拖拉机三点悬挂电液加载系统研究与试验

三点悬挂系统是拖拉机关键工作系统之一。由于田间作业工况的复杂多变,拖拉机三点悬挂液压系统承受较大的随机载荷,容易发生零部件破坏与液压故障等问题,直接影响拖拉机安全及作业效率。基于以上问题,研发了拖拉机三点悬挂电液加载系统,并基于NI Compact-RIO开发了拖拉机加载平台测控仪与上位机测控软件,实现了信号采集与加载控制。利用ARMAX模型进行系统辨识,得到电液系统模型,并与MatLab传递函数辨识箱比较,平均绝对误差降低33.90%,均方误差降低87.36%,均方根误差降低64.45%;基于PID控制方法,上位机以20Hz加载频率将阶梯信号、正弦信号、田间三点悬挂牵引力载荷应用于加载系统进行复现,效果完全可以满足试验台的控制加载要求。试验结果表明:基于ARMAX模型的系统辨识及基于PID的控制方法结合三点悬挂电液加载系统,可将田间三点悬挂牵引力载荷加载复现,为基于田间动态载荷加载的拖拉机三点悬挂零部件与系统可靠性试验提供了平台和方法支撑。

拖拉机后悬挂电液控制系统的研究

传统拖拉机在进行农田作业时主要依靠手动控制耕作深度等技术参数,导致耕作误差较大。针对以上问题,研发了一种三点式双作用拖拉机液压悬挂系统,基于双PID控制算法对关键电路部件与控制方案进行设计与选型,并基于MatLab分析拖拉机后悬挂电液控制技术的工作特性。田间试验结果表明:设计的拖拉机后悬挂电液控制系统可以满足田间农业生产要求。

力位综合系数调节方法研究

针对力位综合调节中综合系数的取值问题,提出一种综合系数自动调节方案。通过Matlab/simulink研究不同耕作条件下综合系数与耕深的关系,依据结果建立以耕作阻力为开关的调节方法;并基于牵引阻力的计算公式设计模拟耕作阻力波动的随机信号模块。为验证所设计综合系数调节方法的控制效果,采用综合系数取值0.5的耕深控制策略与其进行仿真对比。结果表明:该方案能够随着耕作阻力的改变及时地对综合系数进行调整,具有较好的环境适应性,最大超调量相较于另一调节方案同比降低75.56%;保证耕深在合理范围的同时兼顾发动机负荷稳定性。

拖拉机多重模糊PID变论域耕深调节研究

基于传统的模糊PID耕深调节方式,提出了一种多重模糊PID变论域耕深控制系统。相对传统的模糊PID控制系统,增加了两个模糊PID控制器,并将3种耕深调节方式根据对耕深调节的影响程度有机结合在一起。其中,第1级模糊控制器基于位置信号实现对PID控制器参数的一次调整,进而实现对耕深的粗调;第2级模糊控制器基于土壤阻力信号实现对第1级模糊控制器论域的调节;第3级模糊控制器基于滑转率信号实现对PID控制器参数的二次调整,进而实现对耕深的细调。田间试验表明:多重模糊PID变论域控制相对模糊PID控制可达到更好的耕深均匀性。

一种拖拉机后悬挂装置设计改进

随着农业拖拉机马力段不断上延,对拖拉机的悬挂装置强度、提升力等参数的设计要求相应提高。重点研究立式强压机型的油缸支座结构设计改进、可拆卸下拉杆销轴紧固方式改进、限位杆后段脱落问题设计改进、一种基于三维模型机构运动分析平台的悬挂提升力快速计算方法的探索等内容。

