CN113199913A - 一种拖拉机轮胎胎压多态控制系统 - Google Patents

Abstract

一种拖拉机轮胎胎压多态控制系统，包括控制器、压力传感器和轮胎充放气执行机构；在控制器内预设有多种对应不同作业形态的轮胎胎压标准值，压力传感器用于检测轮胎胎压并将轮胎胎压值传送给控制器，控制器用于将轮胎胎压值与控制器内轮胎胎压标准值相比较，并根据比较结果对轮胎胎压进行智能控制；与控制连接设有用于选择作业形态的多态选择开关。操作简单方便，能够充分发挥拖拉机功率，提高作业效率、降低油耗。

Description

一种拖拉机轮胎胎压多态控制系统

技术领域

本发明属于拖拉机控制技术领域，尤其涉及一种拖拉机轮胎胎压多态控制系统。

背景技术

作为用于牵引和驱动各种配套机具，完成农业田间作业、运输作业等的动力机械，拖拉机在不同作业环境以及拖拉机转场运输过程中，对自身轮胎的胎压需求是不同的。

以东方红拖拉机LX2004d1为例，出厂的轮胎胎压一般为180KPa左右，在深耕作业时，前轮胎胎压一般为98-118KPa，后轮胎胎压为98-118KPa；在运输作业时，前轮胎胎压一般为147-196KPa，后轮胎胎压为147-196KPa；不同作业环境下轮胎胎压相差相当大。

另外，不同土壤形态对拖拉机轮胎胎压的需求也不一样。针对不同的作业环境，合理调节轮胎胎压，可提高拖拉机的作业能力，特别是在深耕作业时，将轮胎胎压降至100KPa，可提高牵引功率约6-8%，增大轮胎接地面积约5%， 减少油耗约6%。在运输作业时，将轮胎胎压升至170KPa，降低轮胎接地面积约5%，不仅可降低轮胎磨损，提高轮胎使用寿命，另外还可减少油耗约6%。

在不同作业形态下及时调节合适的轮胎胎压至关重要，但由于在现有技术的基础上，进行轮胎胎压的调节，操作极为不便，因此在实际作业过程中基本没有用户对轮胎胎压进行合理的调节。

为了能够减少油耗，降低轮胎磨损，提高轮胎使用寿命，市场对拖拉机轮胎胎压多态控制系统的需求日益紧迫。

发明内容

本发明的目的是提供一种拖拉机轮胎胎压多态控制系统。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种拖拉机轮胎胎压多态控制系统，包括控制器、压力传感器和轮胎充放气执行机构；在控制器内预设有多种对应不同作业形态的轮胎胎压标准值，压力传感器用于检测轮胎胎压并将轮胎胎压值传送给控制器，控制器用于将压力传感器传送来的轮胎胎压值与控制器内对应作业形态下的轮胎胎压标准值相比较，并根据比较结果向轮胎充放气执行机构发出充气或者放气或者保持不动的命令，实现对轮胎胎压的智能控制；与控制连接设有用于选择作业形态的多态选择开关。

进一步地，所述的轮胎充放气执行机构包括气泵和连接气泵的储气筒，与储气筒连接设有四个气动电磁换向阀，四个气动电磁换向阀分别对应控制四个轮胎的充气和放气，并且四个气动电磁换向阀分别通过各自的信号线与控制器相连接，每个轮胎对应设有一个压力传感器，压力传感器设置在气动电磁换向阀与对应轮胎之间的空气管路中，并且每个压力传感器均通过各自的信号线与控制器相连接。

