與輪式拖拉機(jī)相配套的電子液壓提升控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探究論文
1 概述
傳統(tǒng)機(jī)械液壓提升已不能滿足拖拉機(jī)精耕細(xì)作快速發(fā)展的需要。順發(fā)牌SF03( SF03S) 型電液壓提升控制系統(tǒng)是以輪式拖拉機(jī)為動(dòng)力，與功率為75KW( 以88. 2 KW 為例) 以上的輪式拖拉機(jī)相配套，電液壓提升控制系統(tǒng)裝置在拖拉機(jī)中部和后部，液壓油缸為執(zhí)行器，驅(qū)動(dòng)各工作部件，實(shí)現(xiàn)提升、下降、力位綜合調(diào)節(jié)等作業(yè)。
液壓提升控制相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械式有著相當(dāng)多的優(yōu)勢(shì)，由于它的高精度、高靈敏度以及邏輯處理器的運(yùn)用，因而成為大面積農(nóng)田作業(yè)的理想選擇。
順發(fā)牌SF03( SF03S) 型電液壓提升控制系統(tǒng)與輪式拖拉機(jī)相配套，并不影響拖拉機(jī)自身的用途和性能，有利于用戶方便、快捷、準(zhǔn)確地操作，提高了拖拉機(jī)產(chǎn)品的檔次和作業(yè)質(zhì)量。傳統(tǒng)的液壓提升器配有復(fù)雜的拉桿機(jī)構(gòu)，而電控液壓提升系統(tǒng)裝有電子傳感器，傳輸電控單元的變化從而帶動(dòng)液壓操控提升臂，提高拖拉機(jī)的效率，降低油耗，減少操作員疲勞，將振動(dòng)降到最低限度，確保機(jī)器安全。
2 主要參數(shù)的選擇和計(jì)算
2. 1 比例閥
比例閥直接反映提升器的提升能力和提升效果及耕深的一致性，考慮到提升器的整機(jī)結(jié)構(gòu)、作業(yè)時(shí)的工作能力和其他因素，比例閥宜選用先進(jìn)的電控比例閥，即選PVG 32 比例閥。
2. 2 系統(tǒng)工作壓力
系統(tǒng)工作壓力的大小，主要取決于液壓執(zhí)行器的負(fù)載狀態(tài)。系統(tǒng)工作壓力直接影響液壓部件的尺寸。由于電控液壓提升控制系統(tǒng)是由拖拉機(jī)提供動(dòng)力，從安全性和可靠性出發(fā)，系統(tǒng)的工件壓力不宜選擇過(guò)高，故液壓系統(tǒng)工作壓力范圍選擇12 ～ 22MPa 之間，即選18 MPa。
2. 3 液壓系統(tǒng)流量
液壓系統(tǒng)流量要大于同時(shí)工作的幾個(gè)液壓執(zhí)行器所需的最大總流量，并考慮到系統(tǒng)的漏損和元件磨損后容積效率的下降，即Q≥K( ΣQ)max式中: K 為系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取1. 1; ( ΣQ)max為同時(shí)動(dòng)作的液壓執(zhí)行器的最大總工作流量，L /min。該電控液壓提升系統(tǒng)同時(shí)動(dòng)作時(shí)所需最大工作流量的液壓執(zhí)行器為輔助油缸和主油缸。油缸所需最大流量為Qmax = Svmax式中: S 為油缸的有效面積，dm2 ; vmax為油缸活塞的最大移動(dòng)速度，dm/min。( ΣQ)max = 輔助油缸最大流量+ 主油缸最大流量= S1 v1max + S2 v2max + S3 v3max通過(guò)計(jì)算( ΣQ)max = 41. 05 ( L /min)則有Q≥K( ΣQ)max = 1. 1 × 41. 05= 45. 15 ( L /min)
2. 4 所需功率
電控液壓提升控制系統(tǒng)的動(dòng)力由輪式拖拉機(jī)提供，拖拉機(jī)柴油機(jī)的功率大小和工作特性對(duì)電控液壓提升控制系統(tǒng)的影響很大，柴油機(jī)的功率應(yīng)能夠充分滿足電控液壓提升控制系統(tǒng)工作過(guò)程中的動(dòng)力需求，并考慮操作系統(tǒng)和管路等輔助設(shè)備的動(dòng)力消耗，柴油機(jī)的功率Pe應(yīng)為Pe = ( 1. 0 ～ 1. 1) PyPy = pQmax /60η式中: Py為液壓系統(tǒng)功率; p 為液壓系統(tǒng)工作壓力;Qmax為液壓系統(tǒng)最大流量; η 為液壓系統(tǒng)效率( 0. 85～ 0. 90) 。通過(guò)計(jì)算Py = 15. 05 ( kW)Pe = 16. 56 ( kW)由于與SF03( SF03S) 相配套的輪式拖拉機(jī)的柴油機(jī)功率為88. 2 kW，所以能夠滿足整個(gè)系統(tǒng)的工作要求。通過(guò)以上設(shè)計(jì)計(jì)算，電子液壓提升控制系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)如表1 所示。表1 主要技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)Tab. 1 Main Technical Parameters and Performance Index參數(shù)指標(biāo)型號(hào)SF03( SF03S)配套功率/kW 88. 2液壓系統(tǒng)工作壓力/MPa 18標(biāo)定流量/( L·min - 1 ) 45齒輪泵G320比例閥PVG 32油箱容量/L 40
