拖拉机液压悬挂机构自动控制系统
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拖拉机液压悬挂系统检测指标及试验方法丛 茜1a,1b,马博帅1a,王 琳2,杨婉丽2,陈廷坤1a,1b(1.吉林大学a.生物与农业工程学院;b.工程仿生教育部重点实验室,长春 130000;2.洛阳拖拉机研究所有限公司,河南洛阳 471000)摘 要:阐述了拖拉机液压悬挂检测的研究现状,从我国拖拉机发展现状出发,介绍了我国拖拉机液压检测的指标和方法,并对试验方法做出相应评价,为综合评价拖拉机液压悬挂检测提供理论支撑,并为实现农业机械检测智能化提供参考。
关键词:拖拉机;液压悬挂;评价指标中图分类号:S219.032.4 文献标识码:A文章编号:1003-188X(2021)02-0229-060 引言我国是农业大国,耕地面积排在世界第4位,仅次于美国、俄罗斯和印度[1]。
农业生产不仅解决了我国14亿人口的吃饭问题,也对世界农业发展做出了巨大的贡献[2]。
拖拉机是农业机械化生产过程的主要动力机械,是农业作业高效率的基础,是农业作业一体化的标志,也是考量国家农业机械化发展水平的重要因素。
目前,拖拉机在我国各地被广泛使用,仅每年耕作面积就达2.7亿hm2[3-5],标志着我国农村机械化程度越来越高[6]。
《中国制造2025》国家战略和“十三五”战略提出,将智能农机装备作为重点发展的十大领域之一,并将农业机械的现代化和智能化列为国家重点研发计划,极大地推动了我国的农业机械化的进程,提高了我国农业机械制造的技术水准[7-12]。
拖拉机通过其液压悬挂装置牵引提升各类农用工具从而完成农业生产,液压悬挂装置是拖拉机工作的核心,高精度和压力补偿的液压动力输入和电控提升悬挂的采用大大方便了农机具的挂接和液压工作过程中的稳定性[13-16]。
但是,由于工艺和装配质量问题,常常有液压悬挂系统不符合出厂要求的拖拉机流入市场,因此拖拉机出厂检测极其重要[17-19]。
完善农机产品性能指标评价体系,将对政府差异化农机购置补贴政策的实施、农机用户理性购机和农机市场的合理化分级起到积极作用,对我国农业机械收稿日期:2019-12-17基金项目:国家重点研发计划项目(2017YFD0700202)作者简介:丛 茜(1963-),女,长春人,教授,博士生导师,(E-mail)congqian@jlu.com。
全行程最大提升力计算方法:
P min—使用说明书所规定安全阀最小调定压力,单位MPa;F max—全行程最大提升力,单位为
得到全行程最大提升力:
在进行框架处提升力检测试验时,同样在整个动力提升行程范围内均匀的选取7个点,进行提升力测量。
通过试验台测得加载点动力提升行程590mm。
当加载处在动
程最大提升力计算方法(1),得出全行程最大提升力为:
将在下悬挂点与框架从最低一直升到最高的过程中依次测量7个数据点,合曲线,即
其中α0,α1,…,αn为回归系数,
高次数。
将上述试验数据绘制并拟合成两条曲线,如图1所示。
F1—框架处最大提升力;F2—下悬挂点处最大提升力;H—提升高度。
图1各分点提升力与提升高度曲线
东北农业大学,2002.
[7]GB/T3871.1-2006,农业拖拉机试验规程第1部分:通用
[8]GB/T1593.1-1996,农业轮式拖拉机后悬挂三点悬挂装置
、和4类[S].
test in accordance with OECD standard code2for the official testing of agriculture tractors[R].Lin USA:OECD Appraval No.2/2817,2014.
[10]Report on test in accordance with OECD
for the official testing of agriculture tractors[R].Lin-coln USA:OECD Appraval No.2/2809,2014.
