CN108312825A - 一种电动拖拉机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动拖拉机，属于农用机械技术领域.装置包括车架两端分设有前后两个电池组，前方动力电池组为主用，后方后电池包能够平衡载荷分配增加配种且续航备用。用于转向的装置包括转向盘，转向盘下方连接有转向中间轴，转向中间轴通过转向器与传动轴连接，传动轴通过三个啮合的齿轮与齿条连杆啮合，齿条连杆控制前方的转向梯形。本发明在原有液压提升装置的位置设置后电池包和动力传动箱，动力传动箱两侧设有电动提升装置，结构简单也有利于节约空间。

Description

一种电动拖拉机
技术领域
本发明涉及一种电动拖拉机，尤其涉及电动拖拉机的整机布置方案，属于农用机械技术领域。
背景技术
拖拉机作为农业生产的主要动力机械，其保有量逐年增加，现阶段，我国农业生产使用的拖拉机仍然以传统类型的燃油拖拉机为主，其在大多数时间段工作在高功率下的低速大扭矩区域，由此传统燃油拖拉机的能源消耗率比较大，排放性也比较差，对生态、资源和环境造成了许多破坏，国家对节能减排、污染治理的问题越来越重视。纯电动拖拉机作为一种新型的农业机械，以清洁、可再生的电能作为动力源。大力发展电动拖拉机对改善以上问题具有良好的效果。此外，电动拖拉机采用电机驱动，相比传统燃油拖拉机，具有更高的能量利用率，并且电动拖拉机在工作时产生的作业噪音小，振动小，驾驶员的作业环境更加舒适。纯电动拖拉机在动力源选取、机身材料选择上都趋向于更加环保的要求，将会是未来农业领域的新兴选择。
在发展电动拖拉机的过程中，也存在一些急需解决的问题。为保证纯电动拖拉机具有较好的续驶里程，需要配备大容量的电池，大容量的电池会导致电池组整体尺寸过大。同时，与大容量电池相配套的电机也需相应增加。而过大的电池组与电机会使整机在布置方面出现一些干涉，并且会使前桥受载过大，产生安全方面的问题。电动拖拉机相比于传统燃油拖拉机在一些结构上也需要做相应的改进。
申请号为201710736612.0的专利文件中提出了一种智能电动拖拉机及其底盘布局方法，公布了对电动拖拉机底盘的一些相应布置方法，但是，其在布置过程中的许多地方仍然沿用了传统燃油拖拉机的一些机构及布置方法，存在许多需要改进的地方。
申请号为201320587460.X的专利文件中提出了一种电动拖拉机底盘，公布了电动拖拉机的电动传动系统，采用的是履带式行走机构，机构较为复杂，适用的作业工况有限，不符合新型农业发展需求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种电动拖拉机，尤其涉及电动拖拉机的整机布置方案。
本发明的技术方案如下：
一种电动拖拉机，包括车架，车架两端设有前桥和后桥，前桥两侧配合安装设有前轮，后桥两侧安装设有后轮，设有前桥一端的车架上固定设有电池包托架，电池包托架上设有动力电池组，动力电池组用以为整机提供能量；
动力电池组一端的车架上设有转向装置，转向装置包括转向盘，转向盘下方连接有转向中间轴，转向中间轴通过转向器与传动轴连接，传动轴与主动轮相连，主动轮与惰轮、惰轮与从动轮分别啮合，从动轮与齿条连杆啮合；
转向盘的下方设有电机，电机与动力电池组相连；
设有后桥一端的车架上设有动力传动装置，动力传动装置包括动力传动箱，动力传动箱与电机相连，动力传动箱上方设有后电池包托架，后电池包托架内设有后电池包，后电池包通过电源线与动力电池组相连，后电池包托架两侧设有电动提升装置，电动提升装置包括电动缸和与电动缸一端相连的提升臂；
前桥上方设有转向梯形，齿条连杆与转向梯形连接。
根据本发明优选的，后电池包托架两侧设有提升臂底座，提升臂底座通过提升臂转动轴连接有提升臂；动力传动箱两侧设有电动缸支座，电动缸支座上设有电动缸。通过驱动电动缸动作实现提升臂绕提升臂转动轴上下转动，完成提升操作；采用电动提升响应速度更快，且无污染。
进一步优选的，提升臂底座与后电池包托架螺栓连接。
