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。     

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。     

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。     

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。     

电动拖拉机传动系设计理论与方法研究

基于电驱动的特点,提出了一种电动机和变速箱协同调速的电动拖拉机传动系统结构方案.在对电动拖拉机牵引特性进行理论分析的基础上,提出了电动拖拉机动力性评价指标及其计算公式;并对电动拖拉机动力传动系统各部件主要参数的设计理论和计算方法进行了探讨,提出了一套电动拖拉机驱动系统设计理论和计算方法.以某电动拖拉机为研究对象,通过计算分析了小同上况、不同档位下的驱动力和爬坡度与速度的关系以及不同工况下一次允电连续作业时间与速度的关系.分析表明,小同档位下驱动力随速度增加而下降,其变化趋势与电动机输出特性一致;不同档位下爬坡度随速度增加而迅速减小,例如在第V档作业时,当速度达到15 km·h-1时,爬坡度小足1%;一次充电连续作业时间随速度增加而下降,而且作业工况对它具有较大影响.     

基于轮毂电机驱动的电动微耕机机架设计与分析

[目的]设计适合设施农业用电动微耕机作业工况及功能要求的机具。[方法]应用ANSYS软件对机架进行有限元分析,按照适合高效设施农业作业的结构尺寸和实际工作条件,建立耕机机架三维模型,进行旋耕受力分析和机架有限元分析。通过分析与计算,确定其工作受力和结构参数,并制作机架实体,进行相关试验验证。[结果]通过有限元分析,得到了机架有效数据。根据优化设计参数制作了机架实体。经试验验证,新设计的机架结构可满足各种工况需求。[结论]该研究为进一步的轮毂电机驱动的微型农机具结构优化设计提供了理论依据。     

农机自动导航电动方向盘性能测试分析

电动方向盘传动紧凑,对农业机械转向系统改动小,是农机自动导航技术的关键部件。该文介绍了基于电动方向盘的农机自动导航系统和电动方向盘结构特点,针对国内三款电动方向盘进行了扭矩-转速特性和正常工作电压性能测试,试验结果表明,三款电动方向盘电机的可控运行转速范围分别为0-200 r/min、0-109 r/min和0-100 r/min,输出功率大小为WA> WB> WC;电流大小为IA>IB>IC,其中A款电动方向盘带载能力最强。将A款和B款电动方向盘安装到拖拉机上进行了田间试验,结果表明A款和B款电动方向盘导航拖拉机跟踪直线路径的位置误差标准差分别为1.86 cm和1.60 cm,最大误差分别为-2.9 cm和2.9 cm。     

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.     

电动拖拉机发展现状与趋势

传统燃油拖拉机作业时会有产生大量尾气、振动、噪音污染等问题,不适合密闭的温室大棚环境作业,电动能源清洁高效、节能降本、控制灵活等优点,使得以电能为动力的电动拖拉机应运而生,并已逐渐成为未来拖拉机的发展趋势之一。为此,回顾电动拖拉机的发展历程,并对目前国内外电动拖拉机研究现状进行总结;进一步分析电动拖拉机的电池与能量分配技术、传动与转向技术、悬挂技术与控制方法、自动导航及系统仿真等关键技术,以及这些技术的发展现状与存在的问题;最后提出电动拖拉机的发展趋势与建议,以期为今后电动拖拉机的研究及其发展提供借鉴意义。     

履带式拖拉机作业性能的计算机模型

本文建立了农用履带式拖拉机田间作业的微机模拟模型。该模型将发动机特性、传动系、行走系特性及土壤强度性质容为一体,以模拟整体拖拉机田间作业。文中列出了具有代表性的模拟结果,与实验数据进行比较表明,模拟结果能够较为准确地反应实际情况。该模型可用来模拟田间试验、研究土壤强度和拖拉机参数对拖拉机作业性能的影响,对拖拉机使用性能的研究将起到一定的作用。     