[11]DG/T001-2011,农业轮式和履带拖拉机推广鉴定大纲。
履带式拖拉机的液压系统分析与优化液压系统是履带式拖拉机中不可或缺的关键部件,它通过液体在管路中的流动来实现力的传递和控制。
液压系统的分析和优化是提高履带式拖拉机工作效率和降低能耗的重要手段。
本文将就履带式拖拉机的液压系统进行分析,并提出一些优化方法,以期改进系统性能。
首先,我们来分析液压系统的组成。
履带式拖拉机的液压系统主要包括液压泵、液压缸、控制阀、液压油箱、液压油滤器等多个部件。
液压泵是将机械能转换为液压能的装置,液压缸可以将液压能转换为机械能。
控制阀则是用于调节液压的流量和压力,控制拖拉机各个执行机构的工作状态。
而液压油箱则是贮存液压油,液压油滤器则可以保持液压系统的油质清洁,延长系统使用寿命。
在分析的基础上,我们可以进行液压系统的优化。
首先,我们可以考虑优化液压泵的选择。
液压泵的类型和参数对系统的性能影响较大,例如排量、工作压力、效率等。
通过选择合适的液压泵,可以提高系统的效率并降低功耗。
其次,优化液压缸的设计和选择。
液压缸的结构和参数直接影响着力的传递和执行机构的运动速度。
通过优化液压缸的设计和选择,可以提高系统的工作效率。
另外,控制阀的优化也是非常重要的。
通过优化控制阀的结构和控制方式,可以提高系统的控制性能和稳定性,以及响应速度。
最后,优化液压油的选择和维护。
选择合适的液压油,并定期更换和维护液压油滤器,可以保持液压系统的正常运行,减少故障发生的概率。
除了以上的优化方法,我们还可以通过改变液压系统的工作方式来提高系统性能。
例如,可以采用变量容积泵来调节液压系统的流量,实现对执行机构的精确控制;或者采用比例阀来调节系统的压力和流量,以应对不同工况下的需求。
此外,还可以采用集成式液压系统来减少管路的长度和连接点,降低系统的能耗和故障率。
综上所述,履带式拖拉机的液压系统分析与优化是提高工作效率和降低能耗的关键步骤。
通过合理选择和优化液压系统的组成部件,改变工作方式和维护液压系统,可以实现系统性能的提升。
拖拉机后悬挂机构的相关功能及使用特点作者:孙继军朱虹宇来源:《农机使用与维修》2018年第04期摘要:拖拉机后悬挂机构是拖拉机的重要组成部分,对拖拉机的功能扩展至关重要,通过对拖拉机后悬挂系统形式和功能的介绍,说明了拖拉机后悬挂结构的正确使用方法,并对后悬挂结构的发展做了分析。
关键词:拖拉机;后悬挂;功能;使用中图分类号:S219文献标识码:Adoi:10.14031/ki.njwx.2018.04.026拖拉机后悬挂机构是拖拉机功能扩展的重要机构,它能够连接多种农业机具,并具有液压动力输出的相关功能,对拖拉机后悬挂系统功能连接和正确使用是拖拉机驾驶员的必备技能之一,但是现实生活中拖拉机后悬挂的相关使用常识及注意事项往往不被拖拉机驾驶员所重视,一些不正确的安装与使用不仅影响了机具的作业效率,更为农机生产埋下了安全隐患。
因此,拖拉机驾驶员应当认清后悬挂的结构与种类,了解相关的功能和使用的注意事项,才能保证拖拉机在悬挂播种、整地、喷药等农机具作业时,安全、合理、高效地完成作业任务。
1拖拉机后悬挂及其功能1.1拖拉机后悬挂系统拖拉机的后悬挂系统主要功能就是用来加装相关农机具或运输料斗使用的,在加装其他机械结构时,与拖拉机的连接方式主要包括两大类,即两点式悬挂和三点式悬挂,两点式悬挂主要适合拖拉机加装对作业直线度要求不高的农机具使用,例如料斗和旋耕机等,两点式悬挂是将左右两侧的纵向拉杆固定在下轴的一个铰接点上,另一个铰接点与拖拉机的连接点连接。
三点式悬挂相对于两点式悬挂更为先进,能够完成较高的直线行驶要求,比较适合深松机械、播种机械使用,三点式连接就是将左右两个拉杆分别与下轴的两个铰接点相连接,再将中央拉杆与拖拉机连接点相连接。
