一种电动拖拉机电液提升装置及测试方法

1.本发明涉及一种电动拖拉机电液提升装置及测试方法，属于农业机械技术领域。


背景技术：

2.电动拖拉机用电机及动力电池或者超级电容取代了传统发动机，实现了零尾气排放，且减少了噪音，为应对环境污染、实现绿色农机注入了新的动力。
3.为在电动拖拉机的基础上满足传统拖拉机驱动农机具的需求，需要用到相关的提升装置来实现农机具的提升；而传统拖拉机在对农机具提升时，将发动机动力经过分动箱传递给液压油泵驱动提升器工作，这就存在发动机驱动产生污染的问题；同时，通过分动箱将发动机动力传递给液压油泵驱动提升器工作的方式，会增加机械传动损耗，降低工作效率，不符合节能理念。
4.为解决上述提到的技术问题，亟需一种电动拖拉机电液提升装置及测试方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种电动拖拉机电液提升装置及测试方法，将电液提升电机与液压油泵站采用直接连接，通过电液提升电机驱动液压油泵站泵油给三点悬挂机构，实现了动力的高效传输，不存在发动机驱动产生污染的问题。
6.为达到上述目的/为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：
7.第一方面，本发明提供一种电动拖拉机电液提升装置，包括三点悬挂机构、支撑机构、传感机构与驱动机构；
8.所述三点悬挂机构的一侧与支撑结构相连接，所述三点悬挂机构的另一侧与农机具相连接，用于牵引农机具的提升与下降；
9.所述支撑机构与车架相连接，用于支撑三点悬挂机构与驱动机构；
10.所述传感机构用于测量三点悬挂机构在牵引农机具时受到的拉压力以及偏移角度，以获得拖挂农机具所上升或下降的高度的数值；
11.所述驱动机构包括电液提升电机和液压油泵站，所述电液提升电机用于驱动液压油泵站泵油给三点悬挂机构。
12.进一步的，所述三点悬挂机构包括三点悬挂安装座、提升臂、提升杆、上拉杆以及下拉杆；
13.所述提升臂的一端与三点悬挂安装座传动连接，所述提升臂的另一端与提升杆通过轴销连接，所述提升杆的另一端通过轴销与下拉杆相连接；
14.所述下拉杆通过轴销与下拉杆安装底板相连接，所述下拉杆安装底板与支撑机构相连接；
15.所述上拉杆与三点悬挂安装座相铰接，所述三点悬挂安装座用于接收液压油泵站所泵油，以驱动上拉杆与下拉杆牵引农机具。
16.进一步的，还包括限位杆，所述限位杆的一端通过轴销连接有限位杆安装底板，所
述限位杆的另一端与下拉杆通过轴销连接，用于防止下拉杆运动超出限定位置；
17.所述限位杆安装底板与支撑机构相连接。
18.进一步的，所述提升臂的数量为两个，两个所述提升臂对称分布于三点悬挂安装座的两侧。
19.进一步的，所述驱动机构还包括比例阀，所述比例阀用于调节液压油泵站回油的快慢。
20.进一步的，所述支撑机构包括与车架相连接的下安装板，所述下安装板的顶端安装有用于支撑上安装板的支撑梁；
21.所述上安装板用于支撑三点悬挂安装座，所述下安装板用于支撑驱动机构。
22.进一步的，所述传感机构包括轴销力传感器；
23.所述轴销力传感器分别安装于上拉杆与三点悬挂安装座的连接处，以及下拉杆与下拉杆安装底板连接处，用于测量在牵引农机具时上拉杆和下拉杆受到的拉压力。
24.进一步的，所述传感机构还包括转角传感器，所述转角传感器安装于提升臂与三点悬挂安装座连接处，用于测量提升臂的旋转角度。
25.进一步的，还包括铰链结构，所述铰链结构分别安装于上拉杆与轴销力传感器的末端，以及下拉杆与轴销力传感器的末端，用于控制上拉杆及下拉杆在工作摆动时恢复到初始轴线位置。
