拖拉机传动特性研究现状

研究拖拉机传动特性可为传动系统优化设计及提升动力性提供重要的理论基础和技术指导。为此,总结了国内外涉及拖拉机传动特性的研究成果,分析了拖拉机传动系统中常用离合器、变速器和差速器的技术特点;研究了国内外拖拉机传动特性,根据拖拉机的工况特点,从传动快速性、平顺性、换档性能和传动效率4个方面来对拖拉机传动特性进行分析。同时,总结了包括理论解析法、虚拟样机法和试验法拖拉机传动特性的研究方法,以期为拖拉机传动特性研究提供技术参考。     

基于多岛遗传算法的电动拖拉机分布式驱动系统优化设计与试验

针对分布式驱动电动拖拉机（Distributed drive electric tractor,DDET）牵引效率低、系统能量损耗大的问题,提出了一种基于多岛遗传算法（Multi-island genetic algorithm,MIGA）的分布式驱动系统参数优化设计与验证方法。根据犁耕作业工况,建立了拖拉机分布式驱动系统7自由度耦合动力学模型以及轮胎-土壤交互模型,完成了驱动系统关键部件参数设计和匹配选型。提出基于MIGA的前后轮边传动比参数优化策略,将轮边传动比作为决策变量,驱动系统能量损失最小为优化目标,驱动电机功率和转速为约束条件。搭建Matlab/Simulink-NI PXI联合仿真平台验证了参数优化策略的正确性和实时可执行性。结果表明,基于MIGA参数优化后的分布式驱动系统各方面性能得到了有效提升。犁耕循环工况下,拖拉机平均牵引力为10.610N,最大牵引功率为31.25kW;平均效率提升了0.38%,驱动电机能耗降低了7.53%。本研究可为分布式驱动电动拖拉机优化设计和系统控制提供理论基础和验证方法。     

电动拖拉机发展历程与研究现状综述

电动拖拉机作为农业节能减排的重要工具,也是未来农机装备产品的发展和转型方向之一,国内外进行了大量技术研究与产品尝试。从电动拖拉机技术角度入手,对电动拖拉机发展的各个阶段及其典型产品进行了梳理,总结了各发展阶段的技术特点与影响电动拖拉机技术发展的主要因素。基于国内外现有研究成果,对电动拖拉机研究的方案与设计技术、控制技术、仿真与试验技术的研究现状进行了分析,总结了各方向现有研究成果的特点。结合发展经历与研究现状,对未来电动拖拉机产品与技术的发展方向进行了展望。     

增程式电动拖拉机驱动系统设计

使用单一能量系统的电动拖拉机驱动系统存在续航里程较低及难以适应较大功率段拖拉机作业的问题。为此,通过论证增程式电动拖拉机结构方案,研究了增程式电动拖拉机驱动系统设计方法。以东方红132.3k W拖拉机为实例,计算了主要动力参数,并基于AVL-Cruise平台,采用发动机启停+定点能量管理策略,对其动力性和经济性进行了仿真分析。结果表明:与传统拖拉机相比,增程式电动拖拉机最大爬坡度提高了6.1 2%,最大牵引力提高了4.3%,综合油耗降低了5.3 7%。该研究可为设计较大功率段电动拖拉机提供一定的理论参考。     

液力机械复合传动拖拉机动力系统匹配特性研究

针对现有液力机械复合传动(HMD)拖拉机动力系统匹配方案无法满足拖拉机动力性与经济性的平衡,提出一种新型优化匹配方案。根据拖拉机犁耕作业工况,建立发动机与液力变矩器匹配性能评价指标体系;基于熵权法—灰色关联度分析理论搭建性能评估模型,确定HMD动力系统输出权重;并对液力变矩器循环圆有效直径进行优化计算、匹配性能对比分析等。结果表明：以三次多项式拟合计算出发动机输出特性误差在8%以内;液力变矩器循环圆有效直径缩小0.7%;优化匹配后的动力系统平均传动效率提升约2.3%;燃油消耗率相较于全功率匹配减少7.3%,相较于部分功率匹配减少3.1%。提出的优化匹配方案能够较大程度兼顾HMD拖拉机作业时的动力性与经济性,改善发动机与液力变矩器共同作业区间,降低复合传动系统尺寸参数,同时为自主高端农机动力系统的发展提供新的技术路线参考和理论补充。     

