CN107672678B - 一种拖拉机质心位置的自动调节系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种拖拉机质心位置的自动调节系统，包括安装于拖拉机上的控制器、速度传感器、油门踏板位移传感器、机液分离发动机、液压装置、配重块及安装于机具上的阻力传感器及位移传感器；机液分离发动机与液压装置连接，液压装置与配重块连接；控制器与速度传感器、油门踏板位移传感器、液压装置、阻力传感器及位移传感器连接；速度传感器及油门踏板位移传感器分别用于检测拖拉机行走速度及油门踏板位移；阻力传感器及位移传感器分别用于检测机具的横向阻力及纵向位移；控制器用于控制液压装置调节配重块的力臂，以保持拖拉机质心位置不变。本发明能够自动调节拖拉机质心位置，降低了拖拉机轮胎的滑移率及受力阻力，有效避免了轮胎磨损。

Description

一种拖拉机质心位置的自动调节系统

技术领域

本发明属于拖拉机技术领域，具体涉及一种拖拉机质心位置的自动调节系统。

背景技术

拖拉机是用于牵引和驱动作业机械完成各项移动式作业的自走式动力机，也可做固定作业动力。

现有技术中的拖拉机均采用固定力臂悬挂固定重量的配重块，导致拖拉机质心位置一成不变，当配有不同机具实施不同工作时，质心位置也固定不变，易造成轮胎滑转率、受到的阻力增大，且易磨损轮胎，有待进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够根据拖拉机挂接机具后的整机状态来自动调节配重块力臂，使得拖拉机质心保证在中心位置始终保持平衡的拖拉机质心位置的自动调节系统。

本发明提供了一种拖拉机质心位置的自动调节系统，包括安装于拖拉机上的控制器、速度传感器、油门踏板位移传感器、机液分离发动机、液压装置、配重块及安装于拖拉机机具上的阻力传感器及位移传感器；

机液分离发动机与液压装置连接，液压装置与配重块连接；控制器与速度传感器、油门踏板位移传感器、液压装置、阻力传感器及位移传感器连接；

速度传感器及油门踏板位移传感器分别用于检测拖拉机行走速度及油门踏板位移；

阻力传感器及位移传感器分别用于检测拖拉机机具的横向阻力及纵向位移；

控制器用于根据拖拉机在作业过程中的平衡位置，控制液压装置调节配重块的力臂，以保持拖拉机质心位置不变；其中，平衡位置根据拖拉机行走速度、油门踏板位移、机具横向阻力、机具纵向位移，并基于配重块力臂与地面的角度及内置于控制器中的陀螺仪的位置信息计算获得。

进一步地，液压装置包括液压泵、电磁阀、液压油缸及推拉杆，液压泵与电磁阀及液压油缸连接，液压油缸与推拉杆连接，推拉杆与所述配重块连接；

电磁阀与控制器连接，用于接收控制器发出的控制指令，控制液压泵输出液压油到液压油缸内，控制推拉杆推动配重块移动，以调节所述配重块的力臂。

进一步地，液压装置还包括液压油箱、滤清器、溢流阀及控制电路，液压油箱与滤清器连接，滤清器及溢流阀与液压泵连接，控制电路与电磁阀连接。

进一步地，该系统还包括安装于拖拉机上的显示器，显示器通过CAN总线与控制器连接，用于显示拖拉机的工况参数；其中，工况参数包括拖拉机作业速度、发动机信号、拖拉机质心位置及拖拉机机具信息。

进一步地，机液分离发动机设有液压输出口，液压输出口与液压装置连接。

进一步地，拖拉机机具为牵引犁，牵引犁包括提升臂，位移传感器与提升臂连接。

进一步地，配重块设于拖拉机的前端。

与现有技术相比本发明的有益效果是：能够通过感知拖拉机速度及机具状态自动改变拖拉机配重块推拉杆力臂长度，从而达到自动调节拖拉机质心位置及平衡的目的，降低了拖拉机轮胎的滑移率及受力阻力，有效的避免了轮胎磨损。

附图说明

图1是本发明一种拖拉机质心位置的自动调节系统的布置图；

图2是本发明一种拖拉机质心位置的自动调节系统的结构示意图；

图3是本发明一种拖拉机质心位置的自动调节系统的应用示意图。

图中标号：

1-机液分离发动机；2-配重块；3-速度传感器；4-控制器；5-显示器；6-油门踏板位移传感器；7-阻力传感器；8-位移传感器；9-液压油箱；10-滤清器；11-液压泵；12-电磁阀；13-液压油缸；14-推拉杆；15-溢流阀；16-控制电路。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

参图1所示，配有牵引犁的拖拉机上布置有拖拉机质心位置的自动调节系统，该系统由机液分离发动机1、配重块2、速度传感器3、控制器4、农业用显示器5、油门踏板位移传感器6、阻力传感器7、位移传感器8组成。

机液分离发动机1有专用的液压输出口，可将发动机动力直接传输给液压系统，拖拉机整机无需另加液压输油管路。

速度传感器3安装在发动机与离合器之间的拖拉机底部，用来检测拖拉机作业行走速度；油门踏板位移传感器6安装于油门踏板下方，用来检测驾驶员踩踏油门踏板的力度。

机具的角度位移传感器8安装在提升臂旁，或者直接与提升臂相连接，直接监测提升臂的位置变化；负载阻力传感器7通过电缆线与控制器4连接，通过采集拖拉机头牵引犁进行耕作过程中的负载阻力大小，转变成电信号并传输给控制器，用来监测拖拉机负载阻力的变化。

