基于Simulink的纯电动拖拉机传动系统仿真研究

针对燃油拖拉机目前存在高污染、高油耗等问题,电动拖拉机的研发应用成为当前农业机械化的一个重要发展方向。在理论计算的基础上对牵引电动机、变速器和动力电池组等进行了选型设计,并对设计研发中的纯电动拖拉机传动系统进行了仿真研究。研究表明,所建模型能够真实地反映电动拖拉机的运行状态,实际速度与目标速度吻合良好,两者误差绝对值的平均值为0.298,电动拖拉机在运输工况下持续工作时间可达4.5 h,在犁耕工况下工作时长为4.2 h。     

基于带传动的四轮驱动传动系统的仿真与试验

【目的】针对传统两轮驱动船式拖拉机存在的传动效率低、机动性差等问题,设计一种四轮驱动传动系统,能够提高整机传动效率和机动性,增加转向时的灵活性,提高作业效率.【方法】运用ADAMS软件对传动系统进行了平整路面动力学仿真,并将试制的传动系统安装在船式拖拉机上,在水泥路面条件下进行直线性能试验和原地转向性能试验.【结果】直线行驶时,4个轮胎的角速度为0.93r/s,同步性好且传动效率高,直线性能的偏驶率为0.77%,符合国家标准;原地转向行驶时,样机在档位为1档、2档、3档和倒挡时的最小转向半径分别为0.02,0.023,0.024,0.022m,转向占用面积小,在档位为3档时,测得最小周转向时间为9.29s,最大转向角速度为0.68r/s,转向效率高,不同档位可提供不同的转向角速度,满足田间作业的复杂性要求;原地转向的转向角速度大且波动大,不适应于高速急转向和对方向进行纠偏.【结论】采用同步带式传动系统能使船式拖拉机的行走性能显著提高.     

四轮独立驱动电动拖拉机牵引作业转矩分配研究

[目的]为使四轮驱动电动拖拉机在牵引作业工况下能够获得更好的牵引性能,提出轮边电机式独立驱动方案,驱动轮转矩实时可控。[方法]采用力矩平衡的方法,对牵引作业工况下的四轮独立驱动拖拉机进行动力学分析,得到前、后轮垂向载荷转移随挂钩阻力矩变化的关系。基于驱动轮的地面附着性能,以载荷比为转矩分配依据,建立前、后轮转矩分配比基于挂钩阻力矩变化的Matlab/Simulink仿真计算模型。根据参数计算,匹配合适部件,搭建了四轮独立驱动电动拖拉机试验台架。根据仿真结果在台架上通过Lab VIEW编程测控实现转矩分配随牵引阻力矩变化而变化。[结果]牵引作业时,前、后驱动轮垂向载荷发生改变,重心后移,驱动轮的地面附着能力改变。基于载荷比转矩分配最多可以比均匀分配提高800 N·m的有效驱动力矩。[结论]采用驱动轮力矩平衡的方法,以车轮垂向载荷为转矩分配依据,得到牵引作业下前、后驱动轮的转矩分配与挂钩阻力矩的关系。按照规律对转矩合理分配,提高拖拉机的牵引性能和能量利用效率。     

串联式混合动力拖拉机驱动系统设计匹配与牵引试验

[目的]为了提高串联式混合动力电动拖拉机的动力性,设计了一种后轮轮毂电机独立的驱动系统。[方法]通过理论分析探讨了各驱动部件的参数设计与匹配方法,提出以犁耕工况下的牵引力、牵引效率及运输工况下的爬坡度、最大载质量作为该驱动系统的动力性能评价指标,并搭建试验台进行测试。[结果]分析可知:该串联式混合动力驱动系统在纯电动驱动模式下可提供的最大牵引力为8 775.1 N,牵引效率为0.82~0.86,最大爬坡度可达40.2%,在坡度为0、4%、8%、12%的路面行驶可承受的最大载质量分别为9 088.2、5 408.8、3 569.1、2 465.3 kg;在混合动力驱动模式下可提供的最大牵引力可达8 115.2 N,牵引效率为0.60~0.85,最大爬坡度可达37.3%,在坡度为0、4%、8%、12%的路面行驶可承受的最大载质量分别为8 516.0、5 027.4、3 283.1、2 236.4 kg。[结论]该驱动系统在两种驱动模式下均可满足较大耕深的犁耕作业要求,适应较大坡度的大载质量运输要求。     

