CN108535020A - 一种拖拉机pto加载检测试验台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种拖拉机PTO加载检测试验台，通过交流电机驱动拖拉机工作，并通过直流电机在拖拉机输出轴上施加负载，对拖拉机的输入和输出分别通过前端扭矩传感器和后端扭矩传感器进行检测，有利于对拖拉机进行经济性、动力性、系统稳定性的实验检测。本发明模拟与拖拉机相同的试验环境，开发了与之相匹配的新型实验台。本实验台检测对象拖拉机PTO，对拖拉机PTO加载检测条件下进行驱动试验，即检测拖拉机PTO在试验规范下PTO输入输出的扭矩、PTO输出的动力分配及PTO输入输出轴的转速，从而对PTO总成进行出厂合格性判断。
Description
技术领域
本发明涉及拖拉机检测实验技术领域，尤其涉及一种拖拉机PTO加载检测试验台。
背景技术
拖拉机动力输出轴(Power Take-off,简称“PTO”)试验是考核拖拉机经济性、动力性、系统稳定性的重要性能项目。随着农业机械化地不断发展对于质量相关的测量要求也不断提高。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种拖拉机PTO加载检测试验台。
本发明提出的一种拖拉机PTO加载检测试验台，包括：工作平台、传动轴，工作平台上安装有交流电机固定架、前端固定架、拖拉机固定架、后端固定架和直流电机固定架；交流电机固定架、前端固定架、拖拉机固定架、后端固定架和直流电机固定架分别用于固定安装交流电机、前端扭矩传感器、待检测拖拉机、后端扭矩传感器和直流电机；
交流电机的输出端设有电磁离合器；传动轴一端连接电磁离合器，另一端通过前端扭矩传感器连接拖拉机的输入轴；电磁离合器吸合的状态下，交流电机用于驱动拖拉机输入轴转动；拖拉机的输出轴通过后端扭矩传感器与直流电机的输出轴连接，直流电机用于向拖拉机的输出轴施加负载。
优选地，电磁离合器通过花键套与传动轴连接。
优选地，还包括电气传动系统，电气传动系统包括：第一进线电抗器、交流调速装置、平波电抗器、直流调速装置和第二进线电抗器；
交流调速装置的信号输入端和信号输出端分别连接第一进线电抗器的输出端和交流电机的输入端，交流调速装置用于根据第一进线电抗器提供的电信号控制交流电机工作；第二进线电抗器通过直流调速装置连接直流电机，直流调速装置用于根据第二进线电抗器提供的电信号控制直流电机工作；平波电抗器串联在直流电机和拖拉机之间。
优选地，交流调速装置为矢量控制全数字交流调速装置。
优选地，直流调速装置为全数字四象限直流调速装置。
优选地，还包括控制系统，控制系统包括：控制处理器、I/O单元、信号处理单元、报警联锁装置和通讯单元；
控制处理器分别连接通讯单元和I/O单元，通讯单元连接电气传动系统；控制处理器用于通过通讯单元与电气传动系统通信，控制交流调速装置和直流调速装置工作；
I/O单元连接信号处理单元，信号处理单元还分别连接前端扭矩传感器和后端扭矩传感器和报警联锁装置；报警联锁装置还连接电气传动系统；
控制处理器用于通过通讯单元获取前端扭矩传感器和后端扭矩传感器的传感数据，并用于根据前端扭矩传感器和后端扭矩传感器的传感数据通过报警联锁装置调整电气传动系统中的交流调速装置和直流调速装置工作。
优选地，电磁离合器连接有独立供电电源。
优选地，直流电机还搭载有直流发电机，直流发电机用于将直流电机输出的机械动能转换为电能。
优选地，工作平台采用槽钢结构。
优选地，交流电机固定架、前端固定架、拖拉机固定架、后端固定架和直流电机固定架均来回移动地安装在工作平台上。
本发明提出的一种拖拉机PTO加载检测试验台，通过交流电机驱动拖拉机工作，并通过直流电机在拖拉机输出轴上施加负载，对拖拉机的输入和输出分别通过前端扭矩传感器和后端扭矩传感器进行检测，有利于对拖拉机进行经济性、动力性、系统稳定性的实验检测。