农业装备电动化技术研究综述

随着电力电子和储能技术的发展，动力装备电动化已成为全球车辆发展的重要方向，在新能源汽车领域已得到成功应用，我国率先形成了完整的产业基础。目前，全球电动农业装备处于起步阶段，多以理论研究为主，尚无批量化生产的电动农业装备产品，发展电动农业装备具有产业优势。本文简要分析了电动农业装备关键部件及软件平台，重点综述了国内外电动拖拉机、电动微耕机、电动移栽机、电动果园作业机、电动播种机研究现状，并对电动农业装备与传统农业装备进行了性能对比，得出了不同农业装备的优缺点，为农业装备的应用场景分析提供了支撑。针对不同农业装备的农艺特点和电动化关键部件特点阐述了不同形式农业装备的应用场景。结合当前电动车辆发展状况及农业装备作业特点对不同电动农业装备发展瓶颈进行了分析，为电动农业装备的发展指明了方向，可为我国电动农业装备的发展提供参考。     

农业装备自动驾驶技术研究现状与展望

农业装备自动驾驶技术可以显著提升作业质量，提高作业效率，降低作业成本，减轻劳动强度，已成为智能农业装备发展的重要方向。在政策和市场的共同推动下，我国农业装备自动驾驶技术发展迅速，并通过多场景、多层次的示范和应用推动技术熟化，逐步建立了完整的技术体系。农业装备自动驾驶技术系统主要包括环境感知、工况感知、决策规划、横向控制、纵向控制等关键技术。本文首先阐述了农业装备自动驾驶关键技术研究的现状，分析归纳了各技术领域有待解决的关键科学技术问题；结合农业装备自动导航技术产品和自动驾驶技术集成应用两方面，介绍了国内外农业装备自动驾驶技术研发和应用情况；从自动驾驶技术分级研究和建立标准规范角度，对比分析了农业装备自动驾驶与智能网联汽车行业的差距，指出了农业装备自动驾驶等级划分的迫切需求。为应对智慧农业生产非结构环境、高精度农艺和强农时约束三大挑战，建议突出农业生产应用中作业精准化和驾驶自动化双重需求的特点，有针对性地开展农业装备自动驾驶技术研发、应用示范和技术分级等方面工作。     

四轮驱动拖拉机牵引性能预测模型建立与试验

针对现有拖拉机牵引性能预测模型未包含前后轮附着差异、载荷转移和前后桥运动不协调等因素对滑转效率和滚动阻力的影响，导致四轮驱动拖拉机的田间牵引性能预测精度较低。为此本文从拖拉机轮胎的驱动特性和载荷特性入手，通过引入轮胎指数、机动指数等特征参数，分别建立了土壤-轮胎驱动模型与包含轴荷转移的前后轮胎载荷模型；在牵引受力分析的基础上，考虑实际前后桥运动不协调性对总体底盘作业的影响，分别建立了整机滚动效率与滑转效率的预测模型，导出了包含轮胎规格、土壤特性、整机前后桥运动不协调特性、传动效率的四轮驱动拖拉机牵引性能预测模型。针对模型多变量、非线性产生的求解难题，基于双维度迭代法设计了预测算法与流程；采用研究的方法开展了实例分析应用；针对预测模型的有效性验证需求，设计并开展了实车田间牵引试验，结果表明：最大牵引力与特征滑转率对应的牵引力的仿真值误差分别为1.41%与1.74%,滚动阻力误差为0.64%,较对照组准确度提升较大，总体误差较小。