CN101966809A - 一种大型双动力驱动柔性装配式拖拉机 - Google Patents

Abstract

一种大型双动力驱动柔性装配式拖拉机，属于农业机械耕作及道路运输领域，具体涉及一种具有双动力驱动牵引、集农耕作业和运输于一体的节能农业机械。其包括主车，特征在于主车采用燃油和电力驱动装置；电力驱动装置包括安装的太阳能电池板和风力发电机，太阳能电池板、风力发电机分别连接超级电容，超级电容连接蓄电池，蓄电池连接电动机；燃油和电力驱动装置连接变胎、变矩、变驱装置；主车通过柔性铰链装置拖挂农机具或车厢。本发明集农业生产、运输两大功能于一身，简单实用，经济高效。

Description

一种大型双动力驱动柔性装配式拖拉机

技术领域

本发明属于农业机械耕作及道路运输机械领域，具体涉及一种具有双动力驱动牵引、集农耕作业和运输于一体的节能型农业自动化机械。

背景技术

目前，在国家扩大内需的一系列惠农政策拉动下，高达130亿的巨额补贴资金专项发放，我国农机工业的发展得到了极大的助推力，农机市场产销两旺。在农机工业中，拖拉机起着龙头的作用，2009年拖拉机制造业完成工业总产值353亿元，国内大中拖拉机厂商生产销售各类大中型拖拉机35万余台，同比增幅高达35％左右，增度创近年来新高。但是国内目前普遍使用的传统燃油发动机拖拉机存在农田机作牵引功率偏低(市场销售拖拉机功率在60-160马力之间)，农机具犁、耙、耕、耩等耕作面积较小，农耕效率低下，不适合大型农场和土地流转后集中耕作的问题；与此同时，用于货物道路运输的单车运载量小，导致农产品运输成本居高不下；道路运输设备和农田机作设备不能互换使用，造成设备资源的极大浪费等种种弊病存在，迫使生产制造商研发一种新型高效、节能、大型、复合式的特大型拖拉机。

发明内容

为了克服现有技术不足，本发明提供一种大型双动力驱动柔性装配式拖拉机，集农耕作业和农产品运输功能于一体。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：设计一种大型双动力驱动柔性装配式拖拉机，包括主车，其特征在于主车采用燃油和电力驱动装置；电力驱动装置包括太阳能电池板和风力发电机，太阳能电池板、风力发电机分别连接超级电容，超级电容连接蓄电池，蓄电池连接电动机；燃油和电力驱动装置连接变胎、变矩、变驱装置；主车通过柔性铰链装置拖挂农机具或车厢。

本发明所述的一种大型双动力驱动柔性装配式拖拉机，其特征在于柔性铰链装置包括挂钩和铰链座，挂钩为开设有环形凹槽的连接柱，铰链座呈“U”形，铰链座的“U”形开口处设有锁紧手柄，挂钩的凹槽插入铰链座的“U”形开口处，锁紧手柄封闭铰链座的“U”形开口；铰链座上设置铰链轴，铰链轴铰接支架，支架固定在主车或车厢的车架上。

变胎、变矩、变驱装置包括通用车轴、农业机械轮胎和道路运输轮胎，农业机械轮胎或道路运输轮胎安装在通用车轴上。

本发明所述的一种大型双动力驱动柔性装配式拖拉机，其特征在于在主车上安装配重安全栏。

本发明还包括液压起重/卸料装置，液压起重/卸料装置包括起重液压杆、前倾卸料液压杆和侧翻卸料液压杆，起重液压杆安装在主车尾部，起重液压杆的伸缩轴连接农机具；前倾卸料液压杆安装在主车和车厢的车架尾部，侧翻卸料液压杆安装在主车和车厢的车架两侧，前倾卸料液压杆和侧翻卸料液压杆的伸缩轴铰接车厢的料斗底部。

燃油驱动装置包括油温控制装置、油箱、油管和滤清器，油温控制装置包括外加热器、内加热器和滤清器加热器，外加热器安装在油管伸入油箱一端的外壁上，内加热器设置在油管连接滤清器一端的内孔中；滤清器加热器安装在滤清器的滤芯上。