农业用显示器5通过CAN总线与控制器4相连，可替代车载显示终端，集成拖拉机原仪表、车载显示器显示系统，通过CAN总线实时显示拖拉机作业速度、发动机信号、质心位置及拖拉机机具情况。

参图1及图2所示，自动调节的执行系统为液压系统，包括液压油箱9、滤清器10、液压泵11、电磁阀12、液压油缸13、推拉杆14、溢流阀15、控制电路16组成。该液压系统直接通过机液分离发动机1输出动力，电磁阀12根据控制器4所发出的控制指令输出电流，根据电流与液压比例液压泵11输出相应的液压油量，液压泵11输出液压油到液压油缸13内，通过液压油缸13控制推拉杆14实现配重块2前后距离的变换，从而达到质心平衡的调节。该系统中的执行元件选用电磁阀12、液压泵11及液压油缸13等液压元件，操作方便，通过电流控制液压油量，易于控制。

参图3所示，控制器4选用TMS320F28335DSP芯片作为电控系统的控制核心，简单方便，功能强大，采集的信号经过输入电路处理后进入芯片的相应引脚，DSP对输入的信号参数进行运算分析，依据存储在其中的控制策略输出控制信号，通过驱动电磁阀12来控制液压泵11输出排量。外围电路包括电源电路、复位电路、JTAG下载口、外扩RAM、外扩FLASH、CAN接口电路，提供了扩展功能。

该系统输入参数有油门踏板位移、拖拉机行驶速度、机具横向阻力、纵向位移以及配重块力臂与地面的角度，通过感知力臂角度及控制器中陀螺仪的位置判断拖拉机平衡位置，当拖拉机在挂载犁进行作业时，以拖拉机的行驶速度、机具横向阻力、纵向位移为参数匹配，以配重块力臂长度为控制目标，进行闭环控制，从而通过液压油缸改变配重块推拉杆的力臂长度，以保持拖拉机质心位置不变。

该系统通过感知挂载犁后的拖拉机整机质心分配情况，并根据作业过程中受到的阻力以及作业速度等参数对拖拉机质心的影响，利用机液发动机直接给液压泵提供动力，以比例电磁阀为控制模块，精确控制作动筒(即液压油缸)来调节挂载配重块的推拉杆，实现质心位置的自动调节，保证了拖拉机作业过程中的受力平衡，降低了拖拉机轮胎的滑移率及受力阻力，有效避免了轮胎磨损，增加了拖拉机的使用寿命，进而有效地降低了拖拉机及机具的故障率，且控制简便。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (7)

1.一种拖拉机质心位置的自动调节系统，其特征在于，包括安装于拖拉机上的控制器、速度传感器、油门踏板位移传感器、机液分离发动机、液压装置、配重块及安装于拖拉机机具上的阻力传感器及位移传感器；

所述机液分离发动机与所述液压装置连接，所述液压装置与所述配重块连接；所述控制器与所述速度传感器、油门踏板位移传感器、液压装置、阻力传感器及位移传感器连接；

所述速度传感器及油门踏板位移传感器分别用于检测拖拉机行走速度及油门踏板位移；

所述阻力传感器及位移传感器分别用于检测拖拉机机具的横向阻力及纵向位移；

所述控制器用于以拖拉机行走速度、油门踏板位移、机具横向阻力、机具纵向位移以及配重块力臂与地面的角度为输入参数，通过感知配重块力臂与地面的角度及控制器中陀螺仪的位置判断拖拉机在作业过程中的平衡位置，并基于所述平衡位置，以拖拉机行走速度、机具横向阻力、机具纵向位移为参数匹配，以配重块的力臂长度为控制目标，进行闭环控制，通过所述液压装置改变配重块的力臂长度，以保持拖拉机质心位置不变。

2.根据权利要求1所述的一种拖拉机质心位置的自动调节系统，其特征在于，所述液压装置包括液压泵、电磁阀、液压油缸及推拉杆，所述液压泵与所述电磁阀及液压油缸连接，所述液压油缸与所述推拉杆连接，所述推拉杆与所述配重块连接；

所述电磁阀与所述控制器连接，用于接收所述控制器发出的控制指令，控制所述液压泵输出液压油到所述液压油缸内，控制所述推拉杆推动所述配重块移动，以调节所述配重块的力臂。

3.根据权利要求2所述的一种拖拉机质心位置的自动调节系统，其特征在于，所述液压装置还包括液压油箱、滤清器、溢流阀及控制电路，所述液压油箱与所述滤清器连接，所述滤清器及溢流阀与所述液压泵连接，所述控制电路与所述电磁阀连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种拖拉机质心位置的自动调节系统，其特征在于，还包括安装于拖拉机上的显示器，所述显示器通过CAN总线与所述控制器连接，用于显示拖拉机的工况参数；其中，所述工况参数包括拖拉机作业速度、发动机信号、拖拉机质心位置及拖拉机机具信息。

5.根据权利要求1所述的一种拖拉机质心位置的自动调节系统，其特征在于，所述机液分离发动机设有液压输出口，所述液压输出口与所述液压装置连接。

6.根据权利要求1所述的一种拖拉机质心位置的自动调节系统，其特征在于，所述拖拉机机具为牵引犁，所述牵引犁包括提升臂，所述位移传感器与所述提升臂连接。

7.根据权利要求1所述的一种拖拉机质心位置的自动调节系统，其特征在于，所述配重块设于所述拖拉机的前端。