一种拖拉机犁耕作业性能测试与控制系统技术方案

本实用新型专利技术属于农业机械技术领域，涉及一种拖拉机犁耕作业性能测试与控制系统。该系统包括发动机转速传感器、地面多普勒低速雷达、电液比例控制集成阀块、电磁式流量计、轴销式牵引力传感器、自动控制操纵面板、耕深传感器、控制器和驱动器；发动机转速传感器布置在拖拉机发动机内部；地面多普勒低速雷达设置在拖拉机底盘上，地面多普勒低速雷达发射面朝向拖拉机前进方向，并与地面形成45°夹角；耕深传感器安装在拖拉机的提升臂上；轴销式牵引力传感器安装在拖拉机三点悬挂装置的左下拉杆和右下拉杆的轴销孔内；电磁式流量计串联安装在连接拖拉机油箱和发动机的油箱输出管路中。本实用新型专利技术实现对拖拉机滑转率、耕深、牵引力等参数的实时测量。

A performance test and control system for tractor ploughing

The utility model belongs to the technical field of agricultural machinery, and relates to a system for testing and controlling the performance of a tractor ploughing operation. The system includes an engine speed sensor, Doppler radar, ground speed electro-hydraulic proportional control valve integrated block, electromagnetic flowmeter, the pin type traction sensor, automatic control panel, depth sensor, controller and actuator; engine speed sensor arranged on the tractor inside the engine; the ground speed radar set Doppler on the chassis of the tractor, ground Doppler low radar facing the direction of the tractor, and form a 45 degree angle with the ground; tilling depth sensor is installed on a tractor lifting arm; a pin hole pin type sensor is installed in the tractor traction rod three point suspension device of the lower left and right pull rod; the electromagnetic flowmeter installed in the fuel tank output series the pipeline connection tank and engine in tractor. The utility model can realize the real time measurement of the parameters of the tractor's slip rate, the ploughing depth and the traction force.

【技术实现步骤摘要】
一种拖拉机犁耕作业性能测试与控制系统
本技术属于农业机械
，涉及一种拖拉机犁耕作业性能测试与控制系统。
技术介绍
随着农业向机械化和集约化程度的不断发展，在现代农业生产过程中，对农业机械智能化作业的要求越来越高，人口老龄化程度的加速，又对农业生产的机械化、低人力成本和高作业效率提出了更高的要求。在现代化农业生产过程中，轮式拖拉机犁耕作业是最为常见而又极其重要的一个环节，根据不同的农艺要求和燃油经济性要求，分别对拖拉机耕作深度和牵引力有不同要求。除了保证基本的耕深和牵引力控制需要，土地可持续发展和保护性耕地的要求，对拖拉机作业过程中的滑转率控制也被提到了一个新的高度。由此，实现对犁耕作业轮式拖拉机工作过程中的耕深、牵引力和滑转率等参数的实时监测，并进行合理控制，使其保持在允许范围内，对提高拖拉机牵引效率、保护土壤耕层结构、保证作业质量具有重要意义。
技术实现思路
