CN112776907A - 一种盘式拖拉机牵引负荷车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种盘式拖拉机牵引负荷车，包括：底盘车架，所述底盘车架上设有电源供电系统、测控系统、地轮制动机构、动力装置、前牵引连接架，所述前牵引连接架设置在所述底盘车架的前端，所述前牵引连接架上设有用于测量牵引力的拉力传感器，所述地轮制动机构上设有制动器，所述电源供电系统和所述拉力传感器均与所述测控系统连接，所述测控系统通过动力装置与所述制动器连接，本发明采用盘式制动装置产生牵引阻力，利用计算机控制算法精确控制阻力大小，实现对中小型拖拉机牵引性能的测试，可以低成本的实现牵引力动态加载与监测，能够为拖拉机的牵引性能试验提供平台。

Description

一种盘式拖拉机牵引负荷车

技术领域

本发明涉及拖拉机牵引加载技术领域，尤其涉及一种盘式拖拉机牵引负荷车。

背景技术

拖拉机牵引性能是衡量拖拉机整体性能的重要参数之一。拖拉机的牵引能力决定了作业时的牵引效率，同时牵引能力也是衡量拖拉机是否合格的重要指标。为了得到拖拉机作业过程中的牵引性能，包括最大牵引力、牵引功率、作业速度、燃油消耗等数据，在传统的检测项目中拖拉机牵引试验必不可少。

目前拖拉机牵引性能主要分为两种方式进行。

第一种形式是采用牵引负荷车，以被测拖拉机牵引负荷车进行牵引试验。目前牵引负荷车多采用大型底盘车辆结构并对其传动系统进行改装，采用测功机进行加载。例如，洛阳西苑车辆与动力检验所有限公司公开的实用新型专利《大功率轮式拖拉机综合加载试验台》及中国一拖拖研所公司研制的200kN适用于200马力拖拉机的牵引负荷车。这种负荷车体积较大，研发成本较高。山东省农业机械科学研究院在2020年申请专利(公开阶段)，《一种拖拉机牵引负荷移动测试系统及方法》，此方法中描述了一种拖拉机牵引负荷移动测试系统及方法，包括分动箱、液压马达、液压控制机构和液压动力源，液压马达的输出端与分动箱连通，分动箱与负荷车的行走系连通。通过控制液压控制机构控制液压马达的转动，从而控制负荷车的变速箱。此种牵引负荷移动测试系统液压系统改动大，安装使用不方便。

第二种形式是采用室内转鼓试验台，试验时将拖拉机与牵引柱相连，拖拉机驱动轮驱动转鼓运转，通过测功机对其施加阻力进行牵引测试，此种方式占地面积大，投入成本高。例如，洛阳西苑车辆与动力检验所有限公司2018年申请专利(公开阶段)，《拖拉机可靠性室内整机综合试验台及其试验方法》，此方法中描述一种综合性室内可靠性试验台，包括室内牵引测试、动力输出轴测试总成、悬挂加载总成等，实现对可靠性的测试，此种试验平台占地面积较大，结构复杂，造价很高，只能在室内进行，不适宜推广；此外，其试验方法主要针对拖拉机可靠性进行长时间的试验，缺乏对拖拉机动态特性的试验与验证。

发明内容

本发明提供一种盘式拖拉机牵引负荷车，用以解决现有技术中牵引车体积大、研发成本高的缺陷。

本发明提供一种盘式拖拉机牵引负荷车，包括：底盘车架，所述底盘车架上设有电源供电系统、测控系统、地轮制动机构、动力装置、前牵引连接架，所述前牵引连接架设置在所述底盘车架的前端，所述前牵引连接架上设有用于测量牵引力的拉力传感器，所述地轮制动机构上设有制动器，所述电源供电系统和所述拉力传感器均与所述测控系统连接，所述测控系统通过所述动力装置与所述制动器连接。

根据本发明提供的一种盘式拖拉机牵引负荷车，所述地轮制动机构包括传动轴以及所述传动轴两端设置的地轮，所述传动轴的中间位置设有将所述传动轴分为两个半轴的牙嵌式离合器。

根据本发明提供的一种盘式拖拉机牵引负荷车，所述传动轴的两个半轴上均设有所述制动器。

根据本发明提供的一种盘式拖拉机牵引负荷车，所述制动器为气动盘式刹车器，所述气动盘式刹车器包括与所述传动轴通过轴套连接的摩擦盘和设置在所述摩擦盘上的气包，所述气包与所述动力装置连接。

根据本发明提供的一种盘式拖拉机牵引负荷车，所述动力装置为气泵。

根据本发明提供的一种盘式拖拉机牵引负荷车，所述传动轴的两端均设有轮胎支撑底座，所述轮胎支撑底座上设有高度不同的分度孔，所述轮胎支撑底座通过弹簧销贯穿所述分度孔与所述底盘车架连接。