1.2拖拉机后悬挂功能拖拉机后悬挂的主要功能就是连接农业机具完成指定的生产作业,例如将拖拉机与旋耕机相连接,即能实现旋耕作业的要求,若将拖拉机与收割机相连接,即能实现粮食收割的要求。
二、东方红一802拖拉机液压系统工作原理图10一2为东方红一802拖拉机的液压系统工作原理图。
该液压系统有中立、提升、下降和浮动四种工作状态。
这四种工作状态是由操纵分配器的手柄来实现的。
1.液压缸提升操纵手柄在“提升”位置时,液控换向阀(回油阀)8的上控制油口被封闭,阀芯在弹簧力的作用下下移,换向阀8的上位接入油路,液压泵通往液控换向阀8的油路被封闭。
液压泵10泵出的油液经手动换向阀(滑阀)5的“提升”位、单向阀3和行程控制阀2(定位阀)的下位,流向液压缸1的下腔,推动活塞上升,提升农具。
与此同时,液压缸上腔的油液被排挤,经滑阀的“提升”位及过滤器9流回油箱。
2.液压缸中立操纵手柄在“中立”位置时,液控换向阀8的上控制油口经滑阀及过滤器与油箱相通,而阀8的下控制油口与液压泵相通,因此阀8的下位接人油路。
液压泵泵出的油液经阀8的下位及过滤器直接流回油箱。
而滑阀通向液压缸总成的两个油口均被堵住,活塞在缸内不能移动,农具不升不降。
3.液压缸压降操纵手柄在“压降”位置时,液控换向阀8的上控制油口被封闭,换向阀8的上位接入油路,液压泵通往液控换向阀8的油路被封闭。
液压泵泵出的油液经滑阀的“压降”位,流向液压缸的上腔,推动活塞下降。
与此同时,液压缸下腔的油液经行程控制阀、节流阀4、滑阀及过滤器流回油箱。
节流阀4的作用是减缓农具的降落速度,故又称缓冲阀。
当液压缸活塞杆下降到预定位置时,活塞杆上的挡块压下行程控制阀的行程开关,使阀的上位接人油路,从而切断了液压缸下腔的回油通道,液压缸停止在预定位置。
液压缸停止到预定位置后,应及时将滑阀由压降位置切换到浮动位置。
否则,液压缸的油压将不断升高,安全阀6将被迫打开。
安全阀打开后,液控换向阀8的上控制油道将不再封闭,液控换向阀8的下位接入油路,液压泵经液控换向阀8的下位卸压。
4.液压缸浮动操纵手柄在浮动位置时,液控换向阀8的上控制油口经滑阀及过滤器与油箱相通,阀8的下位接入油道,液压泵来油直接流回油箱。
拖拉机在耕地作业中悬挂机构的技术调整拖拉机悬挂机构是用以连接拖拉机和农具,并以液压为动力升降农具的杆件机构。
拖拉机悬挂机构与农机具挂接的正确与否对机组的作业质量影响很大。
正确地调整悬挂杆件及配套农具,可以提高工作效率,减小工作阻力,保证作业质量。
这一点往往不被驾驶人员所重视。
拖拉机的悬挂机构是由一组杆件,包括提升臂、上拉杆、左斜拉杆、右斜拉杆和两根下拉杆等杆件所组成。
这些杆件组成了一个空间机构,从而赋予拖拉机能够在纵向和水平面内控制农具处于准确位置的机能。
作业时,驾驶员应正确地调整悬挂杆件与配套农具,提高拖拉机农具机组的工作效率。
125 型拖拉机挂接三铧犁的调整拖拉机挂接三铧犁的调整主要是耕深调节,由拖拉机液压升降机构来控制,一般由位调节,也可用力调节。
当犁达到要求的耕探时,犁架的左、右、前、后方向必须调平。
25 型拖拉机在挂接农具前,应先使齿轮油泵处于工作状态,即踏下离合器踏板,将输出轴分离操纵手柄合上,松开离合器踏板。
推下操纵手柄使下拉杆处于下降位置。
缓慢倒退以接近农具,先将左下拉杆与犁的悬挂轴接好,再接右下拉杆。
如果悬挂轴与下拉杆孔不对中时,可以调节右斜拉杆的长度去凑合,最后接上拉杆。
因犁耕应使用力调节方法,所以上拉杆前端应接在拖拉机提升器尾端的中间孔上,并将各连接部位用锁销锁住。
接着检查升降是否可靠,然后在提升位置将锁紧轴手柄合上(奔野-25 型应将截断阀旋入),推下操纵手柄。
用慢挡悬带三铧犁到待耕田后,再将操纵手柄置于提升位置,放开锁紧轴(奔野-25 型应旋出截断阀),推下操纵手柄,使三铧犁降下。