本技术的一个目的是提供一种低成本、安装方便、适用性强的拖拉机犁耕作业性能测试与控制系统，面向拖拉机犁耕作业工况，保证农艺要求，兼顾燃油经济性和车辆动力性，实现对拖拉机滑转率、耕深、牵引力等参数的实时测量。为了实现上述目的，本技术提供了如下技术方案：本技术提供一种拖拉机犁耕作业性能测试与控制系统，适用于各马力段拖拉机，所述拖拉机包括车载稳压电源、发动机17、底盘、拖拉机油箱15、提升臂12、提升液压缸9、三点悬挂装置和液压输出手动控制单元。该拖拉机犁耕作业性能测试与控制系统包括发动机转速传感器1、地面多普勒低速雷达2、电液比例控制集成阀块3、电磁式流量计4、轴销式牵引力传感器5、自动控制操纵面板6、耕深传感器7、控制器8和驱动器10；所述发动机转速传感器1布置在拖拉机发动机17内部；所述地面多普勒低速雷达2设置在拖拉机底盘上，地面多普勒低速雷达2发射面朝向拖拉机前进方向；所述耕深传感器7安装在拖拉机的提升臂12上；所述轴销式牵引力传感器5安装在拖拉机三点悬挂装置的左下拉杆和右下拉杆的轴销孔内；所述电磁式流量计4串联安装在连接拖拉机油箱15和发动机17的油箱输出管路16中；所述发动机转速传感器1、地面多普勒低速雷达2、电磁式流量计4、轴销式牵引力传感器5和耕深传感器7分别与拖拉机的车载稳压电源连接；发动机转速传感器1、地面多普勒低速雷达2、电磁式流量计4、轴销式牵引力传感器5和耕深传感器7通过信号放大与隔离电路与控制器8连接；所述控制器8通过蓝牙模块与自动控制操纵面板6连接；所述控制器8与驱动器10连接；所述驱动器10与电液比例控制集成阀块3连接；所述电液比例控制集成阀块3包括定差减压阀19、两位三通比例换向阀20、第一安全溢流阀21、两位两通比例换向阀22、负载压力传感单向阀23、第二安全溢流阀24、差压式溢流阀25、第一阻尼孔26和第二阻尼孔27；其中，液压输出快速接口18经集成阀块进油口P与定差减压阀19的进油口连接；定差减压阀19的出油口分别与定差减压阀19的无弹簧端压力反馈口和两位三通比例换向阀20的进油口连接，两位三通比例换向阀20的出油口经集成阀块负载输出油口A与提升液压缸进油口13连接；第一溢流阀21的进油口和出油口分别与集成阀块负载输出油口A和集成阀块回油口T相通，两位两通比例换向阀22的进油口和出油口分别与集成阀块负载输出油口A和集成阀块回油口T相通；负载压力传感单向阀23的进油口除与两位三通比例换向阀20的压力反馈口相通外，还通过第二阻尼孔27与定差减压阀19的有弹簧端压力反馈口相通，LSout作为出油口用作负载反馈出油口，与第二安全溢流阀24和差压式溢流阀25的进油口连接，第二安全溢流阀24和差压式溢流阀25的出油口连接拖拉机油箱15；定差减压阀19的有弹簧端压力反馈口通过第一阻尼孔26与集成阀块回油口T相通。所述发动机转速传感器1为霍尔式传感器；耕深传感器7采用绝对值型角度传感器。所述地面多普勒低速雷达2与地面形成45°夹角。轴销式牵引力传感器5为一根承受剪力作用的空心截面圆轴，在中心孔内凹槽中心的水平牵引力测力点14上分布惠斯通电桥；惠斯通电桥包括粘贴在水平牵引力测力点14上的第一电阻应变计R1、第二电阻应变计R2、第三电阻应变计R3和第四电阻应变计R4以及补偿电路；补偿电路包括零点温度补偿电阻Rt、零点输出补偿电阻Rz、灵敏度温度补偿电阻Rm、输入调整电阻Ri和输出调整电阻Ro；其中，第一电阻应变计R1、第二电阻应变计R2、第三电阻应变计R3和第四电阻应变计R4依次串联在一个回路中，零点温度补偿电阻Rt串联在第一电阻应变计R1与第四电阻应变计R4之间，零点输出补偿电阻Rz串联在第二电阻应变计R2与第三电阻应变计R3之间，灵敏度温度补偿电阻Rm和输入调整电阻Ri串联，并与第三电阻应变计R3和第四电阻应变计R4并联，输出调整电阻Ro串联在输出回路上，所述输出回路的正极从第一电阻应变计R1和第二电阻应变计R2之间引出，输出回路的负极从第三电阻应变计R3和第四电阻应变计R4之间引出。车载稳压电源包括5V、12V和24V直流稳压电源模块；信号放大与隔离电路对采集得到的传感器信号进行处理，经过调理统一输出0-5V电压信号。拖拉机犁耕作业性能测试与控制系统进一步包括液压输出自动控制单元；液压输出自动控制单元包括电动缸37和并联动机构34；并联动机构34的一端具有紧固套筒30，另一端具有凹槽35；并联动机构34通过紧固套筒30套接在拉杆29上；电动缸37的电动缸推杆36伸出时，电动缸推杆36的端部插入凹槽35。与现有技术相比，本技术的有益效果在于：1.