CN104198200A - 拖拉机滑转率的测试方法 - Google Patents

Abstract

一种拖拉机滑转率的测试方法，包括以下步骤：1）通过光电编码器测量同一侧前后轮的转速；2)通过低速雷达传感器测量车辆的平移速度；3)通过计算得到拖拉机整机的滑转率；4)田间作业时根据不同耕深分别测量各项参数值；5)运输作业时测量牵引力作为运输工况的参数值；6）实验数据的处理：上述测量分组进行，每组进行至少三次测量，剔除奇异数据，选择有效的试验结果，进行整理归纳。有益效果：1、本发明能够完全模拟拖拉机田间作业和运输作业两种不同的作业工况，提高了测量数据的准确性；2、采用各类测量设备的使用进一步提高了测量数据的准确性；3、负荷车的应用能够根据需要提供多种数值的牵引力，提高了测量效率。

Description

拖拉机滑转率的测试方法

技术领域

本发明涉及一种拖拉机性能的测试方法，特别提供了一种拖拉机滑转率的测试方法。

背景技术

滑转是指驱动轮实际走过的距离小于纯滚动时应走过的距离。车轮或履带在地面上行驶时,沿着行驶相反方向相对于地面的单位时间滑动量与理论速度的比率。

拖拉机的牵引附着性能一直受到人们的重视和研究，因为它直接影响到拖拉机的作业效率和燃油消耗率。驱动车轮的滑转会影响到车辆的行驶速度和驱动力的发挥，消耗发动机的功率，使耗油量加大，过度的滑转还有可能导致车轮产生激烈的自振，降低车辆的操作性和通过性。

农用车辆在土壤上作业，若驱动轮的滑转率过高，将造成拖拉机滚动阻力增加，甚至是导致拖拉机无法正常运行，给农业生产带来巨大的损失。

轮胎的滑转率研究和轮胎的受力情况是密不可分的，研究滑转率的最终目的是为了研究滑转对车辆性能的影响，进而通过对滑转率的调节使车辆的性能处于人们最需要的状态。

滑转率对拖拉机性能的影响主要表现在驱动轮滑转对拖拉机牵引性能的影响，研究拖拉机的驱动轮的滑转对提高拖拉机的使用性能具有重大意义。

本发明的目的是在不同的工况（田间作业和运输作业）下，测量拖拉机的滑转率，为使车辆达到最佳经济性和动力性运行工况，打下理论和试验基础。

发明内容

发明目的：本发明的目的是在田间作业和运输作业两种工况下，测量拖拉机的滑转率，为使车辆达到最佳经济性和动力性提供理论和试验基础。

技术方案：一种拖拉机滑转率的测试方法,包括以下步骤：

1）通过光电编码器测量同一侧前后轮的转速：

通过前轮光电编码器和后轮光电编码器，分别得到前后轮的实际速度：

                                  （1）

                                （2）

（1）、（2）式中：代表前轮/后轮的实际速度，代表前轮/后轮的转速，代表前轮/后轮的动力半径；

2)通过低速雷达传感器测量车辆的平移速度：

雷达传感器和拖拉机固定装置的角度为β，可得雷达与地面的角度为α，根据多普勒原理：

                              （3）

（3）式中：代表车辆的平移速度，代表沿雷达发射方向的速度，c代表光速，代表多普勒频率，代表发射波频率；

3)通过计算得到拖拉机整机的滑转率S：

根据（1）～（3）式，得到前轮/后轮滑转率：

            （4）

            (5)

   拖拉机整机的滑转率：

         (6)；

4)田间作业时根据不同耕深分别测量犁耕阻力、阻力矩、振动频率和振幅值作为田间作业工况的参数值；

5)运输作业时测量牵引力作为运输工况的参数值；

6）实验数据的处理：上述测量分组进行，每组进行至少三次测量，剔除奇异数据，选择有效的试验结果，进行整理归纳。

田间作业时犁耕阻力的测量方法是在犁的同一个横截面上两个不同高度的内外侧分别安装四个应变片；通过全桥电路进行测量。

田间作业时犁耕阻力矩的测量方法是在犁的内侧两个不同的高度沿纵向安装两组应变片，每组包括两个应变片，再通过全桥电路进行测量。

田间作业时耕犁的振动频率和振幅的测量方法是将压电加速度计吸附在耕犁上，耕犁的振动信号通过压电加速度计对数据进行采集，通过电荷放大器将采集到的信号进行放大，将放大后的数据传送到示波器进行处理和保存。

