拖拉機電控液壓懸掛系統(tǒng)提升力的試驗與研究

張含思 張云碩 徐峰 李廣宇 孟長伊

摘要：操縱和調(diào)節(jié)農(nóng)具是拖拉機液壓懸掛系統(tǒng)的主要功能，因此拖拉機液壓提升力性能試驗是對拖拉機產(chǎn)品進行眾多性能測試中的一項基本也是必要的試驗。文章利用拖拉機電控液壓懸掛系統(tǒng)檢測試驗臺對四川川龍制造廠生產(chǎn)的CLDS354型號拖拉機提升力進行了檢測，闡述了試驗方法并分析了試驗結(jié)果。根據(jù)試驗結(jié)果擬合出懸掛點處及框架處提升力估算公式和擬合曲線，實現(xiàn)了對該型號拖拉機不同提升高度提升力的估算。

Abstract： Manipulating and adjusting the farm implements is the main function of the tractor hydraulic suspension system. Therefore， the tractor hydraulic lift capacity performance test is a basic and necessary test for many performance tests of tractor products. In this paper， the lifting capacity of the CLDS354 tractor produced by Sichuan Chuanlong Factory was tested by the tractor electric control hydraulic suspension system test bench. The testing method was described and the testing results were analyzed. According to the testing results， the lifting force estimation formula and the fitting curve at the suspension point and the frame are fitted， and the estimation of the lifting forcefor different lifting heights of the tractor is realized.

關(guān)鍵詞：拖拉機;懸掛系統(tǒng);提升力;估算

Key words： tractor;suspension system;lifting force;estimate

中圖分類號：S219.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）02-0231-03

0? 引言

近年來，在黨的政策支持下，我國的農(nóng)業(yè)機械化進程飛速發(fā)展。拖拉機作為重要的農(nóng)機動力裝備，由于作業(yè)領(lǐng)域廣泛，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[1-2]。拖拉機懸掛系統(tǒng)，是拖拉機的重要組成部分。液壓懸掛裝置是拖拉機連接和提升機具的桿件組成的空間結(jié)構(gòu)，是將機具掛接在拖拉機上，傳遞牽引力，液壓操縱升降機具，控制耕深和輸出液壓能的裝置。其特性將直接影響到機具的作業(yè)質(zhì)量[3-4]。

為了檢驗所設(shè)計電控液壓懸掛系統(tǒng)的性能和制造質(zhì)量是否達到要求，須對產(chǎn)品進行嚴格的檢測。國家標準GB/T3871.4-2206規(guī)定的檢測提升能力檢測內(nèi)容包括臨界提升力、最大提升力、提升時間、靜沉降和液壓輸出等[5]。拖拉機提升力的檢測主要包括檢測拖拉機三點懸掛裝置在下懸掛點處及安裝農(nóng)機具框架后框架處的最低位置處下懸掛點離地高度、垂直移動量、整個提升范圍內(nèi)的最大提升力、最高提升位置時立柱傾角以及與之對應(yīng)的拖拉機安全閥的壓力[6]。

1? 試驗方法

采用拖拉機電控液壓懸掛系統(tǒng)檢測試驗臺進行提升力加載試驗。試驗分為兩部分——即下懸掛點提升力檢測及框架處提升力檢測。將不帶配重的拖拉機固定在試驗平臺指定區(qū)域內(nèi)（前后輪胎放置止退器），保持拖拉機處在水平狀態(tài)，防止拖拉機輪胎在受到動力提升的反作用力時發(fā)生變形。懸掛桿件應(yīng)調(diào)整到當下拉桿處在水平位置時框架的立柱處于垂直位置。初始調(diào)整應(yīng)盡可能使立柱從垂直位置到框架處于最高位置時，立柱至少轉(zhuǎn)過10[7-8]。

1.1 下懸掛點處提升力檢測方法

在連接兩個下懸掛點的水平桿上施加一個能夠測量的垂直向下的力。該力應(yīng)位于拖拉機縱向中心平面內(nèi)，并在整個提升范圍內(nèi)保持垂直。為確保測量精度，應(yīng)注意避免在力作用下出現(xiàn)的扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。有效提升力和相應(yīng)的液壓壓力應(yīng)在整個提升范圍內(nèi)間隔大致相等的至少6點處測定，包括最高點和最低點兩個極限位置每點的力應(yīng)為克服靜載荷所發(fā)揮的最大值此外，應(yīng)測量提升行程。試驗時記錄的壓力應(yīng)超過安全閥最小調(diào)定壓力。將測得的提升力最小值修正到相當于液壓提升系統(tǒng)安全閥最小調(diào)定壓力的90%時的對應(yīng)值，該修正值即為整個提升范圍內(nèi)的最大提升力[9-10]。

下懸掛點動力提升行程應(yīng)滿足表1規(guī)定[11]

1.2 框架處提升力檢測檢測方法

將具有下列特征的框架連接到三點懸掛桿件上：立柱高度和下懸掛點到拖拉機中心線的距離應(yīng)符合GB/T 1593.1，GB/T 1593.2，GB/T 1593.4規(guī)定的拖拉機的懸掛類別。如果拖拉機的懸掛類別不止一個時，試驗用類別由制造廠選定;質(zhì)心應(yīng)在下懸掛點后610mm、與立柱垂直的兩下懸掛點的中心線上。在懸掛框架質(zhì)心處施加一可測量的垂直向下的力，將框架質(zhì)量與所施加的力相加作為提升力。其余測試方法與下懸掛點處提升力測試方式相同。