本技术设计的拖拉机犁耕作业性能测试与控制系统，经过大量的实验室测试和田间验证，完全满足实际犁耕作业的农艺要求，并能有效提高犁耕作业工况下的作业效率。2.本技术适用于各马力段拖拉机，主要应用于大中型拖拉机，并且可基于现有拖拉机平台进行改造，简单易行、实用性较高。3.本技术设计的自动控制操纵面板(包含可触摸显示终端)，方便驾驶员观测当前拖拉机工作状态，并进行参数输入和精确控制。自动控制操纵面板与控制器通过蓝牙连接，方便了控制器与操纵面板在驾驶室内的布局，减少了集成线束的使用，节省了空间；自动控制操纵面板中的可触摸显示终端方便驾驶员观测当前拖拉机工作状态(耕深、牵引力、滑转率、油耗、作业速度和作业面积等)，并进行参数输入和精确控制，与传统的拖拉机驾驶室手柄操作相比，在提高驾驶操纵舒适性的同时，实现了良好的人机交互，也提高了作业过程中的安全性。附图说明图1为拖拉机犁耕作业性能测试与控制系统示意图；图2为耕深传感器安装位置示意图；图3为牵引力传感器结构示意图；图4为牵引力传感器内部电路简图；图5为油耗测量原理示意图；图6为拖拉机犁耕作业性能测试与控制系统原理示意图；图7为拖拉机自动控制电液提升系统液压回路原理示意图；图8为拖拉机外接液压输出自动控制结构示意图。其中的附图标记为：1发动机转速传感器2地面多普勒低速雷达3电液比例控制集成阀块4电磁式流量计5轴销式牵引力传感器6自动控制操纵面板7耕深传感器8控制器9提升液压缸10驱动器11农具12提升臂13提升液压缸进油口14水平牵引力测力点15拖拉机油箱16油箱输出管路17发动机18液压输出快速接口19定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种拖拉机犁耕作业性能测试与控制系统，适用于各马力段拖拉机，所述拖拉机包括车载稳压电源、发动机(17)、底盘、拖拉机油箱(15)、提升臂(12)、提升液压缸(9)、三点悬挂装置和液压输出手动控制单元，其特征在于：该拖拉机犁耕作业性能测试与控制系统包括发动机转速传感器(1)、地面多普勒低速雷达(2)、电液比例控制集成阀块(3)、电磁式流量计(4)、轴销式牵引力传感器(5)、自动控制操纵面板(6)、耕深传感器(7)、控制器(8)和驱动器(10)；所述发动机转速传感器(1)布置在拖拉机发动机(17)内部；所述地面多普勒低速雷达(2)设置在拖拉机底盘上，地面多普勒低速雷达(2)发射面朝向拖拉机前进方向；所述耕深传感器(7)安装在拖拉机的提升臂(12)上；所述轴销式牵引力传感器(5)安装在拖拉机三点悬挂装置的左下拉杆和右下拉杆的轴销孔内；所述电磁式流量计(4)串联安装在连接拖拉机油箱(15)和发动机(17)的油箱输出管路(16)中；所述发动机转速传感器(1)、地面多普勒低速雷达(2)、电磁式流量计(4)、轴销式牵引力传感器(5)和耕深传感器(7)分别与拖拉机的车载稳压电源连接；发动机转速传感器(1)、地面多普勒低速雷达(2)、电磁式流量计(4)、轴销式牵引力传感器(5)和耕深传感器(7)通过信号放大与隔离电路与控制器(8)连接；所述控制器(8)通过蓝牙模块与自动控制操纵面板(6)连接；所述控制器(8)与驱动器(10)连接；所述驱动器(10)与电液比例控制集成阀块(3)连接；所述电液比例控制集成阀块(3)包括定差减压阀(19)、两位三通比例换向阀(20)、第一安全溢流阀(21)、两位两通比例换向阀(22)、负载压力传感单向阀(23)、第二安全溢流阀(24)、差压式溢流阀(25)、第一阻尼孔(26)和第二阻尼孔(27)；其中，液压输出快速接口(18)经集成阀块进油口(P)与定差减压阀(19)的进油口连接；定差减压阀(19)的出油口分别与定差减压阀(19)的无弹簧端压力反馈口和两位三通比例换向阀(20)的进油口连接，两位三通比例换向阀(20)的出油口经集成阀块负载输出油口(A)与提升液压缸进油口(13)连接；第一溢流阀(21)的进油口和出油口分别与集成阀块负载输出油口(A)和集成阀块回油口(T)相通，两位两通比例换向阀(22)的进油口和出油口分别与集成阀块负载输出油口(A)和集成阀块回油口(T)相通；负载压力传感单向阀(23)的进油口除与两位三通比例换向阀(20)的压力反馈口相通外，还通过第二阻尼孔(27)与定差减压阀(19)的有弹簧端压力反馈口相通，集成阀块负载反馈出油口(LSout)与第二安全溢流阀(24)和差压式溢流阀(25)的进油口连接，第二安全溢流阀(24)和差压式溢流阀(25)的出油口连接拖拉机油箱(15)；定差减压阀(19)的有弹簧端压力反馈口通过第一阻尼孔(26)与集成阀块回油口(T)相通。...

