（终稿）拖拉机液压悬挂系统自动控制系统研究（全套完整有CAD）

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表选择型三位四通电磁换向阀，如图所示。图三位四通电磁换向阀此电磁换向阀配有强吸力，高性能的湿式电磁铁，具有高压大流量压力损失低等特点，其非常适用于农业机械及车辆中。其最大流量为，最高压力.，口允许背压，最高换向频率为次。减压阀和溢流阀的选择减压阀是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型，由上海公新机械有限公司供应。其中单向减压阀安装形式板式安装公称直径压力调节范围设计号低压型。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型，由上海公新机械有限公司供应。其中溢流阀安装形式板式安装公称直径压力调节范围设计号低压型。.信号处理电路设计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，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。传感器采用转角传感器，其技术参数见表所示。无触点角度传感器将机械转动转化为电信号输出，无电接触点的测量出转动的角度。与线绕式金属膜式或导电塑料式电位器相比，该传感器具有以下特点无触点，高灵敏度，极长寿命无噪声，高重复性，单调无限分辨率无磨损，高可靠性，高频响应特性好低转矩，连续转动，输出信号不受潮湿环境影响。磁敏电阻式角度传感器广泛应用于航空电子机械纺织轻工船舶冶金等诸行业，尤其适用于机械变化频繁，环境恶劣，需要使用寿命长的场合。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，位移传感器采用差动式直线位移传感器，其技术参数如表所示。表转角传感器参数型号机械转角轴承固定位调节指示灯力调节指示灯综合调节指示灯位置非安全报警指示灯悬挂载荷非安全报警指示灯控制面板主要由四位旋钮耕深设定旋钮工作选择按键工作指示灯和报警示灯五部分组成。该面板主要功用是完成人机交互通信作用。拖拉机驾驶员通过控制面板控制悬挂，并由控制面板了解悬挂的工作模式以及判断系统是否工作于安全工作区域。左边的四位开关旋钮可以控制悬挂上升和下降，处于上升或下降工作状态时，对应三角形工作指示灯点亮表明工作状态。当四位开关旋钮处于工作位，操作人员可以选择各种工作调节模式位调节力调节和综合调节，选择确定后，控制面板将信号送给主控制器单元，系统进入对应的工作模式控制拖拉机电控液压悬挂进行相应的工作状态，此时控制面板上对应菱形工作状态指示灯点亮。拖拉机悬挂犁耕地机组的位调节系统是种位置控制系统，它要求农机具与拖拉机的相对位置保持不变。当相对位置发生变化时，位调节起作用，系统自动使农机具回到原位。设定值是用户希望达到的耕地深度，拖拉机工作时的实际耕深由提升臂转轴上的位置传感器间接测量出来，并作为反馈信号。此反馈信号通过定的信号处理后送入控制芯片，经采样转换和数据处理，与设定值比较得到偏差量，如果偏差量过位调节的控制范围士参见国标，程序根据的大小由口输出的波，经过驱动后形成三位四通电磁换向阀的控制信号。在此信号作用下，电磁换向阀按占空比进行开关闭合量调节来改变液压系统中液压油的流动方向和流量，从而使农机具提升或下降。农机具由的正负决定上升还是下降。偏差信号越大，阀芯开口量越大，输出油液越多，农机具动作就越迅速。当在士范围内，也就是悬挂系统工作与死区范围内，农机具处于稳定工作状态。为提高控制精度，士范围降低为士.。