电动拖拉机试验台开发

为了对新开发的电动拖拉机各项性能指标进行测试,本研究根据各项性能测试的试验要求,开发了电动拖拉机试验台。基于试验台模块化设计思想,分别设计了试验台电源模块、驱动模块、加载模块以及装夹装置;电源模块主要由电动拖拉机所用电池组及电源管理系统组成,驱动模块由电动拖拉机所用驱动电机及调速系统组成,加载模块则由磁粉制动器组成,装夹装置则由一些支架、夹紧机构组成。基于LabVIEW平台,开发了试验台虚拟测控系统,系统不仅具有数据采集、分析功能,还能够通过数据采集卡的输出通道控制加载模块。以研制的电动拖拉机为测试对象,进行了驱动轮输出特性及模拟作业等测试试验。结果表明:试验台功能全,不仅能够测试电动拖拉机各组成部件的输出特性、传递效率,还能测试电动拖拉机整车模拟作业性能,测控系统既可检测驱动和加载部件转矩、转速、电压、电流等12个信号,还能用来控制加载载荷。本研究所开发的试验台运行稳定,达到设计要求。     

黄花梨的动态特性试验研究

动态特性是评价水果质地和成熟程度的的一个重要指标。利用正弦曲线应力-应变动态试验测定了黄花梨的动态特性，发现在不同预加载荷、不同激振功率、不同成熟程度等条件下梨果实动态试验的弹性模量和相位角明显不同。这表明：在相同频率下，随预加载荷的增加，弹性模量值增加；在相同预载荷、激振功率和频率下，未成熟黄花梨的动态试验相位角较小、成熟黄花梨的相位角较大，未成熟黄花梨的动态试验弹性模量较大，成熟黄花梨的弹性模量较小     

后轮驱动轮式拖拉机牵引特性测试及分析

牵引特性是拖拉机的主要动力性能指标和经济性能指标,以铁牛55和铁牛654拖拉机作为牵引车和载荷车进行试验,测定了拖拉机常用作业挡位时的牵引特性参数:挂钩牵引力与滑转率、实际速度、牵引功率的关系。按工作挡位将试验数据样本分组,应用MatLab对牵引力记录曲线进行图像处理和数据采样,根据所得数据绘制并分析了滑转率、实际速度和牵引功率随挂钩牵引力变化的关系。所得结论对铁牛55型等同类机型拖拉机的使用操作提供了理论和技术参考。     

拖拉机作业负荷仿真装置

为将拖拉机作业机组室内仿真控制研究中模拟的作业阻力转化为拖拉机作业负荷，设计了一种拖拉机作业负荷仿真装置，由拖拉机动力输出轴、万向节传动轴、增速箱和电涡流测功机、模拟犁架和液压加载器几部分组成。试验结果表明，阻力模拟加载系统中牵引力和电涡流测功机产生的制动转矩变化规律与耕深阶跃信号变化规律相同。测功机产生的制动转矩实测值与设定值变化趋势一致。该装置能在计算机控制下实现拖拉机作业负荷的实时模拟和对机组进行各种加载试验研究。     

基于CRUISE与正交试验的纯电动拖拉机参数优化

针对纯电动拖拉机续航能力不足,各参数对续航能力的影响研究较少等问题,在CRUISE中搭建了纯电动拖拉机动态仿真平台,创建了拖拉机运输作业工况,选取使用质量m、变速器速比i_g、牵引负荷F_T和载荷分配系数 λ等 4个重要参数,运用正交试验、二次旋转通用组合试验、单因素回归的方法,分析了其对纯电动拖拉机续航能力的影响。结果表明,纯电动拖拉机能够按照运输工况行驶,续航时间随使用质量、牵引负荷增加而减小,随载荷分配系数增大而增大,随变速器速比的增加先增大后减小。当m=900 kg,i_g=1.906,F_T=294 N,λ=0.8时,续航时间能够达到最大值7.716 h。表明拖拉机作业工况制定合理,仿真平台搭建正确,参数优化方法合理,适用于纯电动拖拉机的参数优化工作。     

设施大棚履带电动拖拉机能量管理仿真研究

针对单一能源电动拖拉机适应性差的问题,提出了一种基于超级电容辅能的双能源结构.结合电动拖拉机作业实际,对旋耕工况采用锂离子和超级电容协调供电模式,并设计了双能源逻辑门限控制规则.利用Matlab/Simulink建立仿真模型,并对单一能源和双能源2种模式下锂离子电池的荷电状态(SOC)、工作电流以及功率分配进行了仿真分析.仿真试验结果表明,在双能源控制模式下,遇到突变载荷工况时锂离子电池SOC下降变缓,锂离子电池输出更平滑,锂离子电池和超级电容共同提供突变载荷工况的功率,且超出基础功率部分由超级电容提供.锂离子电池免受突变电流的冲击,进而延长了锂离子电池的使用寿命,达到了预期控制目标.     

