【正文】 out/Vin/℃ 濕度范圍 0～ 95% 畢業(yè)設(shè)計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 ③ 電子元器件全密封設(shè)計，防塵防水防油污、抗輻射，野外作業(yè)亦可 ； ④ 安裝簡單，無需調(diào)零； ⑤ 非接觸式，無滑動觸點，使用壽命長。 畢業(yè)設(shè)計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 表 33 BT13WYT2轉(zhuǎn)角傳感器參數(shù) 表 34 LVDT差動式直線位移傳感器參數(shù) 供電電壓 直流 9V12V 供電電流 電壓輸出型供電電流≤ 12mA 位移量程 050mm 量程 輸出信號 Modbus RS232數(shù)字信號 交流信號 05VDC或 5V至 +5V 輸出噪聲 ＜ 25 μ Arms 線性誤差 177。提升臂軸的轉(zhuǎn)角反映了農(nóng)具的提升高度，安裝在提升臂軸上的轉(zhuǎn)角傳感器，根據(jù)提升臂軸的不同轉(zhuǎn)角輸出不同電量。由于小油缸工作壓力變化較小，選擇定值減壓閥的型號為PRCVG10132型，由 上海公新機械有限公司供應(yīng) 。 F50/25178。 小油缸的選型 電控液壓系統(tǒng)中用小油缸活塞桿的運動來控制分配器中的主控制閥，以實現(xiàn)液壓懸掛系統(tǒng)中的油路換向，進行農(nóng)具的相關(guān)操作。在回油路中， 控制分配器主閥的小油缸的出油口，如果直接和油箱相連接，系統(tǒng)會出現(xiàn)負值負載。 本章小結(jié) 本章主要講述了傳統(tǒng)拖拉機的液壓懸掛系統(tǒng)，并簡述了液壓懸掛系統(tǒng)的組成及類型，針對 JD1204拖拉機的半分置式液壓懸掛系統(tǒng)，進行分析提出了兩套自動控制系統(tǒng)的設(shè)計方案。當(dāng) e在士 10%范圍內(nèi)，也就是懸掛系統(tǒng)工作與死區(qū)范圍內(nèi)，農(nóng)機具處于穩(wěn)定工作狀態(tài)。 畢業(yè)設(shè)計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 當(dāng)四位開關(guān)旋鈕處于工作位，操作人員可以選擇各種工作調(diào)節(jié)模式 (位調(diào)節(jié)、力調(diào)節(jié)和綜合調(diào)節(jié) )，選擇確定后，控制面板將信號送給主控制器單元，系統(tǒng)進入對應(yīng)的工作模式控制拖拉機電控液壓懸掛進行相應(yīng)的工作狀態(tài)，此時控制面板上對應(yīng)菱形工作狀態(tài)指示燈點亮。耕深調(diào)節(jié)方式有 :位調(diào)節(jié)、力調(diào)節(jié)以及它們之間的綜合調(diào)節(jié)。 農(nóng)具入土后，隨著耕深、土質(zhì)和濕度的不斷變化，土壤的阻力不斷變化。 液壓懸掛系統(tǒng)：由原液壓懸掛系統(tǒng)的油泵、分配器、液壓油缸、提升臂、拉桿和彈簧等組成。我們提出采用電液比例方向閥、電磁溢流閥、單向節(jié)流閥、壓力表及壓力傳感器等，代替原拖拉機的分配器，如圖 24， 25所示。 (3) 整體式液壓系統(tǒng) 油泵、分配器、油缸等主要工作部件，都集中在拖拉機后橋殼體內(nèi)，形成一個整體。它的缺點是 :連接管路較長，易出現(xiàn)油液的泄漏 。 兩點懸掛農(nóng)具，工作中相對拖拉機可以作較大的擺動，多用于大功率拖拉機懸掛重型或?qū)挿r(nóng)具。 圖 21 液壓懸掛系統(tǒng)示意圖 (1) 懸掛 農(nóng)具 :它是農(nóng)田作業(yè)的工作部件，通過懸掛機構(gòu)連接在拖拉機上。操縱機構(gòu)是用來操縱分配器的主控制閥，以控制液壓油的流動方向，它有手柄操縱機構(gòu)和自動控制機構(gòu)兩部分組成。該研究具有很大的實際應(yīng)用價值和研究意義，必將對我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。文獻 [6]認為懸掛系統(tǒng)的工作特性一般屬于繼電器開關(guān)型，并在此基礎(chǔ)上采用開關(guān)型電磁閥進行了試驗研究。到了七十年代后期，國內(nèi)才有人從理 論上對力控制系統(tǒng)的動態(tài)性能進行初步研究。