26.第二方面，本发明提供一种用于上述电动拖拉机电液提升装置的测试方法，所述方法包括以下步骤：
27.确定提升臂、上拉杆及下拉杆与平台的铰接点c、g、f的位置；
28.基于所确定铰接点的位置，测量提升臂与c、f所连直线的夹角初始角度下拉杆与c、f所连直线延长线的夹角初始角度上拉杆及下拉杆与g、f所连直线的夹角初始角度和以及提升臂、提升杆、上拉杆和下拉杆各杆件的长度；
29.通过转角传感器获取提升臂在拖挂农机具耕作时的角度变化量α1；
30.根据所测量初始角度以及转角传感器获得的提升臂的角度变化量α1，计算下拉杆的角度变化β及提升杆的角度变化α2；
31.根据所计算下拉杆的角度变化β及提升杆的角度变化α2，通过三角函数确定耕深。
32.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
33.本发明提供的电动拖拉机电液提升装置及测试方法，将电液提升电机与液压油泵站采用直接连接，通过电液提升电机驱动液压油泵站泵油给三点悬挂机构，实现了动力的高效传输，不存在发动机驱动产生污染的问题；
34.本发明提供的电动拖拉机电液提升装置及测试方法，配备轴销力传感器与转角传感器，用于测量三点悬挂机构在牵引农机具时受到的拉压力以及农机具所上升或下降的高度，以实时监测农机具的运行状态。
35.本发明提供的电动拖拉机电液提升装置及测试方法，通过事先确定提升臂、上拉杆及下拉杆与平台的铰接点的位置以及各杆件的初始角度与长度，根据转角传感器获取的提升臂角度变化量即可计算出下拉杆和提升杆的角度变化，以此通过三角函数确定耕深。
附图说明
36.图1是实施例一中提供的电动拖拉机电液提升装置的结构示意图；
37.图2是图1中a处结构的放大示意图；
38.图3是图1中b处结构的放大示意图；
39.图4是图1中驱动机构的结构后视示意图；
40.图5是三点悬挂安装座与上拉杆连接状态下的俯视示意图；
41.图6是实施例二中三点悬挂机构运动过程示意图。
42.图中：1、车架；2、电液提升电机；3、液压油泵站；4、三点悬挂安装座；5、提升臂；6、提升杆；7、上拉杆；8、下拉杆；801、下拉杆安装底板；9、限位杆；901、限位杆安装底板；10、比例阀；11、下安装板；12、上安装板；13、支撑梁；14、轴销力传感器；15、转角传感器；16、铰链结构。
具体实施方式
43.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
44.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
45.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.实施例一
47.如图1-4所示，一种电动拖拉机电液提升装置，包括三点悬挂机构、支撑机构、传感机构与驱动机构；
48.所述三点悬挂机构的一侧与支撑结构相连接，所述三点悬挂机构的另一侧与农机具相连接，用于牵引农机具的提升与下降；
49.所述支撑机构与车架1相连接，用于支撑三点悬挂机构与驱动机构；
50.所述传感机构用于测量三点悬挂机构在牵引农机具时受到的拉压力以及偏移角度，以获得拖挂农机具所上升或下降的高度的数值；
51.所述驱动机构包括电液提升电机2和液压油泵站3，所述电液提升电机2用于驱动液压油泵站3泵油给三点悬挂机构。
52.在上述技术方案中，电液提升电机2采用无级调速，以实现电机不同转速驱动液压
