CN116729045A - 一种拖拉机前桥悬浮系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种拖拉机前桥悬浮系统及方法。一种拖拉机前桥悬浮系统，第三电磁换向阀与第一电磁换向阀和第二电磁换向阀连接，第一电磁换向阀和第二电磁换向阀与第一节流孔和第二节流孔连接，第一节流孔、第二节流孔第一压力传感器和第二压力传感器与前桥左侧支撑油缸的第一腔室和前桥右侧支撑油缸连接，第一单向阀和第二单向阀与第一节流孔和第二节流孔并联，减压阀的一端和第二蓄能器均与第二节流孔和前桥右侧支撑油缸之间的管路连接，第一蓄能器与第一节流孔和前桥左侧支撑油缸之间的管路连接，第一压力传感器、第二压力传感器、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第三电磁换向阀、车速传感器、角度传感器均与整车控制设备连接。

Description

一种拖拉机前桥悬浮系统及方法

技术领域

本发明涉及拖拉机前桥技术领域，尤其涉及一种拖拉机前桥悬浮系统及方法。

背景技术

拖拉机作为重要的农业机械设备，作业工况十分复杂，前后经常挂接不同重量的机具，在不平坦和复杂的地形条件下工作。传统的刚性前桥悬挂系统无法有效减轻车辆前部的颠簸和震动，导致驾驶员和乘客的不适感和疲劳度增加。

现有技术中，传统的技术方案通常采用刚性桥结构，其中前桥通过悬挂臂与车身连接，没有悬挂装置或减震器的支持，刚性桥系统无法有效减轻车辆前部的颠簸和震动，导致驾驶员和乘客在不平坦的地形上感到不适和疲劳。一些拖拉机悬挂系统采用机械弹簧和减振器的组合，以提供悬挂功能。然而，这些系统往往无法满足不同道路条件下的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种拖拉机前桥悬浮系统及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种拖拉机前桥悬浮系统，包括：第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第三电磁换向阀、减压阀、第一单向阀、第二单向阀、第一节流孔、第二节流孔、第一蓄能器、第二蓄能器、前桥左侧支撑油缸、前桥右侧支撑油缸、进油口、出油口、第一压力传感器、第二压力传感器、整车控制设备、车速传感器、角度传感器，所述第三电磁换向阀的第一端通过管路与所述进油口连接，所述第三电磁换向阀的第二端通过管路分别与所述第一电磁换向阀以及所述第二电磁换向阀连接，所述第一电磁换向阀以及所述第二电磁换向阀通过管路一一对应与所述第一节流孔以及所述第二节流孔连接，所述第一节流孔通过管路分别与所述前桥左侧支撑油缸的第一腔室以及前桥右侧支撑油缸的第一腔室连接，所述第二节流孔通过管路分别与所述前桥左侧支撑油缸的第二腔室以及前桥右侧支撑油缸的第二腔室连接，所述第一单向阀以及所述第二单向阀通过管路一一对应与所述第一节流孔以及所述第二节流孔并联，所述减压阀的一端以及所述第二蓄能器均通过管路与所述第二节流孔和所述前桥右侧支撑油缸之间的管路连接，所述减压阀的另一端以及所述所述第三电磁换向阀的第三端通过管路与所述出油口连接，所述第一蓄能器通过管路与所述第一节流孔和所述前桥左侧支撑油缸之间的管路连接，所述第一压力传感器分别与所述前桥左侧支撑油缸的第一腔室以及前桥右侧支撑油缸的第一腔室连接，所述第二压力传感器分别与所述前桥左侧支撑油缸的第二腔室以及前桥右侧支撑油缸的第二腔室连接，所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第一电磁换向阀、所述第二电磁换向阀、所述第三电磁换向阀、所述车速传感器、所述角度传感器均与所述整车控制设备连接。

