拖拉機電液懸掛加載實驗臺的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種拖拉機電液懸掛加載實驗臺，包括實驗臺底座和安裝在底座一端的框架，所述框架內安裝控制柜，在所述框架朝向實驗臺內部的側板上設有與控制柜連接的提升缸，所述提升缸通過傳動軸與設置在側板頂部兩端的提升臂連接，其中所述提升臂通過提升桿與安裝在實驗犁架底部的下拉桿連接，所述實驗犁架的頂部與鉸接在側板上的上拉桿活動連接，所述實驗犁架的底端設有加載油缸和阻尼缸，所述加載油缸的活塞桿上設有第一壓力傳感器。本實用新型的優(yōu)點是設計合理，加載方式簡單，精確度高，自動化程度高，不僅能夠實現(xiàn)自動化加載，還能通過控制柜上的按鈕進行手動操作。
【專利說明】拖拉機電液懸掛加載實驗臺
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于大型農用機械關鍵部位研發(fā)、生產和性能測試的實驗裝置，尤其是一種拖拉機電液懸掛加載實驗臺，屬于農業(yè)機械【技術領域】。
【背景技術】
[0002]近年來，拖拉機電液懸掛控制技術受到廣泛的重視，正日益成為拖拉機懸掛系統(tǒng)的主要配置和發(fā)展方向。在拖拉機田間作業(yè)機組上，就廣泛采用電控液壓懸掛系統(tǒng)來實現(xiàn)農具的控制調節(jié)。由于現(xiàn)實中液壓懸掛系統(tǒng)的自動控制過程比較復雜，求解過程非常繁瑣，故根據(jù)拖拉機阻力調節(jié)系統(tǒng)的工作原理和液壓系統(tǒng)信號傳遞過程，建立了拖拉機液壓懸掛系統(tǒng)仿真實驗裝置?，F(xiàn)有的拖拉機懸掛加載實驗裝置不僅機械機構復雜，而且加載精度低，自動化程度低，從而導致實驗結果誤差較大，效率較低。隨著拖拉機對耕深控制精度的要求越來越高，現(xiàn)有的加載系統(tǒng)已經難以滿足其要求，為了進一步滿足懸掛自控耕深控制策略的研究，需要一種能夠真實模擬犁體所受土壤阻力并且可以快速準確地響應的電液加載實驗臺。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在于:針對上述現(xiàn)有技術存在的問題，提出一種加載方式簡單，精確度高的拖拉機電液懸掛加載實驗臺。
[0004]為了達到以上目的，本實用新型拖拉機電液懸掛加載實驗臺，包括實驗臺底座和安裝在底座一端的框架，其改進之處在于，所述框架內安裝控制柜，在所述框架朝向實驗臺內部的側板上設有與控制柜連接的提升缸，所述提升缸通過傳動軸與設置在側板頂部兩端的提升臂連接，其中所述提升臂通過提升桿與安裝在實驗犁架底部的下拉桿連接，所述實驗犁架的頂部與鉸接在側板上的上拉桿活動連接，所述實驗犁架的底端設有加載油缸和阻尼缸，所述加載油缸的活塞桿上設有第一壓力傳感器。加載油缸作用于三角錐形犁架，可用來模擬耕作時犁體在某一耕深時受到的水平和垂直方向的穩(wěn)態(tài)力，而阻尼缸是為了模擬土壤對犁體產生的動態(tài)力，其作用在犁架上是用來模擬犁體隨耕深變化受到的動態(tài)力，這樣，通過對懸掛犁架進行實驗加載，就能夠模擬出犁耕土壤時犁體曲面受到的土壤阻力。
[0005]前述的拖拉機電液懸掛加載實驗臺，在其中所述側板上位于下拉桿的外側設有設有限位桿，其中所述限位桿與下拉桿活動連接。限位桿可用來防止實驗犁架在受到土壤阻力時左右晃動。