基于模糊控制的拖拉机转向跟踪控制研究

【目的】对拖拉机转向跟踪控制进行研究,寻求提高转向跟踪控制精度的方法。【方法】以福田欧豹4040型拖拉机为研究对象,以车辆航向角偏差和前轮转角为输入变量,转向驱动电机转速为输出变量,设计车辆转向控制模糊控制器,并用于拖拉机航向角的控制。【结果】拖拉机以0.53 m/s的速度行驶时,航向角偏差可控制在1°以内;拖拉机在50 m行驶距离内,最大横向偏差为0.16 m。【结论】所设计的控制器能够满足拖拉机转向跟踪控制的要求。     

基于力反馈的拖拉机驾驶机器人换挡机械手模糊PID自适应控制方法研究

[目的]针对目前四轮农用拖拉机换挡器的特殊结构,设计了新颖的拖拉机驾驶机器人换挡机械手,将拖拉机换挡操纵杆的三维球面运动转化为直角坐标中的二维直线运动,机械手可以沿X、Y 2个方向的运动来实现选、换挡。[方法]拖拉机换挡操纵杆在X方向的换挡阻力很小,且选挡位置固定,因此在X方向采用传统的位置控制;由于拖拉机换挡操纵杆在Y方向换挡时,位置重复性差,换挡过程中的力存在时变、非线性等特征,难以通过位置控制进行纵向换挡,因此,构建基于力反馈的拖拉机驾驶机器人换挡机械手模糊PID自适应控制系统,并通过力信号的小波入位检测判断换挡手柄是否成功入位。[结果]仿真结果及在国产JINMA(金马)300E型拖拉机的换挡试验均表明:模糊PID自适应控制方法具有良好的力跟踪特性,与传统PID控制方法相比,该控制方法可实现换挡过程中PID参数的在线自整定,换挡力跟踪误差低于6%,超调量小于10%,上升时间缩短46%。[结论]基于力反馈的模糊PID自适应控制能够实现拖拉机驾驶机器人的平顺换挡,具有较强的鲁棒性和自适应能力。     

基于Zigbee的播种质量监控系统的设计

为了满足智能化农业的需求,应用无线传感网络技术和PLC控制器技术,设计了一个基于Zigbee的播种质量无线监控系统。该系统采用光电传感器实现对排种状态的检测,采集的信息通过无线传输模块发送到PLC;利用霍尔传感器检测拖拉机行进速度,步进电机驱动排种轴,以实现播种状况的实时检测、控制及排种速度与拖拉机速度的同步。试验表明：该系统具有高可靠性、高精度的特点,在高速通信的同时有效地实现了播种信息的实时监控。     

拖拉机前桥油气弹簧的设计与特性研究

[目的]为了提高我国拖拉机的乘坐舒适性和行驶平顺性,设计并研究了拖拉机前桥油气弹簧减振系统。[方法]以常发CF700型拖拉机为研究对象,建立前桥悬架拖拉机三自由度振动模型,根据拖拉机前桥悬架的参数要求,设计了刚度和阻尼均可调的油气弹簧系统,以此为基础建立油气弹簧刚度和阻尼的非线性数学模型,并计算了油气弹簧的结构参数。仿真研究了油气弹簧的性能,并对所设计的油气弹簧进行了静、动态特性试验。[结果]静态特性试验得到油气弹簧的刚度特性,其在平衡位置处的静刚度系数为72.6 kN·m~(-1);动态特性试验研究了比例阀电流、各节流阀开度及激振频率对油气弹簧输出力的影响规律,结果表明所研制的油气弹簧能够在较大范围内调节输出力的大小,满足前桥悬架的设计要求。[结论]该研究为后期开发前桥油气弹簧系统提供重要的理论依据。     

电动拖拉机控制器研究进展

目前在电动低速车辆领域出现了一种新的车辆,即本文所要研究的电动拖拉机。这种电动拖拉机作为当前电动低速车辆的一个分支,在国内已经出现了一些研究机构对于电动拖拉机控制器的相关研究,并且在分析电动拖拉机的控制器研究现状的基础上,提出了多种研究方法的升级措施,对于今天的电动拖拉机研究具有很大的帮助。     