采用本发明技术方案的有益效果是：能够根据道路条件被动调整悬挂桥的高度和硬度，使车辆能够更好地适应不同的路面。根据车辆的负载情况调整悬挂桥的高度和硬度，以实现更好的载荷分配。通过调节悬挂桥的高度，可以使车辆前后轴的载荷得到合理的分配，提高整车的平衡性和稳定性。有效减轻车辆前部的颠簸和震动，满足不同道路条件下的需求。提高驾驶舒适性。整车控制设备接收来自传感器的实时数据，包括车速、车身姿态、道路状况引起的液压系统压力变化等，然后根据预设的算法和参数，自动调节液压系统的压力和流量，从而实现悬挂桥的高度和硬度的变化。

进一步地，所述第三电磁换向阀的第一端通过第三节流孔与所述进油口连接。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：节流孔用于调节液压油的流速，防止压力油流速过高，使得油缸平稳动作，提高系统的稳定性以及可靠性。

进一步地，所述进油口以及所述出油口均通过管路与油箱连接。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：油箱用于为系统提供液压油。

进一步地，所述整车控制设备连接有人机界面以及仪表。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：人机界面便于用户向系统输入指令。仪表便于用户直观观察系统工作状态。

此外，本发明还提供了一种拖拉机前桥悬浮方法，基于上述任意一项所述的一种拖拉机前桥悬浮系统，拖拉机前桥悬浮方法包括：

S1、车速传感器获取拖拉机车速；

S2、角度传感器获取拖拉机角度；

S3、第一压力传感器分别获取前桥左侧支撑油缸的第一腔室的压力以及前桥右侧支撑油缸的第一腔室的压力；

S4、第二压力传感器分别获取前桥左侧支撑油缸的第二腔室的压力以及前桥右侧支撑油缸的第二腔室的压力；

S5、整车控制设备根据所述拖拉机车速、拖拉机角度、前桥左侧支撑油缸的第一腔室的压力、前桥右侧支撑油缸的第一腔室的压力、前桥左侧支撑油缸的第二腔室的压力以及前桥右侧支撑油缸的第二腔室的压力，生成控制指令；

S6、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀以及第三电磁换向阀根据所述控制指令，调整前桥左侧支撑油缸和前桥右侧支撑油缸的高度以及压力，使得调整前桥左侧支撑油缸和前桥右侧支撑油缸均保持在中位。

采用本发明技术方案的有益效果是：能够根据道路条件被动调整悬挂桥的高度和硬度，使车辆能够更好地适应不同的路面。根据车辆的负载情况调整悬挂桥的高度和硬度，以实现更好的载荷分配。通过调节悬挂桥的高度，可以使车辆前后轴的载荷得到合理的分配，提高整车的平衡性和稳定性。有效减轻车辆前部的颠簸和震动，满足不同道路条件下的需求。提高驾驶舒适性。整车控制设备接收来自传感器的实时数据，包括车速、车身姿态、道路状况引起的液压系统压力变化等，然后根据预设的算法和参数，自动调节液压系统的压力和流量，从而实现悬挂桥的高度和硬度的变化。

进一步地，步骤S1之前包括：

S11、整车控制设备初始化；

S12、整车控制设备判断用户是否输入切换校准模式指令；

S13、当用户没有输入切换校准模式指令时，整车控制设备切换到自动模式，执行步骤S1至步骤S6。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：如果有特定的用户请求，系统初始化后将其状态更改为校准模式，否则，在初始化结束时，系统状态通常会切换到自动模式。系统上电时，会对内部状态进行一些检查。如果有特定的用户请求，系统初始化后将其状态更改为校准模式；否则，在初始化结束时，系统状态通常会切换到自动模式。

进一步地，步骤S12包括：当用户输入切换校准模式指令时，整车控制设备分别记录用户校准的前桥左侧支撑油缸和前桥右侧支撑油缸的极限位置。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：如果有特定的用户请求，系统初始化后将其状态更改为校准模式。如果一个新的轴从未被校准过，在系统上电60秒后，整车控制设备等待用户按上(下)按钮。用户应一直按住上(下)键，直到前桥到达左右油缸的最大(最小)位置。当用户释放上(下)按钮时，整车控制设备使用当前位置作为最大(最小)位置。用户可以多次重复上下移动，每次用户完成上下(或上下)操作时，记录的值都会被覆盖。