进一步地，多种对应不同作业形态的轮胎胎压标准值分别为：旋耕状态轮胎胎压标准值、运输状态轮胎胎压标准值、犁耙状态轮胎胎压标准值和中耕状态轮胎胎压标准值。

进一步地，气泵与储气筒之间的空气管路中设置有调压阀。

进一步地，在储气筒上设置有安全阀。

进一步地，在储气筒的底部设置有放水阀。

进一步地，每个压力传感器均通过各自的传感器固定装置设置在相应车轮的轮毂上，所述的传感器固定装置包括一个与车轮轮毂固定连接的U型支架， U型支架的两个支脚端部设有内弯的下翻边，所述的下翻边通过连接螺栓与车轮的轮毂固定连接，在U型支架的底部外侧固定连接有一个外套筒，外套筒的一端与U型支架的底部固定连接，外套筒内套设有内套筒，内套筒与外套筒远离U型支架的一端动密封配合安装，内套筒伸进外套筒内的长度小于外套筒的长度，从而外套筒内腔与内套筒内腔相连通，在内套筒远离U型支架的一端连接有一个气路连接器，所述气路连接器与气动电磁换向阀之间通过空气输送管路连接，压力传感器也连接在气路连接器，在外套筒上连接有用于与轮胎充气门连接的充气管路，空气输送管路与充气管路均为气动电磁换向阀与对应轮胎之间的空气管路的一部分。

优选地，所述的U型支架为由一整块长方形条状钢板弯折而成的结构。

也可以，U型支架由两块支脚板和一块长方形的底部板连接而成，每块支脚板均具有一个用于与底部板相应端部连接的上翻边，上翻边与底部板的相应端部通过螺钉固定连接。

所述的内套筒与气路连接器连接的一端设有一块盖板，所述盖板上设置有与气路连接器相连通的空气进口。

优选地，在外套筒与内套筒之间设有轴承，外套筒与轴承的外圈过盈配合，在外套筒内壁上设置有对轴承外圈进行轴向定位的环形台阶Ⅰ；内套筒与轴承的内圈过盈配合，在内套筒上远离U形支架的一端套设有锁紧螺母，锁紧螺母将轴承内圈压紧在内套筒上设置的环形台阶Ⅱ上；内套筒从锁紧螺母中伸出后套装有一个环形的密封圈支撑座，所述密封圈支撑座外周具有一个密封圈支撑台阶，在密封圈支撑台阶上填放有一个密封圈，密封圈在外套筒轴向方向突出于密封圈支撑座，在外套筒的相应端部设置有用于将密封圈压紧在密封圈支撑座的锁紧盖板，锁紧盖板与外套筒螺纹连接，并能随着外套筒一起相对内套筒转动。

有益效果：

本发明通过在控制器中预设多种不同作业形态下的轮胎压力标准值，通过多台选择开关选择对应的作业形态，通过压力传感器检测实时的轮胎胎压并与相应状态下轮胎压力标准值比较后进行充气或者放气的控制，从而可以提高拖拉机的牵引功率约6-8%，充分发挥拖拉机功率，提高作业效率、降低油耗。

另外，本发明操作简单方便，驾驶员在驾驶室内通过多态开关根据不同作业形式便可选择相应作业形态对应的轮胎胎压标准值，在控制器的控制下能够自动调节轮胎胎压以适应当前的作业形态。

附图说明

图1为本发明实施例工作原理图。

图2为本发明实施例连接结构示意图。

图3为本发明实施例控制电路图。

图4为本发明中传感器安装方式示意图。

图5为传感器安装方式中外套筒与内套筒的连接剖视图。

图中，1、气泵，2、调压阀，3、放水阀，4、储气筒，5、安全阀，6、压力传感器，7、气动电磁换向阀，8、控制器，9、多态选择开关，10、传感器固定装置，1001、外套筒，1001a、连接口，1002、U型支架，1002a、支脚，1002b、下翻边，1003、内套筒，11、轮胎，12、空气输送管路，13、气路连接器，14、连接螺栓，15、充气管路，16、轮毂，17、锁紧盖板，18、密封圈，19、轴承，20、锁紧螺母，21、过渡接头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

一种拖拉机轮胎胎压多态控制系统，包括控制器8、压力传感器6和轮胎充放气执行机构；在控制器8内预设有多种对应不同作业形态的轮胎胎压标准值，压力传感器6用于检测轮胎胎压并将轮胎胎压值传送给控制器8，控制器8用于将压力传感器传送来的轮胎胎压值与控制器8内对应作业形态下的轮胎胎压标准值相比较，并根据比较结果向轮胎充放气执行机构发出向轮胎11进行充气或者放气或者保持不动的命令，实现对轮胎胎压的智能控制。 与控制器8连接设有用于选择作业形态的多态选择开关9。

