光平地機(jī)作業(yè)創(chuàng)造必要條件。

本激光平地機(jī)的平整精度高達(dá)±2 cm，能夠在半徑400 m范圍內(nèi)，待平整土地高差小于30 cm時(shí)，實(shí)現(xiàn)高精度土地平整作業(yè)。如果作業(yè)地塊的平整度較差，應(yīng)先用推土機(jī)進(jìn)行粗平，再用激光平地機(jī)進(jìn)行平整。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，如果人們?nèi)庋勰軌蚰繙y(cè)出地塊不平整，地塊的高差一般都會(huì)大于50 cm，不適宜直接使用本機(jī)具作業(yè)。

對(duì)適宜作業(yè)的地塊，要使用手持激光接收器，配合5 m量程的塔尺對(duì)田塊進(jìn)行隨機(jī)取點(diǎn)測(cè)量（如圖5所示），記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，讓機(jī)手對(duì)作業(yè)地塊有宏觀認(rèn)識(shí)，選擇合適的平地鏟初始基準(zhǔn)，提高激光平地機(jī)作業(yè)效率。

圖5手持激光接收器2.建立激光控制面

根據(jù)被平地塊大小確定激光發(fā)射器的安放位置，選擇地面平坦且不受田間機(jī)具和行人影響的地方，若作業(yè)半徑較大（超過300 m），激光發(fā)射器應(yīng)安放在地塊的中間位置。首先固定發(fā)射器的三腳架并保持穩(wěn)定，然后將激光發(fā)射器安裝在三腳架頂部并旋緊固定螺栓，打開電源并調(diào)整到適宜高度，使激光發(fā)射器高出拖拉機(jī)頂部，防止拖拉機(jī)和操作人員遮擋激光束，隨著發(fā)射器馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)，就形成了激光控制面。

3.控制器的連接與調(diào)試

控制器的正面安裝了模式選擇、激光控制器和平地鏟三個(gè)控制按鈕。指示信號(hào)燈主要顯示地面高差，指導(dǎo)操作人員選擇合適的模式進(jìn)行作業(yè)。控制器的反面安裝了六個(gè)線纜連接口，分別是通訊、傳感器、激光接收器、平地鏟升降、激光接收器升降和電源。線纜選用的是針式螺旋接口方式，不同接口使用不同的針數(shù)，防止連接錯(cuò)誤。控制器的動(dòng)力電源來自拖拉機(jī)電瓶，無正負(fù)極區(qū)分。各線纜連接完畢后，需要對(duì)整機(jī)進(jìn)行調(diào)試后才能進(jìn)行作業(yè)。首先選擇不同的模式，調(diào)試機(jī)具是否能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)的轉(zhuǎn)換。然后再調(diào)試平地鏟和激光接收器的升降。調(diào)試過程中，如果平地鏟無法作業(yè)，則需互換電磁換向閥上的兩個(gè)接頭再進(jìn)行調(diào)試；如果激光接收器無法升降，則需調(diào)整馬達(dá)、牽引鋼纜和升降導(dǎo)軌的裝配。調(diào)試至各運(yùn)動(dòng)和連接部件都實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，才能進(jìn)行作業(yè)生產(chǎn)。

4.平地作業(yè)

把拖拉機(jī)開到作業(yè)區(qū)域，打開控制器，調(diào)整到手動(dòng)模式，根據(jù)前期的隨機(jī)取點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)作為參考，使用手動(dòng)升降開關(guān)將平地鏟刀口調(diào)整到大概的初始位置，然后上下調(diào)整激光接收器，直至控制器綠燈亮。開動(dòng)拖拉機(jī)在田間作Z字行折線行進(jìn)，密切觀察控制器的指示燈和平地鏟吃土情況，控制器上方的紅燈亮表示田面地勢(shì)高，下方的紅燈亮表示地勢(shì)低。作業(yè)過程中控制器的自動(dòng)和手動(dòng)模式要交替使用，若吃土量適中就采取自動(dòng)模式，若吃土量過大就選擇手動(dòng)模式控制，以防拖拉機(jī)超負(fù)荷牽引。一趟作業(yè)后，對(duì)地面的起伏情況就有了初步了解，平地鏟留下的刮痕也可幫助判斷地面的高低。

平地鏟吃土量調(diào)整完畢后，將控制器開關(guān)置于自動(dòng)位置，進(jìn)行粗平作業(yè)。粗平作業(yè)后，刮土量急劇減少，這時(shí)應(yīng)重新調(diào)整平地鏟刀口標(biāo)高，進(jìn)行精平操作。平地鏟刀口標(biāo)高一般要進(jìn)行2～4次調(diào)整，最后控制器綠燈常亮或不斷閃爍時(shí)，即平地作業(yè)完成。

5.測(cè)量

平地過程中，要使用手持激光接收器，配合塔尺對(duì)田塊進(jìn)行網(wǎng)格點(diǎn)測(cè)量，記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)掌握激光平地機(jī)的作業(yè)效果，輔助指導(dǎo)平地機(jī)作業(yè)。

該機(jī)具可以把地面平整高差控制在±2 cm范圍內(nèi)，精度要求越高，作業(yè)時(shí)間越長(zhǎng)。應(yīng)根據(jù)農(nóng)田實(shí)際情況設(shè)定地塊平整精度，在滿足使用的前提下可適當(dāng)降低精度，以提高激光平地機(jī)的作業(yè)效率。

通過對(duì)1PJ-2500型激光平地機(jī)的推廣應(yīng)用，體現(xiàn)了諸多優(yōu)勢(shì)。該機(jī)具作業(yè)成本低，自動(dòng)化程度高，平地精度高，平整后的農(nóng)田在灌溉時(shí)省水、省時(shí)、省力，減少肥料流失，作業(yè)效果得到農(nóng)民的廣泛認(rèn)可，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著，具有廣闊的應(yīng)用前景。

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