第三，由于系統(tǒng)的慣性引起的滯后。南非 Witwatersrand大學(xué)的研究人員提出了一種利用拖拉機的輪滑率來控制耕深的方法。首先，在上拉桿和兩個提升桿上分別裝有液壓缸，通過相應(yīng)的控制閥控制液壓缸內(nèi)活塞的運動，可以通過提升桿直接控制農(nóng)具的升降，在機構(gòu)方面省去了提升軸和提升臂，結(jié)構(gòu)尺寸更加緊湊；其次，將位置傳感器與液壓缸集成在一起，通過將位置傳感器獲得的信號輸入到控制系統(tǒng)之中進行相應(yīng)的位置和速度控制，省去了傳統(tǒng)的機械反饋控制機構(gòu)，控制更加靈活。 國外研究現(xiàn)狀 1978年德國奔馳公司率先在其生產(chǎn)的農(nóng)用拖拉機上采用了電液控制的三點懸掛機構(gòu)，標(biāo)志著商業(yè)化的機電一體化產(chǎn)品開始在拖拉機上得到了成功應(yīng)用。目前在國外拖拉機上，機 — 電 — 液一體化控制技術(shù)己經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用，例如，麥塞福格森、雷諾、薩姆、約翰迪爾、菲亞特、鈕荷蘭、道伊茲等公司近幾年推向市場的大功率拖拉機基本都裝備了電液懸掛系統(tǒng)，使電液懸掛產(chǎn)品已經(jīng)進入主流市場；在電液負載換檔技 術(shù)方面，不少拖拉機采用了電液控制的全負載換檔的變速箱，使得負載換檔操縱變得十分簡單；一些拖拉機上還采用了基于 CAN總線的多路傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使得機 — 電 — 液一體化應(yīng)用在拖拉機上達到很高的水平。農(nóng)業(yè)機械化作為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的載體，把工業(yè)、自然科學(xué)等引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程，使現(xiàn)代工程技術(shù)與現(xiàn)代生物技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得以廣泛應(yīng)用，極大地改善了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，促進了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，大大提高農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率、資源利用率和農(nóng)業(yè)產(chǎn)品商品化率，也使現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)由于有現(xiàn)代裝備和工程技術(shù)手段的支持而得到實施和進一步發(fā)展。 Automatic control 畢業(yè) 設(shè)計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 第一章 緒論 引言 現(xiàn)有的多數(shù)農(nóng)用拖拉機使用液壓懸掛系統(tǒng)，拖拉機液壓懸掛系統(tǒng)可分為 3 種形式 ：分置式液壓系統(tǒng) 、 半分置式液壓系統(tǒng) 、 整體式液壓系統(tǒng) 。在原拖拉機半分置式液壓懸掛機構(gòu)中改進設(shè)計了自動控制系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，選擇了拖拉機半分置式液壓懸系統(tǒng)進行設(shè)計，設(shè)計新型拖拉機電控液壓懸掛系統(tǒng)。 Change valve。世界發(fā)達國家己在上世紀(jì) 50年代至 70年代就實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，各國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展歷 程表明，農(nóng)業(yè)機械化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化不可逾越的階段。