油泵站3泵油的速度，从而满足不同农机具提升速度的需求，将电液提升电机2与液压油泵站3采用直接连接，实现了动力的高效传输，不存在发动机驱动产生污染的问题。
53.在一些实施例中，为实现三点悬挂机构对农机具的牵引，所述三点悬挂机构包括三点悬挂安装座4、提升臂5、提升杆6、上拉杆7以及下拉杆8；
54.所述提升臂5的一端与三点悬挂安装座4传动连接，所述提升臂5的另一端与提升杆6通过轴销连接，所述提升杆6的另一端通过轴销与下拉杆8相连接；
55.所述下拉杆8通过轴销与下拉杆安装底板801相连接，所述下拉杆安装底板801与支撑机构相连接；
56.所述上拉杆7与三点悬挂安装座4相铰接，所述三点悬挂安装座4用于接收液压油泵站3所泵油，以驱动下拉杆8牵引农机具；上拉杆8远离三点悬挂安装座4一端通过轴销与农机具相连接，以支撑农机具，从而与下拉杆8配合对农机具进行拖动牵引。
57.在上述技术方案中，三点悬挂安装座4内部有活塞，在接收液压油泵站3泵油后，可通过液压油的流动来驱动活塞，以驱动提升臂5旋转，将动力传递给下拉杆8，上拉杆7与下拉杆8通过杆件之间的轴销式机械连接产生各自的运动轨迹，以驱动相连接的农机具的提升与下降。
58.在一些实施例中，为防止下拉杆8运动超出限定位置，以保护下拉杆8，还包括限位杆9，所述限位杆9的一端通过轴销连接有限位杆安装底板901，所述限位杆9的另一端与下拉杆8通过轴销连接；
59.所述限位杆安装底板901与支撑机构相连接。
60.在一些实施例中，所述提升臂5的数量为两个，两个所述提升臂5对称分布于三点悬挂安装座4的两侧。
61.在上述技术方案中，下拉杆8通过提升臂5与三点悬挂安装座4相连接，下拉杆8的数量与提升臂5一致，也为两个。
62.在一些实施例中，所述驱动机构还包括比例阀10，所述比例阀10用于调节液压油泵站3回油的快慢。
63.在上述技术方案中，在农机具下降时，液压油泵站3开始回油，电液提升电机2不工作，在回油时，通过调节比例阀10开口的大小能够对回油的快慢进行调整，以对农机具的下降速度进行调整。
64.在一些实施例中，为实现支撑机构对三点悬挂机构及驱动机构的支撑，所述支撑机构包括与车架1相连接的下安装板11，所述下安装板11的顶端安装有用于支撑上安装板12的支撑梁13；
65.所述上安装板12用于支撑三点悬挂安装座4，所述下安装板11用于支撑驱动机构；其中，支撑梁13的数量为四个，四根支撑梁13与上安装板12及下安装板11通过螺栓相固定，用于将三点悬挂安装座4提升一定高度，以满足上拉杆7、下拉杆8、提升臂5等杆件的运动轨迹范围。
66.在一些实施例中，如图2和图5所示，为实现传感机构对三点悬挂机构在牵引农机具时受到的拉压力的测量，所述传感机构包括轴销力传感器14；
67.所述轴销力传感器14分别安装于上拉杆7与三点悬挂安装座4的连接处，以及下拉杆8与下拉杆安装底板801连接处，以充当下拉杆8与下拉杆安装底板801连接的轴销，以及
上拉杆7与三点悬挂安装座4连接的轴销，从而测量上拉杆7和下拉杆8所收到的拉压力；轴销力传感器14可以采用量程为0～2t的传感器产品，以满足大部分拖拉机的基本需求；其中，轴销力传感器14的数量与上拉杆7及下拉杆8的数量相对应，为三个，以满足上拉杆7及下拉杆8的测量需求。
68.在一些实施例中，如图3所示，为实现传感机构对三点悬挂机构牵引时偏移角度的测量，所述传感机构还包括转角传感器15，所述转角传感器15安装于提升臂5与三点悬挂安装座4连接处，用于测量提升臂5的旋转角度，可通过试验标定的方式获取角度与拖挂农机具耕作时的耕深关系，以在实际耕作中根据提升臂5的旋转角度获得农机具的耕深，即农机具上升或下降的高度的数值。