[0006]前述的拖拉機電液懸掛加載實驗臺，其中所述阻尼缸的上端設有與設置在實驗犁架底端的吊環(huán)配合使用的脫鉤，下端設有第二壓力傳感器。采用脫鉤可實現(xiàn)在固定高度下阻尼缸與實驗犁架的脫離和結合功能，這樣，當阻尼缸上方的懸掛系統(tǒng)提升到一定高度時，即犁體脫離土壤表面時，阻尼缸上端的脫鉤會與犁架自動脫離，犁架將不會受到來自阻尼缸的動態(tài)阻力，當懸掛系統(tǒng)下降至犁體接觸土壤表面時，脫鉤自動與犁架連接，此后犁架又會受到來自土壤的動態(tài)阻尼力。[0007]前述的拖拉機電液懸掛加載實驗臺,其中所述加載油缸的頭端通過連接軸與實驗犁架連接，尾端通過固定柱安裝在底座上，在所述固定柱的上部沿豎直方向制有滑槽，所述加載油缸的尾端安裝部分設有與滑槽配合的螺栓。這樣，加載油缸與固定柱之間的連接位置可調，通過滑槽可以改變加載油缸與水平面的角度，實現(xiàn)加載角度的變化，進而實現(xiàn)對穩(wěn)態(tài)加載力的加載方向的控制。
[0008]前述的拖拉機電液懸掛加載實驗臺，其中所述加載油缸通過油泵由主油路管道供油，所述主油路與油箱連通，所述主油路中由下至上依次設有吸油過濾器、單向閥、管路過濾器和電磁換向閥；所述主油路位于電磁換向閥下方的通過支管與疊加式溢流安全閥、t匕例溢流閥連接，所述疊加式溢流安全閥、比例溢流閥分別并聯(lián)于主油路，所述比例溢流閥、電磁換向閥分別與ECU控制器的控制輸出端連接。
[0009]前述的拖拉機電液懸掛加載實驗臺，其中所述疊加式溢流安全閥、比例溢流閥通過支管與輔助油路連接，所述輔助油路的上端與電磁換向閥連接，下端與油箱連接。
[0010]前述的拖拉機電液懸掛加載實驗臺，其中所述主油路通過連接管與調節(jié)油路連接，所述調節(jié)油路的下端與油箱連通，且調節(jié)油路中由下至上依次設有高壓球閥和蓄能器，所述連接管通過第三液壓快速接頭與第三壓力表連接。
[0011 ] 前述的拖拉機電液懸掛加載實驗臺，其中所述主油路位于電磁換向閥上方的一側通過第一液壓快速接頭與第一油壓傳感器連接，另一側通過第二液壓快速接頭與第二油壓傳感器連接，所述第一、第二油壓傳感器及第一壓力傳感器與ECU控制器的信號輸入端連接。
[0012]前述的拖拉機電液懸掛加載實驗臺，其中所述油泵與電機連接，所述電機與控制柜的控制輸出端連接。
[0013]前述的拖拉機電液懸掛加載實驗臺，其中所述下拉桿的一端通過鉸接座安裝在側板上，另一端與實驗犁架活動連接；所述提升缸的下端通過鉸接座與側板活動鏈接，上端通過傳動軸、連接件與提升臂連接，所述連接件上制有與傳動軸相配合的軸孔。
[0014]本實用新型的優(yōu)點在于:本實用新型設計合理，加載方式簡單，精確度高，采用電控液壓加載方式取代了繁瑣的機械加載結構，在實現(xiàn)水平力和垂直力加載的同時，能夠滿足模擬犁體所受土壤阻力的需要，以及進行懸掛提升能力測試，自動化程度高，不僅能夠實現(xiàn)自動化加載，還能通過控制柜上的按鈕進行手動操作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明。
[0016]圖1為本實用新型實施例一的結構示意圖。
[0017]圖2為圖1的俯視圖。
[0018]圖3為本實用新型中懸掛加載油路圖。
[0019]圖中:1左、右提升臂，2提升缸，3左、右提升桿，4上拉桿，5左、右下拉桿，6實驗犁架，7左、右限位桿，8固定柱，9加載油缸，10阻尼缸，11控制柜，12第一壓力傳感器，13第二壓力傳感器，14脫鉤，15液位計，16空氣過濾器，17吸油過濾器，18油泵，19電機，20單向閥，21管路過濾器，22第三壓力表，23高壓球閥，24蓄能器，25比例溢流閥，26疊加式溢流安全閥，27電磁換向閥，28第一油壓傳感器，29第二油壓傳感器，30第一壓力表，31第二壓力表，32 E⑶控制器，33油箱，34第一液壓快速接頭，35第二液壓快速接頭，36第三液壓快速接頭，37底座，38框架，39側板。
