【正文】 Control unit of tractor electrohydraulic hitch system is consisted of hardware and software systems. According to specific requirements of the system function modules, 80C196KC microcontroller of Intel Corporation MSC96 series is selected. For the software system, we used the assembly language to finish the control system program. Its main program is used to control the overall flow of the system. Key words: Tractor。 Change valve。 其農(nóng)具的提升和下降的控制部分是機械式的，由駕駛員通過操縱手柄和一套桿件機構(gòu)以位移量的形式輸入信號，輸出量則是通過彈簧、凸輪和力、位調(diào)節(jié)杠桿機構(gòu)轉(zhuǎn)換成的位移量，從而實現(xiàn)操縱主控制閥對農(nóng)具位置的調(diào)整。進入 21世紀后，拖拉機向大功率、低油耗、輕排放、智能化 、密封和舒適性方向發(fā)展，機械式的控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)布置和性能方面已不適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)機發(fā)展的要求。因此，對傳統(tǒng)式液壓懸掛系統(tǒng)的技術(shù)改進勢在必行。世界發(fā)達國家己在上世紀 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。 拖拉機是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械化和現(xiàn)代化不可缺少的重要動力機械。目前大中型拖拉機的生產(chǎn)能力己超過 10萬臺，小型 拖拉機的生產(chǎn)能力己超過 200萬臺，各類拖拉機的擁有量已超過 1500萬臺，其中大中型拖拉機約為 80萬臺，配套機具的社會擁有量己超過 2020萬臺套 (含掛車 )。如何適應(yīng)市場需要，進行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，提高產(chǎn)品的科技含量，改善產(chǎn)品的技術(shù)性能，將是我國拖拉機工業(yè)所面臨和需要解決的重要課題 [ 2]。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。 由此可知拖拉機上采用了大量的機電一體化技術(shù)，這些技術(shù)主要用于改善和優(yōu)化拖拉機以下幾個方面的特性 : ①提高拖拉機的使用經(jīng)濟性和生產(chǎn)效率； ②提高拖拉機的操縱性能和自動化程度，降低駕駛員的勞動強度； ③將該技術(shù)應(yīng)用在人機工程學(xué)設(shè)計中，優(yōu)化人機界面，改善駕駛室操縱環(huán)境； ④提高機器的可靠性和安全性； ⑤ 降低拖拉機尾氣排放，減少環(huán)境污染； ⑥實現(xiàn)對拖拉機機組的性能監(jiān)測、參數(shù)優(yōu)化匹配和故障診斷等綜合性工作。拖拉機智能化的實現(xiàn)，是以機電一體化技術(shù)在拖拉機上的應(yīng)用為先導(dǎo)的，以微電子技術(shù)和微機技術(shù)為核心的機電一體化技術(shù)，將機械、液壓、電子、信息和控制等技術(shù)有機地結(jié)合起來，使拖拉機控制系統(tǒng)具備了一定的信息處理能力，為智能化技術(shù)在拖拉機上的應(yīng)用和發(fā)展開辟了道路。歸納起來對拖拉機的研究大致分為兩個方面 :一方面，應(yīng)用最優(yōu)適應(yīng)控制、模糊控制等先進的控制理論，進一步完善原有的控制系統(tǒng)，提高系統(tǒng)對復(fù)雜工況的適應(yīng)能力和邏輯判斷能力；另一方面，根據(jù)系統(tǒng)工程學(xué)的思想，從對拖拉機各個子系統(tǒng)的 單獨、分割監(jiān)控走向相關(guān)系統(tǒng)聯(lián)合、協(xié)調(diào)控制，在一定程度上實現(xiàn)多個子系統(tǒng)的信息共享，最終形成對整個拖拉機系統(tǒng)的全面控制體系，實現(xiàn)拖拉機作業(yè)機組在各種工作條件下的最優(yōu)匹配。 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 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。經(jīng)過幾十年的研究和開發(fā)，各國紛紛推出新式控制系統(tǒng)。電子控制裝置通過對各傳感器上送 來的數(shù)據(jù)進行分析，驅(qū)動液壓執(zhí)行元件，實現(xiàn)阻力調(diào)節(jié)、位置調(diào)節(jié)、壓力調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)耕深，控制驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)率。