电力驱动装置的驱动方式为多节桥式电驱动：电动机通过齿轮传动驱动车轮转动。

电力驱动装置的驱动方式也可为多节轮式轮边电驱动：电动机通过离合器连接电机轴齿轮，电机轴齿轮啮合安装在车轮上的轮毂内齿轮。

电力驱动装置的驱动方式还可为多节车外转子电驱动：电动机的外转子与安装在车轮上的轮毂外壳结合为一体。

电力驱动装置的驱动方式另可为多节轴式电驱动：电动机的电机轴上安装电机齿轮，在车轮上同轴安装传动盘，电机齿轮啮合安装在传动盘上的一个以上的传动齿轮；在传动齿轮外侧安装外齿轮，外齿轮与传动齿轮相啮合。

本发明所具有的有益效果是：

1.本发明可根据情况需要，在主车后面拖挂不同的农机具即可完成田间的耕作采收等作业；主车拖挂车厢，即可将农产品顺利运送到指定地点，由此集农业生产、运输两大功能于一身，无需另外采买其他设备，简单实用，经济高效。本发明采用双动力驱动，结合了燃油和电力两种能源的优势于一体。燃油驱动系统能够为拖拉机带来强劲的动力，适宜田间耕作和长途运载大吨位的农产品；电力驱动系统利用光能、风能转化为电力，驱动拖拉机前进，不但经济安全而且环保节能，适宜在市区或特殊路段为车提供动力，无污染性气体排放而且噪音明显降低，使拖拉机的使用范围更加广泛，即便目的地在特殊地段也能将货物及时送到，无需换乘小型车辆，进一步节约了人工物力。

2.本发明配备变胎、变矩、变驱装置，主车在挂拆犁、耙、耕、耩等大型农机具或在特殊路面行驶时能自由变换轮胎模式。在田间耕作时，卸下道路运输轮胎更换农业机械轮胎以提高驱动系数、变换驱动方式增加前驱动力，最大限度的发挥主车的牵引效能，并且农业机械轮胎抓地力强，能够防止普通轮胎将耕地土壤压实；而拖拉机在完成运输功能时，换上道路运输轮胎，便于在公路上行驶。

3.在主车上安装配重安全栏，使本发明在农田深翻、犁耕作业时，根据挂配的农机具灵活增加配重，减轻对地面的压实率，保护土壤。

4.本发明应用超级电容作为车载电力的电能储存器件，充分利用超级电容放电电流大、速度快的优点，为拖动大载重吨位提供可靠的电力能源。在拖拉机的主车、车厢的顶部和两侧安装高效太阳能柔性电池板，将太阳能转换成电能储存到超级电容和蓄电池中备用。安装多台高效风力发电机，车辆处于运动状态时拾取速度风荷能量转换成电能储存到超级电容和蓄电池中备用。以上两种供能方式可灵活组合使用，极大的提高了产能和储能效率，清洁安全，十分适应我国现在对新能源应用的倡导趋势。

5.采用柔性铰链装置连接主车和农机具或车厢，将挂钩的凹槽插入铰链座的“U”形开口处，固定锁紧手柄，铰链座铰接在支架上，为主车和各车厢的连接提供了适宜的活动自由度，在上下左右四个方向都可适当转动，即铰链座和挂钩之间允许左右摆动，铰链座还可绕铰链轴上下摆动。这样不但能顺利的在山路上转弯，而且即便在崎岖不平的路面上行驶，也不会发生脱节现象，田间耕作时，对农机具的连接也更加灵活稳固。与此同时，柔性铰链装置便于拆卸，运行非常平稳，解决了传统拖拉机拖挂后坠的侧晃问题。车辆整体性能好，改善了启动、刹车制动等性能。此装置可任意组合拆挂1-5节车厢或大、中、小型农机具，还可自由改变主车和车厢的组合数量。

6.液压起重/卸料装置的前倾卸料液压杆安装在主车和车厢的车架尾部，侧翻卸料液压杆安装在车厢车架的两侧，前倾卸料液压杆和侧翻卸料液压杆的伸缩轴铰接车厢的料斗底部，这样使得成吨的货物能够通过车厢上的料斗前倾或侧翻自动卸载，降低了劳动强度，提高工作效率。起重液压杆的伸缩轴连接农机具，为其升降提供可靠、强大的动力供给。液压起重/卸料装置在轻松升降农机具的同时，具有液压侧翻、前倾自卸功能，十分适宜田间地头的装运作业。

7.油温控制装置的外加热器安装在油管伸入油箱一端的外壁上，内加热器设置在油管连接滤清器一端的内径中；滤清器的滤芯上设置滤清器加热器，油温控制装置可与发动机余热加热结合使用。这种设计尤其适宜在北方作业的车辆，在环境温度在-20℃-+45℃时，都能够保证继续使用0#柴油，燃油循环系统正常顺利的工作，燃油不会发生凝结导致安全事故发生。

