【文章內容簡介】 定量泵；大馬力拖拉機的轉向器如 C 所示，是閉芯無反應（或有反應）轉向器，轉向器在中位的時候液壓油不能通過轉向器流回油缸，它是通過配套的變量泵進行缷荷。5全液壓轉向系統(tǒng)除了上面列舉的基本元件外，有的轉向器還配套安全閥、雙向過載閥、雙向補油閥和單向閥，如下圖 3 所示：P T R L轉向器21341安全閥 2單向閥 3雙向補油閥 4雙向過載閥圖 3 轉 向 器 配 套 閥 組安全閥的功能是壓力油到達安全閥設定壓力時，安全閥打開泄油，提供轉向系統(tǒng)壓力的安全保護；雙向過載閥的功能是當轉向油缸受到外部沖擊時，油缸內的壓力高，壓力油到達過載閥設定壓力時，過載閥打開泄油，對轉向油缸實施過載保護；雙向補油閥功能是當過載閥開啟時，為了防止油液產生氣蝕，補油閥打開從組合閥塊的回油口吸油，及時將壓力油補充到轉向油缸的左或右油腔；單向閥是轉向器進油時打開，在低轉速時防止由于外部載荷的沖擊，高壓油倒流，造成方向盤的抖動。隨著時代的發(fā)展，除了開芯無反應轉向器和閉芯無反應（或有反應）轉向器外，現(xiàn)在也出現(xiàn)了負荷傳感全液壓轉向系統(tǒng)，它具有無論負荷壓力大小、方向盤轉速快慢，均能按轉向油路要求，優(yōu)先分配相應流量，保證轉向可靠、靈敏、輕便；油泵輸出的流量，除向轉向系統(tǒng)供給所需的流量外，剩余部分可供給輔助油路使用，從而消除轉向油路供油過多而造成的功率損失，提高了系統(tǒng)效率。 拖拉機電控液壓轉向系統(tǒng)的工作原理本文中電控液壓轉向機構的設計是，在原轉向油路并聯(lián)安裝一個轉向控制機構，即并聯(lián)一個用于電路控制的“轉向器”。這個便于控制的“轉向器”是一套電控液壓閥，即把原來手動控制轉向的方向盤及其聯(lián)帶的液壓轉向器，轉為電控的液壓電磁閥機構。6如圖 4 所示，改動上并聯(lián)安裝了 O 型的三位四通比例換向閥，為了油路油壓的安全，還需要安裝一個安全溢流閥，油管路上，加多了油管和 3 個同原來油路轉換的切換閥。電控液壓轉向系統(tǒng)原理圖如圖 4 所示：3458901276 16 2ab1 05PTABA 1B 1控制器G P S 、 A H R SC A N人工 / 自動 （ 模式選擇開關 ）裝在拖拉機上S aS yS b傳感器PT AB開芯無反應式轉向器0過濾器 1定量泵 2二位三通電磁閥 3轉向器（開芯無反應） 4轉向油缸 5單向閥 6 壓力表 7溢流閥 8三位四通比例電磁換向閥（O 型） 9平衡閥 10液壓油箱圖 4 優(yōu) 化 的 液 壓 轉 向 系 統(tǒng) 原 理 圖上圖 4 系統(tǒng)在油缸與電磁換向閥之間連接入兩個平衡閥 9，它們實際上并聯(lián)有單向閥的背壓閥，分別接在電磁閥的 A、B 口至轉向油缸的兩個液壓油接口之間。液壓油可以經(jīng)過單向閥無約束地從平衡閥正向（液壓缸進油）通過（圖中 A→A1 或 B→B1），但從反向通過（液壓缸回油）時需要克服平衡閥設定的開啟壓力，該壓力構成回油背壓壓力。下面進行換向閥換向瞬間系統(tǒng)動力學分析。設定兩個平衡閥開啟壓力略大于一般情況下回正力矩 Tz 對應的壓力（本機經(jīng)試驗驗證約 4MPa 即可）。在這種情況下，閥芯由中位切換至任一側位時，閥 A、B 口一個接通油泵 P，另一個接通回油口 T。