【具體實施方式】
[0020]實施例一
[0021]本實施例的拖拉機電液懸掛加載實驗臺，其結構如圖1和圖2所示，包括實驗臺底座37和安裝在底座37 —端的框架38，框架38內安裝控制柜11，在框架38朝向實驗臺內部的側板39上設有與控制柜11連接的提升缸2，提升缸2通過傳動軸與設置在側板39頂部兩端的左、右提升臂I連接，即提升缸2的下端通過鉸接座與側板39活動鏈接，上端通過傳動軸、連接件與提升臂I連接，連接件上制有與傳動軸相配合的軸孔。其中，單個提升臂通過提升桿3與安裝在實驗犁架6底部的下拉桿5連接，實驗犁架6的頂部與鉸接在側板39上的上拉桿4活動連接，下拉桿5的一端通過鉸接座安裝在側板39上，另一端與實驗犁架6活動連接，即另一端設有與安裝在實驗犁架6底部的連接軸相配合的軸孔。實驗犁架6的底端設有加載油缸9和阻尼缸10,加載油缸9的活塞桿上設有第一壓力傳感器12,且加載油缸9的頭端通過連接軸與實驗犁架6連接，尾端通過固定柱8安裝在底座37上，在固定柱8的上部沿豎直方向制有滑槽，加載油缸9的尾端安裝部分設有與滑槽配合的螺栓。阻尼缸10的上端設有與設置在實驗犁架6底端的吊環(huán)配合使用的脫鉤14，下端設有第二壓力傳感器13，阻尼缸10采用可手動輔助調節(jié)阻尼力的無源液壓油缸，當耕深連續(xù)變化時，阻尼缸10就會產生相應的阻尼力，同時第二壓力傳感器13實時反饋壓力信號至控制柜11 (可外購)，控制柜11再根據(jù)信息調節(jié)阻尼缸10的阻尼力，來實現(xiàn)動態(tài)力的精確加載。其中，第一、第二壓力傳感器12、13均為軸銷式拉壓力傳感器(可外購)。另外，側板39上位于左、右下拉桿5的外側設有設有左、右限位桿7，左、右限位桿7通過套環(huán)裝置分別與左、右下拉桿5活動連接。
[0022]加載油缸9通過油泵18由主油路管道供油，油泵18與電機19連接，電機19與控制柜11的控制輸出端連接。主油路與油箱33連通，油箱33中設有液位計15和空氣過濾器16。主油路中由下至上依次設有吸油過濾器17、單向閥20、管路過濾器21和電磁換向閥27，主油路中位于電磁換向閥27上方的管道，其一側通過第一液壓快速接頭34與第一油壓傳感器28連接，另一側通過第二液壓快速接頭35與第二油壓傳感器29連接，第一、第二油壓傳感器28、29及第一壓力傳感器12與E⑶控制器32的信號輸入端連接，其中E⑶控制器32是基于單片機C8051F040的控制裝置，可外購。第一液壓快速接頭34通過連接支管與第一壓力表30連接，第二液壓快速接頭34通過連接支管與第二壓力表31連接。主油路中位于電磁換向閥27下方的管道通過支管與疊加式溢流安全閥26、比例溢流閥25連接，疊加式溢流安全閥26、比例溢流閥25分別并聯(lián)于主油路，加載時當出現(xiàn)油路系統(tǒng)壓力超過額定安全值現(xiàn)象，疊加式溢流安全閥26可起到及時泄壓，保護油路的作用；比例溢流閥25、電磁換向閥27分別與E⑶控制器32的控制輸出端連接，E⑶控制器32通過控制比例溢流閥25輸入電壓的連續(xù)變化，來實現(xiàn)對比例溢流閥25溢流壓力的控制，進一步實現(xiàn)對加載油缸9的穩(wěn)態(tài)加載力控制，而電磁換向閥27在ECU控制器32的控制下可實現(xiàn)加載油缸9加載力的通斷。