根据本发明提供的一种盘式拖拉机牵引负荷车，所述底盘车架的后端设有后牵引连接架，所述后牵引连接架包括固定支座、牵引轴和弹簧套筒，所述弹簧套筒沿牵引方向设置在所述固定支座内，所述弹簧套筒内设有弹簧及设置在所述弹簧套筒内侧两端的弹簧限位器，所述牵引轴远离所述底盘车架的一端设有牵引挂钩，另一端贯穿所述弹簧套筒并连接有预紧力调节螺母。

根据本发明提供的一种盘式拖拉机牵引负荷车，所述弹簧套筒靠近所述牵引挂钩的一端内侧设有压缩通孔式力传感器，所述压缩通孔式力传感器设置在所述弹簧套筒内壁与所述弹簧限位器之间。

根据本发明提供的一种盘式拖拉机牵引负荷车，所述测控系统与远程控制端通讯连接，所述测控系统包括牵引力控制器和数据采集卡，所述拉力传感器、所述压缩通孔式力传感器与数据采集卡电连接，所述数据采集卡与所述远程控制端通讯连接，所述远程控制端与所述牵引力控制器通讯连接，所述牵引力控制器与所述动力装置电连接。

根据本发明提供的一种盘式拖拉机牵引负荷车，所述底盘车架上设有配重器。

本发明提供的盘式拖拉机牵引负荷车，采用盘式制动装置产生牵引阻力，利用计算机控制算法精确控制阻力大小，实现对中小型拖拉机牵引性能的测试，可以低成本的实现牵引力动态加载与监测，能够为拖拉机的牵引性能试验提供平台；此外，该发明还可以有效提高拖拉机牵引试验效率和便捷性，大幅度的降低拖拉机牵引试验的投入成本，为拖拉机厂家和相关检测单位提供新的测试方案。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的盘式拖拉机牵引负荷车的结构示意图；

图2是本发明提供的地轮制动机构的结构示意图；

图3是本发明提供的后牵引连接架的结构示意图；

图4是本发明提供的盘式拖拉机牵引负荷车的工作原理图；

图5是本发明提供的盘式拖拉机牵引负荷车的控制系统图；

图6是本发明提供的盘式拖拉机牵引负荷车的牵引实验示意图；

附图标记：

1：前牵引连接架； 2：底盘车架； 3：电源供电系统；

4：电源固定支架； 5：后牵引连接架； 501：牵引挂钩；

502：固定支座； 503：弹簧套筒； 504：弹簧；

505：销轴； 506：压缩通孔式力传感器； 507：弹簧限位器；

508：牵引轴； 509：预紧力调节螺母； 6：测控系统；

7：配重器； 8：地轮制动机构； 801：链条；

802：气动盘式刹车器； 803：气包； 804：传动轴；

805：地轮； 806：链轮； 807：小轴承座；

808：牙嵌式离合器； 809：大轴承座； 810：摩擦盘；

811：轮胎支撑底座； 812：弹簧销； 9：电气比例阀；

10：动力装置； 11：气泵固定支架； 12：升降调节盘；

13：拉力传感器； 14：拖拉机。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1-图6描述本发明的一种盘式拖拉机牵引负荷车，包括：底盘车架2，底盘车架2上设有电源供电系统3、测控系统6、地轮制动机构8、动力装置10、前牵引连接架1，电源供电系统3包括蓄电池和直流稳压电源，电源供电系统3通过电源固定支架4螺栓固定在底盘机架2上；电源供电系统3为整个牵引负荷车提供电力。前牵引连接架1设置在底盘车架2的前端，前牵引连接架1上设有用于测量牵引力的拉力传感器13，拉力传感器13为轴销式拉力传感器，设置在前牵引连接架1远离底盘车架2的一端，前牵引连接架1与底盘车架2连接的一端通过升降调节盘12与底盘车架2铰接及固定，升降调节盘12用于调节底盘车架2高度，前牵引连接架1远离底盘车架2的一端高度不变，另一端提高或降低，通过升级调节盘12旋转及固定。

地轮制动机构8上设有制动器，地轮制动机构8是牵引阻力产生的来源，通过制动器产生牵引阻力，电源供电系统3和拉力传感器13均与测控系统6连接，测控系统6通过动力装置10与制动器连接。测控系统6通过控制动力装置10的开关及动力大小来控制制动器产生的阻力大小，拉力传感器13将牵引力信号反馈至测控系统6。