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。目前，該系統(tǒng)主要存在著以下兩方面的問題 :第一，左右提升桿的動力性能尚需提高；第二，低價位的比例閥和液壓缸的優(yōu)化匹配問題還沒有徹底解決。由于技術(shù)原因，該懸掛裝置目前仍處于試驗研究階段，沒有實用化。其中，測量單元主要由超聲波傳感器、光傳感器、傾斜角度傳感器和提升臂位置傳感器 (分壓計 )構(gòu)成，用于測量提升臂的位移、拖拉機的俯仰角度和傳感器離地面的高度；控制單元由數(shù)模轉(zhuǎn)換板、接口板、螺旋閥驅(qū)動電路板與計算機組成，總體控制系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，是整個控制系統(tǒng)的中心；液壓單元模塊由液壓缸 、螺旋閥和液壓油路組成，主要用來驅(qū)動三點懸掛系統(tǒng)。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。該系統(tǒng)裝配在 160kw的拖拉機上，主要由傳感器模塊、控制模塊、輸出模塊、液壓模塊等組成。該控制系統(tǒng)的控制過程如下 :首先由傳感器得到拖拉機的實際行走距離和輪子行走距離，然后通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器將模擬 信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入到控制單元，再經(jīng)控制單元的計算將控制信號利用單片機的脈寬調(diào)制信號輸出，最后經(jīng)輸出放大電路放大后控制電磁比例閥，從而通過液壓系統(tǒng)來控制農(nóng)具的升降。實踐證明，該控制系統(tǒng)的特點有 :能夠?qū)⑼寥辣砻娴母鞣N阻力情況納入控制當(dāng)中；能夠使拖拉機以最優(yōu)的輪滑率行駛，從而得到最優(yōu)的牽引效率；可以節(jié)省燃油消耗和拖拉機的作業(yè)時間。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。第四，當(dāng)農(nóng)具升高或降低時，拖拉機的后輪要先進行壓縮，由于該壓縮引起的滯后。 綜上所述，目前在國外拖拉機上，機 — 電 — 液一體化技術(shù)已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用，許多公司近期推向市場的大功率拖拉機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，還有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— 液控制系統(tǒng) 在拖拉機上的應(yīng)用達到很高的水平。 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國對具有力調(diào)節(jié)、位調(diào)節(jié)、力位綜合調(diào)節(jié)的拖拉機液壓懸掛裝置的研究比較晚。在 20世紀七十年代中期，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。 第二階段為機液控制系統(tǒng)的室內(nèi)模擬仿真及分析。八十年代后期為了跟蹤國外先進技術(shù)，也開始了電子化自動控制技術(shù) 的研究，在原機型液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行改造，增加電液控制裝置和器件，并做了初步的試驗工作。 20世紀九十年代以及 21世紀初，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，國內(nèi)有些高校開始探討電子技術(shù)、計算機控制技術(shù)等新技術(shù)在拖拉機液壓懸掛中的應(yīng)用。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。文獻 [7]進一步研究了微機控制系統(tǒng)，采用液壓伺服系統(tǒng)取代拖拉機原有的液壓系統(tǒng)，運用 MCS— 51單片機控制器對拖拉機耕作作業(yè)中的耕深進行自動控制，取代傳統(tǒng)的機械式調(diào)節(jié)裝置，并進行了田間試驗。文獻 [9]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)，該系統(tǒng)將原有的機械式分配器控制裝置改為由一些傳感器、小油缸和一套配套油路驅(qū)動分配器的方式進行控制。液壓技術(shù)在拖拉機作業(yè)機組中的應(yīng)用，仍然處于以液壓懸掛的推廣完善為代表的液壓懸掛階段，并且更多的研究都是針對傳統(tǒng)機液控制系統(tǒng)的仿真拖拉機 電子液壓懸掛控制器設(shè)計和控制技術(shù)研究和實驗研究，還未進入實際應(yīng)用階段 [ 1 12]。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。本研究以約翰 迪爾天托 1204為研究對象，主要研究其液壓懸掛系統(tǒng)的自動控制。 