孫倩+蔡會+羅小龍+鄧贊石+楊杰

摘 要：前置式液壓前懸掛裝置使用方便，運用靈活。選擇拖拉機懸掛裝置與懸掛設(shè)備的連接配合為主要為研究對象，概括前懸掛的發(fā)展，闡述了研究的內(nèi)容以及主要方法，提出擬了擬解決的問題。實現(xiàn)拖拉機多功能應(yīng)用，有利于拓展拖拉機市場前景的，并能增強拖拉機市場競爭力。

關(guān)鍵詞：拖拉機；液壓懸掛機構(gòu)；系統(tǒng)設(shè)計

一、問題的提出

在這近幾十年的的發(fā)展歷程中，我國的拖拉機的發(fā)展已取得較大進步。然而與國外拖拉機的發(fā)展進程仍有差距，拖拉機前置懸掛液壓系統(tǒng)方面問題較為顯著。從當(dāng)今形式來看，前懸掛機組主要分為兩種形式：一種為較普遍的以提升油缸為支點，利用提升臂帶動下拉桿的運作。另一種為在無提升臂的條件下，提升油缸直接控制下拉桿的上升與下降。其結(jié)構(gòu)上為剛性固連組成穩(wěn)固機組來保證作業(yè)時的穩(wěn)定性。由上述，兩種機組形式只控制下拉桿的上下擺動卻局限于左右擺動。因此很少有專門的液壓系統(tǒng)提供，通常采用拖拉機多路閥來保證全方位升降控制。

對于當(dāng)前國內(nèi)拖拉機作業(yè)機組的生產(chǎn)和實際應(yīng)用而言，機一電一液一體化控制技術(shù)的研究工作還處于起步階段，研究的方向比較分散，沒有對各成果進行整合研究。

二、前懸掛的發(fā)展

1.我國在懸掛機構(gòu)研究方面

拖拉機前置式懸掛聯(lián)合機構(gòu)多采用三點懸掛由于在作業(yè)時可一機多用，既節(jié)省時間也擴大了拖拉機的適用范圍，因此三點懸掛裝置備受青萊。但相較于國外，國內(nèi)各機型拖拉機具備前懸掛機構(gòu)的少之又少。前懸掛裝置具有不同于后懸掛裝置的顯著特點，建立了三點懸掛機構(gòu)的運動學(xué)模型，并運用遺傳算法對其進行優(yōu)化設(shè)計。在懸掛裝置的優(yōu)化設(shè)計方面，主要基于拖拉機的懸掛機構(gòu)從垂直距離的確定、水平距離的設(shè)計、自由扭轉(zhuǎn)浮動量三個方面對其進行了改進設(shè)計并給出相應(yīng)的計算過稱和勘誤指標(biāo)。上所述為優(yōu)化拖拉機前置式懸掛機構(gòu)奠定了良好的理論基礎(chǔ)及操作實踐。

2.液壓控制方面

拖拉機的懸掛機構(gòu)自動控制系統(tǒng)是研究工作者一直在攻克的難題。我們將在國內(nèi)較普遍的拖拉機上，對液壓懸掛機構(gòu)設(shè)計成新型電子液壓自動控制系統(tǒng)。在操作與控制方面，經(jīng)多次試驗設(shè)計出較為人性化的人機交互控制面板；在液壓油路中，利用換向閥替代傳統(tǒng)分配器，并在系統(tǒng)中安裝位置，速度，受力傳感器，根據(jù)反饋的信息來有效作業(yè)。

綜合來看，國內(nèi)對拖拉機的研究在各個方面都有比較深入的研究，并且取得了可觀的進展，但是研究方向的單一造成了國內(nèi)前置液壓懸掛整合設(shè)計裝置的空缺，因此用途單一的拖拉機已難以滿足國內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)升級所需的各種功能要求，因此對拖拉機前置液壓系統(tǒng)的研究迫在眉睫。

三、主要內(nèi)容及主要方法

1.研究內(nèi)容

（1）液壓油缸選型：液壓油缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的、做直線往復(fù)運動（或擺動運動）的液壓執(zhí)行元件，是本項目的核心元件。對于液壓馬達的選型，我們偏向使用低俗液壓馬達，其特點是排量大、體積大轉(zhuǎn)速低（有時可達每分鐘幾轉(zhuǎn)甚至零我們主要需要選定適用于提升運動的直線往復(fù)式油缸和適用于除草的液壓馬達點幾轉(zhuǎn)），因此可直接與工作機構(gòu)連接，不需要減速裝置，使傳動機構(gòu)大為簡化。