在未耕的田块上首先应把犁底调到相对拖拉机低落一个耕深减去后轮下陷值之差,并将犁架水平面调成与地面平行。
当耕到田头转弯时,应将犁提升,转弯后再倒退一段距离放下,以减少未耕的田头田角。
继续耕作直到外围四周耕毕。
这时由于拖拉机的左边前、后轮虽仍在未耕田上,而右边前、后轮已落入已耕的犁底沟中,致使拖拉机向右倾斜。
拖拉机液压悬挂系统常见故障分析与排除摘要:拖拉机液压悬挂系统是拖拉机重要动力输出系统,在长期的使用中,因液压零件的磨损、液压管的折裂等,常导致液压系统内漏、外漏,以及堵塞、卡滞现象的出现,进而导致液压悬挂系统发生一些故障,无法满足工作的需要。
0引言拖拉机液压悬挂系统是利用液体压力提升并维持农具处于各种不同位置的悬挂装置,一般还可以输出液压功率。
悬挂式连接还可以改变拖拉机的受力状态,有利于改善拖拉机的牵引性能。
目前,液压悬挂系统已成为拖拉机不可缺少的组成部分,要及时排除拖拉机液压悬挂系统常见故障。
1提高后农具跳动液压悬挂系统将农具提升到最高位置后,在正常情况下,分配器就自动处于中立位置,来自齿轮油泵的高压油直接回到油箱。
可是在液压系统各环节中,如果有渗漏,情况就会不一样。
由于存有渗水,油缸中的压力就可以略微减少,农具也就略上升。
通过装设机构中的各杆件,并使提高臂随之旋转,助推提高轴和十一位调节凸轮一起旋转一个大的回去转角,而十一位调节杠杆的滚轮端的就是经常与十一位调节凸轮二者碰触的,由于调头,凸轮减少了一小段升程,使位调节杠杆以掌控端的返回主控制阀一小段距离,从而韩祯祥控制阀也外伸一小段距离,于是分配器的中立边线被毁坏(见到图1)。
回油阀的弹簧端小油道开启,关闭了回油道w。
自齿轮油泵来的高压油,冲开单向阀向油缸补充压力油,于是农具就再被提升。
由于农具提升,提升轴上的位调节凸轮升程又回落,通过位调节杠杆的压力,主控制阀又回缩一小段距离,分配器又恢复中立位置。
接下来还是重复上述过程:漏油一农具下降一油缸补充油一农具上升一漏油。
因为提高跳动的根源就是漏油,我们必须找到漏油的环节,但这种漏油不像是打听外观渗水那样显著,那样难找出,这种漏油都就是液压系统内部的微量渗漏。
跳动问题看起来不影响使用,似乎不排除也行,这种想法其实是不对的。
液压系统每循环一次,各杆件和提升轴就得受一次冲击,受力情况就改变一次。
日久会使提升臂、内提升臂与提升轴的花键配合松旷,甚至疲劳断裂,因此应予重视。
2021年第6期农机使用与维修73拖拉机后悬挂系统的功能作用及其使用注意事项侯仁慧(六安市金安区农业机械化管理服务中心,安徽六安237001)摘要:后悬挂系统是拖拉机与农机具配套连接的枢纽,随着拖拉机技术的不断进步,后悬挂系统的功能也得到了明显改进。
从拖拉机后悬挂技术发展情况出发,分析了拖拉机后悬挂系统的各项功能及其应用范围,并强调了后悬挂系统使用注意事项,说明了规范使用后悬挂系统的必要性。
关键词:拖拉机;后悬挂系统;功能;使用;注意事项中图分类号:S219.07 文献标识码:A doi:10.14031/ki.njwx.2021.06.0370引言拖拉机是农业生产中使用最广泛的农机产品,不仅产品种类多,而且工作稳定可靠,深受农民的喜爱与认可。
拖拉机能够配套多种不同的农机具来完成各项农业生产任务,例如,耕整地、播种、施肥、植保、除草、收获、运输都可通过拖拉机配套农机具来完成。
拖拉机与农机具的连接与控制功能主要依靠后悬挂系统来实现,也就是说拖拉机的后悬挂系统是拖拉机功能扩展的接口,后悬挂系统的技术先进性和功能特点直接决定了拖拉机的工作能力和适用性,在使用拖拉机时也应充分了解拖拉机后悬挂系统的结构与原理,做到科学合理地使用后悬挂系统。
1技术应用情况近年来,随着自动化技术与智能技术的应用,拖拉机使用的便捷性、可靠性都显著提升,这也带动了拖拉机后悬挂技术的进步。
