一种电动拖拉机新型电液调平悬挂系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种电动拖拉机新型电液调平悬挂系统及其控制方法。采用单侧调平液压缸与提升杆配合的结构，调节液压缸活塞杆的伸缩量控制悬挂农机具横向位置的旋转角度和倾斜趋势，实现农机具和地面相对位置的调整。采用模糊PID算法的控制方式对倾斜角度的误差和误差率实时调整。采用中心不动调平法来保证机具的实时水平，得到了提升液压缸的伸缩量或机械提升臂角度变化值对应犁耕深度的关系式；由调平液压缸的伸缩量计算得到变化角度，由传感器将所得信号通过一阶惯性滤波处理返回给控制器。本方法简化了农机具在作业时的步骤，提高了多铧犁农机具在横向和纵向犁耕深度的均匀性，结构简单、能耗和成本低、便于维护，具有可控性强，可靠性强等优势。可靠性强等优势。可靠性强等优势。

【技术实现步骤摘要】
一种电动拖拉机新型电液调平悬挂系统及其控制方法


[0001]本专利技术属于拖拉机的悬挂系统
，具体涉及一种电动拖拉机新型电液调平悬挂系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]拖拉机作为现代农业生产的主要动力，承担着农田的建设、梨耕、中耕、植保、收获等农业任务。电动拖拉机作为一种新型的农业动力机械通常由电动机驱动，而电动机的电能可以实现零排放和零污染从而去改善环境污染。
[0003]拖拉机的悬挂机构是由一系列杆件组成，在地势起伏较大的农田中，传统多铧犁农机具只能实现双侧的同时升降，与地面之间位置姿态变化较大，无法根据地形的变化实现单侧升降，缺少横向姿态调节功能，并且在多铧犁作业过程中纵向调节处于锁死状态，不能达到多铧犁农机具姿态随拖拉机姿态变化的效果。拖拉机在犁耕作业前，通常需要拖拉机手手动调节提升杠和上拉杆的长度，需要丰富的经验，针对不同的地形，调节较为复杂繁琐。
[0004]因此设计出一种电动拖拉机新型电液调平悬挂系统及其控制方法，满足在地势起伏较大的农田工作时完成横向姿态调节，以适应不同的作业要求。

技术实现思路

[0005]针对上述的问题，本专利技术提供如下所述的技术方案：
[0006]一种电动拖拉机新型电液调平悬挂系统包括：悬挂系统，液压系统；
[0007]所述悬挂系统包括控制面板、悬挂系统控制器、传感器、三点悬挂装置；
[0008]所述三点悬挂装置包括上拉杆、下拉杆、限位链、提升杆、机械提升臂、农机具、连接架；
[0009]所述液压系统包括提升液压缸，调平液压缸，调速电机，单向定量泵，第一电液比例换向阀、第二电液比例换向阀、第一单向液压锁组、第二单向液压锁组、过滤器、溢流阀组、液压油箱；
[0010]所述机械提升臂通过旋转套筒固定在电动拖拉机车架总成的后端；所述机械提升臂由左右两根直臂前部通过套筒相对车架旋转、中部通过拱形支撑架连接、尾部与所述调平液压缸和提升杆端部相连；所述调平液压缸设置在所述悬挂系统的一侧，两端分别通过螺栓与所述机械提升臂和下拉杆限位连接；所述限位链分布于悬挂系统两侧，一端与车架固定，一端与下拉杆固定；所述下拉杆分布于车架尾部两侧，通过螺栓与车架的三角圆板固定，另一端与农机具通过销连接限位；所述农机具采用三点连接，上端与上拉杠销连接，下部左右两端与下拉杆销连接；所述连接架设置于提升杆下端，一端与提升杆通过内置螺纹连接，一端与下拉杆通过多处通孔销连接；所述上拉杠横置与悬挂系统中，一端与车架固定的三角板销链接，一端与农机具的上端连接；所述提升杆竖直于悬挂系统中，上端于机械提升臂的末端销连接限位，下端与连接架固定连接；所述提升液压缸竖直布置在悬挂系统内，
下端与车架固定的三角板销链接，上端的活塞杆接头与拱形支撑架销连接；
[0011]所述液压油箱经过所述过滤器连接由调速电机驱动的单向定量泵，为所述提升液压缸和调平液压缸供油，分别通过所述第一电液比例换向阀、第一单向液压锁组以及第二电液比例换向阀，第二单向液压锁组、单向阀与提升液压缸和调平液压缸依次连接；所述溢流阀与单向定量泵连接；所述第一单向液压锁组、第二单向液压锁组用于提升液压缸和调平液压缸稳定在指定位置。