拖拉机悬挂犁耕地机组的力调节系统是以维持拖拉机发动机负荷平稳为目的的恒值消扰控制系统，它通过上拉杆轴向力的不变来保证拖拉机牵引阻力的近似不变。牵引阻力作用在上拉杆上改变其拉压力，通过力传感器直接测量作用于上拉杆的拉压力。力传感器输出的电压经过放大电路滤波电压保护等信号处理后，送给芯片，进行采样转换和数据处理，并与设定牵引阻力比较，产生个偏差量。根据的大小由通过口产生定占空比的波，再经过功率放大控制电液比例换向阀改变液压系统中液压油的流动方向和流量，从而使农机具提升或下降。农机具由的正负决定上升还是下降。当的大小在控制范围士.内，系统处于平衡状态，农机具不升不降。.本章小结本章主要讲述了传统拖拉机的液压悬挂系统，并简述了液压悬挂系统的组成及类型，针对拖拉机的半分置式液压悬挂系统，进行分析提出了两套自动控制系统的设计方案。两套方案都是利用电子控制系统的设计思想提出的，并最终确定方案做下步的设计工作。第三章液压回路设计和信号处理电路设计.液压回路设计和硬件选型电控液压系统回路设计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。然后用油管把它们连接起来。东方红铁牛东方红等拖拉机采用这种液压系统。这种液压系统的优点是液压元件便于专业化批量生产，系列化产品的液压元件通用性强，维修方便，由于在拖拉机上容易布置，所以易手实现农具的前悬挂和侧悬挂。它的缺点是连接管路较长，易出现油液的泄漏操纵机构全部暴露在外面，易受损伤不便实现农具耕深的力调节等，目前只用于少数型号较老的拖拉机上。图液压系统类型半分置式液压系统分配器油缸操纵机构甚至油箱，都集中在个壳体内，称为提升器。提升器通常位于传动箱之上，驾驶座之下，并兼作传动箱的盖子。油泵单独安装在个适宜的地方，由拖拉机的动力输出轴驱动。这种液压系统的优点是结构紧凑，油路较短，液压元件与操纵机构全部密封在壳体内，因而工作较为可靠易于实现农具的力，位耕深调节。它的缺点是个别液压元件的故障检查不够方便。这种液压系统广泛应用于中小型拖拉机上，如常发集团东方红东方红等拖拉机均采用半分置式液压系统。整体式液压系统油泵分配器油缸等主要工作部件，都集中在拖拉机后桥壳体内，形成个整体。丰收上海等拖拉机的液压系统即属此种。这种液压系统的优点是可采用力位及高度调节法控制耕深，工作较可靠。但其结构复杂，体积较大，因而在拖拉机的布置上受到定限制，拆装检查也比较麻烦，因而使用不广。.电控液压悬挂系统的设计设计方案的提出悬挂系统的液压控制系统是提升农具的动力和控制装置，是悬挂装置中的动力部分，它般由液压泵提升液压缸及其他些阀类和辅助装置组成。为了实现对液压悬挂系统的多种调节方式，液压悬挂系统必须采用电液悬挂控制方式，因此需要在按照国际标准的前提下，对约翰迪尔天托轮式拖拉机液压控制系统的基础上进行改造。方案原拖拉机的分配器把主控制阀回油阀和安全阀集成于体，组成了个总成，其输入口与液压泵通过油管连接，输出口直接与单作用液压缸无杆腔相连，这样安装节省了空间，减小了油道的长度。因此，为了尽量采用原拖拉机的液压元件，例如液压泵液压油缸滤清器油管等。我们提出采用电液比例方向阀电磁溢流阀单向节流阀压力表及压力传感器等，代替原拖拉机的分配器，如图，所示。图电控液压悬挂系统原理图图电控液压悬挂系统原理图电控液压悬挂系统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。工作中，当电液比例换向阀左端电磁铁通电时，液压泵输出的高压油经过电液比例方向阀，再经过单向节流阀的单向阀进入液压缸的无杆腔，使农机具提升当电液比例换向阀右端电磁铁通电时，同时控制电磁溢流阀的电磁铁断电，则液压泵输出的油液经过电磁溢流阀流回油箱，液压泵处于卸荷状态。