疊加式溢流安全閥26、比例溢流閥25又通過支管與輔助油路連接，且疊加式溢流安全閥26、比例溢流閥25 二者并聯(lián)，輔助油路的上端與電磁換向閥27連接，下端與油箱33連接。主油路通過連接管與調節(jié)油路連接，調節(jié)油路的下端與油箱33連通，且調節(jié)油路中由下至上依次設有高壓球閥23和蓄能器24，高壓球閥23位于該連接管下方，是調節(jié)油路的開關，在主油路處于加載狀態(tài)時，高壓球閥23關閉，調節(jié)油路與油箱33之間不連通，能夠穩(wěn)定整個系統(tǒng)的壓力；當主油路處于卸荷狀態(tài)時，高壓球閥23開啟，調節(jié)油路與油箱33連通，起到為主油路泄壓的作用，使得主油路中的液壓油經調節(jié)油路回到油箱33。單向閥20和高壓球閥23配合使用，起到加載保壓，卸載分壓的作用。蓄能器24位于連接管的上方，與主油路一直連通，當電磁換向閥27突然換向時，此時疊加式溢流安全閥26尚未及時反應，蓄能器24便及時吸收由主油路來的液壓沖擊，以保證系統(tǒng)壓力不會突然猛烈升高。另外，連接管通過第三液壓快速接頭36與第三壓力表22連接，其中壓力表可顯示油壓，起到人工監(jiān)測的目的。
[0023]另外，控制柜11還與加載油缸9、阻尼缸10、第二壓力傳感器13以及加載油路中的閥門、壓力表、過濾器等連接?？刂乒?1內包含整個加載實驗臺的電子控制和液壓油路部分，且在控制柜11的前面板上設有操作按鈕，用來控制整個電液加載實驗臺。
[0024]工作時，首先控制柜11控制提升缸2運動，帶動左、右提升臂I上下運動，再依次帶動左、右提升桿3和左、右下拉桿5上下運動，用以提升或下落實驗犁架6，使實驗犁架6沿上拉桿4的運動軌跡來實現(xiàn)耕深的變化。然后通過控制柜11來啟動電機19，油泵18工作，驅動油箱33中的液壓油經主油路管道流向電磁換向閥27，高壓油經電磁換向閥27最終輸送至加載油缸9，主油路中的吸油過濾器17起到過濾液壓油中雜質的作用。加載時，ECU控制器32控制電磁換向閥27上的電磁繼電器運動,使得電磁換向閥27處于左位加載位置，主油路接通，同時E⑶控制器32向比例溢流閥25發(fā)送調壓信號，以調節(jié)其溢流壓力，使得調節(jié)壓力后的液壓油經過電磁換向閥27流向加載油缸9的無桿腔，從而使得加載油缸9的活塞桿產生對實驗犁架6的推力，即作用于實驗犁架6的穩(wěn)態(tài)阻力；當停止加載時，ECU控制器32控制電磁換向閥27的電磁繼電器斷開，使得電磁換向閥27處于右位卸荷位置，主油路不通處于卸壓狀態(tài)，加載油缸9的液壓油回到油箱33加載油缸9的活塞桿不對實驗犁架6產生推力，與此同時油泵輸出的高壓油經比例溢流閥25和高壓球閥23回到油箱33。實驗加載時，加載油缸9上的第一壓力傳感器12將實時檢測到的力信號輸送至ECU控制器32，同時第一、第二油壓傳感器28、29將油壓信號輸送至E⑶控制器32，E⑶控制器32對上述信號進行處理，當加載油缸9產生的推力沒有達到目標值時，E⑶控制器32向比例溢流閥25發(fā)送補償信號，通過調節(jié)比例溢流閥25的溢流壓力來改變加載油缸9的加載力，使其產生的推力達到目標。采用閉環(huán)控制方式，通過PID調節(jié)，能夠實現(xiàn)對上述穩(wěn)態(tài)加載里的精確控制。另外，當實驗犁架6上下運動時，阻尼缸10產生相應的阻尼力，并由第二壓力傳感器13實時反饋壓力信號至控制柜11，控制柜11進而調節(jié)阻尼缸10的阻尼力，來實現(xiàn)動態(tài)力的精確加載。