基于保护性少耕作业耕整播一体机的轮式拖拉机牵引附着性能分析

针对保护性少耕作业中集深松、整地、施肥、播种一体化的农艺技术要求,课题组以牵引装置——轮式拖拉机为研究对象,通过对拖拉机牵引附着性能的分析,获得最佳工作参数,明确了影响拖拉机牵引附着性能与牵引效率的主要因素并验证了整机动力学分析的合理性和可靠性,测试并计算出了配套耕整播一体机下拖拉机的挂钩牵引力、传动系统的传动效率等技术参量。结果表明,拖拉机挂钩牵引力随着耕作速度的加快呈现逐渐减小的趋势,当实际耕作速度在2.64 km/h~8.80 km/h(分别为2.64 km/h、3.52 km/h、4.40 km/h、5.28 km/h、6.16 km/h、7.04 km/h、7.92 km/h、8.80 km/h)范围内变化时,拖拉机挂钩牵引力降幅分别为25%、20%、16.67%、14.28%、12.5%、11.11%、10%,拖拉机耕作速度介于2.64 km/h~4.40 km/h之间,可以发挥较大的挂钩牵引力。拖拉机传动系统效率随着耕作速度的加快呈现逐渐增大的趋势,当实际耕作速度在2.64 km/h~8.80 km/h范围内变化时,沼泥地、已耕地、沙壤土条件下拖拉机传动系统效率平均增幅分别为4.46%、4.02%、3.27%。当拖拉机耕作速度为7.92km/h和8.80 km/h时,三种地表下拖拉机的传动系统效率分别为86.73%、70.44%、55.17%和90.27%、73.05%、56.85%。

基于CAXA的轮式拖拉机液压悬挂系统设计

通过对轮式拖拉机不同使用环境进行介绍,提出了一种能够适应不同地形条件的定流量负载敏感型液压悬挂系统,并利用CAXA绘制液压悬挂系统工作原理和结构图,分别在定负载和变负载两种工作条件下使用AMESim对其进行仿真分析。结果显示:液压缸的运动过程与负载大小无关,系统流量不受负载变化的影响,仿真过程中液压缸的位移和速度误差均可控制在5%以内。由此表明,定流量负载敏感型液压悬挂系统能够在不同的地形条件中进行使用。

农具对大马力拖拉机PTO壳体强度的影响分析

为解决大马力拖拉机PTO壳体的断裂问题,建立了考虑农具的后承载结构-悬挂系统的运动学及有限元模型。研究了上拉杆选用不同的拖拉机联接点、悬挂-农具系统不同运动姿态下,PTO壳体的受力及农具对其应力的影响。结果表明,对大马力拖拉机来说,农具产生的竖直载荷对拖拉机后承载结构的应力影响较为显著;拖拉机悬挂农具作业,处于提升状态时,后承载结构处于十分恶劣的工况,存在局部断裂的风险。建立的有限元模型能够真实地反映出PTO壳体的故障情况,为故障的解决及结构的优化设计提供重要的参考。

基于PSO-SVM的重型拖拉机湿式离合器摩擦副温度预测

针对重型拖拉机HMCVT湿式离合器摩擦副温度难以预测,使得拖拉机无级变速箱冷却润滑不足的问题,以拖拉机HMCVT湿式离合器对偶钢片为研究对象,建立了PSO-SVM的湿式离合器摩擦副温度预测模型。通过确定影响湿式离合器温升的因素,建立摩擦副温度预测数据样本库,并通过实验验证了该温度预测模型的可行性。实验结果表明,相较于传统SVM模型预测湿式离合器摩擦副温度,PSO-SVM模型更能准确预测出湿式离合器接合时对偶钢片温度变化趋势及最高温度,且温度预测的4项误差均有所降低,以期为重型拖拉机HMCVT湿式离合器温度的高精度预测提供参考。

后轮驱动大功率拖拉机牵引力-滑转率联合自动控制方法

针对后轮驱动大功率拖拉机犁耕作业工况,提出了大功率拖拉机牵引力-滑转率联合自动控制方法。基于Freescale MC9S12XS128型微处理器开发了联合控制器硬件系统;采用PID（proportion integral derivative）控制算法,制定了牵引力PID控制和滑转率开关控制的联合控制策略,基于模块化设计开发了联合控制软件系统;进行了牵引力控制、牵引力与滑转率联合控制的田间实车对比试验,分析了2种不同控制方法下滑转率、牵引力和耕深的控制效果,验证了联合控制系统的性能。试验结果表明：当设定滑转率阀值区间0.1～0.2,牵引力阀值6 000 N时,联合控制下的实际耕深平均误差为1.45 cm,均方根误差为2.79 cm;实际牵引力平均误差为270.73 N,均方根误差为366.23 N;滑转率采样时间50 s,阀值区间以内43.78 s,有效控制时间范围为88%。与单独的牵引力控制相比,实际耕深、牵引力的平均误差和均方根误差均明显减小,实际滑转率的控制效率有较大提高。结果表明,该文提出的大功率拖拉机牵引力-滑转率联合自动控制方法,可以实现牵引力和滑转率的双目标联合控制,能够满足实际生产的农艺要求。