基于SRM的电动拖拉机驱动系统设计与仿真

[目的]针对传统拖拉机排放高、传动系统结构复杂、受能源影响大等问题,设计了一种新型电动拖拉机驱动系统。[方法]通过对传动系各部件定性分析以及横向对比各常用电机,选取了基于开关磁阻电机的电动拖拉机驱动系统,在充分发挥电机特性的基础上精简了传动系,增加了布置灵活性;通过最优选择电池型号及组数,提高了续航能力;最后在MATLAB/Simulink8.7环境下对驱动系统进行仿真验证。[结果]分析表明,该电动拖拉机驱动系统具备较高的带载启动能力与一定的连续作业时间,通过对调节器与控制器的控制可实现车辆的无级变速,结合辅助电机及调压电路可实现动力输出装置的独立升降功能。[结论]该研究结果可为电动拖拉机与特种工程车辆驱动系统的优化与设计提供一定的参考。     

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。     

一种滑移式升降可调通用底盘结构设计与关键技术研究

目前设施农业机械多以内燃机为动力源,与电动机驱动比较,存在污染严重、操作不灵活等问题。故,提出了一种前、中、后均可悬挂农机具的滑移式升降可调通用底盘设计思想,搭建了通用底盘的结构模型;为满足底盘平面倾斜升降调节要求,设计了一种液压滑轨升降调节机构。采用体积小、比功率大、传动效率高的电动轮毂作为四轮独立驱动系统的行走轮,建立了电动轮毂加速过程的受力平衡方程。为增加连续作业时间,采用串联式混合动力结构;分析了四轮独立驱动在滑移转向工况下,内外两侧电动轮毂转速与转弯半径的运动关系,为滑移式升降可调通用底盘的样机试制和控制策略及算法的设计奠定理论基础。     

大马力拖拉机新型液压功率分流无级变速器优化设计

[目的]为满足大马力拖拉机不同作业工况下的负载和行驶速度需求,提出一种四区段液压功率分流无级传动系统。[方法]首先,确定无级变速器的传动方案,首次将中间轴式机械有级变速器和静液压无级变速器(HST)并联,基于等比传动的速度连续性和传动效率最优原则,确定机械变速器传动系统参数,然后,计算HST系统功率并对泵马达调速系统油路进行设计和元件选型,最后,基于AMEsim软件构建液压功率分流无级变速器及拖拉机整机仿真模型,对该变速器传动特性及拖拉机典型作业工况进行了仿真分析。[结果]该变速器可在0~50 km·h-1范围内实现无级调速,具有接近恒功率传递的段间转矩比分布,且在无级调速过程中具有最高44%的液压分流功率;分别使用HM2与HM1段进行犁耕作业,拖拉机行驶速度与发动机比油耗分别为8.5 km·h-1、215 g·(k W·h)-1和6.1 km·h-1、300 g·(k W·h)-1。[结论]该变速器结构紧凑,传动效率高,调速范围广且全程可实现无级调速,满足大马力拖拉机在不同工况下的作业需求,在同等作业条件下,使用较高的变速器工作段位与较低的发动机转速,可提高拖拉机的燃油经济性。     

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.     

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。     

飞轮转动惯量的动态设计

目前国内一些《机械原理》教材关于飞轮转动惯量的设计计算均是一定假设条件下的静态计算。文中提出了一种新的飞轮转动惯量的计算方法：动态计算法，并对其特点和结果进行了分析。     

Gaussian free-energy dependence of electron-transfer rates in iridium complexes

The kinetics of photoinduced electron-transfer (ET) reactions have been measured in a series of synthetic donor-acceptor complexes. The electron donors are singlet or triplet excited iridium(I) dimers (Ir(2)), and the acceptors are N-alkylpyridinium groups covalently bound to phosphinite ligands on the Ir(2) core. Rate constants for excited-state ET range from 3.5 x 10(6) to 1.1 x 10(11) per second, and thermal back ET (pyridinium radical to Ir(2)(+)) rates vary from 2.0 x 10(10) to 6.7 x 10(7) per second. The variation of these rates with driving force is in remarkably good agreement with the Marcus theory prediction of a Gaussian free-energy dependence.     

