【正文】 案各有優(yōu)劣，最終選擇方案二作進(jìn)一步的設(shè)計(jì)研究。 工作機(jī)理 拖拉機(jī)電子液壓懸掛可以實(shí)現(xiàn)懸掛的可調(diào)速提升、下降。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)。該系統(tǒng)整體框架如附錄一圖所示。 系統(tǒng)控制面板設(shè)計(jì)如圖 28。 圖 28 控制面板 鎖定開關(guān) 四位旋鈕 (a下降位 b停止位。上升位 d工作位 ) 下降指示燈 上升指示燈 耕深設(shè)定旋鈕 綜合調(diào)節(jié)開關(guān) 力調(diào)節(jié)開關(guān) 位調(diào)節(jié)開關(guān) 位調(diào)節(jié)指示燈 力調(diào)節(jié)指示燈 1綜合調(diào)節(jié)指示燈 1位置非安全報(bào)警指示燈 1懸掛載荷非安全報(bào)警指示燈 控制面板主要由 :四位旋鈕、耕深設(shè)定旋鈕、工作選擇按鍵、工作指示燈和報(bào)警示燈五部分組成。該面板主要功用是完成人機(jī)交互通信作用。拖拉機(jī)駕駛員通過(guò)控制 面板控制懸掛，并由控制面板了解懸掛的工作模式以及判斷系統(tǒng)是否工作于安全工作區(qū)域。 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(shí)，對(duì)應(yīng)三角形工作指示燈點(diǎn)亮表明工作狀態(tài)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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(hào)送給主控制器單元，系統(tǒng)進(jìn)入對(duì)應(yīng)的工作模式控制拖拉機(jī)電控液壓懸掛進(jìn)行相應(yīng)的工作狀態(tài)，此時(shí)控制面板上對(duì)應(yīng)菱形工作狀態(tài)指示燈點(diǎn)亮。 拖拉機(jī)懸掛犁耕地機(jī)組的位調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一種位置控制系統(tǒng)，它要求農(nóng)機(jī)具與拖拉機(jī)的 相對(duì)位置保持不變。當(dāng)相對(duì)位置發(fā)生變化時(shí)，位調(diào)節(jié)起作用，系統(tǒng)自動(dòng)使農(nóng)機(jī)具回到原位。設(shè)定值是用戶希望達(dá)到的耕地深度，拖拉機(jī)工作時(shí)的實(shí)際耕深由提升臂轉(zhuǎn)軸上的位置傳感器間接測(cè)量出來(lái)，并作為反饋信號(hào)。此反饋信號(hào)通過(guò)一定的信號(hào)處理后送入 CPU控制芯片，經(jīng)采樣、 A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理，與設(shè)定值比較得到偏差量 e，如果偏差量 e過(guò)位調(diào)節(jié)的控制范圍士 10%(參見國(guó)標(biāo) GB159379)，程序根據(jù) e的大小由 HSO口輸出一的PWM波，經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)后形成三位四通電磁換向閥的控制信號(hào)。在此信號(hào)作用下，電磁換向閥按 PWM占空比進(jìn)行開關(guān)閉合量 調(diào)節(jié)來(lái)改變液壓系統(tǒng)中液壓油的流動(dòng)方向和流量，從而使農(nóng)機(jī)具提升或下降。農(nóng)機(jī)具由 e的正負(fù)決定上升還是下降。偏差信號(hào) e越大，閥芯開口量越大，輸出油液越多，農(nóng)機(jī)具動(dòng)作就越迅速。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(jī)具處于穩(wěn)定工作狀態(tài)。為提高控制精度，士 10%范圍降低為士 %。 拖拉機(jī)懸掛犁耕地機(jī)組的力調(diào)節(jié)系統(tǒng)是以維持拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷平穩(wěn)為目的的恒值消擾控制系統(tǒng)，它通過(guò)上拉桿軸向力的不變來(lái)保證拖拉機(jī)牽引阻力的近似不變。牽引阻力作用在上拉桿上改變其拉壓力，通過(guò)力傳感器直接測(cè)量作用于上拉桿 的拉壓力。力傳感器輸出的電壓經(jīng)過(guò)放大電路、濾波、電壓保護(hù)等信號(hào)處理后，送給 CPU芯片，進(jìn)行采樣、 A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理，并與設(shè)定牽引阻力比較，產(chǎn)生一個(gè)偏差量 e。根據(jù) e的大小由 CPU通過(guò) HSO口產(chǎn)生一定占空比的 PWM波，再經(jīng)過(guò)功率放大控制電液比例換向閥改變液壓系統(tǒng)中液壓油的流動(dòng)方向和流量，從而使農(nóng)機(jī)具提升或下降。農(nóng)機(jī)具由 e的正負(fù)決定上升還是下降。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(jī)具不升不降。 本章小結(jié) 本章主要講述了傳統(tǒng)拖拉機(jī)的液壓懸掛系統(tǒng)，并簡(jiǎn)述了液壓懸掛系統(tǒng)的組成及類型，針對(duì) JD1204拖拉機(jī)的半分置式液壓懸掛系統(tǒng)，進(jìn)行分析提出了兩套自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。