（定稿）拖拉机液压悬挂系统自动控制系统研究（全套下载）

格式：RAR 上传：2025-08-14 11:22:03

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，应根据约翰迪尔天拖拖拉机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。其中约翰迪尔天拖拖拉机相关参数如表所示。表拖拉机相关参数拖拉机型号系统额定输出压力液压输出总流量提升能力悬挂点后外液压泵转速电气系统.图电控液压系统回路.背压阀．电磁换向阀．小油缸．活塞杆．回油阀．单向阀．分配器．主控制阀．减压阀．油泵．滤油器．油缸由于所采用分配器中推动主控制阀弹簧的最大负荷力为，因此控制主控制阀的小油缸内的油压大于即可，远小于油泵的输出压力.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种状态，设计系统油路时，为实现系统的自动控制，需要个三位四通电磁换向阀。液压回路如图所示。液压泵和分配器选择泵的主要参数有压力流量转速效率，为了保证系统正常运转和泵的使用寿命，般在固定设备系统中，正常工作压力为泵的额定压力的左右，泵的要大于系统工作压力。经分析计算约定约翰迪尔天拖拖拉机的液压泵型号为，查表，相关参数如表所示。表拖拉机液压泵相关参数类别型号排量压力转速容积效率额定最高额定最高外啮合齿轮同时电控液压悬挂系统中的分配器，使用拖拉机开心式半分置式液压系统的分配器。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。分配器内的弹簧对主控制阀的负荷力为，分配器中主控制阀的位移量为。在提升器中，小油缸的安装空间为宽，高，长，由此可初步确定小油缸的最大外径不能超过。查表，不妨令液压缸的内径为，即。又查表，由于液压缸的工作压力小于，于是选往复运动比.，则由式.得活塞杆径查表，取。下面确定小油缸的工作压力，由于所采用的推动分配器主控制阀弹簧的最大负荷力为,因此，控制主控制阀的小油缸内的油压又液压回路中存在背压，即小油缸的出油口存在背压，取小油缸的工作压力为。查表活塞行程系列，取活塞的最大行程为又活塞长度导向套长度于是小油缸的长度最终，取。压阀．光电耦合器．电磁换向阀．中央处理器．控制面板．小油缸．力传感器．活塞杆．位移传感器．角位移传感器．回油阀．单向阀．液压缸．分配器．主控制阀．减压阀．油泵．滤油器．油缸滤清器油管包括原拖拉机的分配器。我们提出用简单的三位四通电磁换向阀组成的液压油路控制小油缸的方案，通过小油缸活塞杆与主控制阀的固接及移动来控制分配器主控制阀的移动位置，近而达到设计目的，控制农机具的提升中立下降过程。如图所示。方案二中电控液压悬挂系统也包括液压悬挂系统自动控制系统和信号检测与处理系统。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。自动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。主阀的位移量则图力位调节的信号传递路线方框图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，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如图所示。设计方案的确定方案是针对改进分配器，即用电液换向阀来代替液压悬挂系统分配器的作用，进而实现电液控制的自动控制。方案二用小油缸控制分配器的主控制阀，简单方便，轻巧，并不会有太大的能量损失。综合上述两种电控液压悬挂系统的方案提出过程及依据，两个方案各有优劣，最终选择方案二作进步的设计研究。.工作机理拖拉机电子液压悬挂可以实现悬挂的可调速提升下降。耕深调节方式有位调节力调节以及它们之间的综合调节。该系统整体框架如附录图所示。系统控制面板设计如图。图控制面板锁定开关四位旋钮下降位停止位。上升位工作位下降指示灯上升指示灯耕深设定旋钮综合调节开关力调节开关位调节开关的主要内容和研究流程图。第二章拖拉机电控液压悬挂系统的设计.传统拖拉机的液压悬挂系统农用拖拉机液压悬挂系统是用液压提升和控制农机具的整套系统，其功用是连接和牵引农机具，操纵农机具的升降，控制农机具的耕作深度或提升深度，给拖拉机驱动轮增重以改善拖拉机的附着性能，把液压能输出到作业机械上进行其他操作。农用拖拉机液压悬挂系统是由液压系统操纵机构和悬挂机构三部分组成。液压系统是提升农机具的动力装置，除工作介质液压油外，液压泵油缸分配器等液压元件和附属装置组成。操纵机构是用来操纵分配器的主控制阀，以控制液压油的流动方向，它有手柄操纵机构和自动控制机构两部分组成。悬挂机构用于连接农机具，传递液压升降力和拖拉机对农机具的牵引力，并保证农机具的正常工作位置。由于液压悬挂机组比牵引机组操纵方便机动性高，便于自动调节耕深，因此，目前国产大中小型拖拉机普遍采用液压悬挂系统。拖拉机要进行各种作业，就必须与相应的配套农具可靠地连接在起。根据配套农具与拖拉机连接方式的不同，般可分为牵引式悬挂式和半悬挂式三种。