拖拉机电液控制技术

1、以拖拉机液压悬挂装置为主要对象，探讨和研究其在实现机-电-液智能控制方面的关键技术。

2、分析了现有拖拉机液压悬挂机组的结构、类型和控制方法，确定了所研究的电液耕深控制系统的总体方案，建立了拖拉机电液悬挂作业机组试验研究平台。

3、本书研究得出的平台，可提高拖拉机液压悬挂装置的工作平稳性，减少液压系统的泄漏，以达到节能的目的，提高悬挂机组的操作自动化水平。

 

 

本书以拖拉机液压悬挂装置为主要对象，探讨和研究其在实现机-电-液智能控制方面的关键技术，从而提高拖拉机悬挂装置的机-电-液控制系统的技术性能。

本书研究的内容包括：控制信号的传感、检测和传输技术；悬挂装置的控制方法和控制系统；与机-电-液智能控制配套的液压系统的优化匹配问题，拖拉机悬挂机组在操作过程中的平稳性问题和节能问题。通过对这些关键技术的研究，提出了一套关于拖拉机液压悬挂装置的机-电-液智能控制系统的基本方案和设计理论，可提高拖拉机液压悬挂装置的工作平稳性，减少液压系统的泄漏，以达到节能的目的，提高悬挂机组的操作自动化水平。

本书适合从事农业机械相关工作的技术人员参考，也可供高校相关专业师生学习研究。

 