进一步地，在步骤S1至步骤S6任意步骤时，整车控制设备判断用户是否输入切换手动模式指令或输入切换锁定模式指令；

当用户输入切换手动模式指令或输入切换锁定模式指令时，整车控制设备判断车速是否小于预设车速；

当车速小于预设车速时，整车控制设备根据切换手动模式指令切换到手动模式或根据切换锁定模式指令切换到锁定模式。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：在锁定模式下，油缸缩回其最小行程，拖拉机头部降到最低，此时系统的高度调节和悬浮功能(压力控制)均不可用。在手动模式下，系统根据人机界面输入信号(上/下)在最小值和最大值内调整前桥高度，当拖拉机车速超过3kph时，系统状态会切换到自动模式。

进一步地，所述当车速小于预设值时，整车控制设备根据切换手动模式指令切换到手动模式或根据切换锁定模式指令切换到锁定模式的步骤包括：

在手动模式或锁定模式下，整车控制设备判断车速是否大于预设车速；

当车速大于预设车速时，整车控制设备切换到自动模式。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：在自动模式下，能够根据拖拉机挂接的负载和道路状态自动调节前桥高度和油缸压力，具备高度调节和悬浮控制功能。

进一步地，步骤S5包括：S51、整车控制设备判断前桥左侧支撑油缸和前桥右侧支撑油缸是否均位于中位；

S52、当前桥左侧支撑油缸或前桥右侧支撑油缸没有位于中位时，整车控制设备判断没有位于中位的时间是否超过预设时间；

S53、当没有位于中位的时间超过预设时间时，整车控制设备根据所述拖拉机车速、拖拉机角度、前桥左侧支撑油缸的第一腔室的压力、前桥右侧支撑油缸的第一腔室的压力、前桥左侧支撑油缸的第二腔室的压力以及前桥右侧支撑油缸的第二腔室的压力，生成控制指令。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：整车控制实时读取角度传感器信号，转换成油缸高度百分比，当拖拉机因为颠簸和震动导致油缸位置不能保持在中位，当位置超过5％并且时间超过设定阈值时，整车控制单元通过打开对应的电磁阀去增加油缸大腔或小腔的压力，进而调节油缸的行程保持在中位。