根据本发明优选的，转向器为电动助力转向器。电动助力转向器为市面可购设备，可以满足在不同工况下转向的需求。
根据本发明优选的，转向盘下方设有多功能仪表盘，多功能仪表盘用以显示系统行进状态。
进一步优选的，多功能仪表盘上集成设有包括时速表、转速表、电池温度表、电量表以及左转向灯、右转向灯、驻车制动灯、系统故障灯和电池充电指示灯。
根据本发明优选的，主动轮、惰轮、从动轮的轴心位于同一垂直线上。
进一步优选的，主动轮、惰轮、从动轮的尺寸均相同。设置从上而下尺寸相同的三个齿轮，既有利于合理分布传动轴与齿条连杆之间的高度空间，避免单个齿轮尺寸过大影响机载，也能保证传动轴与齿条连杆的作用方向和传动比没有过多起伏变化，利于维持平稳。
根据本发明优选的，主动轮、惰轮、从动轮的外部设有齿轮齿条转向结构外壳。
根据本发明优选的，电机包括驱动电机和调速电机，两个电机沿车架行进方向对称设置。通过设置两个电机，可根据工况不同，合理驱动两个电机工作，在满足工况要求的前提下，最大程度上提高整机效率。
根据本发明优选的，电池包托架底板上均布有圆孔，后电池包托架的两侧上也均布有圆孔。以此，可以利于电池热量的散发。
根据本发明优选的，后电池包托架上方装有座椅，转向装置和多功能仪表盘设于座椅前方，座椅前方在踏板上还集成有脚油门和脚刹车，座椅两侧还设置有PTO操纵杆和电动提升操纵开关，电动提升操纵开关与电动缸相连，PTO操纵杆与动力传动箱相连；动力传动箱一端设有动力输出轴，动力输出轴连接后方作业农具，当启动PTO之后，切换到pto工作模式，电机会运行在指定速度，油门不会决定电机机转速。
电动拖拉机电机向PTO提供两种基速可供选择，对应于国标中两种不同的速度标准，较慢的速度为540转/分，较快的速度为1000转/分。
本发明的有益效果在于：
1、本申请的电动拖拉机电池采用前后布置的方式，除前面的动力电池组外，在动力传动箱上方还布置有一组后电池包，后电池包是起到在前面电池包电量不足的情况下保证电动拖拉机能够继续作业的备用作用的，即当主电池组无法继续为拖拉机提供能量时，后电池包可保证拖拉机继续工作或者行驶到维修充电地点，后电池包安装的位置为传统燃油拖拉机安装液压提升装置的位置，在本电动拖拉机中以电动提升装置替换传统燃油拖拉机的液压提升装置。后面的后电池包为可拆卸结构，增加了一个后电池包不仅可以提高续航能力，并且有利于前后载荷的分配，减轻了对前桥的载荷，增加了后轮的抓地力。此外，后电池包还可以充当电动拖拉机的配重，增加驱动轮与地面之间的摩擦阻力，提高驱动性能，使拖拉机在工作时运行更加平稳。
2、电动拖拉机的提升臂用以提升悬挂的农具，本发明直接用电动缸驱动提升臂工作，机构简单，操作方便。
3、本申请转向装置改变了传统的转向机结构，以齿轮齿条传动的方式替代传统的绕轴式转向机构，主动轮经惰轮传动至从动轮，从动轮与齿条连杆啮合，齿条连杆连接转向梯形，通过转向装置带动转向梯形使车轮转向。相较于传统的转向结构，本申请的齿轮齿条转向结构有利于空间布置，节省空间，避免了与其他结构发生干涉。
4、本申请电动拖拉机采用无档位变换模式，传动箱箱体尺寸更小，节省布置空间，同时更方便驾驶人员操作。
附图说明
图1为本发明拖拉机总体结构前视立体示意图；
图2为本发明拖拉机总体结构后视立体示意图；
图3为本发明拖拉机底盘仰视示意图；
图4为本发明齿轮齿条式转向机结构示意图；
图5为本发明电动提升局部视图；
其中：1、动力电池组，2、电池包托架，3、转向梯形，4、前轮，5、前桥，6、齿条连杆，7、齿轮齿条转向结构外壳，8、后轮，9、动力输出轴，10、提升臂底座，11、动力传动箱，12、电动缸，13、后电池包，14、后电池包托架，15、提升臂，16、座椅，17、转向盘，18、多功能仪表盘，19、驱动轴，20、电动缸支座，21、PTO操纵杆，22、脚刹车，23脚油门，24、电机，25、踏板，26、转向中间轴，27、传动轴，28、主动轮，29、惰轮，30、从动轮，31、驱动电机，32、调速电机，33、提升臂转动轴。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1：