拖拉机的后悬挂功能也由过去的单纯连接发展成为具有机电液一体化特点的新型后悬挂,力位综合控制、CAN总线技术逐渐在拖拉机产品上得以应用。
从总体上看,大部分拖拉机的后悬挂系统采用的是常规机械与液压配套的悬挂技术,综合力位控制技术应用的比例仍相对较少。
拖拉机的后悬挂从结构上可以分为两点式后悬挂和三点式后悬挂两类,目前,拖拉机产品基本淘汰了两点式悬挂,以更先进的三点式悬挂为主。
后悬挂系统主要包括了三点挂接结构(图1)、液压装置和控制装置三部分⑷,农机具通过与三点作者简介:侯仁慧(1971女,安徽六安人,大专,工程师,主要从事农机推广相关研究工作。
耕深控制方式
耕深控制方式主要有以下三种:
1. 位调节:通过手柄操纵液压系统,改变农具的悬挂高度,来达到改变耕深的目的。
调好后农具与拖拉机相对位置保持不变。
在不平土地上,拖拉机的倾仰起伏会造成耕深变化,作业质量差,耕地很少用。
耙地、旋耕和水田耕作可以采用。
2. 力调节:又叫阻力调节。
它利用农具耕作时,土壤阻力的变化反应到液压机构,自动调节:土壤阻力大时,耕深变小,土壤阻力小时,耕深变大。
力调节只能在一定程度上保持耕深一致,中小型拖拉机广泛采用。
3. 高度调节:农具与拖拉机非刚性连接,农具不受拖拉机限制,可以自由上下浮动;农具靠限深轮支承在地面上,限深轮高则耕深,低则耕浅。
耕作时,工作部件按地面高低起伏仿形,易保持耕深一致,耕作质量好。
限于备有浮动位置的液压悬挂系统采用。
以上信息仅供参考,如需获取更多信息,建议查阅专业农机书籍或咨询专业农机人员。
2018年第4期 农机使用与维修拖拉机后悬挂机构的相关功能及使用特点孙继君1,朱虹宇2(1.黑龙江省农业机械维修研究所,哈尔滨150501 ;2.黑龙江省二道河农场农机科,黑龙江佳木斯156330)摘要:拖拉机后悬挂机构是拖拉机的重要组成部分,对拖拉机的功能扩展至关重要,通过对拖拉机后悬挂系统形式和功能的介绍,说明了拖拉机后悬挂结构的正确使用方法,并对后悬挂结构的发展做了分析。
关键词:拖拉机;后悬挂;功能;使用中图分类号:S219文献标识码:A doi :10.14031/ki. njwx.2018.04.026拖拉机后悬挂机构是拖拉机功能扩展的重要机构,它 能够连接多种农业机具,并具有液压动力输出的相关功 能,对拖拉机后悬挂系统功能连接和正确使用是拖拉机驾 驶员的必备技能之一,但是现实生活中拖拉机后悬挂的相 关使用常识及注意事项往往不被拖拉机驾驶员所重视,一 些不正确的安装与使用不仅影响了机具的作业效率,更为 农机生产埋下了安全隐患。
因此,拖拉机驾驶员应当认清 后悬挂的结构与种类,了解相关的功能和使用的注意事 项,才能保证拖拉机在悬挂播种、整地、喷药等农机具作业 时,安全、合理、高效地完成作业任务。
1拖拉机后悬挂及其功能1.1拖拉机后悬挂系统拖拉机的后悬挂系统主要功能就是用来加装相关农 机具或运输料斗使用的,在加装其他机械结构时,与拖拉 机的连接方式主要包括两大类,即两点式悬挂和三点式悬 挂,两点式悬挂主要适合拖拉机加装对作业直线度要求不 高的农机具使用,例如料斗和旋耕机等,两点式悬挂是将 左右两侧的纵向拉杆固定在下轴的一个铰接点上,另一个 铰接点与拖拉机的连接点连接。
三点式悬挂相对于两点 式悬挂更为先进,能够完成较高的直线行驶要求,比较适 合深松机械、播种机械使用,三点式连接就是将左右两个 拉杆分别与下轴的两个铰接点相连接,再将中央拉杆与拖 拉机连接点相连接。
1.2拖拉机后悬挂功能拖拉机后悬挂的主要功能就是连接农业机具完成指定的生产作业,例如将拖拉机与旋耕机相连接,g 卩能实现 旋耕作业的要求,若将拖拉机与收割机相连接,g 卩能实现粮食收割的要求。