基于土壤比阻的大功率拖拉机变权重力位综合控制研究

针对土壤条件变化较大的作业环境,基于土壤比阻的力位综合控制,探索了其权重系数的自动控制算法。通过构建模糊PID控制策略,并采用土壤比阻B模拟土壤环境,利用Matlab对不同土壤比阻进行分析,以系统超调量、稳定时间以及耕深变化为依据,建立了权重系数与土壤比阻之间的关系模型,得出了基于土壤比阻的权重系数自动控制算法。将采用该算法的变权重力位综合控制(以下简称"变权重方法")与权重系数为0.5的控制方式进行田间试验并对比。结果表明,变权重方法在土壤比阻较小的区域可以保证耕深,发挥位调节的优势;在土壤比阻较大的区域可以确保发动机的性能,发挥力调节的优势。该方法在土壤比阻变化较大的区域可实现权重系数的自动判断与设定,为系统更精确化控制奠定了基础。

基于平顺性仿真的农用运输车悬架CAD研究

在建立农用运输车整车多体动力学模型的基础上 ,借助于软件 ADAMS和笔者编制的软件研究了农用运输车平顺性仿真的方法。以平顺性为目标函数 ,在优化悬架系统的特性参数后 ,进行结构 CAD。针对具体车型设计出新的悬架系统 ,并装车试验。仿真和试验结果都表明在整车多体动力学仿真的基础上进行悬架 CAD。

农具质量对拖拉机悬挂农具系统振动特性的影响

为研究不同悬挂农具质量对拖拉机+悬挂农具系统振动特性的影响,该文以常发CF700型拖拉机(常发集团)为研究对象,用仿真和试验相结合的方法,建立了拖拉机+悬挂农具系统振动微分方程和仿真模型,仿真研究了拖拉机悬挂不同质量农具时拖拉机+悬挂农具系统振动特性,得到悬挂农具质量对拖拉机+悬挂农具系统垂向振动固有频率,俯仰振动固有频率,座椅安装处垂向振动加速度,俯仰振动角加速度,前、后轮动载系数的影响规律。研究结果表明,当悬挂农具质量从0增大到1 000 kg时,拖拉机+悬挂农具系统垂向振动固有频率从3.42逐渐减小到2.74 Hz,俯仰振动固有频率从3.07逐渐减小到1.78 Hz;当行驶速度相同时,座椅安装处垂向振动加速度和俯仰振动角加速度随悬挂农具质量的增大而减小,垂向振动加速度从2.73减小到1.02 m/s2,俯仰振动角加速度从2.56减小到0.82 rad/s2;前轮动载系数从0.09增大到0.33,随悬挂农具质量的增大而增大;速度较低时,后轮动载系数从0.06减小到0.03,随农具质量的增大略有减小,速度较高时,后轮动载系数随农具质量的增大逐渐增大,从0.06增大到0.17。该研究为拖拉机减振系统的设计提供了重要参考。

拖拉机液压悬挂耕深电液控制系统设计与试验

从拖拉机液压悬挂耕深电液控制系统原理出发,设计了一种以电液比例阀为主控制阀的耕深电液控制系统,建立该系统数学模型,分析其位控制和力控制特性,并进行了试验验证。试验结果表明:采用耕深电液控制系统,其位控制过渡时间为0.65s,静差为±1.5cm;力控制调节时间为7.5s;力位综合控制耕深为20cm时,耕深的波动范围为±1cm。能够满足农机具田间作业时耕深的控制精度和稳定性要求。