如图2所示，地轮制动机构8包括传动轴804以及传动轴804两端设置的地轮805，传动轴804与地轮805通过链801条及链轮806连接，传动轴804的中间位置设有将传动轴804分为两个半轴的牙嵌式离合器808。牙嵌式离合器808将传动轴804分为两个半轴，牙嵌式离合器808的两端分别通过大轴承座809和小轴承座807与传动轴804连接，在行驶过程中通过牙嵌式离合器808分离实现转弯，在制动过程中通过牙嵌式离合器808结合实现制动力均匀分配。

传动轴804的两个半轴上均设有制动器。所述制动器为气动盘式刹车器802，气动盘式刹车器802包括与传动轴804通过轴套连接的摩擦盘810和设置在摩擦盘810上的气包803，气包803和摩擦盘810实现对传动轴804制动扭矩的控制，气包803与动力装置10连接。动力装置10为气泵，其压力为0.8Mpa。气泵通过气泵固定支架11固定在底盘车架2上，气泵的出气端设有电气比例阀9，测控系统6通过电气比例阀9控制气包803的输入气压，进而控制气动盘式刹车器802的输入气压。

传动轴804的两端均设有轮胎支撑底座811，轮胎支撑底座811设置在地轮805的内侧，轮胎支撑底座811上设有高度不同的分度孔，轮胎支撑底811座通过弹簧销812贯穿分度孔与底盘车架2连接。可实现地轮805高度的调节，以适应不同型号拖拉机的牵引高度。

如图3所示，底盘车架2的后端设有后牵引连接架5，用于当牵引力不足时后接牵引负荷车，后牵引连接架5包括固定支座502、牵引轴508和弹簧套筒503，固定支座502固定连接在底盘车架2上，弹簧套筒503沿牵引方向设置在固定支座502内，其两端均设有通孔，弹簧套筒503内设有弹簧504及设置在弹簧套筒503内侧两端的弹簧限位器507，弹簧504的方向与弹簧套筒503一致，牵引轴508远离底盘车架2的一端设有牵引挂钩501，另一端贯穿弹簧套筒503并连接有预紧力调节螺母509。牵引轴508依次贯穿固定支502座、弹簧限位器507、弹簧504、弹簧限位器507、固定支座502，预紧力调节螺母509用来调节弹簧504的预紧力，弹簧504的作用是用于缓冲牵引试验时候的牵引冲击力，使得平稳加载与卸荷。

弹簧套筒503靠近牵引挂钩501的一端内侧设有压缩通孔式力传感器506，牵引轴508贯穿压缩通孔式力传感器506，压缩通孔式力传感器506设置在弹簧套筒503内壁与弹簧限位器507之间。当牵引轴508受力时，牵引轴508会被拉出，牵引轴508带动弹簧限位器507运动，弹簧限位器507使得弹簧504被压缩，进而压缩压缩通孔式力传感器506，实现牵引力的测量。

底盘车架2上设有配重器7。配重器7可调配重的重量，根据牵引力需求来调整配重。

牵引负荷车主要用来模拟拖拉机作业时受到的地面动态阻力，实现对拖拉机牵引负荷的加载，包括盘式制动装置和控制系统两部分。

如图4所示，气动盘式制动装置的工作原理：气动盘式制动装置的核心部件是固定在传动轴804上的气动盘式刹车器802，通过改变其压紧力来实现传动轴804的扭矩控制，再通过链传动将传动轴804上的制动扭矩传递到地轮805，地轮805制动使牵引负荷车与地面产生摩擦阻力，从而实现牵引力加载。盘式制动装置配备0.8Mpa气泵，牵引力控制器根据目标牵引力通过电气比例阀9控制气动盘式刹车器802的输入气压。同时，为了兼顾牵引负荷车移动过程中转向与牵引加载时传动轴扭矩平衡，传动轴804分为两个半轴，通过牙嵌式离合器808实现分离和合并，移动时牙嵌式离合器808分离，可以实现加载平台差速转弯，牵引加载时，牙嵌式离合器808啮合，保证传动轴804扭矩一致。地轮805轮毂通过链轮806与传动轴804连接实现扭矩传递，将传动轴804上的制动扭矩传递到地轮805，地轮805制动使得加载平台与地面产生摩擦阻力，通过牵引力传感器反馈到牵引力控制器，进而实现牵引力的动态、高精度控制。

如图5所示，测控系统6与远程控制端通讯连接，测控系统6包括牵引力控制器和数据采集卡，拉力传感器13、压缩通孔式力传感器506与数据采集卡电连接，所述数据采集卡与远程控制端通讯连接，所述远程控制端与牵引力控制器通讯连接，所述牵引力控制器与动力装置10电连接。