拖拉机液压悬挂机构自动控制系统 王会明 侯加林 赵耀华 李东民 【摘要】 在原拖拉机半分置式液压悬挂机构中改进设计了自动控制系统。分别阐述了自动控制系统的组成、工作原理、土壤阻力传感器、农具提升高度传感器、主控制阀位移传感器信号的测取与处理以及单片机控制的实现。控制系统试验表明,拖拉机液压悬挂系统的自动控制是有效的。 关键词: 液压悬挂机构 换向阀 传感器 油缸 自动控制中图分类号:S219;O32.4 文献标识码:A StudyonAutomaticControlSystemforHydraulic HitchEquipmentofTractor WangHuiming1 HouJialin1 ZhaoYaohua2 LiDongmin 1 (1.ShandongAgriculturalUniversity 2.ShandongTractorManufactory) Abstract Asimplestructureofsemi-partitionhydraulichitchequipmentandconstitutingofautomatic controlsystemwasprovided.Thesignalofsoilresistancesensorandtheimplementliftheightsensorandthecontrol-valvesensorweremeasuredandmanaged.Thesystemwasunderthecon-troloftheSCM.Finally,theanalyticresultswereprovided,whichshowedthattherelationshipbetweentractionandthecultivatingdeepnesswasthelinear,andthehydraulichitchsystemoftractorwasautomaticcontrolled.Theresultsofexperimentshowedthatthedesigningplanisre-liable,theautomationofthesystembasicallyrealized,operationcouldbemadeeasily,produc-tioncosthasbeenreducedanditissimpleandconvenienttoinstall. Keywords Hydraulichitchequipment,Changevalve,Sensor,Cylinder,Automaticcontrol 收稿日期:2005 0729 王会明 山东农业大学机械与电子工程学院 教授,271018 泰安市侯加林 山东农业大学机械与电子工程学院 教授 赵耀华 山东拖拉机厂 工程师,272000 泰安市李东民 山东农业大学机械与电子工程学院 硕士生 引言 现有的多数农用拖拉机的液压悬挂系统,其农具的提升和下降的控制部分是机械式的,由驾驶员通过操纵手柄和一套杆件机构以位移量的形式输入信号,输出量则是通过弹簧、凸轮和力、位调节杠杆 机构转换成的位移量,从而实现操纵主控制阀对农具位置的调整。机械控制的液压悬挂系统采用杆件和弹性元件,结构比较复杂,弹性元件的迟滞、机械 摩擦和杆件的胀缩会影响调节性能。进入21世纪后,拖拉机向大功率、低油耗、轻排放、智能化、密封和舒适性方向发展,机械式的控制系统在结构布置和性能方面已不适应现代农机发展的要求。 将农业机械装备技术融合现代液压技术、传感器技术、微电子技术和单片机控制技术,可极大地提高液压悬挂系统操作的舒适性和简捷性,准确、快速地使用和调节液压悬挂系统,可提高生产率和作业质量。因此,对传统式液压悬挂系统的技术改进势在 必行。 1 液压悬挂系统的组成与工作 改进后的液压悬挂系统的组成如图1所示。