被測拖拉機的主要技術(shù)參數(shù)如表2。

全行程最大提升力計算方法：

Pmin—使用說明書所規(guī)定安全閥最小調(diào)定壓力，單位為MPa;Fmax—全行程最大提升力，單位為kN;F0—各分點最大提升力中最小值，單位為kN;P0—實測安全閥調(diào)定壓力，單位為MPa。

2? 試驗結(jié)果

按照上述試驗方法進行試驗。將試驗數(shù)據(jù)繪制成如下表格，見表3、表4。

3? 結(jié)果分析

在進行下懸掛點處提升力檢測試驗時，加載點的提升行程為494mm，滿足表1中規(guī)定的0類懸掛桿件提升要求。在整個動力提升行程范圍內(nèi)均勻的選取7個點，進行提升力測量。當加載處在動力提升行程范圍內(nèi)最低處時，測得提升力最大。根據(jù)全行程最大提升力計算方法，計算得到全行程最大提升力：

在進行框架處提升力檢測試驗時，同樣在整個動力提升行程范圍內(nèi)均勻的選取7個點，進行提升力測量。通過試驗臺測得加載點動力提升行程590mm。當加載處在動力提升行程范圍內(nèi)最高處時，測得提升力最大。根據(jù)全行程最大提升力計算方法（1），得出全行程最大提升力為：

將在下懸掛點與框架從最低一直升到最高的過程中依次測量7個數(shù)據(jù)點，

{Fi，Hi}（i=0，1，2，3，4，5，6）利用最小二乘法，求出擬合曲線，即

其中α0，α1，…，αn為回歸系數(shù)，n為擬合多項式的最高次數(shù)。

將上述試驗數(shù)據(jù)繪制并擬合成兩條曲線，如圖1所示。

F1—框架處最大提升力;F2—下懸掛點處最大提升力;H—提升高度。

由圖1可知，下懸掛點處的提升力隨提升高度的變大而增大，趨勢明顯。框架處的提升力在提升高度變大的情況下，變化趨勢比較平穩(wěn)。在高于水平位置的提升高度時，下懸掛點處相較于框架處能提供較大的提升力。在最低點處，下懸掛點處提供更小的提升力;最高點處，下懸掛點處可以提供更大的提升力。框架處提升功能適用于提升力隨提升高度變化比較平緩的工作情況中。下懸掛點處提升功能適用于提升力隨提升高度變化較大的工況中。

4? 結(jié)論

在進行拖拉機提升能力試驗時，需要滿足的前提條件是：選取已經(jīng)完成磨合并不帶配重的拖拉機，將其固定在試驗臺面上。在拖拉機靠近外部接頭的位置安裝一個測壓裝置，測量安全閥的開啟壓力。測量液壓油油溫，保證油液溫度達到65℃±5℃。按照國標規(guī)定的使用標準調(diào)整懸掛桿件，使其達到典型且可重復(fù)的工作狀態(tài)。

該下懸掛點提升能力及框架處提升能力均符合設(shè)計要求。提升行程及下懸掛點高度符合國標GB/T1953.4-2004的規(guī)定。通過擬合出的曲線可以在拖拉機后懸掛系統(tǒng)提升行程內(nèi)估算出不同提升高度處的提升力。如果選用試驗數(shù)據(jù)足夠多，則可以獲得更精確的擬合公式及擬合曲線。得出的估算值更接近實際測量值，誤差更小。懸掛點處提升力可以用于隨提升行程的增大而不斷提高的工況中，并能提供較大的提升力。框架處提升力隨提升行程的變化不大，適用于加載力比較穩(wěn)定的工況中。

參考文獻：

[1]暢雄勃.拖拉機液壓提升能力試驗研究[J].中國農(nóng)機化學(xué)報（4）：134-136.

[2]徐白林，王超安，丁寒江.新農(nóng)村建設(shè)與拖拉機市場發(fā)展[C]//第七屆中國農(nóng)機論壇暨第五屆亞洲農(nóng)機峰會中國農(nóng)業(yè)機械流通協(xié)會四屆五次理事會.

[3]王會明，侯加林，趙耀華，等.拖拉機液壓懸掛機構(gòu)自動控制系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2006（10）.

[4]龔學(xué)英.拖拉機液壓懸掛系統(tǒng)的使用與故障排除[J].農(nóng)業(yè)機械，2015（21）：115-116.

[5]朱晨陽.拖拉機液壓懸掛試驗臺的開發(fā)[D].2014.

[6]欒圣罡.拖拉機液壓提升器提升能力檢測試驗臺的設(shè)計研究[D].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2002.

[7]GB/T3871.1-2006，農(nóng)業(yè)拖拉機 試驗規(guī)程第1部分：通用要求[S].

[8]GB/T1593.1-1996，農(nóng)業(yè)輪式拖拉機后懸掛三點懸掛裝置第1部分：1、2、3和4類[S].

[9]Report on test in accordance with OECD standard code 2 for the official testing of agriculture tractors[R].Lin-coln，Nebraska USA：OECD Appraval No.2/2817，2014.

[10]Report on test in accordance with OECD standard code 2 for the official testing of agriculture tractors[R].Lin-coln，Nebraska USA：OECD Appraval No.2/2809，2014.

[11]DG/T001-2011，農(nóng)業(yè)輪式和履帶拖拉機推廣鑒定大綱[S].