而在农机具自重作用下，液压缸无杆腔的液体被排出，使农机具下降，被排出的液体经单向节流阀的节流阀和比例方向阀流回油箱。方案二与方案不同，不使用其它的液压元件代替原拖拉机的分配器，由于液压悬挂系统控制农机具的提升中立下降过程主要是通过控制分配器中主控制阀的移动位置来完成的，因此，为了为了尽量采用原拖拉机的液压元件，例如液压泵液压油缸图电控液压悬挂系统原理图．背第二阶段为机液控制系统的室内模拟仿真及分析。进入八十年代开始了拖拉机液压悬挂系统室内仿真试验，些具有拖拉机专业的高校先后建立了拖拉机液压悬挂系统室内仿真试验台，并基于此进行了些有关机组动态性能的实验和理论分析，这些研究主要有拖拉机力调节系统建模稳定性分析动静态特性试验和理论分析土壤阻力干扰对耕深的影响分析以及机组在实际耕作过程中诸信号之间的传递关系等，从而形成了研究的高峰，此后不断有新的成果出现。八十年代后期为了跟踪国外先进技术，也开始了电子化自动控制技术的研究，在原机型液压系统的基础上进行改造，增加电液控制装置和器件，并做了初步的试验工作。第三阶段为电液控制系统的研究。世纪九十年代以及世纪初，随着电子技术的飞速发展，国内有些高校开始探讨电子技术计算机控制技术等新技术在拖拉机液压悬挂中的应用。文献中提出种新的纯牵引力传感器，拖拉机液压试验台的模拟加载控制和性能测试由台微机来完成，对原机型的机液控制系统的动态品质进行了测试和评价。接着把单片机应用于拖拉机农具耕深控制中，对比原机型的机液控制系统与新设计的数字式控制系统，提出位置控制阻力控制耕深控制和力位综合控制四种方式，进行了电液控制的初步探索和伺服自动控制与计算机控制耕深的试验比较。文献认为悬挂系统的工作特性般属于继电器开关型，并在此基础上采用开关型电磁阀进行了试验研究。文献进步研究了微机控制系统，采用液压伺服系统取代拖拉机原有的液压系统，运用单片机控制器对拖拉机耕作作业中的耕深进行自动控制，取代传统的机械式调节装置，并进行了田间试验。文献中，将原有机械式液压悬拄控制系统改装为电液式悬拄控制系统，采用单片机对拖拉机电液悬挂控制系统进行了硬件和软件设计并在室内仿真试验台上进行了试验验证试验。文献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，该系统将原有的机械式分配器控制装置改为由些传感器小油缸和套配套油路驱动分配器的方式进行控制。我国当前拖拉机作业机组的生产和实际应用而言，对机电液体化控制技术的研究工作还处于起步阶段，对些关键性技术问题尚缺芝系统和深入的研究，没有形成可行的解决方案。液压技术在拖拉机作业机组中的应用，仍然处于以液压悬挂的推广完善为代表的液压悬挂阶段，并且更多的研究都是针对传统机液控制系统的仿真拖拉机电子液压悬挂控制器设计和控制技术研究和实验研究，还未进入实际应用阶段。.研究内容鉴于我国拖拉机工业的发展水平和所面临的实际问题，本项研究拟选择拖拉机液压悬挂系统自动控制系统，主要是液压悬挂装置及其自动控制，作为主要研究对象。研究探讨其在实现机电液体化控制方面的关键技术，提出套关于拖拉机液压悬挂装置及其自动控制机电液体化控制系统的基本方案和理论，研究液压系统的优化匹配方法，最终设计开发新型拖拉机机电液体化控制器系统，使拖拉机作业机组能够在复杂多变的工作条件下自动化控制工作，最大限度提高整个拖拉机作业机组的工作效能。该研究具有很大的实际应用价值和研究意义，必将对我国的农业生产活动产生显著的经济效益和社会效益。本研究以约翰迪尔天托为研究对象，主要研究其液压悬挂系统的自动控制。本课题主要完成的内容有拖拉机液压悬挂控制方法分析液压系统的改造，传感器选型和安装液压悬挂控制策略选择及研究液压悬挂系统电液控制的设计和研制图研究流程图论文研究流程图如图所示。.本章小结本章简要介绍了课题研究背景研究意义以及