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電動(dòng)拖拉機電動(dòng)懸掛系統的設計與仿真性能分析論文
0、引言
目前，拖拉機大都采用液壓懸掛系統。液壓懸掛系統由液壓泵、分配器、油缸、提升臂及懸掛桿件等組成。其中，液壓泵、油缸、分配器結構較復雜，在工作過(guò)程中液壓系統可能出現閥門(mén)卡死、安全閥失靈、泄漏等故障而使整個(gè)液壓提升懸掛系統無(wú)法正常工作。液壓懸掛系統的控制方式主要是機液控制方式，采用桿件和彈性元件，彈性元件的遲滯、機械摩擦和桿件的脹縮會(huì )影響調節性能。隨著(zhù)拖拉機向低油耗、輕排放、智能化、密封和舒適性方向發(fā)展，機液控制系統在結構布置和性能方面己不適應現代農業(yè)機械和精細農業(yè)技術(shù)的發(fā)展要求。 針對現有拖拉機液壓懸掛系統存在的結構復雜、故障較多、能量消耗高的缺點(diǎn)，以所研制設施栽培小型電動(dòng)拖拉機為對象，從節省能源和提高作業(yè)質(zhì)量出發(fā)，設計與其配套的電動(dòng)提升懸掛系統，并進(jìn)行電動(dòng)懸掛系統性能仿真。
1、電動(dòng)懸掛系統的設計
基于后懸掛裝置的結構和性能要求，結合所研制的小型電動(dòng)拖拉機的整體構造、空間布置和性能要求，電動(dòng)提升懸掛系統方案。系統由直流電機、齒輪減速、蝸輪蝸桿減速機構、提升臂、提升器殼體、提升控制器、控制面板，以及力、位調節傳感器等構成。提升控制器安裝在儀表臺下，通過(guò)電纜分別與控制面板和力、位調節傳感器及直流電機連接;電機安裝在提升器殼體前側，電機軸通過(guò)花鍵套與齒輪減速機構的主動(dòng)齒輪軸連接，提升臂與蝸輪軸連接，位調節傳感器裝在提升支架上，力調節傳感器裝在下拉桿前端。
該電動(dòng)提升懸掛系統的工作原理。耕作前，用戶(hù)根據土壤條件及拖拉機的實(shí)際作業(yè)工況，通過(guò)控制面板設置或修改位置、力的參數預設值，選擇一種控制方式�？刂破髟谕侠瓩C作業(yè)時(shí)采集角度傳感器、力傳感器信號，對比懸掛控制系統中位置、力的設定參數值，通過(guò)相應的控制算法計算出輸出信號，控制直流電機的運轉，產(chǎn)生的動(dòng)力依次經(jīng)過(guò)齒輪減速機構、蝸輪蝸桿減速機構傳遞給提升臂，從而驅動(dòng)上拉桿、提升桿、下拉桿，調節農機具的升降，以滿(mǎn)足耕深、牽引力等要求。當需農具懸掛在固定位置時(shí)(比如在運輸時(shí))，操作控制面板上的相應按鈕發(fā)出的命令經(jīng)提升控制器傳遞給直流電機，提升農機具至規定位置，直流電機停止運轉，利用蝸輪蝸桿自鎖的特性即可使農機具懸掛在固定位置不動(dòng)。
為了使所設計的電動(dòng)懸掛系統能與市場(chǎng)上現有的農具配套使用，懸掛裝置選用類(lèi)后置式三點(diǎn)懸掛裝置。根據國家標準GB1593.4 -2004規定的下懸掛點(diǎn)后面610mm處的提升力以及提升行程不小于420 mm要求，設計的電動(dòng)懸掛其最大提升農具質(zhì)量為230 kg，提升臂的工作范圍取其與水平面的夾角a在150 -60之間，提升農具至最高位置所需時(shí)間t取2-4。
2、電動(dòng)懸掛系統動(dòng)力學(xué)模型
電動(dòng)提升懸掛系統設計方案，基于A(yíng)DAMS /view動(dòng)力學(xué)仿真軟件，建立電動(dòng)懸掛系統動(dòng)力學(xué)模型，模型中，簡(jiǎn)化主動(dòng)減速齒輪和簡(jiǎn)化從動(dòng)減速齒輪分別與機體通過(guò)Revolute Joint連接，兩者采用CouplerJoint關(guān)聯(lián)副建立齒輪傳動(dòng)，關(guān)聯(lián)副傳動(dòng)比為。因將蝸輪軸與簡(jiǎn)化從動(dòng)減速齒輪簡(jiǎn)化為一體，所以簡(jiǎn)化從動(dòng)減速齒輪與提升臂直接通過(guò)Fixed Joint連接;提升桿通過(guò)Revolute Joint分別與提升臂、下拉桿連接;下拉桿通過(guò)Revolute Joint分別與機體、立柱連接;上拉桿通過(guò)Revolute Joint分別與機體、立柱連接;農具質(zhì)心通過(guò)Fixed Joint與立柱連接，然后對所創(chuàng )建的構件重命名并設置其物理屬性。
3、結束語(yǔ)
1)關(guān)鍵鉸接點(diǎn)在提升農具過(guò)程中的受力特點(diǎn)，其中蝸輪軸與提升臂連接點(diǎn)受力最大，因此要保證蝸輪軸有足夠的強度。
2)提升電機輸出功率最大值小于所選擇的提升電機的額定功率，滿(mǎn)足了此型電動(dòng)懸掛系統的設計要求。
3)提升行程滿(mǎn)足不小于420 mm標準的要求、且在下懸掛點(diǎn)后面610mm處，每單位牽引功率平均具有的提升力滿(mǎn)足了不小于300 N的標準要求，具備一定的提升能力。
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