本发明中，通过直流电机可真实模拟拖拉机的各种负载工况，从而保证实验的灵活性和全面性。
本发明中，在交流电机和拖拉机输入轴之间设置电磁离合器，在实验系统发生故障时候，可以在未关闭交流电机的电源的情况下，通过电磁离合器断开后面传动系统的动力输出，更加有效灵活的控制拖拉机的动力输入，保证了整个试验过程的安全性。
本发明模拟与拖拉机相同的试验环境，开发了与之相匹配的新型实验台。本实验台检测对象拖拉机PTO，对拖拉机PTO加载检测条件下进行驱动试验，即检测拖拉机PTO在试验规范下PTO输入输出的扭矩、PTO输出的动力分配及PTO 输入输出轴的转速，从而对PTO总成进行出厂合格性判断。并且通过对本实验台的试验数据分析和处理，为PTO动力分配及电控单元(ECU)的研制提供了大量的有用的试验数据。
附图说明
图1为本发明提出的一种拖拉机PTO加载检测试验台结构示意图；
图2为图1的电气传动系统结构图；
图3为图1的控制系统结构图。
具体实施方式
参照图1，本发明提出的一种拖拉机PTO加载检测试验台，包括：工作平台1、传动轴2、电气传动系统20和控制系统。
工作平台1上安装有交流电机固定架11、前端固定架12、拖拉机固定架13、后端固定架14和直流电机固定架15。交流电机固定架11、前端固定架12、拖拉机固定架13、后端固定架14和直流电机固定架15分别用于固定安装交流电机3、前端扭矩传感器4、待检测拖拉机A、后端扭矩传感器6和直流电机7。
交流电机3的输出端设有电磁离合器5。传动轴2一端连接电磁离合器5，另一端通过前端扭矩传感器4连接拖拉机A的输入轴。如此，电磁离合器5吸合的状态下，交流电机3用于驱动拖拉机A输入轴转动；此时，前端扭矩传感器4用于检测转动状态下的拖拉机A输入轴的扭矩和转速。电磁离合器5分离状态下，交流电机3与拖拉机A输入轴的连接断开，拖拉机A输入轴回归静止状态。
本实施方式中，电磁离合器5通过花键套与传动轴2连接，以保证运动的有效传递。
拖拉机A的输出轴通过后端扭矩传感器6与直流电机7的输出轴连接，直流电机7用于向拖拉机A的输出轴施加负载。具体的，拖拉机A的输入轴转动的状态下，拖拉机A的输出轴跟随拖拉机A的输入轴转动。以拖拉机A输入轴跟随拖拉机A输出轴运动的转动反向为正向，本实施方式中，通过直流电机7 可向拖拉机A输出轴施加一个反向的作用力，用于模拟拖拉机A的负重。
本实施方式中，直流电机7还搭载有直流发电机8，直流发电机8用于将直流电机7输出的机械动能转换为电能。如此，通过直流发电机8可将实验过程中的机械能耗部分转换成电能回馈电网加以利用，实现电封闭加载，避免实验耗电对电网造成冲击，更加可以避免实验耗能影响其他电气设备的正常工作。通过直流发电机8的设置，可以实现明显的节能效果。
本实施方式中，工作平台1采用槽钢结构，交流电机固定架11、前端固定架12、拖拉机固定架13、后端固定架14和直流电机固定架15均来回移动地安装在工作平台1上。如此，实验过程中，可根据测试需要调整交流电机3、前端扭矩传感器4、待检测拖拉机A、后端扭矩传感器6和直流电机7的位置，方便实现操作。另外，交流电机3、前端扭矩传感器4、待检测拖拉机A、后端扭矩传感器6和直流电机7分别可拆卸的安装在交流电机固定架11、前端固定架12、拖拉机固定架13、后端固定架14和直流电机固定架15上，安装简单，拆卸方便，简化了实验系统的搭建工作。
电气传动系统20包括：第一进线电抗器21、交流调速装置22、平波电抗器23、直流调速装置24和第二进线电抗器25。