【技术特征摘要】
1.一种拖拉机犁耕作业性能测试与控制系统，适用于各马力段拖拉机，所述拖拉机包括车载稳压电源、发动机(17)、底盘、拖拉机油箱(15)、提升臂(12)、提升液压缸(9)、三点悬挂装置和液压输出手动控制单元，其特征在于：该拖拉机犁耕作业性能测试与控制系统包括发动机转速传感器(1)、地面多普勒低速雷达(2)、电液比例控制集成阀块(3)、电磁式流量计(4)、轴销式牵引力传感器(5)、自动控制操纵面板(6)、耕深传感器(7)、控制器(8)和驱动器(10)；所述发动机转速传感器(1)布置在拖拉机发动机(17)内部；所述地面多普勒低速雷达(2)设置在拖拉机底盘上，地面多普勒低速雷达(2)发射面朝向拖拉机前进方向；所述耕深传感器(7)安装在拖拉机的提升臂(12)上；所述轴销式牵引力传感器(5)安装在拖拉机三点悬挂装置的左下拉杆和右下拉杆的轴销孔内；所述电磁式流量计(4)串联安装在连接拖拉机油箱(15)和发动机(17)的油箱输出管路(16)中；所述发动机转速传感器(1)、地面多普勒低速雷达(2)、电磁式流量计(4)、轴销式牵引力传感器(5)和耕深传感器(7)分别与拖拉机的车载稳压电源连接；发动机转速传感器(1)、地面多普勒低速雷达(2)、电磁式流量计(4)、轴销式牵引力传感器(5)和耕深传感器(7)通过信号放大与隔离电路与控制器(8)连接；所述控制器(8)通过蓝牙模块与自动控制操纵面板(6)连接；所述控制器(8)与驱动器(10)连接；所述驱动器(10)与电液比例控制集成阀块(3)连接；所述电液比例控制集成阀块(3)包括定差减压阀(19)、两位三通比例换向阀(20)、第一安全溢流阀(21)、两位两通比例换向阀(22)、负载压力传感单向阀(23)、第二安全溢流阀(24)、差压式溢流阀(25)、第一阻尼孔(26)和第二阻尼孔(27)；其中，液压输出快速接口(18)经集成阀块进油口(P)与定差减压阀(19)的进油口连接；定差减压阀(19)的出油口分别与定差减压阀(19)的无弹簧端压力反馈口和两位三通比例换向阀(20)的进油口连接，两位三通比例换向阀(20)的出油口经集成阀块负载输出油口(A)与提升液压缸进油口(13)连接；第一溢流阀(21)的进油口和出油口分别与集成阀块负载输出油口(A)和集成阀块回油口(T)相通，两位两通比例换向阀(22)的进油口和出油口分别与集成阀块负载输出油口(A)和集成阀块回油口(T)相通；负载压力传感单向阀(23)的进油口除与两位三通比例换向阀(20)的压力反馈口相通外，还通过第二阻尼孔(27)与定差减压阀(19)的有弹簧端压力反馈口相通，集成阀块负载反馈...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱忠祥，张硕，刘进一，毛恩荣，杜岳峰，宋正河，李臻，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：新型
国别省市：北京,11