本章小結(jié) 本章簡要介紹了課題研究背景、研究意義以及國內(nèi)外機 — 電 — 液一體化技在拖拉機液壓懸掛機構(gòu)上的應(yīng)用現(xiàn)狀。 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 第二章 拖拉機電控液壓懸掛系統(tǒng)的設(shè)計 傳統(tǒng)拖拉機的液壓懸掛系統(tǒng) 農(nóng)用拖拉機液壓懸掛系統(tǒng)是用液壓提升和控制農(nóng)機具的整套系統(tǒng)，其功用是連接和牽引農(nóng)機具，操縱農(nóng)機具的升降，控制農(nóng)機具的耕作深度或提升深度，給拖拉機驅(qū)動輪增重以改善拖拉機的附 著性能，把液壓能輸出到作業(yè)機械上進行其他操作。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。懸掛機構(gòu)用于連接農(nóng)機具，傳遞液壓升降力和拖拉機對農(nóng)機具的牽引力，并保證農(nóng)機具的正常工作位置。 拖拉機要進行各種作業(yè)，就必須與相應(yīng)的配套農(nóng)具可靠地連接在一起。 懸掛農(nóng)具通過拖拉機液壓系統(tǒng)獲得動力，實現(xiàn)農(nóng)具的上升和降落；農(nóng)具依靠懸掛機構(gòu)與拖拉機可靠地連接在一起。 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]。懸掛農(nóng)具的種類很多，目前常用的有犁、耙、播種機、收割機等。 (2) 懸掛機構(gòu) :它由連接農(nóng)具的一些桿件機構(gòu)所組成。 a)三點懸掛 b）兩點懸掛 圖 22 后懸掛的兩種方式 三點懸掛農(nóng)具相對拖拉機沒有 太大的偏擺，因而農(nóng)具隨拖拉機的直線行駛穩(wěn)定性較好。三點懸掛多用于中小型拖拉機上。 (3) 液壓系統(tǒng) :它由油泵、油缸、分配器和其他輔件組成。 傳統(tǒng)液壓懸掛的主要執(zhí)行部件是分配器，通過機械推拉杠桿裝置調(diào)節(jié)分配器位置控制油液的流量與流向，使農(nóng)具處于不同的工作位置。 (1) 分置式液壓系統(tǒng) 油泵、分配器、油缸分別布置在拖拉機的適當(dāng)位置上，然后用油管把它們連接起來。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。操縱機構(gòu)全部暴露在外面，易受損傷；不便實現(xiàn)農(nóng) 具耕深的力調(diào)節(jié)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 等，目前只用于少數(shù)型號較老的拖拉機上。提升器通常位于傳動箱之上，駕駛座之下，并兼作傳動箱的蓋子。這種液壓系統(tǒng)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，油路較短，液壓元件與操縱機構(gòu)全部密封在殼體內(nèi)，因而工作較為可靠；易于實現(xiàn)農(nóng)具的力，位耕深調(diào)節(jié)。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)。豐收 — 3上海 — 50等拖拉機的液壓系統(tǒng)即屬此種。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，因而在拖拉機的布置上受到一定限制，拆裝檢查也比較麻煩，因而使用不廣。為了實現(xiàn)對液壓懸掛系統(tǒng)的多種調(diào)節(jié)方式，液壓懸掛系統(tǒng)必須采用電液懸掛控制方式，因此需要在按照國際標準的前提下，對約翰 迪爾天托 1204輪式拖拉機液壓控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行改造。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 圖 24 電控液壓懸掛系統(tǒng)原理圖 a 圖 25 電控液壓懸掛系統(tǒng)原理圖 b 電控液壓懸掛系統(tǒng)由液壓懸掛系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)和信號檢測與處理系統(tǒng)組成。而在農(nóng)機具自重作用下，液壓缸無桿腔的液體被排出，使農(nóng)機具下降，被排出的液體經(jīng)單向節(jié)流閥的節(jié)流閥和比例方向閥流回油箱。我們提出用簡單的三位四通電磁換向閥組成的液壓油路控制一小油缸的方案，通過小油缸活塞桿與主控制閥的固接及移動來控制分配器主控制閥的移動位置，近而達到設(shè)計目的，控制農(nóng)機具的提升、中立、下降過程。 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)。主要完成液壓油路的控制，以完成農(nóng)具的提升、中立、下降過程。主要完成控制信號的輸入，并由三位四通電磁換向閥和小油缸，完成分配器主閥移動位置的控制。 工作中，操作控制面板上的調(diào)節(jié)旋鈕，電信號輸入控制電路使電磁閥換向，改變小油缸中的液壓流向，使小油缸位移，推動主閥移動，農(nóng)具提升或下降。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)。該變化經(jīng)上拉桿反應(yīng)