各國拖拉機畢業(yè) 設(shè)計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 研究人員普遍認識到，采用機 — 電 — 液一體化控制技術(shù)是拓寬拖拉機功能、提高其技術(shù)性能以及解決其所面臨諸多技術(shù)難題的最佳選擇方案，并且已經(jīng)成為現(xiàn)代拖拉機及其配套機組的主要技術(shù)發(fā)展趨勢。 畢業(yè) 設(shè)計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 20世紀(jì) 70年代以來，隨著電子技術(shù)和微機控制技術(shù)的出現(xiàn)和成熟，機 — 電 — 液一體化技術(shù)逐步被應(yīng)用到拖拉機上，為提高拖拉機作業(yè)機組的性能開辟了 嶄新的道路。德國 Braunschweig科技大學(xué)研制了一種新式的三點懸掛裝置，該裝置與傳統(tǒng)的三點懸掛裝置 相比具有更加簡單，更加靈活的特點。經(jīng)過試驗驗證，該控制系統(tǒng)存在隨著負載的增加，拖拉機的行駛速度變慢的問題。第二，控制其內(nèi)部的軟件濾波算法引起的大約 50ms的滯后問題。在 20世紀(jì)七十年代中期，我國一些高等院校和科研機構(gòu)對一些型號的拖拉機液壓懸掛系統(tǒng)的性能進行了田間耕作試驗，希望從中找出一些有用的規(guī)律，但是由于種種原因，如季節(jié)的影響，試驗周期長，試驗條件復(fù)雜，沒有達到預(yù)期的效果。接著把單片機應(yīng)用于拖拉機農(nóng)具耕深控制中，對比原機型的機液控制系統(tǒng)與新設(shè)計的數(shù)字式控制系統(tǒng)，提出位置控 制、阻力控制、耕深控制和力位綜合控制四種方式，進行了電液控制的初步探索和伺服自動控制與計算機控制耕深的試驗比較。研究、探討其在實現(xiàn)機 — 電 — 液一體化控制方面的關(guān)鍵技術(shù)，提出一套關(guān)于拖拉機液壓懸掛裝置及其自動控制機 — 電 — 液一體化控制系統(tǒng)的基本方案和理論，研究液壓系統(tǒng)的優(yōu)化匹配方法，最終設(shè)計開發(fā)新型拖拉機機 — 電 — 液一體化控制器系統(tǒng)，使拖拉機作業(yè)機組能畢業(yè) 設(shè)計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 夠在復(fù)雜多變的工作條件下 自動化控制工作，最大限度提高整個拖拉機作業(yè)機組的工作效能。液壓系統(tǒng)是提升農(nóng)機具的動力裝置，除工作介質(zhì)（液壓油）外，液壓泵、油缸、分配器等液壓元件和附屬裝置組成。 液壓懸掛系統(tǒng)的組成 傳統(tǒng)拖拉機液壓懸掛系統(tǒng)主要由 :懸掛農(nóng)具、懸掛機構(gòu)和液壓部分組成，如圖 21所示 [2]。三點懸掛多用于中小型拖拉機上。這種液壓系統(tǒng)的優(yōu)點是液壓元件便于專業(yè)化批量生產(chǎn)，系列化產(chǎn)品的液壓元件通用性強，維修方便，由于在拖拉機上容易布置，所以易手實現(xiàn)農(nóng)具的前懸掛和側(cè)懸掛。這種液壓系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于中、小型拖拉 機上，如常發(fā)集團 CF800、東方紅 — 300、東方紅 — MG600等拖拉機均采用半分置式液壓系統(tǒng)。因此，為了盡量采用原拖拉機的液壓元件，例如液壓泵 、液壓油缸、濾清器、油管等。 畢業(yè)設(shè)計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 方案二中電控液壓懸掛系統(tǒng)也包括液壓懸掛系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)和信號檢測與處理系統(tǒng)。隨著農(nóng)具提升 (下降 )高度的變化，提升器軸轉(zhuǎn)角傳感器測得電 信號不斷變化，當(dāng)轉(zhuǎn)角信號 (提升高度 )與操縱信號進行比較量達到預(yù)定值時， CPU發(fā)出信號，操縱電磁閥動作，小油缸位移，主閥移動使農(nóng)具處于中立狀態(tài)。 工作機理 拖拉機電子液壓懸掛可以實現(xiàn)懸掛的可調(diào)速提升、下降。 