如图所示，本实施例中，所述的轮胎充放气执行机构包括气泵1和连接气泵1的储气筒4，与储气筒4连接设有四个气动电磁换向阀7，四个气动电磁换向阀分别对应控制四个轮胎11的充气和放气，并且四个气动电磁换向阀7分别通过各自的信号线（即图1中虚线表示的气路控制线路）与控制器8相连接，每个轮胎11对应设有一个压力传感器6，压力传感器6设置在气动电磁换向阀7与对应轮胎11之间的空气管路中，并且每个压力传感器6均通过各自的信号线（即图1中的双点划线表示的气压传感线路）与控制器8相连接。

本实施例中，控制器中预设的多种对应不同作业形态的轮胎胎压标准值分别为：旋耕状态轮胎胎压标准值、运输状态轮胎胎压标准值、犁耙状态轮胎胎压标准值和中耕状态轮胎胎压标准值。

因此多态选择开关9也设有四个作业模式（对应四种作业形态）的位置，具体可参见图3。

为了调节进入储气筒4中空气的压力， 提高系统安全性，在气泵1与储气筒4之间的空气管路中设置有调压阀2。调压阀又称为卸荷阀，可在系统超过预设压力时自动打开进行卸荷。

为了避免调压阀2发生故障无法正常卸荷时，储气筒4中压力一直升高产生爆裂，储气筒4上还设置有安全阀5。

在储气筒4的底部设置有放水阀3，通过打开放水阀3可快速排除储气筒4内积累的水、油污，保证系统气源清洁。

本实施例中，气泵1缸径为65mm，排量为100L/min，额定排气压力为0.8MPa，可为整套系统提供0.8MPa的稳定气源；调压阀2设定卸荷压力为0.7MPa，系统的压力超过0.7MPa时阀门调压阀2自动打开开始卸荷，保证整个系统的安全性。

本实施例中，储气筒容积20L，确保充气时有足够所需压力的气体，能够快速满足用户需求；安全阀5的开启压力为0.85MPa。

本实施例中，每个压力传感器6均通过各自的传感器固定装置10设置在相应车轮的轮毂16上。

如图4和图5所示，传感器固定装置10包括一个与车轮轮毂固定连接的U型支架1002， U型支架的两个支脚端部设有内弯的下翻边1002b，所述的下翻边通过连接螺栓14与车轮的轮毂固定连接，在U型支架的底部外侧固定连接有一个外套筒1001，外套筒的一端与U型支架的底部固定连接，外套筒内套设有内套筒1003，内套筒与外套筒远离U型支架的一端动密封配合安装，内套筒伸进外套筒内的长度小于外套筒的长度，从而外套筒外套筒内腔与内套筒内腔相连通，在内套筒远离U型支架的一端连接有一个气路连接器13，所述气路连接器13与气动电磁换向阀7之间通过空气输送管路12连接，压力传感器也连接在气路连接器13，在外套筒上连接有用于与轮胎充气门连接的充气管路15，空气输送管路12与充气管路15均为气动电磁换向阀与对应轮胎之间的空气管路的一部分。

本实施例中，所述的U型支架为由一整块长方形条状钢板弯折而成的结构。

实际应用中，也可以，U型支架由两块支脚板和一块长方形的底部板连接而成，每块支脚板均具有一个用于与底部板相应端部连接的上翻边，上翻边与底部板的相应端部通过螺钉固定连接。上翻边的设置方式以及与底部板的连接方式与下翻边设置方式以及与轮毂的连接方式相似，本处不再用附图示意。

在外套筒1001设置有连接口1001a，本实施例中，充气管路15与连接口1001a通过螺纹连接。

本实施例中如图5所示，在外套筒1001与内套筒1003之间设有轴承19，外套筒1001与轴承的外圈过盈配合，在外套筒1001内壁上设置有对轴承外圈进行轴向定位的环形台阶Ⅰ；内套筒1003与轴承的内圈过盈配合，在内套筒1003上远离U形支架的一端套设有锁紧螺母20，锁紧螺母20将轴承内圈压紧在内套筒1003上设置的环形台阶Ⅱ上；内套筒1003从锁紧螺母20中伸出后套装有一个环形的密封圈支撑座，所述密封圈支撑座外周具有一个密封圈支撑台阶，在密封圈支撑台阶上填放有一个密封圈18，密封圈18在外套筒轴向方向突出于密封圈支撑座，在外套筒1001的相应端部设置有用于将密封圈18压紧在密封圈支撑座的锁紧盖板17，锁紧盖板17与外套筒1001螺纹连接，并能随着外套筒1001一起相对内套筒1003转动。