丘陵山地拖拉机加载仿形试验台设计

针对丘陵山地拖拉机电液悬挂控制系统试验条件复杂,过程繁琐以及重复性较差等问题,设计一种室内加载仿形试验台。该试验台由安装位置可调整的坡地仿形模块与辅助装置、模拟加载模块以及测控系统等功能模块组成,在电液伺服控制系统的作用下模拟丘陵山地拖拉机的作业坡度和耕作阻力,测试拖拉机电液悬挂控制系统性能。以TS-404H拖拉机为试验对象,坡地等高线为作业路线,运用该试验系统进行丘陵山地拖拉机电液悬挂系统的坡地自适应调整试验,对试验台系统的坡地仿形模块和模拟加载模块进行试验验证。结果表明:在预定坡度目标0°~15°范围内,该试验台仿形模块模拟坡度的最大误差为4.2%,平均误差为3.8%,调整时间1.2 s,超调量为9%;当模拟土壤阻力为6.5 kN时,加载模块的响应时间为1.2 s、最大误差4%,平均误差2%,能够满足中小型丘陵山地拖拉机电液悬挂控制系统对试验设备的性能要求。     

小型履带自走式电动多功能作业平台的设计及试验

针对传统小型拖拉机(功率低于10 kW)采用内燃机轮式驱动,排放污染大、环境适应性较差、作业功能单一等问题,研制了一款履带自走式电动多功能作业平台,通过搭载旋耕和起垄机具完成田间作业。平台主要由电机、电池箱、变速箱、履带底盘、座椅、悬挂机构、操纵机构、PTO输出等组成;电动机输出轴将动力传递到变速箱输入轴,调节变速箱档位,改变平台前进速度,作业过程电机保持恒速运转,使PTO(动力输出装置)转速恒定,保证平台平稳作业。主要对传动系统、动力参数、履带行走机构进行了设计。确定电机型号XQ–7.5–6,额定功率7.5 kW,功率储备系数20%;传动系统包含3个前进档和1个倒退档;履带宽度230 mm,节距72 mm,轨距650 mm。旋耕及起垄试验结果表明:旋耕平均耕宽86.4 cm,平均耕深16.9 cm;起垄平均垄顶宽42.4 cm,平均垄底宽82.7 cm,平均垄高26.8 cm;作业过程中,电机转速在平均转速的7%～10%波动,平台运行平稳,动力输出均匀;选择功率储备系数20%,能够满足小型拖拉机旋耕、起垄作业需求。     

2ZJ—4型水稻插秧机载荷特性的研究

以国产２ＺＪ－４型手扶机动水稻插秧机作为试验样机，对该机的载荷特性进行深入的理论分析和试验研究，明确了水稻插秧机在水田作业时各部分的载荷特性及整机的功率分配。为产品出厂检测提供了具体的实际加载依据，可供生产厂家采用；同时，本项研究也提供了一整套插秧机动载荷特性的测试系统以及噪声干扰的消除方法，亦可供同类型插秧机研究课题借鉴。     

纽荷兰TM175型拖拉机

在大功率拖拉机中,74~132kW(100~180马力)功率区段拖拉机的重要地位和作用是不可替代的。在这个区段间的拖拉机,既要具有大拖拉机功率强劲、适合重负荷作业的优势,又要保持小型拖拉机进行中等负荷与轻负荷作业机动灵活的特点,同时还要对不同作业项目和作业条件具有较好的适应性     

拖拉机传动系统动态负荷特性的研究

通过对拖拉机实际工况的试验研究,给出了拖拉机动态负荷的概率分布、波动特性、能量分布规律及调整因素对负荷波动影响关系。     

青贮灌装平台的研制

青贮灌装平台的研制主要对设备的结构和传动进行了设计和计算。利用中型马力拖拉机提供牵引和动力输出,实现平台在移动中连续、均匀地卸料,满足青贮灌装机的生产效率,保证与青贮灌装机的对接,保证青饲运输拖车卸料灵活。     

基于模糊PID的山地拖拉机调平控制系统的设计

在自行开发的山地拖拉机调平机构上加装了自动调平控制系统。系统以可编程逻辑控制器(PLC)为主控核心,以倾角传感器为车身平台倾角检测机构,以模糊PID为调平控制算法,通过监测倾角传感器检测的角度值来实时调整伺服电机的转动与伺服电缸的伸缩,以实现车体平台的自动调平。静态试验结果表明,拖拉机车体平台在倾斜15°的情况下,车体平台横向和纵向单独完成调平分别用时1.851 s和1.882 s,同时调平在3.319 s内完成。动态试验结果表明,拖拉机在行驶速度1.73 km/h、最大坡度15°时,完成车体平台横向和纵向调平分别用时6.253 s和6.853 s;调平时最大超调角分别为9.053 3°和8.687 2°,调平后车体平台角度偏差最终可控在0.5°。     