本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。

附图说明

图1为本发明实施例提供的前桥悬浮系统的结构示意图之一。

图2为本发明实施例提供的前桥悬浮系统的结构示意图之二。

图3为本发明实施例提供的前桥悬浮方法的示意性流程框图之一。

图4为本发明实施例提供的前桥悬浮方法的示意性流程框图之二。

图5为本发明实施例提供的前桥悬浮方法的示意性流程框图之三。

附图标号说明：1、主阀块；21、第一电磁换向阀；22、第二电磁换向阀；3、第三电磁换向阀；4、角度传感器；5、减压阀；61、第一单向阀；62、第二单向阀；71、第一节流孔；72、第二节流孔；8、第三节流孔；9、第一蓄能器；10、第二蓄能器；111、前桥左侧支撑油缸；112、前桥右侧支撑油缸；12、第一压力传感器；13、第二压力传感器；14、整车控制设备；15、车速传感器；17、人机界面；18、仪表。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种拖拉机前桥悬浮系统，包括：第一电磁换向阀21、第二电磁换向阀22、第三电磁换向阀3、减压阀5、第一单向阀61、第二单向阀62、第一节流孔71、第二节流孔72、第一蓄能器9、第二蓄能器10、前桥左侧支撑油缸111、前桥右侧支撑油缸112、进油口、出油口、第一压力传感器12、第二压力传感器13、整车控制设备14、车速传感器15、角度传感器4，所述第三电磁换向阀3的第一端通过管路与所述进油口连接，所述第三电磁换向阀3的第二端通过管路分别与所述第一电磁换向阀21以及所述第二电磁换向阀22连接，所述第一电磁换向阀21以及所述第二电磁换向阀22通过管路一一对应与所述第一节流孔71以及所述第二节流孔72连接，所述第一节流孔71通过管路分别与所述前桥左侧支撑油缸111的第一腔室以及前桥右侧支撑油缸112的第一腔室连接，所述第二节流孔72通过管路分别与所述前桥左侧支撑油缸111的第二腔室以及前桥右侧支撑油缸112的第二腔室连接，所述第一单向阀61以及所述第二单向阀62通过管路一一对应与所述第一节流孔71以及所述第二节流孔72并联，所述减压阀5的一端以及所述第二蓄能器10均通过管路与所述第二节流孔72和所述前桥右侧支撑油缸112之间的管路连接，所述减压阀5的另一端以及所述所述第三电磁换向阀3的第三端通过管路与所述出油口连接，所述第一蓄能器9通过管路与所述第一节流孔71和所述前桥左侧支撑油缸111之间的管路连接，所述第一压力传感器12分别与所述前桥左侧支撑油缸111的第一腔室以及前桥右侧支撑油缸112的第一腔室连接，所述第二压力传感器13分别与所述前桥左侧支撑油缸111的第二腔室以及前桥右侧支撑油缸112的第二腔室连接，所述第一压力传感器12、所述第二压力传感器13、所述第一电磁换向阀21、所述第二电磁换向阀22、所述第三电磁换向阀3、所述车速传感器15、所述角度传感器4均与所述整车控制设备14连接。

采用本发明技术方案的有益效果是：能够根据道路条件被动调整悬挂桥的高度和硬度，使车辆能够更好地适应不同的路面。根据车辆的负载情况调整悬挂桥的高度和硬度，以实现更好的载荷分配。通过调节悬挂桥的高度，可以使车辆前后轴的载荷得到合理的分配，提高整车的平衡性和稳定性。有效减轻车辆前部的颠簸和震动，满足不同道路条件下的需求。提高驾驶舒适性。整车控制设备接收来自传感器的实时数据，包括车速、车身姿态、道路状况引起的液压系统压力变化等，然后根据预设的算法和参数，自动调节液压系统的压力和流量，从而实现悬挂桥的高度和硬度的变化。

其中，图1中的P为进油口，T为出油口。第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第三电磁换向阀、减压阀、第一单向阀、第二单向阀、第一节流孔、第二节流孔、第三节流孔均安装在主阀块1中，图1中的底部虚线框为主阀块1，顶部虚线框为前桥悬浮机构。

路面适应性：不同的道路状况对车辆悬挂系统提出不同的要求。通过电子液压控制，前桥悬浮系统能够根据道路条件被动调整悬挂桥的高度和硬度，使车辆能够更好地适应不同的路面，包括不平坦的地形、颠簸的道路和凹凸不平的地面。

驾驶舒适性：传统的刚性桥悬挂系统无法有效减轻来自道路的颠簸和震动，给驾驶员和乘客带来不适和疲劳感。电子液压控制的前桥悬浮系统通过调整悬挂桥(前桥)的硬度和减震效果，能够显著提高驾驶舒适性，减少颠簸和震动对车辆乘坐者的影响。

载荷分配：电子液压控制的前桥悬浮系统还可以根据车辆的负载情况调整悬挂桥的高度和硬度，以实现更好的载荷分配。通过调节悬挂桥的高度，可以使车辆前后轴的载荷得到合理的分配，提高整车的平衡性和稳定性。

自动化控制：该系统能够通过电子控制设备(VCU，整车控制设备)实现自动悬挂控制。VCU接收来自传感器的实时数据，包括车速、车身姿态、道路状况引起的液压系统压力变化等，然后根据预设的算法和参数，自动调节液压系统的压力和流量，从而实现悬挂桥的高度和硬度的变化。

