拖拉机作业机组电液耕深控制方法的研究_图文

1、中国农业大学博士学位论文拖拉机作业机组电液耕深控制方法的研究姓名:尹修杰申请学位级别:博士专业:车辆工程指导教师:毛恩荣;宋正河20070501 图卜3耕深控制系统(日本KyotoUnivemty另外,在耕深控制方面,南非university of the Wjtm妇踟删,提出了一种利用拖拉机的轮滑率来控制耕深的方法“.该系统装配在160kw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.传感器模块主要是一个雷达传感器,一个磁性传感器、一个电位计.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

2、过提升轴的转角来计算耕深.控制模块主要采用#c17044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一个8位乘法器。该控镧系统的控制过程由传感器得到拖拉机的实际行走距离和轮子行走距离,通过数模转换嚣将模拟信号转换成数字信号输入到控制单元,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,再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.这样就完成了一个有轮滑率来控制耕深的过程.实践证明,该控制系统具有如下的特点:(1能够将土壤表面的各种阻力情况纳入控制当中.(2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.(3可以节省燃油消

3、耗,以及拖拉机的作业时间.同样该系统存在反映灵敏度问题.因为各个环节引起的滞后闯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:(1雷达模块内部含有各种滤波电路,从而造成了大约200脚的滞后.(2控制其内部的软件滤波算法引起的大约50ms的滞后问题.(3由于系统的惯性引起的滞后.(4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.1.2.1.5耕深传感器目前测量农具与地面高度的传感器可以分为t接触式的和非接触式的.非接触式的传感器有超声波传感器和红外传感器.超声波传感器在草地里不会受到影响,但是在有些植物茬地里,

4、植物茬表面能够直接对超声波进行反射,因此在数据收集方面还需要确定植物茬顶部与地面的距 4.液压阀的选择该系统液压阀选用原则:单向阀流t>53L/min,所有阀件最大压力>15MPa,为了使通流能力强,安装简捷方便,结构尺寸小,各阀采用螺纹插装式锥阀结构,具体技术规格见表2.1.表2-1液压阀件技术参数鲤差型墼呈墨盔王堡堡塑墨盔煎量生主塞安全月XYF20.-01-0031.SMI'a100L坷n宁波海宏液压有限公司单向月节流阀二位三通电磁换向阀二位二通电磁阔DFI二00-UPl审珈山0DHF0蚴2.D唧8.220-003I.5m31.5ha2lMPt28MPa60D'

5、mialL/h血201./min宁波海宏液压有限公司宁波海宏液压有限公司宁波海宏液压有限公司宁波海宏液压有限公司2.2.2液控换向阀设计原液控阀装配圈如图2-3所示.该阀主要结构由端盖、阀套、阀芯组成,阀芯采用差径式结构,即下腔阀芯的有效面积大于上腔的,阀盖采用螺纹连接.但是该阀存在阀芯无效行程过长,导致阀芯关闭时间相对过长.为此,对液控卸荷阀进行了改进设计.如图“所示.新设计的液控卸荷阀采用了锥阀密封,此外,减小了阙芯的开启行程.从而提高了密封性和减小了关闭响应时间.田2-3原液控卸荷两2.3动压反馈装置的参数匹配分析2.3.1基本方程1.阻尼器的层流流量方程q,=C。(,LpI囝2-4液控

6、卸荷阀 (2.1 2.4试验平台设计本课题以铁牛654拖拉机为基础,将其进行改造搭建试验平台,结构组成如图2-5所示.试验平台主要由铁牛654拖拉机、管路改造部分、原拖拉机液压系统,新拖拉机电液控制系统、数据采集卡、笔记本电脑、三铧犁及传感器部分组成.拖拉机源液压系统与新设计电液控制系统并联,通过截止阀进行选择使用.传感器部分、采集卡、笔记本组成数据采集系统.图2_5试验平台结构简图1.拖拉机悬挂机组【嘲本课题选用铁牛654拖拉机,其主要参数:四轮驱动,65马力;拖拉机自重:4060酶配套三锌犁重:215Kg.2.管路改造部分 围2_6液压管路改造示意图19中国农业大学博士学位论文第二章拖拉机

7、作业机组控制系统液压油路设计将铁牛654拖拉机原液压系统管路部分进行改造,如图2-6所示.共4个高压截止阀进行并联,液压泵出油口一路通往原液压系统,一路通往新研制电液控制系统。另外两路备用,可以用作液压回路的扩展.通过打开和关闭相应的截止阀,选择相应的液压回路.3.电液控制系统 田2-7电液控制系统示意围电液控制系统如图2-7所示.主要由动压反馈装置、液压分配器、压力传感器、液压缸组成.动压反馈装置由蓄能器和阻尼孔部分组成,其蓄能器的容积和阻尼孔的大小可以更换;在液压分配器进油口和出油El装有压力传感器,用来测试其进油口和回油口的油液压力.4.控制器 田2_8控制嚣本课题所用控制器如图2-8所示.主要由控制单元,存储单元、输入单元、输出单元组成. (详细介绍见第三章.5.数据采集系统数据采集系统由陀螺便、压力传感器、温度传感器、角位移传感器、笔记本、信号采集卡组成.陀螺仪型号为XWTl00.该