悬挂农具通过拖拉机液压系统获得动力，实现农具的上升和降落农具依靠悬挂机构与拖拉机可靠地连接在起。因此，拖拉机的液压系统悬挂机构农具三者构成个整体，叫做“液压悬挂系统”。液压悬挂系统的组成传统拖拉机液压悬挂系统主要由悬挂农具悬挂机构和液压部分组成，如图所示。图液压悬挂系统示意图悬挂农具它是农田作业的工作部件，通过悬挂机构连接在拖拉机上。悬挂农具的种类很多，目前常用的有犁耙播种机收割机等。根据农具在拖拉机上挂接位置的不同，可分为前悬挂后悬挂和侧悬挂三种，本论文研究对象是目前使用最广的后悬挂机组。悬挂机构它由连接农具的些杆件机构所组成。按与拖拉机机体连结点数的不同，后悬挂又有两种形式三点悬挂和两点悬挂，如图所示。三点悬挂两点悬挂图后悬挂的两种方式三点悬挂农具相对拖拉机没有太大的偏摆，因而农具随拖拉机的直线行驶稳定性较好。但拖拉机走偏方向时，农具己经入土，要矫正机组的行驶方向比较困难。三点悬挂多用于中小型拖拉机上。两点悬挂农具，工作中相对拖拉机可以作较大的摆动，多用于大功率拖拉机悬挂重型或宽幅农具。液压系统它由油泵油缸分配器和其他辅件组成。油泵和油缸将发动机的动力转换为农具提升所需要的力量。传统液压悬挂的主要执行部件是分配器，通过机械推拉杠杆装置调节分配器位置控制油液的流量与流向，使农具处于不同的工作位置。液压系统的类型在液压系统中，按油泵分配器，油缸三个主要部件位置布置和组合方式的不同，分为分置式半分置式和整体式三种类型，如图所示。分置式液压系统油泵分配器油缸分别布置在拖拉机的适当位置上元组成。其中，测量单元主要由超声波传感器光传感器倾斜角度传感器和提升臂位置传感器分压计构成，用于测量提升臂的位移拖拉机的俯仰角度和传感器离地面的高度控制单元由数模转换板接口板螺旋阀驱动电路板与计算机组成，总体控制系统的运转，是整个控制系统的中心液压单元模块由液压缸螺旋阀和液压油路组成，主要用来驱动三点悬挂系统。该系统整个控制过程大致如下由传感器得到信号与设定值比较得到误差信号，该误差信号和死区设定值进行比较，如果小于死区设定值，控制系统没有输出，当大于死区设定值时，通过计算个控制电磁阀的负荷比参数，经过该参数的计算得到个输出控制信号，该信号经过放大电路，放大后控制电磁阀的输出。经过试验验证，该控制系统存在随着负载的增加，拖拉机的行驶速度变慢的问题。南非大学的研究人员提出了种利用拖拉机的轮滑率来控制耕深的方法。该系统装配在的拖拉机上，主要由传感器模块控制模块输出模块液压模块等组成。其中，传感器模块包括个雷达传感器个磁性传感器和个电位计，雷达传感器用来测量拖拉机实际行走的距离，磁性传感器测量拖拉机轮子行走的距离，通过计算两者之差来得到轮滑率，电位计安装在提升轴上，通过提升轴的转角来计算耕深控制模块主要采用单片机，该单片机具有两个频率捕捉器两个脉宽调制输出模块和强大的指令集以及个位乘法器。该控制系统的控制过程如下首先由传感器得到拖拉机的实际行走距离和轮子行走距离，然后通过数模转换器将模拟信号转换成数字信号输入到控制单元，再经控制单元的计算将控制信号利用单片机的脉宽调制信号输出，最后经输出放大电路放大后控制电磁比例阀，从而通过液压系统来控制农具的升降。这样就完成了个有轮滑率来控制耕深的过程。实践证明，该控制系统的特点有能够将土壤表面的各种阻力情况纳入控制当中能够使拖拉机以最优的轮滑率行驶，从而得到最优的牵引效率可以节省燃油消耗和拖拉机的作业时间。同样，该系统也存在反应灵敏度问题，因为各个环节引起的滞后问题造成了控制系统的反应灵敏度不高，主要有以下几个原因第，因为雷达模块内部含有各种滤波电路，从而造成了大约的滞后。第二，控制其内部的软件滤波算法引起的大约的滞后问题。第三，由于系统的惯性引起的滞后。第四，当农具升高或降低时，拖拉机的后轮要先进行压缩，由于该压缩引起的滞后。上述原因引起的滞后问题造成了该控制系统的灵敏度难以提高。综上所述，目前在国外拖拉机上，机电液体化技术已经获得了广泛的应用，许多公司近期推向市场的大功率拖拉机装备了电液悬挂系统，使电液悬挂产品已经进入主流市场，还有些拖拉机上还采用了基于总线的多路传输网络系统，使得机电液控制系统在拖拉机上的应用达到很高的水平。但同时，也还存在着许多有待于进步研究探讨的问题，主要表现在系统的灵敏度可靠性和实用化方面。国内研究现状我国对具有力调节位调节力位综合调节的拖拉机液压悬挂装置的研究比较晚。可分为三个阶段第阶段为初步研究阶段。在世纪七十年代中期，我国些高等院校和科研机构对些型号的拖拉机液压悬挂系统的性能进行了田间耕作试验，希望从中找出些有用的规律，但是由于种种原因，如季节的影响，试验周期长，试验条件复杂，没有达到预期的效果。到了七十年代后期，国内才有人从理论上对力控制系统的动态性能进行初步研究。拖拉机,液压,悬挂,吊挂,系统,自动控制系统,研究,钻研,毕业设计,全套,图纸第章绪论.引言现有的多数农用拖拉机使用液压悬挂系统，拖拉机液压悬挂系统可分为种形式分置式液压系统半分置式液压系统整体式液压系统。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套杆件机构