8.电力驱动装置采用多节桥式电驱动的驱动方式：电动机通过齿轮传动驱动车轮转动。这种方式可直接借用燃油驱动装置的传动机构，更换方便，通用性强。

电力驱动装置的驱动方式也可采用多节轮式轮边电驱动：电动机通过电机轴和离合器连接电机轴齿轮，电机轴齿轮啮合安装在车轮上的轮毂内齿轮。这种驱动方式的转子即为车轮，构造紧密，因为是外转子直接驱动，省略了中间驱动环节，所以该驱动方式具有功率大、效率高的特点。

电力驱动装置的驱动方式还可采用多节车外转子电驱动：电动机的外转子与安装在车轮上的轮毂外壳结合固定为一体。这种驱动方式便于旧车改造，经济实惠，安装方便，组合性强，可根据用户要求选择电机数量及功率匹配。

电力驱动装置的驱动方式另外可采用多节轴式电驱动：电动机的电机轴上安装电机齿轮，电机齿轮啮合安装在传动盘上的一个以上的传动齿轮，传动盘上安装花键轴，花键轴连接驱动车轮轴；在传动齿轮外侧安装外齿轮，外齿轮与各个传动齿轮相啮合。这种驱动方式便于安装，造价低，比较安全，可拆卸性强，便于维修。

以上四种方式可根据用户不同需求进行选择配装，应用范围广泛。

附图说明

图1是本发明(运输状态)的结构示意图；

图2是图1的俯视图

图3是图1的A向视图；

图4是本发明的电控系统图；

图5是主车(农耕状态)结构示意图；

图6是图5的俯视图；

图7是电动机双传动轴驱动的结构示意图；

图8是图7的俯视图；

图9是油温控制装置的结构示意图；

图10是柔性铰链装置的结构示意图；

图11是铰链座的结构示意图；

图12是安装了液压起重/卸料装置的拖拉机结构示意图；

图13是图12的B向结构示意图--侧翻卸料液压杆的安装位置及工作状态示意图；

图14是多节桥式电驱动(一)的位置结构示意图；

图15是多节桥式电驱动(一)的传动结构示意图；

图16是多节桥式电驱动(二)的位置结构示意图；

图17是多节桥式电驱动(二)的传动结构示意图；

图18是多节轮式轮边电驱动的位置结构示意图；

图19是多节轮式轮边电驱动的传动结构示意图；

图20是多节车外转子电驱动的位置结构示意图；

图21是多节车外转子电驱动的传动结构示意图；

图22是多节轴式电驱动的位置结构示意图；

图23是多节轴式电驱动的传动结构示意图；

图24是图23的C-C向结构示意图；

图中：1、主车，2、车厢，3、风力发电机，4、柔性铰链装置，5、太阳能电池板，6、配重安全栏，7、制动气罐，8、内燃机、9、起重液压杆，10、油箱，11、油管，12、内加热器，13、滤清器，14、油泵，15、滤芯，16、滤清器加热器，17、外加热器，18、挂钩，19、铰链座，20、铰链轴，21、锁紧手柄，22、侧翻卸料液压杆，23、前倾卸料液压杆，24、传动轴，25、传动轴锥形大齿轮，26、锥形小齿轮，27、离合器，28、换向齿轮，29、车轮，30、轮毂内齿轮，31、电机轴齿轮，32、轮毂外壳，33、外转子，34、定子，35、花键轴，36、传动盘，37、外齿轮，38、电机齿轮，39、传动齿轮，40、电动机。

具体实施方式

如图1、2、3所示的一种大型双动力驱动柔性装配式拖拉机，主车1采用燃油和电力驱动装置。

电力驱动装置包括安装在主车1和车厢2的顶部及两侧的太阳能电池板5和风力发电机3，太阳能电池板5、风力发电机3分别连接超级电容，超级电容连接蓄电池。太阳能电池板5将太阳能转换成电能储存到蓄电池中备用。安装多台高效风力发电机3，车辆处于运动状态时拾取速度风荷能量转换成电能储存到蓄电池中备用。电力驱动装置的电控系统图如图4所示。

主车1根据不同需要，通过柔性铰链装置4拖挂农机具或车厢，从而进行农耕作业或农产品运输。

如图5和6所示，在田间作业时，主车1可拖挂大型农机具，并且在主车1上安装配重安全栏6，使得农田深翻、犁耕作业期间，挂配农机具灵活增加配重，减轻对地面的压实率，保护土壤。