Comparison of Calculation Methods for Potential Reference Crop Evapotranspiration ETo in North Xinjiang

Reference crop evapotranspiration (ETo) is a critical part in water cycle and water balance of ecosystem,which is greatly important to effective utilization of agricultural water resoumes and for making reasonable irrigation system.In order to propose a suitable method for computing ET0 in North Xinjiang,based on daily meteorological data from May 1 to September 30,2010 provided by Weather Station of Fuhai County,we used FAO56 Penman-Monteith as the standard formula to compute ET0,compared the differences and relations between such the method and other 4 calculation formulas,and analyzed the cause of the deviation,finally evaluated the applicability of computational method in North Xinjiang.The results showed that the calculation results by FA056 PM Method was approximate to that by FAO Penman method and IA method,of which the relative error was 9.26％ and 13.51％ respectively,the ET0 results calculated by PT method and HS method were generally greater than the results by FAO56 PM,and their deviation was very obvious.     

干线天然气管道运行可靠性评价方法

干线天然气管道是我国重要的战略能源通道，其运行可靠性研究显得十分必要。基于国内外相关文献调研，结合干线天然气管道的工艺特点，对干线天然气管道运行可靠性的重点评价指标进行筛选，并给出计算方法；运用可靠性基本理论和统计学基本方法，提出一种针对管道单元及压气站单元的运行可靠性评价方法；运用可靠性框图，建立单元与系统之间的联系，运用故障树分析法确定系统的薄弱环节，最终提出干线天然气管道系统运行可靠性的评价方法。（图5，表2，参31）     

作物蒸发蒸腾量的人工神经网络模型研究

采用盆栽试验,利用BP-人工神经网络模拟作物的蒸发蒸腾量,分别构建ET1(气象因子)、ET2(气象因子与播种天数)、ET3(气象因子、播种天数和含水率)3种人工神经网络模型,并将预测结果与称重法得到的实际值ET进行比较,结果表明,所构建的ET3模型的计算精度较高,是一种最优的计算作物蒸发蒸腾量的BP-人工神经网络模型。     

作物蒸发蒸腾量的人工神经网络模型研究

利用BP-人工神经网络考虑气象条件、土壤水分条件以及作物的生物学特性3方面因素，构建作物蒸发蒸腾量（ET）模型。     

直线轨迹机构的解析法设计

本文研究了用解析法设计实现直线轨迹的平面铰按机构的一种计算方法,并算出了实例的数字结果。从由所得数字结果得出的机构运动轨迹可见,这种设计方法有很高的精度。这种方法也可用于其他轨迹实现机构的设计,有较高的实用意义。     

参考作物蒸发蒸腾量计算方法在拉萨的适用性对比分析

利用西藏拉萨站点1955—2006年的气象资料,以世界粮农组织推荐的Penman—Monteith方法作为计算参考作物蒸发蒸腾量（Ero）的标准,讨论Hargreaves公式、Priestley—Taylor方法和1948年修正Penman方程3种计算Ero方法在西藏高原的适用性。结果表明,3种Ero计算方法的优劣顺序为1948年修正Penman方程、Hargreaves公式、Priestley—Taylor方法。     

含蜡热油管道稳态与瞬态的温降计算

含蜡热油管道在设计及实际运行过程中,油品密度、粘度、比热容沿程随温度变化,沿线流型与流态也不断变化,这些都是计算管道温降必须考虑的因素.从能量方程出发,计入析蜡潜热的影响,推导出管道沿线流量变化不大时的瞬态温度方程,并利用三特征线方法进行求解,提高了含蜡热油管道的计算精度,并为其设计计算及仿真软件的开发提供了理论依据.     

输气管道热连接的设计计算

介绍了干线输气管道热连接分支管道的设计计算方法。以科威特集气站项目工程干线输气管道热连接分支管道为例，对输气管道热连接补强计算和管道承压能力校核作了介绍。