传感器安装装置10的设置，使得与压力传感器6通过气路连接器13固定在内套筒1003上，在拖拉机运行过程中，与气路连接器13连接的空气输送管路12以及与压力传感器6连接的信号线能够相对于外套筒1003旋转，也就是说，外套筒1003随着轮毂16转动的过程中，与气路连接器13连接的空气输送管路12以及与压力传感器连接的信号线不会随着轮毂16旋转，因而不会发生缠绕，从而可以保护空气输送管路12以及与压力传感器连接的信号线，最终保证整个控制系统的正常运行。其中的气路连接器13是现有技术，气路连接器与外套筒1003的内腔相连通，从而压力传感器可以通过测试外套筒1003的内腔的压力。

本实施例控制电路如图3所示，四个气动电磁换向阀7的八个线圈通过电源线并联后各自通过独立的拉低线与控制器8电连接；四个压力传感器6并联后与控制器8电连接，并分别通过各自的信号线s与控制器8通讯连接。

控制器8还连接有CAN线用于与外界电脑连接刷新控制器内运算程序、连接显示屏进行实施监控等。

下面以本实施例为参照说明本发明工作原理如下：

气泵1在拖拉机启动状态下不断向整个控制系统提供0.8MPa的稳定气源，正常情况下，四组气动电磁换向阀7处于中位（O型），气体都储存在储气筒4中，当储气筒4中气体充满，系统压力达到0.7MPa时，调压阀2阀芯开启，开始卸荷，确保整个控制系统压力稳定、安全。当驾驶员通过多态开关9选择相应工作模式（对应为作业形态）时，轮胎的实际压力（即当前轮胎胎压）通过压力传感器6反馈至控制器8，控制器8将当前轮胎胎压与控制器中预设的对应作业形态的轮胎胎压标准值相比较，根据对比结果控制气动电磁换向阀7的启闭对轮胎11进行充气或放气。

具体地，如图1所示，当当前轮胎胎压小于预设的轮胎胎压标准值，需要充气时，控制器8控制相应气动电磁换向阀7左位处于作业形态，储气筒4向相应的轮胎11充气，轮胎胎压达到控制器中预设的轮胎胎压标准值时，控制相应的气动电磁换向阀7中位处于作业形态，停止充气；当当前轮胎胎压大于预设的轮胎胎压标准值，需要放气时，控制器8控制相应的气动电磁换向阀7右位处于作业形态，轮胎11内的气体通过气动电磁换向阀7右位排出，轮胎胎压达到控制器8内预设的轮胎胎压标准值时，控制相应的气动电磁换向阀7 中位处于作业形态，即停止放气。

本发明中，不同作业形态的轮胎胎压标准值，通过分析对应作业形态下的作业形式、土壤形态等多种因素对拖拉机牵引力的影响，通过土壤对轮胎的摩擦力、剪切力、等理论数据计算，不同农机具工作时对牵引力的影响及需求，结合实际田间试验数据，总结得出。具体地为：

运输模式下，轮胎胎压标准值为180-200KPa；中耕模式下，轮胎胎压标准值为210-220KPa；旋耕模式下，轮胎胎压标准值为120-130KPa；犁耙模式下，轮胎胎压标准值为90-100KPa。以上各作业模式，对应不同作业环境，也即对应不同作业形态。

不同作业环境下选择相应合理的轮胎压力可提高牵引功率约6-8%，充分发挥拖拉机功率，从而发挥拖拉机最大牵引功能，并可提高作业效率、降低油耗。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种拖拉机轮胎胎压多态控制系统，其特征在于：包括控制器（8）、压力传感器（6）和轮胎充放气执行机构；在控制器（8）内预设有多种对应不同作业形态的轮胎胎压标准值，压力传感器（6）用于检测轮胎胎压并将轮胎胎压值传送给控制器（8），控制器用于将压力传感器传送来的轮胎胎压值与控制器内对应作业形态下的轮胎胎压标准值相比较，并根据比较结果向轮胎充放气执行机构发出充气或者放气或者保持不动的命令，实现对轮胎胎压的智能控制；与控制器（8）连接设有用于选择作业形态的多态选择开关（9）。