69.在一些实施例中，为保证传感器的精度，如图2和图5所示，还包括铰链结构16，所述铰链结构16分别安装于上拉杆7与轴销力传感器14的末端，以及下拉杆8与轴销力传感器14的末端，用于控制上拉杆7及下拉杆8在工作摆动时恢复到初始轴线位置。
70.综上所述，本实施例提供的电动拖拉机电液提升装置，将电液提升电机2与液压油泵站3采用直接连接，实现了动力的高效传输，不存在发动机驱动产生污染的问题；同时配备轴销力传感器14与转角传感器15，用于测量三点悬挂机构在牵引农机具时收到的拉压力以及农机具所上升或下降的高度，以实时监测农机具的运行状态。
71.实施例二
72.本实施例提供了一种用于上述电动拖拉机电液提升装置的测试方法，所述方法包括以下步骤：
73.确定提升臂、上拉杆及下拉杆与平台的铰接点c、g、f的位置；
74.基于所确定铰接点的位置，测量提升臂与c、f所连直线的夹角初始角度下拉杆与c、f所连直线延长线的夹角初始角度上拉杆及下拉杆与g、f所连直线的夹角初始角度和以及提升臂、提升杆、上拉杆和下拉杆各杆件的长度；
75.通过转角传感器获取提升臂在拖挂农机具耕作时的角度变化量α1；
76.根据所测量初始角度以及转角传感器获得的提升臂的角度变化量α1，计算下拉杆的角度变化β及提升杆的角度变化α2；
77.根据所计算下拉杆的角度变化β及提升杆的角度变化α2，通过三角函数确定耕深。
78.下拉杆的角度变化β及提升杆的角度变化α2的计算过程如下：
79.如图6所示，根据平面四杆机构运动原理将提升臂5、提升杆6、上拉杆7、下拉杆8等效为基本杆组；其中，提升臂5为cd杆长度l3；提升杆6为de杆件长度l4；下拉杆8为fi杆长度l1 l6；e点为提升杆6与下拉杆8铰接处；fe长度l1；ei长度l6；c、f为提升臂和下拉杆与平台的铰接点，cf长度l2；g为上拉杆与平台的铰接点，gf长度l5；h、i为农机具与三点悬挂的连接点；农机具q点与f之间的距离fq为l9。四边形cd
′e′
f和四边形gh
′i′
f分别为四边形cdef和ghif经过在提升臂5的带动下，所产生的转动效果。∠fcd
′
为θ1；∠dcd
′
为α1；∠e
′
fc的补角为μ1；∠efe
′
为β；∠fgh
′
为θ2；∠hgh
′
为α2；∠e
′d′
k1′
为φ1；∠i
′h′
k2′
为φ2。
80.在四边形cd
′e′
f中根据矢量图解法可以得到下列方程
[0081][0082]
此方程未知角为φ1、μ1，因此需要求得μ1可以消去φ1得到以下方程：
[0083][0084]
解得：
[0085][0086]
μ1的初始角度为θ1的初始角度为因此β满足以下关系：
[0087][0088][0089]
a1＝l
2-l3cosθ1[0090]
b1＝-l3sinθ1[0091][0092]
同理在四边形gh
′i′
f中根据矢量图解法可以得到以下方程：
[0093][0094]
因此θ2满足以下关系：
[0095][0096]
a2＝l
5-(l1 l6)cosμ2[0097]
b2＝-(l1 l6)sinμ2[0098][0099]
μ2的初始角度为μ2和β满足以下关系：
[0100][0101]
θ2的初始角度为：因此α2满足以下关系：
[0102][0103]
通过转角传感器可以获得提升臂5的角度变化量α1，以及测量初始角度
可以获得下拉杆8的角度变化β，提升杆6的角度变化α2，而后通过三角函数即可确定耕深。
[0104]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。