综上所述，电子液压控制的前桥悬浮系统能够解决路面适应性、驾驶舒适性、行驶稳定性、载荷分配和自动化控制等方面的技术问题。

本发明由机械液压电子系统组成，只要拖拉机实际的前轴负载在给定范围内，系统就会将前桥高度保持在中间位置，即前桥支撑油缸保持50％(+/-5％)范围内。如果前轴负载发生变化，系统将相应地进行调整油缸压力。如果在以车辆(拖拉机)的最大速度行驶，系统允许前桥的油缸在行程的0％和100％之间摆动，而无需控制系统的干预。

高度调节

为确保上述要求，系统应在前桥负载发生变化后自动调整高度。

压力控制

在液压油缸控制达到所需的行程位置50％(+/-5％)后，控制系统会增加或减少油缸大腔压力，以将车辆本征频率保持在要求范围内。

电子液压控制系统(拖拉机前桥悬浮系统)原理

增加大腔压力(如果油缸压力大于前桥负载，导油缸向下伸出)

第二电磁换向阀22和第三电磁换向阀3必须同时完全通电。

第三电磁换向阀3(3/2换向阀)通电打开，液压油源从P口进入，第二电磁换向阀22(2/2换向阀)通电打开使液压油在油缸大腔(第二腔室)侧增加压力。对于该流动方向，第二单向阀62(止回阀)打开并且绕过第二节流孔72。这种情况下流量受到第三节流孔8的限制，将流量控制在理想水平。

减小大腔压力(油缸向上缩回)

只需给第二电磁换向阀22通电。

第三电磁换向阀3常开到油箱T(出油口)，油(液压油)可以立即释放到油箱。在这种流动方向下，来自活塞侧(第一腔室，即活塞杆一侧)的油被第二单向阀62阻挡，必须通过第二节流孔72。限制是为了将压力下降速度控制在一个合理的值，使得前桥悬架系统不会突然降落。

增加小腔压力(油缸向上缩回)

第一电磁换向阀21和第三电磁换向阀3必须同时完全通电。

第三电磁换向阀3(3/2换向阀)通电打开，液压油源从P口(进油口)进入，第一电磁换向阀21(2/2换向阀)通电打开使液压油在油缸小腔侧(第一腔室，活塞杆侧)增加压力。对于该流动方向，第一单向阀61(止回阀)打开并且绕过第一节流孔71。

减小腔压力(油缸向下伸出)

只需为第一电磁换向阀21通电。

第三电磁换向阀3常开到油箱，油(液压油)可以立即释放到油箱。在这种流动方向下，来自活塞侧(第二腔室)的油被止回阀(第一单向阀61)阻挡，必须通过第一节流孔71。限制是为了将压力下降速度控制在一个合理的值，使得前桥悬架系统不会突然上升。

活塞侧(第一腔室，活塞杆侧)的冲击载荷(油缸向上缩回)

系统以自动模式运行期间，车辆(拖拉机)以给定的车速行驶，如果受到来自道路的激励，导致高压峰值，这需要泄压阀(减压阀5)打开并释放大腔(第二腔室)压力。防止整个液压系统(油缸、蓄能器、阀和结构件)受到损坏。

在自动模式下安全阀(减压阀)打开后，油缸位置可能会偏离中间位置(50％+/-5％)，需要控制系统通过增加活塞侧(第一腔室，活塞杆侧)的压力将位置重新调整到其目标值。

如图1所示，进一步地，所述第三电磁换向阀3的第一端通过第三节流孔8与所述进油口连接。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：节流孔用于调节液压油的流速，防止压力油流速过高，使得油缸平稳动作，提高系统的稳定性以及可靠性。

进一步地，所述进油口以及所述出油口均通过管路与油箱连接。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：油箱用于为系统提供液压油。