[0012]在上述方案的基础上，所述控制面板安装在电动拖拉机的操作平台上，用于显示和输入；还包括：钥匙开关、前进档、后退档、驻车档、悬挂开关、调平开关。
[0013]在上述方案的基础上，所述悬挂系统控制器安装在电控箱中，通过采集驾驶员输入的设定信息；所述悬挂系统控制器作为一个节点通过总线与整车控制器通信，计算整车需求牵引力和犁耕深度并将所得的信息发送至调速电机控制器，调速电机控制器控制所述调速电机，发送调整指令控制和调节犁耕深度和作业速度，实现所述悬挂系统和液压系统的驱动控制。
[0014]在上述方案的基础上，所述传感器包括车速传感器、位移传感器、角度传感器、后轮轮速传感器、销轴力传感器、销轴力传感器、姿态传感器；
[0015]所述车速传感器用于测量电动拖拉机的实际车速，设置在车身；所述位移传感器用于测量犁耕深度，设置在提升臂转动平面上；所述角度传感器用于测量机械提升臂的偏转角，设在提升臂上；所述后轮轮速传感器用于测量转速，设置在后轮中心，与车速传感器所得数据计算得出滑转率；所述销轴力传感器测量犁耕作业时的阻力，设置在下拉杆与机架连接处；所述姿态传感器用于测量电动拖拉机的横向、纵向偏转角、加速度，设置在车轮保护罩上方；所述悬挂系统控制器信号采集端口通过控制器线束与接线端子连接，然后分别与整机各传感器信号输出线连接，采集电动拖拉机整机状态信息与驾驶员设定信息。
[0016]在上述方案的基础上，所述第一电液比例换向阀、第二电液比例换向阀由阀体、阀芯、弹簧、两个比例电磁铁组成；按电信号输入控制液流方向和流量的液压控制元件。
[0017]在上述方案的基础上，所述第一电液比例换向阀、第二电液比例换向阀两端加有工作电压，未通电时阀芯由复位弹簧保持中立；通电时，吸引电磁铁推杆直接推动阀芯右移使得位移量与电气信号成正比，使阀芯的型槽逐渐打开从而控制液压油流流量；当电流改变时，电磁线圈产生不同大小的吸力，吸力推动比例阀的阀芯形成一定的阀口开度，而换向阀有两个电磁线圈可以使阀芯向两个方向移动，改变液压系统液压油的流量和流向。
[0018]在上述方案的基础上，所述单向定量泵经过第一电液比例换向阀、第二电液比例换向阀为所述提升液压缸供油控制提升液压缸的活塞杆的伸长量来带动机械提升臂绕连接支点做旋转运动，从而带动左侧的提升液压缸和右侧的提升臂，使得左右下拉杆上升，最终带动所述农机具上升，实现悬挂机构作业时的纵向姿态调节；当悬挂农具到达指定作业位置时，停止回油，提升液压缸通过由两个液控单向阀组成的单向液压锁组，保压回路。农机具最初为水平位置，调平液压缸的活塞杆处于中位，与提升杆长度相同；当活塞杆伸长时，农机具沿中心线逆时针旋转并往左侧倾斜，具有一定的左侧倾角；当活塞杆缩短时，农机具沿中心线顺时针旋转并往右侧倾斜，具有一定的右侧倾角。
[0019]在上述方案的基础上，提供一种电动拖拉机新型电液调平悬挂系统的控制方法：
[0020]建立调平机构的简化模型；
[0021]建立农机具与倾斜地面稳定时下拉杆与调平液压缸的位移量之间的关系式；
[0022]引入一阶惯性滤波算法对倾角传感器采样数据进行滤波处理；
[0023]以车身倾角的理论和实际测量值的误差和误差变化率为输入，以PID参数的调整量作为输出，通过模糊控制规则实现PID参数在线自整定；
[0024]通过改变脉冲占空比大小输出对应的控制电压以控制比例阀的阀芯开度，进而控制液压系统的流量以控制液压缸动作的速度；
[0025]模糊PID控制器产生的控制信号被比例放大器放大，从而调整PWM信号占空比的大小来控制电机转速，成比例输出电流给比例电磁铁，产生能够成比例移动线圈位置的力，控制液体的流动，按比例改变液体流动的方向，从而实现对调平部件的控制；驱动调平液压缸旋本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动拖拉机新型电液调平悬挂系统，其特征在于，包括：悬挂系统，液压系统；所述悬挂系统包括控制面板、悬挂系统控制器、传感器、三点悬挂装置；所述三点悬挂装置包括上拉杆、下拉杆、限位链、提升杆、机械提升臂、农机具、连接架；所述液压系统包括提升液压缸，调平液压缸，调速电机，单向定量泵，第一电液比例换向阀、第二电液比例换向阀、第一单向液压