左邊的四位開關(guān)旋鈕可以控制懸掛上升和下降，處于上升或下降工作狀態(tài)時，對應(yīng)三角形工作指示燈點亮表明工作狀態(tài)。偏差信號 e越大，閥芯開口量越大，輸出油液越多，農(nóng)機具動作就越迅速。當(dāng) e的大小在控制范圍士 %內(nèi)，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，農(nóng)機具不升不降。 表 31 JD1204拖拉機相關(guān)參數(shù) 拖拉機 型號 系統(tǒng)額定輸出 壓力 /MPa 液壓輸出總流量 L/min 提升能力（懸掛點后610mm外） /Kg 液壓泵轉(zhuǎn)速 r/min 電氣系統(tǒng) /V JD1204 19 3150 2500 12 圖 31 電控液壓系統(tǒng)回路 2．電磁換向閥 3．小油缸 4．活塞桿 5．回油閥 6．單向閥 7． 分配器 8．主控制閥 9．減壓閥 10．油泵 11．濾油器 12． 油缸 畢業(yè)設(shè)計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 由于所采用分配器中推動主控制閥彈簧的最大負荷力為 1000N，因此控制主控制閥的小油缸內(nèi)的油壓大于 720 kPa即可，遠小于油泵的輸出壓力 19 MPa. 為了系統(tǒng)的安全和節(jié)能，懸掛系統(tǒng)中要有減壓回路。 表 32 JD1204拖拉機液壓泵相關(guān)參數(shù) 類別 型號 排量 ml/r 壓力 /MPa 轉(zhuǎn)速 r/min 容積效率 /% 額定 最高 額定 最高 外嚙合齒輪 CBQ 2060 20 25 2020 2500 92 同時電控液壓懸掛系統(tǒng)中的分配器，使用 JD1204拖拉機開心式半分置式液壓 系統(tǒng)的分配器。 綜上，查 [14] P20311 表 20630，取小油缸的型號為 HSG178。在電控液壓 系統(tǒng)中，減壓閥作為穩(wěn)定油路工作壓力的調(diào)節(jié)裝置，使油路的壓力不受油源壓力的影響。 農(nóng)具提升時，油缸的活塞桿推動內(nèi)提升臂使提升臂軸轉(zhuǎn)動，經(jīng)外提升臂和上下拉桿帶動農(nóng)具提升。主閥的位置由位移傳感器檢測，位移傳感器采用 LVDT差動式直線位移傳感器，其技術(shù)參數(shù)如表 34所示。 分辨率 理論上連續(xù) 使用溫度 25℃ ～ +55℃ 溫度系數(shù) 177。壓力傳感器原理圖 如圖 33所示。 圖 34 傳感器放大電路圖 該放大電路為兩 級放大，兩級都是反向輸入：第一級由 LM358A組成模放大， R1為調(diào)節(jié)電位器，由它輸入一個補償電壓，適當(dāng)調(diào)節(jié)它的大小，可以抵消放大器本身的失調(diào)電壓，消除傳感器輸入的共模干擾信號。光電耦合器輸出電流較小 (10～ 20 mA)，不能直接驅(qū)動大的負載。 控制回路設(shè)計 ECU特點 80C196KC單片機的組成可分為 CPU及片內(nèi)外設(shè)備兩大部分， CPU為 16位單片機，其結(jié)構(gòu)特點有 [16]: (1) CPU的主要部件寄存器算術(shù)邏輯單元 RALU沒有采用常見的累加器結(jié)構(gòu)，而是寄存器 — 寄存器結(jié)構(gòu)， CPU的操作直接面向 00H01FFH的片內(nèi)寄存器空間 (其中 OOH17H共24字節(jié)為特殊功能寄存器 SFR,18H01FFH共 488字節(jié)稱為寄存器陣列 )， CPU與外設(shè)的通信均是通過各 SFR，寄存器陣列或存儲器控制器來進行的。在多機共享存儲器系統(tǒng)中， 80C196KC也具有 DMA功能，還可以出讓總線。 表 36 80C196KC芯片的功能列表 型號 80C196KC ROM(KB) 16 寄存器 RAM/B 488 定時器 /計數(shù)器 2 A/D通道 8 I/O引腳 48 捕獲 /計較 HSIO 串行口 1 PWM 3 速度 /MHz 1620 尋址空間 /KB 64 其他主要特征 PTS 80C196KC系統(tǒng)設(shè)計 (1) 時鐘電路 80C196KC需要一個時鐘源進行操作，時鐘頻率在 612MHz之間。 CPU串口采用模式 1與 PC計算機通訊，波特率為 :9600B/s。電控液壓懸掛系統(tǒng)的主程序框圖如圖 41所示。 A/D結(jié)果寄存器位于 02H和 03H