如图2所示，进一步地，所述整车控制设备14连接有人机界面17以及仪表18。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：人机界面便于用户向系统输入指令。仪表便于用户直观观察系统工作状态。

如图2所示，人机界面中可以设置有按键“上”、“下”、“自动”、“锁定”。

如图3所示，此外，本发明还提供了一种拖拉机前桥悬浮方法，基于上述任意一项所述的一种拖拉机前桥悬浮系统，拖拉机前桥悬浮方法包括：

S1、车速传感器获取拖拉机车速；

S2、角度传感器获取拖拉机角度；

S3、第一压力传感器分别获取前桥左侧支撑油缸的第一腔室的压力以及前桥右侧支撑油缸的第一腔室的压力；

S4、第二压力传感器分别获取前桥左侧支撑油缸的第二腔室的压力以及前桥右侧支撑油缸的第二腔室的压力；

S5、整车控制设备根据所述拖拉机车速、拖拉机角度、前桥左侧支撑油缸的第一腔室的压力、前桥右侧支撑油缸的第一腔室的压力、前桥左侧支撑油缸的第二腔室的压力以及前桥右侧支撑油缸的第二腔室的压力，生成控制指令；

S6、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀以及第三电磁换向阀根据所述控制指令，调整前桥左侧支撑油缸和前桥右侧支撑油缸的高度以及压力，使得调整前桥左侧支撑油缸和前桥右侧支撑油缸均保持在中位。

采用本发明技术方案的有益效果是：能够根据道路条件被动调整悬挂桥的高度和硬度，使车辆能够更好地适应不同的路面。根据车辆的负载情况调整悬挂桥的高度和硬度，以实现更好的载荷分配。通过调节悬挂桥的高度，可以使车辆前后轴的载荷得到合理的分配，提高整车的平衡性和稳定性。有效减轻车辆前部的颠簸和震动，满足不同道路条件下的需求。提高驾驶舒适性。整车控制设备接收来自传感器的实时数据，包括车速、车身姿态、道路状况引起的液压系统压力变化等，然后根据预设的算法和参数，自动调节液压系统的压力和流量，从而实现悬挂桥的高度和硬度的变化。

如图4所示，上电，1、初始化；2、正常启动发动机，进入自动模式；3、手动模式开关按下并且车速小于3kph，进入手动模式；4、自动模式开关按下或者车速大于3kph，进入自动模式；5、锁定模式开关按下并且车速小于3kph，进入锁定模式；6、自动模式开关按下或者车速大于3kph，进入自动模式；步骤1之后包括：同时按住自动模式开关和上升开关启动发动机，进入标定模式(校准模式)。

如图5所示，闭环控制方法：角度传感器(目标位置)的信号以及角度传感器(实际位置)的信号传输至控制单元(整车控制设备)，角度传感器(实际位置)与控制单元构成闭环控制；闭环控制输出电磁阀控制电流传输至车辆控制回路的输入端，其中，车辆控制回路包括控制阀(可以为电磁换向阀)、液压回路、执行元件(油缸、蓄能器等)，车辆控制回路的输出端信号传输至闭环控制输入位置。对执行元件的扰动为道路不平，负载改变，加速/减速，上下坡等；对控制阀的扰动为液压系统压力变化。

进一步地，步骤S1之前包括：

S11、整车控制设备初始化；

S12、整车控制设备判断用户是否输入切换校准模式指令；

S13、当用户没有输入切换校准模式指令时，整车控制设备切换到自动模式，执行步骤S1至步骤S6。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：如果有特定的用户请求，系统初始化后将其状态更改为校准模式，否则，在初始化结束时，系统状态通常会切换到自动模式。系统上电时，会对内部状态进行一些检查。如果有特定的用户请求，系统初始化后将其状态更改为校准模式；否则，在初始化结束时，系统状态通常会切换到自动模式。