它由液压悬挂系统、自动控制系统和信号检测与处理系统组成。 图1 电控液压系统原理图 Fig.1 Sketchofelectriccontrolhydraulicsystem 1.液压缸 2.下降速度调节阀 3.分配器 4.油泵 5.主控制阀 6.回油阀 7.安全阀 8.单向阀 9.小油缸 10.电磁换向阀 11.中央处理器 12.油缸 13.活塞杆 14.光电耦合器15.背压阀 16.减压阀 17.滤油器 18.位移传感器 19.角位移传感器 20.力传感器 21.控制面板
液压悬挂系统:由原液压悬挂系统的油泵、分配器、液压油缸、提升臂、拉杆和弹簧等组成。主要完成液压油路的控制,以完成农具的提升、中立、下降过程[1] 。 控制系统:由电磁换向阀、减压阀、小油缸、控制面板等组成。主要完成控制信号的输入,并由三位四通电磁换向阀和小油缸,完成分配器主阀移动位置的控制。 信号检测与处理系统:由位移传感器、压力传感器、提升轴转角传感器、放大电路、CPU等组成,主要完成土壤阻力、农具提升高度和主阀位移量的信号检测与数据处理。 工作中,操作控制面板上的调节旋钮,电信号输入控制电路使电磁阀换向,改变小油缸中的液压流向,使小油缸位移,推动主阀移动,农具提升或下降。主阀的位移量则由位移传感器检测并控制。随着农具提升(下降)高度的变化,提升器轴转角传感器测得电信号不断变化,当转角信号(提升高度)与操纵信号进行比较量达到预定值时,CPU发出信号,操纵电磁阀动作,小油缸位移,主阀移动使农具处于中 立状态。 农具入土后,随着耕深、土质和湿度的不断变化,土壤的阻力不断变化。该变化经上拉杆反应在弹簧总成上,并通过弹簧杆作用在压力传感器上。压力传感器测得其压力信号与预置参数相比较,当达到预值时,控制系统使电磁阀动作,改变油路,使小油缸带动主阀移动,改变分配器油路,使液压悬挂系统对农具进行相应的提升或下降。力、位调节过程的信号传递路线见图2所示。 图2 力、位调节的信号传递路线Fig.2 Delivercicuitofforce 2 液压回路设计及硬件选型 2.1 电控液压系统回路设计 应根据系统的设计要求和液压执行元件的工作状况设计液压基本回路,在电控液压悬挂系统自动控制中,所选择的液压回路必须使液压执行元件实 现各项功能。根据农田作业中的基本要求,电控液压悬挂系统需满足农具的提升、中立、下降的要求。电控液压回路如图3所示,由三位四通电磁阀、小油缸、分配器、油泵、减压阀和溢流阀等组成。设计时,应根据系统的工作压力、流量、功率的大小以及系统对温升、工作平稳性等方面的要求选择回路,以满足上述要求。由于所采用的推动主控制阀弹簧的最大负荷力为300N,因此控制主控制阀的小油缸内的油压大于400kPa即可,远小于油泵的输出压力14MPa,为了系统的安全和节能,悬挂系统中要有减压回路。在回油路中,控制分配器主阀的小油缸的出油口,如果直接和油箱相连接,系统会出现负值负载。为了减轻负值负载所造成的不良影响,回油路上装有背压阀,在背压阀作用下,小油缸的速度受到限制,防止出现速度失控现象。根据溢流阀的特点和性能,可用溢流阀做背压阀。 由于小油缸要实现向左、右运动和中立3种状态,设计系统油路时,为实现系统的自动控制,需要一个三位四通换向阀。 43 第10期王会明等:拖拉机液压悬挂机构自动控制系统
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图3 电控液压系统 Fig.3 Electriccontrolhydraulicsystem 1.液压缸 2.下降速度调节阀 3.分配器 4.油泵 5.主控制阀 6.回油阀 7.安全阀 8.单向阀 9.小油缸 10.电磁换向阀 11.活塞杆 12.背压阀 13.减压阀 14.滤油器