設 A 口接7通 P，B 口接通 T，現(xiàn)在 A 口壓力油經(jīng)過上面的平衡閥的單向閥可以通至 A1，但在壓力小于下面的平衡閥設定壓力之前，下面這個平衡閥不會開通，即油缸無法回油，轉向輪不會轉動，直到 A 口壓力大于設定的背壓壓力（ 4MPa），如前所述此時該壓力已大于克服回正力矩需要的壓力，故在電磁比例換向閥換向的短時間內，不會出現(xiàn)驅動力矩小于地面回正力矩的情況，車輪不會發(fā)生回擺現(xiàn)象。同時結合東方紅 X804 拖拉機開芯無反應轉向器的特性，加入了二位三通電磁閥2，用三位四通比例電磁換向閥代替原來分散的流量比例閥和三位四通電磁換向閥，使系統(tǒng)更加嚴密。為了保證拖拉機原來全液壓轉向系統(tǒng)完整性，二位三通電磁閥 2 常通位置是定量泵與轉向器相連，即在電磁閥 2 不通電的狀態(tài)下系統(tǒng)與原裝的全液壓轉向系統(tǒng)一模一樣。在自動導航過程中，給二位三通電磁閥通電，液壓泵出來的液壓油立刻流向電控液壓轉向系統(tǒng)。此外，還在系統(tǒng)的關鍵部位留了油壓口，方便測試系統(tǒng)的壓力特性。測壓口分別位于總進油口 P 處、電控液壓轉向進油口 P1 處、油缸兩測的壓力 A 處及 B處。改進的電控液壓轉向系統(tǒng)有一個“人工/自動”模式開關，系統(tǒng)的工作原理是 “人工/自動”模式開關斷開時，拖拉機的轉向方式與拖拉機原來的轉向方式一樣，通過手動轉動方向盤實現(xiàn)拖拉機轉向，液壓油流向:過濾器 →定量泵→二位三通電磁閥左位→轉向器→轉向油缸→轉向器→油箱；當需要電控轉向時，“人工/自動”模式開關接通，有左轉、右轉和卸荷三種工作方式：（一）左轉：二位三通電磁閥和三位四通比例電磁換向閥 a 位得電時，即 Sy 和 Sa有電信號，液壓油流向: 過濾器→定量泵→二位三通電磁閥右位 →單向閥→三位四通比例電磁換向閥左位→平衡閥→轉向油缸→平衡閥→三位四通比例電磁換向閥左位→油箱，車輪左轉；（二）右轉：二位三通電磁閥和三位四通比例電磁換向閥 b 位得電時，即 Sy 和 Sb有電信號，液壓油流向: 過濾器→定量泵→二位三通電磁閥右位 →單向閥→三位四通比例電磁換向閥右位→平衡閥→轉向油缸→平衡閥→三位四通比例電磁換向閥右位→油箱，車輪右轉；8（三）卸荷：電控模式下車輪不需要轉向時（實際轉角達到目標角度要求）液壓油通過轉向器卸荷，二位三通電磁閥和三位四通比例電磁換向閥都不得電，液壓油流向:過濾器→定量泵→二位三通電磁閥左位→轉向器→油箱。 待測試二位三通換向閥的工作特性本設計中電控液壓轉向系統(tǒng)使用的電磁閥型號為 SV1031N24VDC。生產此電磁閥的公司為美國的 HYDRAFORCE。該電磁閥里有密閉的腔，在不同位置開有通孔，每個孔連接不同的油管，腔中間是活塞，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動來開啟或關閉不同的排油孔，而進油孔是常開的，液壓油就會進入不同的排油管，然后通過油的壓力來推動油缸的活塞，活塞又帶動活塞桿，活塞桿帶動機械裝置。這樣通過控制電磁鐵的電流通斷就控制了機械運動。如下圖所示，當斷電時，電磁閥中的液壓油從位置②流到位置①，當電磁閥被阻斷時，液壓油流向位置③。當通電時，電磁閥打開位置①到位置③之間的通路，阻塞位置②。