兩套方案都是利用電子控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想提出的，并最終確定方案做下一步的設(shè)計(jì)工作。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 第三章 液壓回路設(shè)計(jì)和信號(hào)處理電路設(shè)計(jì) 液壓回路設(shè)計(jì)和硬件選型 電控液壓系統(tǒng)回路設(shè)計(jì) 根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和液壓執(zhí)行元件的工作狀況設(shè)計(jì)液壓基本回路，在電控液壓懸掛系統(tǒng)自動(dòng)控制中，所選擇的液壓回路必須使液壓執(zhí)行元件實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。根據(jù)農(nóng)田作業(yè)中的基本要求， 電控液壓懸掛系統(tǒng)需滿足農(nóng)具的提升、中立、下降的要求。電控液壓回路如圖 31所示，由三位四通電磁閥、小油缸、分配器、油泵、減壓閥和溢流閥等組成。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)約翰 迪爾天拖 1204拖拉機(jī)系統(tǒng)的工作壓力、流量、功率的大小以及系統(tǒng)對(duì)溫升、工作平穩(wěn)性等方面的要求選擇回路，以滿足上述要求。其中約翰 迪爾天拖 1204拖拉機(jī)相關(guān)參數(shù)如表 31所示。 表 31 JD1204拖拉機(jī)相關(guān)參數(shù) 拖拉機(jī) 型號(hào) 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(diǎn)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(jì)說(shuō)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(dòng)主控制閥彈簧的最大負(fù)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(yuǎn)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。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(huì)出現(xiàn)負(fù)值負(fù)載。為了減輕負(fù)值負(fù)載所造成的不良影響，回油路上裝有背壓閥，在背壓閥作用下，小油缸的速度受到限制，防止出現(xiàn)速度失控現(xiàn)象。根據(jù)溢流閥的特點(diǎn)和性能，可用溢流閥做背壓閥。由于小油缸要實(shí)現(xiàn)向左、右運(yùn)動(dòng)和中立 3種狀態(tài)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)油路時(shí)，為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制，需要一個(gè)三位四通電磁換向閥。液壓回路如圖 31所示。 液壓泵和分配器選擇 泵的主要參數(shù)有壓力、流量、轉(zhuǎn)速、效率，為了保證系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)和泵的使用壽命，一般在固定設(shè)備系統(tǒng)中，正常工作壓力為泵 的額定壓力的 80%左右，泵的 Q要大于系統(tǒng)工作壓力。 經(jīng)分析計(jì)算約定約翰 迪爾天拖 1204拖拉機(jī)的液壓泵型號(hào)為 CBQ30，查 [14] P20152 表 2056，相關(guān)參數(shù)如表 32所示。 表 32 JD1204拖拉機(jī)液壓泵相關(guān)參數(shù) 類別 型號(hào) 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(shí)電控液壓懸掛系統(tǒng)中的分配器，使用 JD1204拖拉機(jī)開心式半分置式液壓 系統(tǒng)的分配器。 小油缸的選型 電控液壓系統(tǒng)中用小油缸活塞桿的運(yùn)動(dòng)來(lái)控制分配器中的主控制閥，以實(shí)現(xiàn)液壓懸掛系統(tǒng)中的油路換向，進(jìn)行農(nóng)具的相關(guān)操作。 分配器內(nèi)的彈簧對(duì)主控制閥的負(fù)荷力為 1000 N，分配器中主控制閥的位移量為 25 mm。在提升器中，小油缸的安裝空間為寬 80 mm，高 150 mm，長(zhǎng) 200 mm，由此可初步確定小油缸的最大外徑不能超過(guò) 80 mm。查 [14] P20282 表 2062，不妨令液壓缸的內(nèi)徑為 50 mm，即 D=50 mm。又查 [15] P115 表 44，由于液壓 缸的工作壓力小于 10 MPa，于是選往復(fù)運(yùn)動(dòng)比 ? =，則由 [15] P114 式 ： 906m ???? ??Dd 查 [14] P20282 表 2062，取 d=25 mm。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 下面確定小油缸的工作壓力 P，由于所采用的推動(dòng)分配器主控制閥彈簧的最大負(fù)荷力為 1000 N,因此，控制主控制閥的小油缸內(nèi)的油壓： )1050( 100044 232 MPDFP ??? ??? ??? 又液壓回路中存在背壓，即小油缸的出油口存在背壓，取小油缸的工作壓力為 3MPa。查[14] P20282 表 2062 活塞行程系列，取活塞的最大行程為 40mml? 又活塞長(zhǎng)度： 4 0 m ???? DB 導(dǎo)向套長(zhǎng)度 ： 2 5 m md ??A 于是小油缸的長(zhǎng)度： 1 0 5 m m254040l ??????? ABL 最終，取 120mm?L 。 