2.2 小油缸的选型 电控液压系统中用小油缸活塞杆的运动来控制分配器中的主控制阀,以实现液压悬挂系统中的油 路换向,进行农具的相关操作。分配器中主控制阀的位移量为13mm,分配器内的弹簧对主控制阀的负荷力为300N。在提升器中,小油缸的安装空间为宽50mm,高98mm,长150mm,由此可初步确定小油缸的最大外径不能超过50mm。经计算,小油缸工作压力为p=1.5MPa,缸径D=32mm,长度L=100mm,工作流量Q=0.5L/min,最大行程为16mm,确定小油缸的型号为YGC32×16G。2.3 换向阀的选择 换向阀是实现油路的换向、顺序动作及卸荷等功能的阀门。根据小油缸控制分配器主阀完成提升、中立、下降的需要及压力、流量和拖拉机采用直流电的条件,选择SWHG02C2D2431FDC000型三位四通电磁换向阀。此电磁换向阀具有抗震耐水性能,优良的电器防尘性能,非常适用于农业机械及车辆中。其最大流量为63L/min,最高压力35MPa,换向频率为250次/min。2.4 减压阀和溢流阀的选择 减压阀是一种利用液流流过缝隙产生压降的原理,使出口压力低于进口压力的压力控制阀。在电控液压系统中,减压阀作为稳定油路工作压力的调节装置,使油路的压力不受油源压力的影响。由于小油缸工作压力变化较小,选择定值减压阀的型号为PRCV G06110型。 溢流阀在液压悬挂系统中做背压阀用,背压阀装于液压系统的回油路中,给液压系统形成一定的背压力,以增加小油缸的运动平稳性。根据油路的流量确定其型号为RFG04130型。2.5 液压泵和分配器的选择 电控液压悬挂系统中的液压泵及分配器,使用 原泰山25型拖拉机半分置式液压系统的液压泵及分配器。液压泵的型号为CB306,工作压力14MPa,Q=6mL/r[1]。 3 信号处理电路设计 3.1 传感器的选择 在电控液压悬挂系统中,需要把主控制阀的位置信号、农具的提升位置信号和土壤阻力对弹簧杆的压力信号传给CPU,以进行数据处理和发出控制指令。主控制阀的位置信号用位移传感器,农具的提升位置信号用提升轴转角传感器,土壤阻力对弹簧杆的压力信号用压力传感器。 农具提升时,油缸的活塞杆推动内提升臂使提升臂轴转动,经外提升臂和上下拉杆带动农具提升。提升臂轴的转角反映了农具的提升高度,安装在提升臂轴上的转角传感器,根据提升臂轴的不同转角输出不同电量。传感器采用WYT2型转角传感器,其技术参数见表1所示[2]。 表1 WYT2型转角传感器参数 Tab.1 Technicparametersofrotationalanglesensor 量程/(°)±45使用温度/℃-25~75输入电压/V2~12工作电流/mA≤5输入阻抗/k85±30%灵敏度/%/Vin>2.5/10分辨率/(°) 0.02 线性度/% 1.5 拖拉机工作过程中农具的提升、中立、下降由分配器主阀的位置来确定,主阀的位置是由小油缸的活塞杆控制的。主阀的位置由位移传感器检测,位移传感器采用电感式,其技术参数如表2所示[2] 。 表2 电感式位移传感器参数 Tab.2 Technicparametersofdisplacementsensor 工作电压/V10~18额定电流/mA200工作温度/℃-20~80 响应时间/ms<3检测距离/mm 20 绝缘电阻/k8 >20 农具入土中的土壤阻力测定,是通过上拉杆对力调节弹簧的作用力来反映的,该力通过弹簧杆作用在压力传感器上,当压力变化时,输出电量变化。压力传感器采用YYZ 2型,其技术参数见表3 所示[2]。 表3 YYZ2型压力传感器技术参数Tab.3 Technicparametersofpressuresensor 量程/MPa0.1~350温度/℃-40~125精度/%F.S0.1零点输出/mV500±100电源/V