第1章绪论001

1.1拖拉机电液控制技术概述002

1.1.1无级变速技术002

1.1.2动力换挡技术002

1.1.3拖拉机ABS制动系统003

1.1.4线控转向技术005

1.1.5基于卫星定位的拖拉机自主驾驶系统005

1.2拖拉机液压悬挂系统的发展现状及发展趋势006

1.2.1电液控制技术的发展006

1.2.2拖拉机挂接技术的发展007

1.2.3拖拉机液压技术的发展008

1.2.4耕深控制技术的发展009

1.2.5耕深传感器013

1.2.6国内研究现状013

1.3本书主要内容015

第2章拖拉机作业机组控制系统液压油路设计017

2.1液压系统方案确定017

2.1.1液压系统设计要求017

2.1.2液压系统方案设计017

2.2液压控制系统的设计020

2.2.1液压元件的选择020

2.2.2液控换向阀设计020

2.3动压反馈装置的参数匹配分析021

2.3.1基本方程021

2.3.2加动压反馈后动力机构的传递函数及阻尼比022

2.3.3动压反馈装置设计参数分析023

2.4试验平台设计024

本章小结026

第3章拖拉机作业机组耕深控制系统控制器设计027

3.1耕深控制系统的方案027

3.2耕深控制系统硬件设计028

3.2.1控制单元设计028

3.2.2控制系统输入输出电路设计031

3.3拖拉机作业机组耕深控制方法032

3.3.1耕深调节方法032

3.3.2控制器的结构类型032

3.3.3控制系统软件实现方法的研究033

本章小结034

第4章拖拉机耕深控制作业机组数学模型的建立036

4.1液压悬挂机组的运动分析和动力分析036

4.1.1悬挂机组的运动分析036

4.1.2悬挂装置动力分析044

4.2拖拉机电液悬挂机组提升、下降的动态过程数学分析045

4.2.1拖拉机悬挂机组提升过程数学分析045

4.2.2拖拉机电液悬挂装置下降过程数学模型的建立051

4.3拖拉机作业机组操作的平顺性分析055

本章小结057

第5章拖拉机耕深控制系统工作性能仿真研究058

5.1电液悬挂控制系统仿真模型的建立058

5.2作业机组液压系统的液压冲击仿真研究059

5.3作业机组操作平顺性仿真研究063

5.4作业机组耕深控制方法的仿真研究066

5.4.1输入、输出变量模糊子集的设计067

5.4.2模糊控制规则的确定067

5.4.3力位综合控制系统的仿真068

本章小结071

第6章拖拉机作业机组耕深控制的试验研究072

6.1试验平台072

6.1.1试验平台组成072

6.1.2试验条件073

6.2拖拉机电液悬挂机组操作平顺性及压力冲击试验研究073

6.2.1试验步骤074

6.2.2试验结果分析074

6.3拖拉机液压系统泄漏问题的研究078

6.4新型液压分配器发热能量损耗及卸荷压力的研究079

6.4.1卸荷压力研究079

6.4.2能耗研究079

6.5拖拉机新型液压分配器的响应特性试验研究080

6.5.1新型液压分配器快速性研究080

6.5.2拖拉机原液压分配器快速性研究081

6.6拖拉机电液悬挂机组耕深控制方法的试验研究082

6.6.1拖拉机作业机组控制装置的静态、动态特性研究082

6.6.2拖拉机作业机组控制装置的幅、相频特性试验083

本章小结084

附录1传动比的计算086

附录2悬挂机构受力计算089

附录3农具提升过程液压系统结构参数的确定091

附录4农具下降过程液压系统结构参数的确定095

附录5悬挂机组振动模型仿真参数的选取097

参考文献099

 

大马力拖拉机提升器作为大马力拖拉机的核心零部件，可连接拖拉机和农机具，完成拖拉机耕深作业，实现力调节、位调节、力位综合调节等耕深控制方法，其性能好坏直接影响拖拉机农耕作业的质量。目前在拖拉机行业，大马力拖拉机快速发展，但在耕深控制方面仍然基于机液控制的提升器和强压提升器，研发符合实际需求的大马力拖拉机耕深控制系统，很有必要。

本书对拖拉机作业机组耕深电液控制方法及系统进行了系统的研究，旨在提出一套关于拖拉机液压悬挂装置的机-电-液智能控制系统的基本方案和理论，以提高拖拉机电液悬挂装置的自动化水平和工作性能。

本书内容主要包括以下几个方面。

(1)分析了现有拖拉机液压悬挂机组的结构、类型和控制方法，确定了所研究的电液耕深控制系统的总体方案，建立了拖拉机电液悬挂作业机组试验研究平台。基于我国常用中等功率拖拉机液压系统的特性和作业机组的工作性能要求，设计了电液悬挂装置的液压分配器，其中所有液压控制阀均采用了螺纹插装阀并且油路采用集成块连接，使得分配器体积小，结构紧凑；此外，利用锥阀密封性好、通流能力强的特点，解决了液压控制系统的内泄漏问题和系统的发热问题。

(2)设计了拖拉机作业机组耕深控制系统的控制器硬件和软件系统。在控制器硬件设计方面，主要设计了电源电路、时钟电路、复位电路和调试电路，以及传感器信号检测电路和电磁阀控制电路等输入输出电路。利用嵌入式系统的操作系统完成了控制器软件的设计。

(3)基于状态空间法，建立了拖拉机液压控制系统及作业机组的数学模型。对拖拉机作业机组进行了动力学和运动学分析，基于所设计的液压系统在农具提升和下降过程的非对称性特点，分别建立了悬挂机组农具提升和下降过程的数学模型；此外，还建立了拖拉机作业机组的平顺性数学模型。

(4)利用Matlab软件的Simulink编制模块，建立了拖拉机液压控制系统及作业机组的仿真模型；仿真研究了液压系统的液压冲击特性及其主要影响因素，以及液压冲击对拖拉机作业机组俯仰振动的影响；研究确定了拖拉机作业机组控制器的模糊控制策略，通过力位综合控制仿真模型，研究了电液悬挂装置的耕深控制性能。

(5)通过所建立的拖拉机电液悬挂作业机组试验研究平台，对所研制的电液控制系统和原机液控制系统的工作性能以及耕深控制方法进行了试验研究，主要包括拖拉机作业机组的俯仰振动试验、液压冲击试验、能耗及卸荷压力试验、耕深调节方法的幅相频特性，以及两种液压系统的对比试验研究等。

本书由尹修杰著。编写过程中，得到了单位领导和同事的大力支持与帮助，特此表示感谢！

由于水平所限，书中不足之处难免，敬请广大专家与读者批评指正。

著者