綜上，查 [14] P20311 表 20630，取小油缸的型號(hào)為 HSG178。 F50/25178。 E。 換向閥的選擇 換向閥是實(shí)現(xiàn)油路的換向、順序動(dòng)作及卸荷等功能的閥門。根據(jù)小油缸控制分配器主閥完成提升、中立、下降的需要及壓力、流量和拖拉機(jī)采用直流電的條件，查 [14] P20528 表 207164選擇 DSGG013C2AD245O型三位四通電磁換向閥，如圖 32所示。 圖 32 三位四通電磁換向閥 此電磁換向閥配有強(qiáng)吸力，高性能的濕式電磁鐵，具有高壓、大流量、壓力損失低等特點(diǎn)，其非常適用于農(nóng)業(yè)機(jī)械及車輛中。其最大流量為 63 L／ min，最高壓力 MPa，T口允許背壓 16 MPa，最高換向頻率為 300次／ min。 減壓閥和溢流閥的選擇 減壓閥是一種利用液流流過(guò)縫隙產(chǎn)生壓降的原理，使出口壓力低于進(jìn)口壓力的壓力控制閥。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。由于小油缸工作壓力變化較小，選擇定值減壓閥的型號(hào)為PRCVG10132型，由 上海公新機(jī)械有限公司供應(yīng) 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 其中： PRCV單向減壓閥； G安裝形式板式安裝； 10公稱直徑 32mm； 1壓力調(diào)節(jié)范圍 770MPa； 32設(shè)計(jì)號(hào)低壓型。 溢流閥在液壓懸掛系統(tǒng)中做背壓閥用，背壓閥裝于液壓系統(tǒng)的回油路中，給液壓系統(tǒng)形成一定的背壓力，以增加小油缸的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。根據(jù)油路的流量確定其型號(hào)為RFG06132型，由 上海公新機(jī)械有限公司供應(yīng) 。 其中： RF溢流閥； G安裝形式板式安裝； 06公稱直徑 20mm； 1壓力調(diào)節(jié)范圍 770MPa； 32設(shè)計(jì)號(hào)低壓型。 信號(hào)處理電路設(shè)計(jì) 傳感器的選擇 在電控液壓懸掛系統(tǒng)中，需要把主控制閥的位置信號(hào)、農(nóng)具的提升位置信號(hào)和土壤阻力對(duì)彈簧桿的壓力信號(hào)傳給 CPU，以進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和發(fā)出控制指令。主控制閥的位置信號(hào)用位移傳感器，農(nóng)具的提升位置信號(hào)用提升軸轉(zhuǎn)角傳感器，土壤阻力對(duì)彈簧桿的壓力信號(hào)用壓力傳感器。 農(nóng)具提升時(shí)，油缸的活塞桿推動(dòng)內(nèi)提升臂使提升臂軸轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)外提升臂和上下拉桿帶動(dòng)農(nóng)具提升。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。傳感器采用 BT13WYT2轉(zhuǎn)角傳感器，其技術(shù)參數(shù)見表 33所示。 無(wú)觸點(diǎn)角度傳感器將機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出，無(wú)電接觸點(diǎn)的測(cè)量出轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。與線繞式、金屬膜式或?qū)щ娝芰鲜诫娢黄飨啾龋搨鞲衅骶哂幸韵绿攸c(diǎn)： ① 無(wú)觸點(diǎn)，高靈敏度，極長(zhǎng)壽命； ② 無(wú)噪聲，高重復(fù)性，單調(diào)無(wú)限分辨率； ③ 無(wú)磨損，高可靠性，高頻響應(yīng)特性好； ④ 低轉(zhuǎn)矩， 360176。連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出信號(hào)不受潮濕環(huán)境影響。 磁敏電阻式角度傳感器廣泛應(yīng)用于航空、電子、機(jī)械、紡織、輕工、船舶、冶金等諸行業(yè)，尤其適用于機(jī)械變化頻繁，環(huán)境惡劣，需要使用壽命長(zhǎng)的場(chǎng)合。 拖拉機(jī)工作過(guò)程中農(nóng)具的提升、中立、下降由分 配器主閥的位置來(lái)確定，主閥的位置是由小油缸的活塞桿控制的。主閥的位置由位移傳感器檢測(cè)，位移傳感器采用 LVDT差動(dòng)式直線位移傳感器，其技術(shù)參數(shù)如表 34所示。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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(dòng)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(hào) Modbus RS232數(shù)字信號(hào) 交流信號(hào) 05VDC或 5V至 +5V 輸出噪聲 ＜ 25 μ Arms 線性誤差 177。 % 重復(fù)誤差 ＜ % of FS 使用溫度 25℃ +85℃ 溫度系數(shù) ≤零點(diǎn) %/℃ 靈敏度≤ %/℃ 承受沖擊力 150g/11ms 承受加速度 20g (1) LVDT差動(dòng)式直線位移傳感器的特點(diǎn)： ① 直流單電源供電，內(nèi)置高性能信號(hào)調(diào)節(jié)器，無(wú)待機(jī)消耗； ② 外徑 20mm，或 12mm，不銹鋼 304外殼； 型 號(hào) BT13WYT－