3 工作原理
本研究的任務(wù)是設(shè)計(jì)電子液壓提升控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由控制器、顯示器和控制面板三大部分組成�？刂破鳛樵撎自O(shè)備的靈魂，電子液壓提升控制系統(tǒng)主要包括信號(hào)收發(fā)裝置、數(shù)據(jù)處理器、協(xié)議轉(zhuǎn)換器、命令執(zhí)行裝置和電氣控制設(shè)備。角度傳感器安裝在提升器的提升臂上，力傳感器安裝在上拉桿、下拉桿上，速度傳感器安裝在后橋上，電磁比例多路閥安裝在提升器上，雷達(dá)測(cè)速傳感器一端安裝在前橋上，另一端固定在立柱上; 液壓油泵通過(guò)花鍵連接安裝在拖拉機(jī)柴油機(jī)上; 多路閥的.回油管與提升器連接，液壓油泵與比例多路閥連接; 在提升器主油缸和液壓輔助油缸之間安裝有比例電磁閥，液壓油缸固定在機(jī)架上且升降端與提升臂連接。控制系統(tǒng)采用了電磁閥和單片機(jī)相結(jié)合的控制升降的方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)力位綜合調(diào)節(jié)和速度的實(shí)時(shí)、靈活控制。該系統(tǒng)集成了一個(gè)位置控制裝置和一個(gè)牽引控制裝置。這2 個(gè)控制裝置離駕駛員非常近。機(jī)具牽引作業(yè)時(shí)，牽引力會(huì)因?yàn)榈匦�、土壤結(jié)構(gòu)或拖拉機(jī)顛簸而發(fā)生變化，三點(diǎn)聯(lián)動(dòng)裝置上力傳感器的負(fù)荷會(huì)發(fā)生改變。這些變化通過(guò)內(nèi)部構(gòu)造反映到液壓閥上并產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。通過(guò)上拉桿的力傳感機(jī)構(gòu)，電控提升懸掛不但在深耕作業(yè)時(shí)能發(fā)揮作用，在淺機(jī)具作業(yè)時(shí)，也能發(fā)揮作用。機(jī)具牽引力增加時(shí)上拉桿受到的拉力增加，電液提升控制系統(tǒng)將提升。相反，機(jī)具牽引力下降，電液提升控制系統(tǒng)也下降。牽引控制桿的設(shè)置，使得維持液壓閥處于約束位置所需的負(fù)荷得到控制，因此拖拉機(jī)所需牽引的負(fù)荷得到維持，這與地形、土壤條件或拖拉機(jī)顛簸無(wú)關(guān)。將牽引控制桿朝前移動(dòng)可使機(jī)具深耕，朝后移動(dòng)可使機(jī)具淺耕。位置控制裝置上的拉桿控制拖拉機(jī)掛接的所有機(jī)具的升降: ①向前移動(dòng)，該拉桿將會(huì)降低機(jī)具; ②向后移動(dòng)，該拉桿將會(huì)升高機(jī)具。位置控制裝置還可通過(guò)位置控制防松螺釘來(lái)控制離開地面的機(jī)具如收割機(jī)、耙機(jī)等的高度，以便機(jī)具可下降到每次移動(dòng)前的高度。位置控制桿應(yīng)用于以下作業(yè): ①運(yùn)輸機(jī)具在田間地頭轉(zhuǎn)彎; ②將位置控制桿設(shè)置在所需高度，能實(shí)現(xiàn)平坦地塊上機(jī)具和非地面接觸型機(jī)具如播種機(jī)或噴霧器的等深，
4 結(jié)束語(yǔ)
順發(fā)牌SF03( SF03S) 型電液壓提升控制系統(tǒng)不僅具有結(jié)構(gòu)緊湊、維修方便、操作靈活、拆裝方便、使用可靠等優(yōu)點(diǎn)，而且還具有作業(yè)質(zhì)量高、效率高、能耗低等特點(diǎn)，既能與黃海金馬牌輪式拖拉機(jī)相配套，又能與其他品牌相同功率段的輪式拖拉機(jī)相配套。本文所涉及的技術(shù)已經(jīng)成熟，經(jīng)過(guò)安裝調(diào)試，現(xiàn)已達(dá)到了良好的效果，滿足了使用需求，收到了客戶的好評(píng)，為用戶增收創(chuàng)造了有利條件。
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