远程控制端为计算机，计算机上位机软件采用LabVIEW开发，包括：传感器数据采集、特定加载、田间作业载荷谱加载及电气比例阀控制。数据采集卡用来采集牵引力传感器的信号，即拉力传感器13、压缩通孔式力传感器506，并将信号输入到计算机进行处理。计算机软件端通过选择对应的加载形式可实现特定加载，如恒定加载、斜坡加载，除此之外，该控制系统还具备田间作业载荷谱模拟加载功能，通过载入特定的牵引载荷谱来模拟田间作业情况。计算机软件端通过控制牵引力控制器根据目标牵引力和加载形式来改变电气比例阀9阀芯的截面面积，从而控制气动盘式刹车器802，期间通过采集牵引力传感器的信号，利用反馈调节系统控制牵引力的大小，保证加载的稳定性和快速响应。

操作方法：

1、打开系统总电源，在计算机打开测控软件。

2、将被试的拖拉机14停放在指定位置，根据被试的拖拉机14下牵引点高度调整可伸缩牵引连接架的长度与角度，将轴销式拉力传感器与拖拉机14下牵引点相连接；

3、牵引连接架连接之后，通过调整弹簧销812与升降调节盘12的相对位置来调整牵引负荷车底盘车架2高度；

4、根据牵引力目标值调节配重器7数量，当牵引力超过28kN时，可通过后牵引连接架5另挂接拖拉机14(负荷车)对牵引阻力进行补充，如图6所示。

5、在测控软件界面选择要测试的项目：牵引负荷车，并选择对应的目标牵引力，程序开始运行。

6、启动被试的拖拉机14，逐渐加大油门，按照既定方式进行加载，软件界面以曲线形式显示牵引力传感器监测数据；

7、加载结束后，将被试的拖拉机14熄火，松开牵引连接，同时测控软件给出性能评价及比较曲线；

8、关闭总电源。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种盘式拖拉机牵引负荷车，其特征在于，包括：底盘车架，所述底盘车架上设有电源供电系统、测控系统、地轮制动机构、动力装置、前牵引连接架，所述前牵引连接架设置在所述底盘车架的前端，所述前牵引连接架上设有用于测量牵引力的拉力传感器，所述地轮制动机构上设有制动器，所述电源供电系统和所述拉力传感器均与所述测控系统连接，所述测控系统通过所述动力装置与所述制动器连接。

2.根据权利要求1所述的盘式拖拉机牵引负荷车，其特征在于，所述地轮制动机构包括传动轴以及所述传动轴两端设置的地轮，所述传动轴的中间位置设有将所述传动轴分为两个半轴的牙嵌式离合器。

3.根据权利要求2所述的盘式拖拉机牵引负荷车，其特征在于，所述传动轴的两个半轴上均设有所述制动器。

4.根据权利要求3所述的盘式拖拉机牵引负荷车，其特征在于，所述制动器为气动盘式刹车器，所述气动盘式刹车器包括与所述传动轴通过轴套连接的摩擦盘和设置在所述摩擦盘上的气包，所述气包与所述动力装置连接。

5.根据权利要求4所述的盘式拖拉机牵引负荷车，其特征在于，所述动力装置为气泵。

6.根据权利要求2所述的盘式拖拉机牵引负荷车，其特征在于，所述传动轴的两端均设有轮胎支撑底座，所述轮胎支撑底座上设有高度不同的分度孔，所述轮胎支撑底座通过弹簧销贯穿所述分度孔与所述底盘车架连接。

7.根据权利要求1所述的盘式拖拉机牵引负荷车，其特征在于，所述底盘车架的后端设有后牵引连接架，所述后牵引连接架包括固定支座、牵引轴和弹簧套筒，所述弹簧套筒沿牵引方向设置在所述固定支座内，所述弹簧套筒内设有弹簧及设置在所述弹簧套筒内侧两端的弹簧限位器，所述牵引轴远离所述底盘车架的一端设有牵引挂钩，另一端贯穿所述弹簧套筒并连接有预紧力调节螺母。

8.根据权利要求7所述的盘式拖拉机牵引负荷车，其特征在于，所述弹簧套筒靠近所述牵引挂钩的一端内侧设有压缩通孔式力传感器，所述压缩通孔式力传感器设置在所述弹簧套筒内壁与所述弹簧限位器之间。

9.根据权利要求8所述的盘式拖拉机牵引负荷车，其特征在于，所述测控系统与远程控制端通讯连接，所述测控系统包括牵引力控制器和数据采集卡，所述拉力传感器、所述压缩通孔式力传感器与数据采集卡电连接，所述数据采集卡与所述远程控制端通讯连接，所述远程控制端与所述牵引力控制器通讯连接，所述牵引力控制器与所述动力装置电连接。

10.根据权利要求1-9任一项所述的盘式拖拉机牵引负荷车，其特征在于，所述底盘车架上设有配重器。

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