锁组、第二单向液压锁组、过滤器、溢流阀组、液压油箱；所述机械提升臂通过旋转套筒固定在电动拖拉机车架总成的后端；所述机械提升臂由左右两根直臂前部通过套筒相对车架旋转、中部通过拱形支撑架连接、尾部与所述调平液压缸和提升杆端部相连；所述调平液压缸设置在所述悬挂系统的一侧，两端分别通过螺栓与所述机械提升臂和下拉杆限位连接；所述限位链分布于悬挂系统两侧，一端与车架固定，一端与下拉杆固定；所述下拉杆分布于车架尾部两侧，通过螺栓与车架的三角圆板固定，另一端与农机具通过销连接限位；所述农机具采用三点连接，上端与上拉杠销连接，下部左右两端与下拉杆销连接；所述连接架设置于提升杆下端，一端与提升杆通过内置螺纹连接，一端与下拉杆通过多处通孔销连接；所述上拉杠横置与悬挂系统中，一端与车架固定的三角板销链接，一端与农机具的上端连接；所述提升杆竖直于悬挂系统中，上端于机械提升臂的末端销连接限位，下端与连接架固定连接；所述提升液压缸竖直布置在悬挂系统内，下端与车架固定的三角板销链接，上端的活塞杆接头与拱形支撑架销连接；所述液压油箱经过所述过滤器连接由调速电机驱动的单向定量泵，为所述提升液压缸和调平液压缸供油，分别通过所述第一电液比例换向阀、第一单向液压锁组以及第二电液比例换向阀，第二单向液压锁组、单向阀与提升液压缸和调平液压缸依次连接；所述溢流阀与单向定量泵连接；所述第一单向液压锁组、第二单向液压锁组用于提升液压缸和调平液压缸稳定在指定位置。2.根据权利要求1所述的一种电动拖拉机新型电液调平悬挂系统，其特征在于，所述控制面板安装在电动拖拉机的操作平台上，用于显示和输入；还包括：钥匙开关、前进档、后退档、驻车档、悬挂开关、调平开关。3.根据权利要求1所述的一种电动拖拉机新型电液调平悬挂系统，其特征在于，所述悬挂系统控制器安装在电控箱中，通过采集驾驶员输入的设定信息；所述悬挂系统控制器作为一个节点通过总线与整车控制器通信，计算整车需求牵引力和犁耕深度并将所得的信息发送至调速电机控制器，调速电机控制器控制所述调速电机，发送调整指令控制和调节犁耕深度和作业速度，实现所述悬挂系统和液压系统的驱动控制。4.根据权利要求1所述的一种电动拖拉机新型电液调平悬挂系统，其特征在于，所述传感器包括车速传感器、位移传感器、角度传感器、后轮轮速传感器、销轴力传感器、销轴力传感器、姿态传感器；所述车速传感器用于测量电动拖拉机的实际车速，设置在车身；所述位移传感器用于测量犁耕深度，设置在提升臂转动平面上；所述角度传感器用于测量机械提升臂的偏转角，设在提升臂上；所述后轮轮速传感器用于测量转速，设置在后轮中心，与车速传感器所得数据计算得出滑转率；所述销轴力传感器测量犁耕作业时的阻力，设置在下拉杆与机架连接处；所述姿态传感器用于测量电动拖拉机的横向、纵向偏转角、加速度，设置在车轮保护罩上方；所述悬挂系统控制器信号采集端口通过控制器线束与接线端子连接，然后分别与整
机各传感器信号输出线连接，采集电动拖拉机整机状态信息与驾驶员设定信息。5.根据权利要求1所述的一种电动拖拉机新型电液调平悬挂系统，其特征在于，所述第一电液比例换向阀、第二电液比例换向阀由阀体、阀芯、弹簧、两个比例电磁铁组成；按电信号输入控制液流方向和流量的液压控制元件。6.根据权利要求5所述的一种电动拖拉机新型电液调平悬挂系统，其特征在于，所述第一电液比例换向阀、第二电液比例换向阀两端加有工作电压，未通电时阀芯由复位弹簧保持中立；通电时，吸引电磁铁推杆直接推动阀芯右移使得位移量与电气信号成正比，使阀芯的型槽逐渐打开从而控制液压油流流量；当电流改变时，电磁线圈产生不同大小的吸力，吸力推动比例阀的阀芯形成一个阀口开度，而换向阀有两个电磁线圈使阀芯向两个方向移动，改变液压系统液压油的流量和流向。7.根据权利要求1所述的一种电动拖拉机新型电液调平悬挂系统，其特征在于，所述单向定量泵经过第一电液比例换向阀、第二电液比例换...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢斌，陈仲举，张胜利，罗振豪，侯宇豪，赵子豪，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：