2.根据权利要求1所述的一种拖拉机轮胎胎压多态控制系统，其特征在于：所述的轮胎充放气执行机构包括气泵（1）和连接气泵的储气筒（4），与储气筒（4）连接设有四个气动电磁换向阀（7），四个气动电磁换向阀分别对应控制四个轮胎的充气和放气，并且四个气动电磁换向阀分别通过各自的信号线与控制器（8）相连接，每个轮胎对应设有一个压力传感器，压力传感器设置在气动电磁换向阀与对应轮胎之间的空气管路中，并且每个压力传感器均通过各自的信号线与控制器相连接。

3.根据权利要求2所述的一种拖拉机轮胎胎压多态控制系统，其特征在于：多种对应不同作业形态的轮胎胎压标准值分别为：旋耕状态轮胎胎压标准值、运输状态轮胎胎压标准值、犁耙状态轮胎胎压标准值和中耕状态轮胎胎压标准值。

4.根据权利要求2所述的一种拖拉机轮胎胎压多态控制系统，其特征在于：在气泵与储气筒之间的空气管路中设置有调压阀（2）。

5.根据权利要求2所述的一种拖拉机轮胎胎压多态控制系统，其特征在于：在储气筒上设置有安全阀（5）。

6.根据权利要求2所述的一种拖拉机轮胎胎压多态控制系统，其特征在于：在储气筒的底部设置有放水阀（3）。

7.根据权利要求2所述的一种拖拉机轮胎胎压多态控制系统，其特征在于：每个压力传感器（6）均通过各自的传感器固定装置设置在相应车轮的轮毂（16）上，所述的传感器固定装置包括一个与车轮轮毂固定连接的U型支架（1002）， U型支架的两个支脚（1002a）端部设有内弯的下翻边（1002b），所述的下翻边通过连接螺栓（14）与车轮的轮毂固定连接，在U型支架的底部外侧固定连接有一个外套筒（1001），外套筒的一端与U型支架的底部固定连接，外套筒内套设有内套筒（1003），内套筒与外套筒远离U型支架的一端动密封配合安装，内套筒伸进外套筒内的长度小于外套筒的长度，从而外套筒内腔与内套筒内腔相连通，在内套筒远离U型支架的一端连接有一个气路连接器（13），所述气路连接器与气动电磁换向阀之间通过空气输送管路（12）连接，压力传感器也连接在气路连接器（13），在外套筒上连接有用于与轮胎充气门连接的充气管路（15），空气输送管路（12）与充气管路（15）均为气动电磁换向阀与对应轮胎之间的空气管路的一部分。

8.根据权利7所述的一种拖拉机轮胎胎压多态控制系统，其特征在于：所述的U型支架为由一整块长方形条状钢板弯折而成的结构。

9.根据权利7所述的一种拖拉机轮胎胎压多态控制系统，其特征在于：U型支架由两块支脚板和一块长方形的底部板连接而成，每块支脚板均具有一个用于与底部板相应端部连接的上翻边，上翻边与底部板的相应端部通过螺钉固定连接。

10.根据权利7所述的一种拖拉机轮胎胎压多态控制系统，其特征在于：在外套筒（1001）与内套筒（1003）之间设有轴承（19），外套筒（1001）与轴承的外圈过盈配合，在外套筒（1001）内壁上设置有对轴承外圈进行轴向定位的环形台阶Ⅰ；内套筒（1003）与轴承的内圈过盈配合，在内套筒（1003）上远离U形支架的一端套设有锁紧螺母（20），锁紧螺母（20）将轴承内圈压紧在内套筒（1003）上设置的环形台阶Ⅱ上；内套筒（1003）从锁紧螺母（20）中伸出后套装有一个环形的密封圈支撑座，所述密封圈支撑座外周具有一个密封圈支撑台阶，在密封圈支撑台阶上填放有一个密封圈（18），密封圈（18）在外套筒轴向方向突出于密封圈支撑座，在外套筒（1001）的相应端部设置有用于将密封圈（18）压紧在密封圈支撑座的锁紧盖板（17），锁紧盖板（17）与外套筒（1001）螺纹连接，并能随着外套筒（1001）一起相对内套筒（1003）转动。

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