一种电动拖拉机，包括车架，车架两端设有前桥5和后桥，前桥5两侧配合安装设有前轮4，后桥两侧安装设有后轮8，设有前桥一端的车架上固定设有电池包托架2，电池包托架2上设有动力电池组1，动力电池组用以为整机提供能量。
动力电池组一端的车架上设有转向装置，转向装置包括转向盘17，转向盘17下方连接有转向中间轴26，转向中间轴26通过转向器与传动轴27连接，传动轴27与主动轮28相连，主动轮28与惰轮29、惰轮29与从动轮30分别啮合，从动轮30与齿条连杆6啮合。转向器为电动助力转向器。电动助力转向器为市面可购设备，可以满足在不同工况下转向的需求。
转向盘17的下方设有电机24，电机24与动力电池组1相连。
设有后桥一端的车架上设有动力传动装置，动力传动装置包括动力传动箱11，动力传动箱11与电机24相连，动力传动箱11上方设有后电池包托架14，后电池包托架14内设有后电池包13，后电池包13通过电源线与动力电池组1相连，后电池包托架14两侧设有电动提升装置，电动提升装置包括电动缸12和与电动缸一端相连的提升臂15。
前桥上方设有转向梯形3，齿条连杆6与转向梯形3连接。
实施例2：
一种电动拖拉机，其结构如实施例1所述，所不同的是，后电池包托架14两侧设有提升臂底座10，提升臂底座10与后电池包托架14螺栓连接。提升臂底座10通过提升臂转动轴33连接有提升臂15；动力传动箱11两侧设有电动缸支座20，电动缸支座20上设有电动缸12。通过驱动电动缸12动作实现提升臂15绕提升臂转动轴33上下转动，完成提升操作；采用电动提升响应速度更快，且无污染。
实施例3：
一种电动拖拉机，其结构如实施例2所述，所不同的是，转向盘下方设有多功能仪表盘18，多功能仪表盘用以显示系统行进状态。多功能仪表盘上集成设有包括时速表、转速表、电池温度表、电量表以及左转向灯、右转向灯、驻车制动灯、系统故障灯和电池充电指示灯。
实施例4：
一种电动拖拉机，其结构如实施例1所述，所不同的是，主动轮27、惰轮29、从动轮30的轴心位于同一垂直线上。主动轮、惰轮、从动轮的尺寸均相同。设置从上而下尺寸相同的三个齿轮，既有利于合理分布传动轴与齿条连杆之间的高度空间，避免单个齿轮尺寸过大影响机载，也能保证传动轴与齿条连杆的作用方向和传动比没有过多起伏变化，利于维持平稳。
实施例5：
一种电动拖拉机，其结构如实施例4所述，所不同的是，主动轮、惰轮、从动轮的外部设有齿轮齿条转向结构外壳7，用以保护内部结构且利于美观。
实施例6：
一种电动拖拉机，其结构如实施例1所述，所不同的是，电机包括驱动电机31和调速电机32，两个电机沿车架行进方向对称设置。恒速工况为主的驱动电机31和调速工况为主的调速电机32两者构成系统动力输入源，通过动力传动箱内部的行星齿轮机构可以实现双电机功率的分汇流。双电机功率汇流后经过变速系统，可以满足电动拖拉机在不同速度下的作业需求。通过设置两个电机，可根据工况不同，合理驱动两个电机工作，在满足工况要求的前提下，最大程度上提高整机效率。
实施例7：
一种电动拖拉机，其结构如实施例1所述，所不同的是，电池包托架2底板上均布有圆孔，后电池包托架14的两侧上也均布有圆孔，以此利于电池热量的散发。
实施例8：
一种电动拖拉机，其结构如实施例3所述，所不同的是，后电池包托架14上方装有座椅16，转向装置和多功能仪表盘18设于座椅16前方，座椅前方在踏板25上还集成有脚油门23和脚刹车22，二者用以向电机和动力传动箱提供前进或停止信号，座椅两侧还设置有PTO操纵杆21和电动提升操纵开关，电动提升操纵开关与电动缸相连、用以控制电动缸对提升臂的升降，PTO操纵杆与动力传动箱相连；动力传动箱一端设有动力输出轴9，动力输出轴连接后方作业农具，当启动PTO之后，切换到pto工作模式，电机会运行在指定速度，油门不会决定电机机转速。
