電子控制技術在拖拉機液壓懸掛系統的研究

路少中

摘 要：電子控制技術的出現不僅帶動了農業發展，同時也對農業發展提出了較高的要求，即：作業效率高、質量好、燃油消耗低。電子控制技術在拖拉機上的應用，使得現代拖拉機走向機電液一體化的目標得以實現。電氣化、控制智能化的液壓懸掛系統已經成為現代大馬力拖拉機必備的配置。本文就電子控制技術在拖拉機液壓懸掛系統的研究進行簡要分析。

關鍵詞：電子控制技術；拖拉機液壓懸掛系統；研究分析

中圖分類號：S219.032.4 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20180432075

我國是農業大國，機械化已成為農業現代化發展的標志，而拖拉機作為農業機械化的重要組成部分，與各種農機具匹配使用，組合成作業機組，完成田地耕種或實現園林修剪等功能。而信息技術的出現，使機電液一體化得到了重視并廣泛應用于拖拉機中，效果顯著。為了能夠更好地實現農機具和拖拉機之間組合成作業機組，并且能夠利用農機具升降以及翻轉等運動實現不同功能的需求，必須有一套安全可靠的機電液一體化的系統作為橋梁。在拖拉機系統中，用于升降農機具的設備叫做懸掛系統（其各個結構的功能和使用說明及注意事項在此不加詳述，有研究需要的讀者可以通過查閱《雷沃P5系列輪式拖拉機產品技術手冊》 獲得），拖拉機通過后部的三點懸掛掛接不同農機具，不僅可以牽引農機具作業，實現農業和園林等各種需求，又推動了各種機具的發展。

1 懸掛系統運動學與力學分析

1.1 懸掛機構力學研究

下拉桿順著桿的方向受力和提升臂轉角關系。拖拉機運行時農機具由于土壤阻力影響，力傳至2個下拉桿與上拉桿。拖拉機掛接的農機具以四鏵犁為例：假設農機具質量為500kg，犁耕地寬為340mm。因為具體土壤比阻為隨機變化參數，現階段選擇土壤比阻平均參數6N/cm2。具體阻力控制過程中，設置的參數可以按照土壤比阻平均參數選擇。模型內用力模塊加載于農機具中，水平與垂直方向的力根據相關公式計算，設置阻力和水平面夾角為12°。仿真計算過程中把外提升臂轉角由12～36°間隔2°取點并記錄下拉桿順著桿的方向受力參數。把數據錄入EXCEL研究拉桿受力和外提升臂轉角關系。

1.2 液壓系統動態特點

在控制面板中調節旋鈕能夠控制系統的壓力沖擊，特別是提高停止與下降終止時間油缸出現的壓力振蕩。在符合有關田間作業時間要求下，農機具的升降速度應緩慢進行進而保護系統壽命、提升駕駛舒適度。

2 電液懸掛系統控制方法

2.1 懸掛系統控制機理

想要實現拖拉機懸掛農機具達到預期的耕深并實現自動控制，需要結合作業要求制定有效的控制方法。拖拉機在耕地過程中要求達到的效果為耕深勻稱、發動機負荷穩定、燃油經濟效果良好。拖拉機在淺耕作業過程中，對于耕深均勻性提出的要求比較嚴格。對此，還需要通過位置控制進而確保農機具和地面之間保持在適宜并相對安全的位置，以免損壞農機具。

想要提升拖拉機的燃油經濟效益，還應做好驅動輪控制。其中，經濟效益指的是發動機功率盡量用于牽引拖拉機運行中，即拖拉機的牽引率盡量高。結合牽引效果和滑轉率的關系，有效的滑轉率參數能夠實現拖拉機的牽引效率達到最佳，一般只需采取最高牽引效率的0.9～0.95即可。不過，不同地區甚至不同的輪胎最高滑轉率參數差異性明顯，參照輪式拖拉機實驗狀態所確定的允許的滑轉率參數為：旱田茬地20%，水田茬地25%。

2.2 電液懸掛系統控制方法

位置控制。位置控制為耕深控制，也就是需要確保農機具在耕地時相對土地表面距離不變。當控制系統因為耕深難以進行檢測時，可以結合提升臂轉角和耕深近乎線性關系，在外提升臂轉軸位置安裝角度傳感器，傳感器信號傳送到控制器內。控制器結合反饋角度信號與控制面板設置的提升臂轉角參數偏差視為PID控制算法的輸入量，得出控制量并調整比重轉向閥，進而校正提升臂的轉角和設置參數相同。

阻力控制。阻力控制中的反饋信號不僅為下拉桿順著桿方向受力，也能夠使上拉桿順著桿的方向受力，通常選擇下拉桿拉力作為反饋信號。把牽引力傳感器安裝于下拉桿和機體鉸鏈位置，控制器接收信號，反饋參數和內置參數對比得出偏差。控制算法得出控制量校正下拉桿受力，確保受力穩定。拉力設置參數結合下拉桿拉力和提升臂轉角關系確定。

3 結語

在今后的發展中，電控液壓懸掛系統有待進一步深入研究，我國在相關方面處于起步階段，與發達國家尚存在一定距離。對此，還需要研發人員加大研究，進而實現拖拉機的電控化。

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