如图7和8所示，主车1采用双传动轴电动机驱动的实现方式，即采用两台电动机供能的结构，这样以来，车辆通过城区及特殊场所时切换到电驱动方式运行，依然保持充足的牵引力供给，并且能够达到降低噪声，杜绝二氧化碳排放的设计目的。

如图9所示，在车架上安装的燃油驱动装置采用内燃机8燃烧柴油供能，在燃油驱动装置中设置油温控制装置，油温控制装置包括外加热器17、内加热器12和滤清器加热器16，外加热器17安装在油管11伸入油箱10的一端的外壁上，内加热器12设置在油管11连接滤清器13一端的内孔中；滤清器13的滤芯15上设置滤清器加热器16。此设计都能够保证燃油在油泵14的抽吸下，经过加热和过滤，油路循环系统可以正常顺利的工作，燃油不会发生凝结导致安全事故发生。

燃油和电力驱动装置连接变胎、变矩、变驱装置，变胎、变矩、变驱装置的通用车轴上可根据不同的情况安装农业机械轮胎或道路运输轮胎。在田间耕作时，卸下道路运输轮胎更换农业机械轮胎以提高驱动系数、变换驱动方式增加前驱动力，最大限度的发挥主车的牵引效能，并且农业机械轮胎抓地力强，能够防止普通轮胎将耕地土壤压实；而拖拉机处于运输状态时，换上道路运输轮胎，便于在公路上行驶。

主车1和车厢2上均安装三根以上的车轴，并且每条车轴上都安装有制动装置和电力驱动装置。这样以来使得车辆的运载力大为提高，控制力增强并且便于应对多种路面情况，安全可靠。在车架上还装有制动气罐7，用于满足牵引主车1及后续挂装的车厢2制动所需的气压供给。

如图10和11所示，主车1和农机具或车厢2之间通过柔性铰链装置4，首尾叠放连接在一起。柔性铰链装置4的挂钩18和铰链座19分别安装在连接在一起的主车和车厢上或连接在一起的两个车厢上；挂钩18为开设有环形凹槽的连接柱，铰链座19呈“U”形，铰链座19的“U”形开口处设有锁紧手柄21，铰链座19通过铰链轴20铰接支架，支架安装在主车1或车厢2的车架上。按照图8中箭头所指方向，挂钩18的凹槽插入铰链座19的“U”形开口处，锁紧手柄21封闭开口处，即完成主车1和农机具或者各车厢之间的连接。与此同时，柔性铰链装置4便于拆卸，运行非常平稳，解决了传统拖拉机拖挂后坠的侧晃问题。车辆整体性能好，改善了车辆的启动、刹车制动等性能。此装置可任意组合拆挂1-5节车厢或大中小型农机具。在运输过程中，主车1和各车厢之间首尾叠放连接在一起，进一步节约了空间，大大提高了行车的安全系数。

如图5、12和13所示，本发明还配备液压起重/卸料装置，液压起重/卸料装置的起重液压杆9安装在主车1的尾部，起重液压杆9的伸缩轴连接农机具。起重液压杆9能自由升降农机具。前倾卸料液压杆23安装在主车1和车厢2的车架尾部，侧翻卸料液压杆22安装在车架的两侧，前倾卸料液压杆23和侧翻卸料液压杆22的伸缩轴铰接车厢的料斗底部。卸料时，根据需要，可启动前倾卸料液压杆23，使其将车厢的料斗前端抬起，或启动侧翻卸料液压杆22，从侧面将料斗顶起，以便将装载在料斗内的重达数吨的货物轻松卸下。

如图14和15所示，电力驱动装置采用多节桥式电驱动(一)的驱动方式：当离合器27咬合时，电动机40将电机力矩传送给锥形小齿轮26，进而驱动传动轴锥形大齿轮25，驱使安装在传动轴24上的车轮29转动。图16和17是多节桥式电驱动(二)的驱动方式，在多节桥式电驱动(一)的基础上，添加了一对换向齿轮28。这种方式可直接借用燃油驱动装置的传动机构，更换方便，通用性强。

如图18和19所示，电力驱动装置的驱动方式也可采用多节轮式轮边电驱动：电动机40通过离合器27连接电机轴齿轮31，电机轴齿轮31啮合安装在车轮29上的轮毂内齿轮30。这种驱动方式便于旧车改造，经济实惠，安装方便，组合性强，可根据用户要求选择电动机的数量及功率匹配。