电动拖拉机电机向PTO提供两种基速可供选择，对应于国标中两种不同的速度标准，较慢的速度为540转/分，较快的速度为1000转/分。
根据不同作业工况，电动拖拉机工作在不同的作业模式下。当电动拖拉机空载不悬挂农具时，只需要驱动电机单独工作即可满足行驶要求，此时，电池组只需要给驱动电机提供电能，通过动力传动箱驱使驱动轴19带动后轮转动前进，电动拖拉机在此工况下可做快速运输；当电动拖拉机需要提升重物时，电动缸12驱动提升臂15动作，提升臂15绕提升臂转动轴33旋转，完成提升重物的工作；电动拖拉机在悬挂农具进行犁耕或旋耕作业时，设定了一定目标的PTO目标转速之后，控制系统会自动将驱动电机和调速电机通过动力传动箱内的行星齿轮机构实现双电机功率的汇流与分流。通过功率分流实现PTO定速输出，从电动拖拉机到悬挂的农具进行工况作业，完成播种等操作。
电动拖拉机在需要转向时，驾驶员转动转向盘17，经中间转向轴26、传动轴27到主动轮28，主动轮28将动力通过惰轮29传至从动轮30，从动轮30与齿条连杆6啮合，齿条连杆6的前端连着转向梯形结构3，齿条连杆6接受来自齿轮组的动力，前后移动，带动转向梯形3移动。转向梯形是在拖拉机以及汽车上都用到的一个结构，它使拖拉机在转向时左右车轮按照一定的比例转过一定的角度，以此完成电动拖拉机前轮4转向的动作。

Claims (10)

1.一种电动拖拉机，包括车架，其特征在于，车架两端设有前桥和后桥，前桥两侧设有前轮，后桥两侧设有后轮，设有前桥一端的车架上固定设有电池包托架，电池包托架上设有动力电池组，动力电池组用以为整机提供能量；
动力电池组一端的车架上设有转向装置，转向装置包括转向盘，转向盘下方连接有转向中间轴，转向中间轴通过转向器与传动轴连接，传动轴与主动轮相连，主动轮与惰轮、惰轮与从动轮分别啮合，从动轮与齿条连杆啮合；
转向盘的下方设有电机，电机与动力电池组相连；
设有后桥一端的车架上设有动力传动装置，动力传动装置包括动力传动箱，动力传动箱与电机相连，动力传动箱上方设有后电池包托架，后电池包托架内设有后电池包，后电池包通过电源线与动力电池组相连，后电池包托架两侧设有电动提升装置，电动提升装置包括电动缸和与电动缸一端相连的提升臂；
前桥上方设有转向梯形，齿条连杆与转向梯形连接。
2.根据权利要求1所述的电动拖拉机，其特征在于，后电池包托架两侧设有提升臂底座，提升臂底座通过提升臂转动轴连接有提升臂；动力传动箱两侧设有电动缸支座，电动缸支座上设有电动缸；
优选的，提升臂底座与后电池包托架螺栓连接。
3.根据权利要求1所述的电动拖拉机，其特征在于，转向器为电动助力转向器。
4.根据权利要求1所述的电动拖拉机，其特征在于，转向盘下方设有多功能仪表盘，多功能仪表盘用以显示系统行进状态；
优选的，多功能仪表盘上集成设有包括时速表、转速表、电池温度表、电量表以及左转向灯、右转向灯、驻车制动灯、系统故障灯和电池充电指示灯。
5.根据权利要求1所述的电动拖拉机，其特征在于，主动轮、惰轮、从动轮的轴心位于同一垂直线上。
6.根据权利要求5所述的电动拖拉机，其特征在于，主动轮、惰轮、从动轮的尺寸均相同。
7.根据权利要求1所述的电动拖拉机，其特征在于，主动轮、惰轮、从动轮的外部设有齿轮齿条转向结构外壳。
8.根据权利要求1所述的电动拖拉机，其特征在于，电机包括驱动电机和调速电机，两个电机沿车架行进方向对称设置。
9.根据权利要求1所述的电动拖拉机，其特征在于，电池包托架底板上均布有圆孔，后电池包托架的两侧上均布有圆孔。
10.根据权利要求1所述的电动拖拉机，其特征在于，后电池包托架上方装有座椅，座椅两侧还设置有PTO操纵杆和电动提升操纵开关，电动提升操纵开关与电动缸相连，PTO操纵杆与动力传动箱相连，动力传动箱一端设有动力输出轴。
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