运输作业时测量牵引力的方法是将待测拖拉机后方通过拉力传感器牵引一台负荷车；所述负荷车设有励磁电机，负荷车车轮转动带动励磁电机发机，通过调节励磁电流的大小来控制负荷车制动力的大小，从而控制测量过程中提供的牵引力的大小。

 有益效果：1、本发明能够完全模拟拖拉机田间作业和运输作业两种不同的作业工况，提高了测量数据的准确性；2、采用各类测量设备的使用进一步提高了测量数据的准确性；3、负荷车的应用能够根据需要提供多种数值的牵引力，提高了测量效率。

附图说明

图1为拖拉机田间作业工况滑转率测量的示意图；

图2 为拖拉机运输作业工况滑转率测量的示意图；

图3为发动机燃油消耗量测量原理图；

图4为拖拉机前后轮滑转率原理图；

图5为低速雷达传感器测量示意图；

图6为应变片桥式电路原理图；

图7为耕作阻力测量应变片位置示意图；

图8为耕作阻力矩测量应变片位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1、4、5、6、7、8所示，拖拉机田间作业时，由柴油发动机和待测拖拉机构成的动力系统和犁耕机组构成的阻力系统。通过前轮光电编码器和后轮光电编码器测量前后轮转速，对于四轮驱动的拖拉机，直线行驶时，车轮由于尺寸、载荷和土壤条件等因素会存在不同的滑转率，但同一车轴的左右轮滑转率的差异比较小，测量时只需测同一侧的前后轮；低速雷达传感器测量车辆前进速度，上拉杆负荷传感器和下拉杆负荷传感器测量车辆牵引力，应变片测量耕作阻力和耕作阻力矩，压电加速度计测量振幅和频率。

在不同耕深时，测量犁耕阻力、阻力矩以及振动频率和振幅变化的规律。犁耕阻力、阻力矩使用应变片桥式电路测量，振动频率和振幅使用压电加速度计测量。

犁耕阻力、阻力矩采用应变片组成的全桥电路进行测量，利用电桥平衡测量电阻的改变，从而进一步得到应变。将测量力和力矩的四应变片贴于犁耕上，用导线接成全桥电路进行测量。工作时，犁耕受耕作阻力和力矩的作用产生变形，贴在其上的应变片变形后产生形变，通过全桥电路产生信号，应变放大遥测发射机将采集到的脉冲信号调制后发送，另一侧遥测接收机根据此信号，将信号输入到遥测解调仪后输出模拟量。传输给示波器进行处理和保存。设定试验前对传感器施加的标准载荷为基准，取负载力分别为1000N、2000N、3000N、4000N，各种负载力采集数据3次，得到不同负载下加载输出值和负载输出值；取负载力矩分别为500N·m、1000N·m、1500N·m、2000N·m，各种负载力矩采集数据3次，得到不同负载下加载输出值和负载输出值。

对犁耕组件振动频率和振幅的测试是通过压电加速度计完成的。测量时，将压电加速度计吸附在犁耕上，犁耕的振动信号通过压电加速度计对数据进行采集，通过电荷放大器将采集到的信号进行放大，将放大后的数据传送到示波器进行处理和保存。试验时，取耕深分别为10cm、15cm、20cm、25cm，各种耕深采集数据3次，得到不同耕深下频率和振幅的试验数值。

如图2、4、5、6所示，拖拉机运输作业时，由柴油发动机和待测拖拉机构成的动力系统和负荷车构成的阻力系统。通过前轮光电编码器和后轮光电编码器测量前后轮转速，，低速雷达传感器测量车辆前进速度，拉式负荷传感器测量车辆牵引力。

负荷车在试验中只挂档不供油，根据不同的档位提供不同的运动阻力，负荷车轮转动，带动负荷车上的励磁电机发电，产生一个反电动势，通过调节励磁电流的大小来控制负荷车制动力的大小。根据负荷车不同档位和不同励磁电流的大小共同调整负荷车提供给拖拉机的牵引阻力，并通过刚性拉杆上的拉式负荷传感器测量牵引阻力的大小。

试验过程中，当被测拖拉机发出的牵引力等于被测拖拉机和负荷车产生的阻力之和，又由于被测拖拉机与负荷车刚性连接，可认为被测拖拉机和负荷车组成的系统匀速运动，由于受力平衡，发动机转速会稳定在一个合理范围内，通过观察柴油引擎转速计显示屏上显示的发动机转速在某一范围内无变化或变化很小时，即可认为拖拉机匀速行驶。