如图20和21所示，电力驱动装置的驱动方式还可采用多节车外转子电驱动：电动机40的外转子33与安装在车轮29上的轮毂外壳32结合固定为一体。这种驱动方式的转子即为车轮，构造紧密，因为车轮是外转子33围绕定子34转动时直接驱动，省略了中间驱动环节，所以该驱动方式具有功率大、效率高的特点。

如图22、23和24所示，电力驱动装置的驱动方式另外可采用多节轴式电驱动：电动机的电机轴上安装电机齿轮38，在车轮上通过花键轴35同轴连接传动盘36，电机齿轮38啮合安装在传动盘36上的三个传动齿轮39；在传动齿轮39外侧安装外齿轮37，外齿轮37与各个传动齿轮39相啮合。这种驱动方式便于安装，造价低，比较安全，可拆卸性强，便于维修。

以上四种方式可根据用户不同需求进行选择配装，应用范围广泛。

Claims (10)

1.一种大型双动力驱动柔性装配式拖拉机，包括主车，其特征在于主车采用燃油和电力驱动装置；电力驱动装置包括太阳能电池板和风力发电机，太阳能电池板、风力发电机分别连接超级电容，超级电容连接蓄电池，蓄电池连接电动机；燃油和电力驱动装置连接变胎、变矩、变驱装置；主车通过柔性铰链装置拖挂农机具或车厢。

2.根据权利要求1所述的一种大型双动力驱动柔性装配式拖拉机，其特征在于柔性铰链装置包括挂钩和铰链座，挂钩为开设有环形凹槽的连接柱，铰链座呈“U”形，铰链座的“U”形开口处设有锁紧手柄，挂钩的凹槽插入铰链座的“U”形开口处，锁紧手柄封闭铰链座的“U”形开口；铰链座上设置铰链轴，铰链轴铰接支架，支架固定在主车或车厢的车架上。

3.根据权利要求1或2所述的一种大型双动力驱动柔性装配式拖拉机，其特征在于变胎、变矩、变驱装置包括通用车轴、农业机械轮胎和道路运输轮胎，农业机械轮胎或道路运输轮胎安装在通用车轴上。

4.根据权利要求3所述的一种大型双动力驱动柔性装配式拖拉机，其特征在于在主车上安装配重安全栏。

5.根据权利要求1或2或4所述的一种大型双动力驱动柔性装配式拖拉机，其特征在于还包括液压起重/卸料装置，液压起重/卸料装置包括起重液压杆、前倾卸料液压杆和侧翻卸料液压杆，起重液压杆安装在主车尾部，起重液压杆的伸缩轴连接农机具；前倾卸料液压杆安装在主车和车厢的车架尾部，侧翻卸料液压杆安装在主车和车厢的车架两侧，前倾卸料液压杆和侧翻卸料液压杆的伸缩轴铰接车厢的料斗底部。

6.根据权利要求5所述的一种大型双动力驱动柔性装配式拖拉机，其特征在于燃油驱动装置包括油温控制装置、油箱、油管和滤清器，油温控制装置包括外加热器、内加热器和滤清器加热器，外加热器安装在油管伸入油箱一端的外壁上，内加热器设置在油管连接滤清器一端的内孔中；滤清器加热器安装在滤清器的滤芯上。

7.根据权利要求1或2或4或6所述的一种大型双动力驱动柔性装配式拖拉机，其特征在于电力驱动装置的驱动方式为多节桥式电驱动：电动机通过齿轮传动驱动车轮转动。

8.根据权利要求1或2或4或6所述的一种大型双动力驱动柔性装配式拖拉机，其特征在于电力驱动装置的驱动方式为多节轮式轮边电驱动：电动机通过离合器连接电机轴齿轮，电机轴齿轮啮合安装在车轮上的轮毂内齿轮。

9.根据权利要求1或2或4或6所述的一种大型双动力驱动柔性装配式拖拉机，其特征在于电力驱动装置的驱动方式为多节车外转子电驱动：电动机的外转子与安装在车轮上的轮毂外壳结合为一体。

10.根据权利要求1或2或4或6所述的一种大型双动力驱动柔性装配式拖拉机，其特征在于电力驱动装置的驱动方式为多节轴式电驱动：电动机的电机轴上安装电机齿轮，在车轮上同轴安装传动盘，电机齿轮啮合安装在传动盘上的一个以上的传动齿轮；在传动齿轮外侧安装外齿轮，外齿轮与传动齿轮相啮合。

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