而港口?可能完全加壓，這是不打算被用來作為入口。手動操作的選項：重寫，按鈕和扭曲逆時針旋轉 180176。內部的彈簧將按鈕了。在這個位置，閥門可能只是部分地轉移。為了保證全覆蓋的轉變，把按鈕要充分擴展和保持這個位置?；謴驼０昴すδ?，按鈕，順時針旋轉 180176。扭曲，并釋放。覆蓋將被拘禁在這個位置。該電磁閥的尺寸如下：9 圖 5 電 磁 閥 的 尺 寸 圖3 液壓轉向系統(tǒng)測試電路設計本次設計的測試電路由 3 個部分組成，分別是 ARM 主控電路、驅動電路和電磁閥。其中 ARM 主控電路的功能是輸出 PWM 控制信號。驅動電路的作用是放大 PWM 控制信號，以達到驅動和控制電磁閥工作的目的。ARM 主控電路使用的是 SBC6300X 開發(fā)板。驅動電路通過三極管和 MOSFET 場效應管進行電流的放大，使用 IRFR9540 芯片對電磁閥進行控制。測試的電磁閥為美國 HYDRAFORCE 公司生產的 SV1031N24VDC電磁閥。電路的原理圖如下。10A R M 主控電路P W M 信號驅動電路驅動電流電池閥圖 6 液 壓 轉 向 系 統(tǒng) 測 試 電 路 原 理 框 圖 ARM 主控電路本設計中使用的主控電路為深圳市天漠科技有限公司生產的 SBC6300X 開發(fā)板。開發(fā)板包括兩個部分，分別為主板（94*）和核心板（52*52mm）。開發(fā)板的實物圖及總體系統(tǒng)結構框圖如下圖所示：圖 7 SBC6300X 開 發(fā) 板 實 物 圖 SBC6300X 開發(fā)板 CPU 規(guī)格處理器：AT91SAM9263，ARM926EJSTM ARM 處理器－ 擴展 DSP 指令，ARM Jazelle 技術提供了 Java 加速功能－ 16K 字節(jié)數(shù)據(jù)緩存，16K 字節(jié)指令緩存，200MHz 時性能高達 220 MIPS－ 存儲器管理單元，嵌入式 ICE ，支持調試信道－ 中等規(guī)模的嵌入式宏單元結構，附加的嵌入式存儲器－ 128K 字節(jié)片內 ROM,最大總線速率下單周期訪問－ 80K 字節(jié)片內 SRAM，最大處理器或總線速率下單周期訪問11 SBC6300X 開發(fā)板主板功能接口SBC6300X 開發(fā)板主板功能接口如下表所示：表 1 SBC6300X 開 發(fā) 板 主 板 功 能 接 口 說 明 表類別 功能 參數(shù)存儲接口 SD card SDIO 模式，支持熱插拔輸入電源 寬電壓范圍8~20V，默認提供12V 電源輸入電源輸出電源 5V和Vin觸摸屏接口 4線電阻式觸摸屏接口陣列鍵盤接口6x6矩陣鍵盤（也可作為 12個獨立IO 使用）Audio In 支持音頻錄入Audio Out 支持MP3播放，排針引出輸入輸出接口AD轉換接口8路12bitAD轉換輸入接口，輸入?yún)⒖茧妷嚎赏庖?，默認參考電壓5VGPIO41個獨立GPIO，其中包括有如下復用功能：ISI接口、4路PWM、1路SDIO接口、1路SPI1接口（4個片選）Buzzer 一個GPIO 控制的BUZZERJTAG 標準JTAG接口20PIN按鍵 2個 GPIO按鍵，1個WKUP按鍵，1個RESET按鍵通用接口面板及指示燈電源插入指示、主板供電指示，提供排針引出形式的WKU