如图3所示，发动机燃油消耗量的测量是通过一种光电脉冲装置。测试开始时，打开三通阀2，使油箱油管3关闭，打开测量装置油管4，由测量装置油管4内的油液经发动机油管1向发动机供油；浮子5和平衡块10分别固定在绳索两端，绳索绕过固定轮6和传动轮8，随着耗油阶段的开始，浮子5向下运动，带动固定轮6的转动，传动轮8与脉冲盘8连成一体，故脉冲盘8随之转动，其上的磁钢经过固定在支架上的霍尔元件9端面时产生脉冲，累计脉冲总数便可以换算出浮子的下降距离，即可算出油耗。

Claims (5)

1.一种拖拉机滑转率的测试方法,其特征在于，包括以下步骤：

1)通过光电编码器测量同一侧前后轮的转速：

通过前轮光电编码器和后轮光电编码器，分别得到前后轮的实际速度：

V_oF＝2πn_Fr_F/60                  (1)

V_oR＝2πn_Rr_R/60                (2)

(1)、(2)式中：V_oF/V_oR代表前轮/后轮的实际速度，n_F/n_R代表前轮/后轮的转速，r_F/r_R代表前轮/后轮的动力半径；

2)通过低速雷达传感器测量车辆的平移速度：

雷达传感器和拖拉机固定装置的角度为β，可得雷达与地面的角度为α，根据多普勒原理：

$V_F=\frac{V_R}{\cos \mathrm{\α}}=\frac{c}{2\cos \mathrm{\α}}\frac{f_d}{f_s}---\left(3\right)$

(3)式中：V_F代表车辆的平移速度，V_R代表沿雷达发射方向的速度，c代表光速，f_d代表多普勒频率，f_s代表发射波频率；

3)通过计算得到拖拉机整机的滑转率S：

根据(1)～(3)式，得到前轮/后轮滑转率：

$S_F=1-\frac{60V_F}{2\mathrm{\π}{n}_F{r}_F}=\frac{15c{f}_d}{\mathrm{\π}{n}_F{r}_F\cos \mathrm{\α}{f}_s}---\left(4\right)$

$S_R=1-\frac{60V_F}{2\mathrm{\π}{n}_R{r}_R}=\frac{15c{f}_d}{\mathrm{\π}{n}_R{r}_R\cos \mathrm{\α}{f}_s}---\left(5\right)$

拖拉机整机的滑转率：

$S=\frac{S_F+S_R}{2}=\frac{15c{f}_d}{2\mathrm{\π}\cos \mathrm{\α}{f}_s}(\frac{1}{n_R+r_R}+\frac{1}{n_F+r_F})---\left(6\right);$

4)田间作业时根据不同耕深分别测量犁耕阻力、阻力矩、振动频率和振幅值作为田间作业工况的参数值；

5)运输作业时测量牵引力作为运输工况的参数值；

6)实验数据的处理：上述测量分组进行，每组进行至少三次测量，剔除奇异数据，选择有效的试验结果，进行整理归纳。

2.根据权利要求1所述的拖拉机滑转率的测试方法，其特征在于：田间作业时犁耕阻力的测量方法是在犁的同一个横截面上两个不同高度的内外侧分别安装四个应变片；通过全桥电路进行测量。

3.根据权利要求1所述的拖拉机滑转率的测试方法，其特征在于：田间作业时犁耕阻力矩的测量方法是在犁的内侧两个不同的高度沿纵向安装两组应变片，每组包括两个应变片，再通过全桥电路进行测量。

4.根据权利要求1所述的拖拉机滑转率的测试方法，其特征在于：田间作业时耕犁的振动频率和振幅的测量方法是将压电加速度计吸附在耕犁上，耕犁的振动信号通过压电加速度计对数据进行采集，通过电荷放大器将采集到的信号进行放大，将放大后的数据传送到示波器进行处理和保存。

5.根据权利要求1所述的拖拉机滑转率的测试方法，其特征在于：运输作业时测量牵引力的方法是将待测拖拉机后方通过拉力传感器牵引一台负荷车；所述负荷车设有励磁电机，负荷车车轮转动带动励磁电机发机，通过调节励磁电流的大小来控制负荷车制动力的大小，从而控制测量过程中提供的牵引力的大小。