机械压力机双电机驱动传动系统研究

针对目前机械压力机存在着由于锻冲速度过高而产生的振动大,噪声大,模具寿命短等缺点,设计了一种双电机驱动的机械压力机传动系统.该传动系统主要由差动轮系、行星轮系和2个普通电机组成,通过控制2个电机的运转和停止,使得机械压力机滑块得到2种不同的工作速度.从而既保证了滑块的工作效率,又大大降低了滑块锻冲时的工作速度.以JH23-200型机械压力机的技术参数为依据,设计出了满足机械压力机工作要求的双电机驱动传动系统,从而证明了该传动方案是切实可行的.     

水产育苗自动控制系统局部改进技术研究(英文)

[目的]对水产育苗自动控制系统进行局部改进,以期为该系统的高效稳定使用奠定基础。[方法]对水产育苗自动控制系统的执行和驱动模块进行局部改进,并对改进后的实时监测、数据显示及报警模块等进行效果测试。[结果]试验中,改进自动控制系统的原有设计结构后,可使各元件更匹配,降低了传输电阻,系统的稳定性、灵敏度明显提高。[结论]该研究为水产育苗过程中水温度和溶解氧自动控制系统的使用及故障排除提供了帮助。     

农用拖拉机动力传动匹配仿真分析与试验

优化拖拉机动力传动系统参数,实现动力传动合理匹配,对提高拖拉机动力性和燃油经济性有重要意义.首先,分析拖拉机犁耕作业工况下的受力情况;然后,应用AVL-Cruise软件搭建拖拉机在农田作业工况下的仿真模型,通过相应的实车试验,完成仿真模型的校验,仿真与试验结果相对误差在5％以内,验证了搭建的拖拉机仿真模型的准确性,此模型为后续动力传动优化匹配分析奠定了基础.根据实际拖拉机作业性能仿真需求,基于内点惩罚函数迭代准则,优化并选择适当的传动系参数,完成传动系参数优化后的动力性与经济性仿真,并以原地起步加速时间和犁耕工况油耗作为优化目标进行评价.仿真结果表明,优化后的传动比参数使拖拉机作业速度分布更广,基本作业挡车速提高了 4.5％～12.4％,进一步适应了农田作业工况的需要,其中作业挡上挡的燃油消耗率降低了 5.0％,整机综合性能得到改善.同时,验证了本研究方法的有效性,为拖拉机动力传动优化匹配提供了一定的参考.     

电动水稻插秧机功率分配与参数优化

【目的】研究电动水稻插秧机功率分配和参数优化等关键技术,探索并分析分布式电机驱动水稻插秧机存在的主要问题和发展趋势,为电动水稻插秧机的设计提供依据。【方法】以适合电力驱动的手扶式水稻插秧机为研究对象,通过仿形试验、分插机构试验和牵引试验,得到插秧机各主要工作机构实际功率,并确定各驱动电机的参数。通过牵引试验的载荷和速度分析,进一步优化该类型插秧机蓄电池容量和作业速度等参数,并提出最大连续作业面积节能设计方案。【结果】在试验样机机型下,双行进水轮驱动电机为2×500 W,分插机构驱动电机为300W,仿形机构驱动电机为350W;当采用48V铅酸蓄电池组,在理论额定容量为83.3A.h、行进速度为0.5m/s时,可以获得最大连续作业面积;当采用同电压锂离子蓄电池组,在理论额定容量为100A.h、行进速度为0.5m/s时,可以获得单位蓄电池质量最大连续作业面积。【结论】分布式电机驱动的水稻插秧机具有机械传动机构简化、整体质量轻、低噪音振动和无尾气排放等优点。     

开着电动拖拉机下农田

<正>电动拖拉机是一种零排放车辆,一般无直接污染物。应用电动拖拉机不仅能够缓解能源危机,也可以从源头上控制对环境的污染。智能电动拖拉机项目将为产业化新型、食用、通用的电动拖拉机奠定坚实的基础,具有良好的社会效益和经济效益。