[0025]除上述實施例外，本實用新型還可有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，落在本實用新型要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種拖拉機電液懸掛加載實驗臺，包括實驗臺底座和安裝在底座一端的框架，其特征是:所述框架內安裝控制柜，在所述框架朝向實驗臺內部的側板上設有與控制柜連接的提升缸，所述提升缸通過傳動軸與設置在側板頂部兩端的提升臂連接，所述提升臂通過提升桿與安裝在實驗犁架底部的下拉桿連接，所述實驗犁架的頂部與鉸接在側板上的上拉桿活動連接，所述實驗犁架的底端設有加載油缸和阻尼缸，所述加載油缸的活塞桿上設有第一壓力傳感器。
2.根據(jù)權利要求1所述的拖拉機電液懸掛加載實驗臺，其特征是:在所述側板上位于下拉桿的外側設有設有限位桿，其中所述限位桿與下拉桿活動連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的拖拉機電液懸掛加載實驗臺，其特征是:所述阻尼缸的上端設有與設置在實驗犁架底端的吊環(huán)配合使用的脫鉤，下端設有第二壓力傳感器。
4.根據(jù)權利要求1所述的拖拉機電液懸掛加載實驗臺，其特征是:所述加載油缸的頭端通過連接軸與實驗犁架連接，尾端通過固定柱安裝在底座上，在所述固定柱的上部沿豎直方向制有滑槽，所述加載油缸的尾端安裝部分設有與滑槽配合的螺栓。
5.根據(jù)權利要求4所述的拖拉機電液懸掛加載實驗臺，其特征是:所述加載油缸通過油泵由主油路管道供油，所述主油路與油箱連通，所述主油路中由下至上依次設有吸油過濾器、單向閥、管路過濾器和電磁換向閥；所述主油路位于電磁換向閥下方的通過支管與疊加式溢流安全閥、比例溢流閥連接，所述疊加式溢流安全閥、比例溢流閥分別并聯(lián)于主油路，所述比例溢流閥、電磁換向閥分別與ECU控制器的控制輸出端連接。
6.根據(jù)權利要求5所述的拖拉機電液懸掛加載實驗臺，其特征是:所述疊加式溢流安全閥、比例溢流閥通過支管與輔助油路連接，所述輔助油路的上端與電磁換向閥連接，下端與油箱連接。
7.根據(jù)權利要求5所述的拖拉機電液懸掛加載實驗臺，其特征是:所述主油路通過連接管與調節(jié)油路連接，所述調節(jié)油路的下端與油箱連通，且調節(jié)油路中由下至上依次設有高壓球閥和蓄能器，所述連接管通過第三液壓快速接頭與第三壓力表連接。
8.根據(jù)權利要求5所述的拖拉機電液懸掛加載實驗臺，其特征是:所述主油路位于電磁換向閥上方的一側通過第一液壓快速接頭與第一油壓傳感器連接，另一側通過第二液壓快速接頭與第二油壓傳感器連接，所述第一、第二油壓傳感器及第一壓力傳感器與ECU控制器的信號輸入端連接。
9.根據(jù)權利要求5所述的拖拉機電液懸掛加載實驗臺，其特征是:所述油泵與電機連接，所述電機與控制柜的控制輸出端連接。
10.根據(jù)權利要求1所述的拖拉機電液懸掛加載實驗臺，其特征是:所述下拉桿的一端通過鉸接座安裝在側板上，另一端與實驗犁架活動連接；所述提升缸的下端通過鉸接座與側板活動鏈接，上端通過傳動軸、連接件與提升臂連接，所述連接件上制有與傳動軸相配合的軸孔。
【文檔編號】G01M13/00GK203758732SQ201420116995
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權日:2014年3月14日
【發(fā)明者】魯植雄, 李文明, 金月, 高強, 金文忻 申請人:南京農業(yè)大學