基于推杆电动机的拖拉机液压悬挂控制系统

设计的拖拉机液压悬挂自动控制系统包括推杆电动机、传动机构和控制单元ECU等。控制单元ECU实时接收上位机决策控制指令,控制推杆电动机驱动拖拉机液压悬挂的提升器,调整作业机具至适宜的位置。设计了双阈值斜坡启动和反馈PI算法相结合的PWM电动机控制方法,启动阶段以前馈斜坡输入控制为主,使推杆电动机可以平稳且快速地启动;主体运行阶段以PI反馈控制为主,以提高控制速度和精度。采用C语言实现整个控制系统编程,包括电动机反馈信号的AD转换采集、电动机的PID控制、上下位机的CAN通讯以及串口通讯等内容。试验测试结果表明,前馈斜坡启动方式可以较好地避免电动机启动时的瞬间冲击电流;当死区阈值设置为10(AD)时,最大误差范围为±11(AD),体现在推杆电动机上的行程误差为±0.26 mm,满足拖拉机液压悬挂系统的自动操纵控制要求。

水田作业工况的拖拉机振动特性

为研究拖拉机在水田工况下的振动特性。该文采用轮胎滚动法测取南京江浦农场水田硬底层纵断面空间函数,对数据进行自相关性检验,分析硬底层垂直位移功率谱密度;以CF700型拖拉机(常发集团)为研究对象,基于轮胎-湿软水田土壤系统,建立水田工况下拖拉机三自由度振动微分方程和仿真模型,以水田硬底层纵断面时间函数为输入矢量,对拖拉机振动特性进行仿真研究,并将仿真结果与试验结果进行对比分析。结果表明,水田硬底层高程具有统计相关性,其不平度系数Gx(0.1)=316.7×10-6 m3,拟合指数w=-1.651;试验所得拖拉机前桥、后桥及座椅椅面垂向振动频率分别是2.91、3.6及2.5 Hz,与仿真结果相对误差分别为19.9%、7.2%、16.0%。以上结果为面向水田作业的拖拉机振动研究提供路面参考模型,验证了水田工况下拖拉机三自由度平面振动模型的有效性,为拖拉机减振系统的参数设计提供理论依据。

拖拉机作业机组电液悬挂控制系统的研制

在 FIAT 780型拖拉机上采用了电液悬挂控制系统代替传统的机械式液压悬挂系统 ,并以电液比例方向阀作为主控制阀 ,建立了电液悬挂控制系统的数学模型 ,利用 MATL AB工具分析了该系统的稳定性和静动态品质。采用 MCS96系列 16位单片机系统实现了对电液悬挂控制系统的数字化控制 ,并在 FIAT 780型拖拉机室内仿真试验台上进行了试验 。

铁牛-55型拖拉机悬挂机构的优化设计

对铁牛 ５５型拖拉机悬挂机构进行运动分析，利用提升杆与下拉杆铰接点建立两个四杆机构的内在联系，为悬挂机构的优化设计提供简捷途径。结果表明：提升杆长度的变化对提升能力影响很小；提升杆与下拉杆的铰接点距下拉杆回转铰链点的合理距离为４７０ ｍ ｍ ，相应的提升能力较原设计提高７．１２％ 。

采用16位单片机的拖拉机电液悬挂控制系统

将原有机械式液压悬挂控制系统改装为电液式悬挂控制系统 ,其控制核心采用了 MCS96系列 16位单片机系统 ;对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。试验结果表明 ,系统具有较好的调节性能 。

拖拉机液压悬挂动特性数字模拟加载试验台的研究

本文介绍了数字式模拟试验台的设计过程和结构特点。这套试验装置能用来模拟土壤和地表的变化对阻力控制系统的影响,在室内再现拖拉机农具机组在田问的工作过程。试验台的模拟加载控制和性能测试由一台微机来完成,操作方便,测试精度高。由于加载信号可准确控制,对于不同的液压悬挂系统,可以在相同条件下测试和评价其动态品质,是悬挂系统性能指标评价和测试的理想实验装置。