交流调速装置22的信号输入端和信号输出端分别连接第一进线电抗器21 的输出端和交流电机3的输入端，交流调速装置22用于根据第一进线电抗器21 提供的电信号控制交流电机3工作，即控制拖拉机A输入轴的运动强度。第二进线电抗器25通过直流调速装置24连接直流电机7，直流调速装置24用于根据第二进线电抗器25提供的电信号控制直流电机7工作，即控制直流电机7向拖拉机A输出轴施加的负载。
如此，通过调整交流调速装置22和直流调速装置24的转速，可在实验过程中，为拖拉机A提供规定的扭矩、转速和功率，模拟拖拉机A在实际工作时的工况。再通过电动拨叉切换拖拉机的档位，通过前端扭矩传感器4和后端扭矩传感器6便可测得拖拉机A在不同档位下的转速、转矩，从而计算拖拉机A 的传动效率。
具体的，电气传动系统20安装在变频柜中，变频柜上安装有两个调速按钮，两个调速按钮分别连接交流调速装置22和直流调速装置24，用于控制交流调速装置22和直流调速装置24的工作。平波电抗器23串联在直流电机7和拖拉机 A之间，可保证直流电机7向拖拉机A输出轴施加负载的可控性。
本实施方式中，电气传动系统20还包括润滑供油装置26，以便在实验过程中通过润滑供油装置26为拖拉机A和直流发电机8上油润滑，进行实验系统的保养。
本实施方式中，电磁离合器5连接有独立供电电源。如此，电磁离合器5 的工作状态独立于交流电机3之外，在实验系统总电源不关闭的情况下，可通过断开电磁离合器5供电以切断交流电机后面的动力输出，从而在意外情况下终止拖拉机A的运动输入。
本实施方式中，交流调速装置22为矢量控制全数字交流调速装置，直流调速装置24为全数字四象限直流调速装置。如此，通过直流加载及四象限整流及逆变技术，直流电机作用于拖拉机A输出轴，提供一定的反向扭矩功率，可模拟不同的路况，提高实验的灵活性。
控制系统包括：控制处理器31、I/O单元32、信号处理单元33、报警联锁装置34和通讯单元35。
控制处理器31分别连接通讯单元35和I/O单元32，通讯单元35连接电气传动系统20。控制处理器31用于通过通讯单元35与电气传动系统20通信，控制交流调速装置22和直流调速装置24工作。
I/O单元32连接信号处理单元33，信号处理单元33还分别连接前端扭矩传感器4和后端扭矩传感器6和报警联锁装置34。报警联锁装置34还连接电气传动系统20。
控制处理器31用于通过通讯单元35获取前端扭矩传感器4和后端扭矩传感器6的传感数据，并用于根据前端扭矩传感器4和后端扭矩传感器6的传感数据通过报警联锁装置34调整电气传动系统20中的交流调速装置22和直流调速装置24工作。具体的，控制处理器31可根据预设的实验数据自动下发控制指令给交流调速装置22和直流调速装置24，实现对拖拉机A输入轴的驱动控制和对拖拉机A输出轴的负载控制，然后分别通过前端扭矩传感器4和后端扭矩传感器6检测拖拉机A输入轴的扭矩及转速和拖拉机A输出轴的扭矩及转速。当，前端扭矩传感器4和后端扭矩传感器6的传感数据异常，控制处理器31通过报警联锁装置34进行报警，并且对电气传动系统20进行连锁控制以遏制异常情况，例如，控制处理器31可在获知拖拉机A输入输出异常时，直接通过交流调速装置22和直流调速装置24控制交流电机3和直流电机7停止工作，从而停止实验。
本实施方式中，正常实验过程中，控制处理器31可通过预设数据控制电气传动系统20工作，从而控制拖拉机A检测试验的自动进行，并且在实验过程中，通过前端扭矩传感器4和后端扭矩传感器6实时采集试验数据。如此，控制系统的设置，可实现自动控制实验过程，实验数据分析和处理，形成报表并打印，对被试件进行分析及合格性判断。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种拖拉机PTO加载检测试验台，其特征在于，包括：工作平台(1)、传动轴(2)，工作平台(1)上安装有交流电机固定架(11)、前端固定架(12)、拖拉机固定架(13)、后端固定架(14)和直流电机固定架(15)；交流电机固定架(11)、前端固定架(12)、拖拉机固定架(13)、后端固定架(14)和直流电机固定架(15)分别用于固定安装交流电机(3)、前端扭矩传感器(4)、待检测拖拉机(A)、后端扭矩传感器(6)和直流电机(7)；