基于核密度估计的拖拉机传动轴载荷外推方法

为编制拖拉机传动轴在实际作业工况下的载荷谱,针对拖拉机传动轴载荷具有单峰和多峰的特点及参数外推的局限性,运用拇指法(Rule-of-thumb,ROT)确实带宽,提出一种改进的基于核密度估计(Kernel density estimation,KDE)的载荷外推方法。通过搭建拖拉机传动轴无线扭矩测试系统并进行田间试验,获得了传动轴犁耕工况下的载荷数据,采用拇指法求得From-To雨流矩阵的最优带宽,并由雨流矩阵计算出核密度估计阈值,对大于阈值的载荷采用基于核密度估计的非参数法进行外推,小于阈值的载荷则按比例外推,最后对外推载荷的合理性进行验证。结果表明:与传统非参数法相比,采用基于核密度估计的外推方法时,运算时间缩短了54.16%;与实测载荷相比,外推后的均值、标准差和最大值的误差分别为2.2%、0.87%和6.3%,拟合度R2和伪损伤比均大于0.99。用此方法对传动轴的其他工况载荷进行外推,同样得到了良好的效果。基于核密度估计的外推方法有助于编制反映拖拉机传动轴实际受载工况的载荷谱,同时为具有相似载荷分布特点的机械零部件载荷外推提供参考。     

串联式混合动力拖拉机分动箱的设计与试验

设计的串联式混合动力分动箱由输入轴、中间轴、输出轴以及轴上齿轮和一对滑移齿轮组成。为减小分动箱体积,同时满足配套旋耕机较大耕深需求,在满足结构、强度、刚度等约束条件下,以分动箱总中心距和齿轮总体积最小为目标函数,建立了分动箱参数优化的数学模型。采用基于改进粒子群算法(PSO)的参数优化策略,优化结果表明,与基本粒子群算法相比,改进后的粒子群算法在收敛速度和收敛精度方面均有明显提高,改进后的齿轮总体积减小了2.9%,优化精度提高了1.5%。分动箱运动学仿真及试验结果表明,优化后的分动箱动力输出轴(PTO)动力性能符合要求,能够满足配套旋耕机的工作要求。     

光纤光栅车辆称重测速关键装置设计与试验

为了满足高速公路计重收费,治理超载超限,以及海关、煤矿、电厂、水泥厂、粮库等货车运货量大且按重量交易的场所的需求,采用光纤布拉格光栅压力传感器与复合材料相结合,构成秤体并实现了车辆的动态称重测速。进一步进行了静态载荷下的仿真试验和动态运行试验,当载荷增加时,不同载荷下测量到的差值比较稳定,静态应变试验最大相对误差为2.7%,动态载荷试验最大相对误差4.7%。试验表明,论文中称重测速装置对载荷的变化敏感,误差小,具有较高的可靠性。     

驱动式圆盘犁机组的受力分析

以整个机组为对象,对驱动式圆盘犁机组作受力分析．计算了拖拉机前后轮载荷的变动量,机组的直线行驶性能,驱动式圆盘犁在水平面内的平衡,以及工作参数、悬挂参数对水平面内平衡的影响,并以１ＬＹＱ－４２２驱动式圆盘犁机组田间实测数据进行验算．结果表明,拖拉机前后轮载荷变动量及偏转力矩均较小;当耕作速度较大时,圆盘偏角对平衡性能影响较大;水平瞬心π２靠近驱动轮轴及右侧时可提高平衡能力．     

电动拖拉机双电机驱动单元控制系统设计与实验

针对电动拖拉机双电机驱动系统的模式管理需求,设计了一种双电机驱动单元的控制系统及其控制器DMU(Drive Manage Unit).基于ISO 11783协议制定了整车控制网路结构,并以此确定了DMU子CAN总线各节点,设计各节点传输报文ID和PGN.在驱动单元中,通过控制驱动箱齿轮啮合状态和电磁离合器通断电来实现双电机动力分离和耦合,完成工作模式配置. DMU采用MC9S12XEP100为核心,完成硬件电路设计和软件编程.搭建双电机驱动系统实验平台,进行了犁耕作业、旋耕作业和子CAN总线数据分析实验.实验结果表明,驱动管理单元可以实现控制电机1和电机2的转速转矩模式,电机1在46.5 N·m恒转矩模式下,随转速变化的最大偏差为0.7 N·m,符合犁耕作业要求;电机2收到540 r/min指令后,随负载变化输出转速范围在540±62 r/min,满足PTO在恒转速下工作;总线上传输信息正确.     

影响驱动圆盘犁平衡与入土若干因素的探讨

根据驱动圆盘犁的外载特性,详细论述了驱动圆盘犁平衡存在的若干问题及其影响因素.指出动力输出轴的转向对驱动圆盘犁平衡及入土性能具有较大的影响,牵引阻力对平衡的影响视土壤条件而定,圆盘外刃面与凸面具有平衡侧向力的作用,提升状态驱动圆盘犁的偏转会损坏驱动轮高花纹.提出采用左翻驱动圆盘犁,可以提高驱动圆盘犁的平衡性能和入土性能.