（2）液壓油路設(shè)計：能否設(shè)計出合理的液壓油路是影響液壓油缸與懸掛裝置工作效率的最主要原因。我們所要做的便是合理的設(shè)計出方案來連接油管出路和位于拖拉機機頭的液壓油缸。開式油路直接與油箱連接其方向由換向閥控制，閉式主油路直接與馬達連接其方向由換向閥和伺服機構(gòu)共同控制。液壓管路使液壓油（由補油泵補充）在泵與馬達之間循環(huán)運作。根據(jù)開式油路與閉式油路壓力限制，兩者執(zhí)行機構(gòu)的不同：前者為油缸和馬達，而后者只有馬達。合理選擇油路方式便是我們需要解決問題。

（3）連接部件設(shè)計：本項目旨在設(shè)計拖拉機前置式懸掛裝置，而要想將裝置懸掛于拖拉機機頭，連接部分的設(shè)計便是最關(guān)鍵的。四輪驅(qū)動拖拉機機頭的承重范圍在200-300公斤，裝置完全在承重范圍內(nèi)。擬在拖拉機頭的負載臺上進行打孔，利用杠桿原理，將連接架合理的固定在負載臺上。后期，液壓油缸、液壓油路及懸掛裝置都將裝配在連接架上。這樣做可以使前置裝置拆卸方便，便于更換及維修。運用拖拉機自帶液壓系統(tǒng)，懸掛機構(gòu)，通用懸掛工具，液壓提升油缸等，拓展拖拉機應(yīng)用范圍，使它使用方便、運用靈活、用途廣泛。

我們在設(shè)計中運用前置懸掛連接，利用前懸掛機構(gòu)，與液壓升降系統(tǒng)結(jié)合，將推雪鏟、推土板、復(fù)試整地機，道路灑水器設(shè)計成為通用懸掛工具，利用拖拉機自帶液壓系統(tǒng)，拓展拖拉機適用范圍。前置式懸掛機組利用三點懸掛，提升臂左右兩側(cè)分別安裝提升油缸，來控制下拉桿上下擺動。下拉杠與提升臂之間剛性固連，提升臂與提升油缸剛性固連形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)框架。其工作原理是利用拖拉機提供的液壓輸出裝置進行液壓工作，調(diào)節(jié)操縱機構(gòu)的機械推拉杠桿裝置來改變主控制閥的位置，其閥口開度的大小直接影響著油液的流量與流向，從而使工具具能夠處于上升、中立、下降三個主要工作位置。在懸臂設(shè)計有多孔，方便所需工具的安裝，利用懸掛機構(gòu)實現(xiàn)拖拉機的多功能使用。

2.關(guān)鍵技術(shù)

（1）針對推雪鏟、除草刀具、推土板等設(shè)備的型號和性能的差異性，對懸掛裝置進行多方位研究。達到懸掛裝置與設(shè)備連接部分的最優(yōu)化效果。

（2）為各設(shè)備更靈活作業(yè)，在機頭安裝液壓油管，并對液壓管路在機尾和機頭的進行優(yōu)化調(diào)試。

四、擬解決的關(guān)鍵問題

1.在進行掃雪，除草，推土等作業(yè)時，利用液壓提升油缸與懸掛設(shè)備的連接使懸掛設(shè)備能夠進行上下提升，運用靈活。

2.懸掛裝置通過桿件連接，牽引和升降所需的懸掛設(shè)備，使懸掛設(shè)備能夠準(zhǔn)確定位到需要作業(yè)的區(qū)域。

3.拖拉機采用前懸掛，后懸掛，側(cè)懸掛的不同懸掛方式，增加其功能的多樣性，滿足選擇功能時所需的不同操作要求。

4.選擇拖拉機為提供動力的載體，利用其良好的越野性能以及適應(yīng)惡劣作業(yè)環(huán)境的優(yōu)勢，拓展改裝后的拖拉機的應(yīng)用范圍。

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