交流电机(3)的输出端设有电磁离合器(5)；传动轴(2)一端连接电磁离合器(5)，另一端通过前端扭矩传感器(4)连接拖拉机(A)的输入轴；电磁离合器(5)吸合的状态下，交流电机(3)用于驱动拖拉机(A)输入轴转动；拖拉机(A)的输出轴通过后端扭矩传感器(6)与直流电机(7)的输出轴连接，直流电机(7)用于向拖拉机(A)的输出轴施加负载。
2.如权利要求1所述的拖拉机PTO加载检测试验台，其特征在于，电磁离合器(5)通过花键套与传动轴(2)连接。
3.如权利要求1所述的拖拉机PTO加载检测试验台，其特征在于，还包括电气传动系统(20)，电气传动系统(20)包括：第一进线电抗器(21)、交流调速装置(22)、平波电抗器(23)、直流调速装置(24)和第二进线电抗器(25)；
交流调速装置(22)的信号输入端和信号输出端分别连接第一进线电抗器(21)的输出端和交流电机(3)的输入端，交流调速装置(22)用于根据第一进线电抗器(21)提供的电信号控制交流电机(3)工作；第二进线电抗器(25)通过直流调速装置(24)连接直流电机(7)，直流调速装置(24)用于根据第二进线电抗器(25)提供的电信号控制直流电机(7)工作；平波电抗器(23)串联在直流电机(7)和拖拉机(A)之间。
4.如权利要求3所述的拖拉机PTO加载检测试验台，其特征在于，交流调速装置(22)为矢量控制全数字交流调速装置。
5.如权利要求3所述的拖拉机PTO加载检测试验台，其特征在于，直流调速装置(24)为全数字四象限直流调速装置。
6.如权利要求3所述的拖拉机PTO加载检测试验台，其特征在于，还包括控制系统，控制系统包括：控制处理器(31)、I/O单元(32)、信号处理单元(33)、报警联锁装置(34)和通讯单元(35)；
控制处理器(31)分别连接通讯单元(35)和I/O单元(32)，通讯单元(35)连接电气传动系统(20)；控制处理器(31)用于通过通讯单元(35)与电气传动系统(20)通信，控制交流调速装置(22)和直流调速装置(24)工作；
I/O单元(32)连接信号处理单元(33)，信号处理单元(33)还分别连接前端扭矩传感器(4)和后端扭矩传感器(6)和报警联锁装置(34)；报警联锁装置(34)还连接电气传动系统(20)；
控制处理器(31)用于通过通讯单元(35)获取前端扭矩传感器(4)和后端扭矩传感器(6)的传感数据，并用于根据前端扭矩传感器(4)和后端扭矩传感器(6)的传感数据通过报警联锁装置(34)调整电气传动系统(20)中的交流调速装置(22)和直流调速装置(24)工作。
7.如权利要求3所述的拖拉机PTO加载检测试验台，其特征在于，电磁离合器(5)连接有独立供电电源。
8.如权利要求3所述的拖拉机PTO加载检测试验台，其特征在于，直流电机(7)还搭载有直流发电机(8)，直流发电机(8)用于将直流电机(7)输出的机械动能转换为电能。
9.如权利要求1所述的拖拉机PTO加载检测试验台，其特征在于，工作平台(1)采用槽钢结构。
10.如权利要求1或9所述的拖拉机PTO加载检测试验台，其特征在于，交流电机固定架(11)、前端固定架(12)、拖拉机固定架(13)、后端固定架(14)和直流电机固定架(15)均来回移动地安装在工作平台(1)上。
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