进一步地，步骤S12包括：当用户输入切换校准模式指令时，整车控制设备分别记录用户校准的前桥左侧支撑油缸和前桥右侧支撑油缸的极限位置。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：如果有特定的用户请求，系统初始化后将其状态更改为校准模式。如果一个新的轴从未被校准过，在系统上电60秒后，整车控制设备等待用户按上(下)按钮。用户应一直按住上(下)键，直到前桥到达左右油缸的最大(最小)位置。当用户释放上(下)按钮时，整车控制设备使用当前位置作为最大(最小)位置。用户可以多次重复上下移动，每次用户完成上下(或上下)操作时，记录的值都会被覆盖。

进一步地，在步骤S1至步骤S6任意步骤时，整车控制设备判断用户是否输入切换手动模式指令或输入切换锁定模式指令；

当用户输入切换手动模式指令或输入切换锁定模式指令时，整车控制设备判断车速是否小于预设车速；

当车速小于预设车速时，整车控制设备根据切换手动模式指令切换到手动模式或根据切换锁定模式指令切换到锁定模式。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：在锁定模式下，油缸缩回其最小行程，拖拉机头部降到最低，此时系统的高度调节和悬浮功能(压力控制)均不可用。在手动模式下，系统根据人机界面输入信号(上/下)在最小值和最大值内调整前桥高度，当拖拉机车速超过3kph时，系统状态会切换到自动模式。

进一步地，所述当车速小于预设值时，整车控制设备根据切换手动模式指令切换到手动模式或根据切换锁定模式指令切换到锁定模式的步骤包括：

在手动模式或锁定模式下，整车控制设备判断车速是否大于预设车速；

当车速大于预设车速时，整车控制设备切换到自动模式。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：在自动模式下，能够根据拖拉机挂接的负载和道路状态自动调节前桥高度和油缸压力，具备高度调节和悬浮控制功能。

进一步地，步骤S5包括：S51、整车控制设备判断前桥左侧支撑油缸和前桥右侧支撑油缸是否均位于中位；

S52、当前桥左侧支撑油缸或前桥右侧支撑油缸没有位于中位时，整车控制设备判断没有位于中位的时间是否超过预设时间；

S53、当没有位于中位的时间超过预设时间时，整车控制设备根据所述拖拉机车速、拖拉机角度、前桥左侧支撑油缸的第一腔室的压力、前桥右侧支撑油缸的第一腔室的压力、前桥左侧支撑油缸的第二腔室的压力以及前桥右侧支撑油缸的第二腔室的压力，生成控制指令。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：整车控制实时读取角度传感器信号，转换成油缸高度百分比，当拖拉机因为颠簸和震动导致油缸位置不能保持在中位，当位置超过5％并且时间超过设定阈值时，整车控制单元通过打开对应的电磁阀去增加油缸大腔或小腔的压力，进而调节油缸的行程保持在中位。

初始化：

系统上电时，会对内部状态进行一些检查。如果有特定的用户请求，系统初始化后将其状态更改为校准模式；否则，在初始化结束时，系统状态通常会切换到自动模式。

手动模式：

在手动模式下，系统根据HMI(Human Machine Interface，人机界面)输入信号(上/下)在最小值和最大值内调整前桥高度，当拖拉机车速超过3kph时，系统状态会切换到自动模式。

标定模式：

如果一个新的轴从未被校准过，在系统上电60秒后，整车控制设备等待用户按上(下)按钮。用户应一直按住上(下)键，直到前桥到达左右油缸的最大(最小)位置(极限位置)。当用户释放上(下)按钮时，整车控制设备使用当前位置作为最大(最小)位置。用户可以多次重复上下移动，每次用户完成上下(或上下)操作时，记录的值都会被覆盖。

锁定模式：

在锁定模式下，油缸缩回其最小行程，拖拉机头部降到最低，此时系统的高度调节和悬浮功能(压力控制实现悬浮)均不可用。

自动模式：

在自动模式下，系统能够根据拖拉机挂接的负载和道路状态自动调节前桥高度和油缸压力，具备高度调节和悬浮控制功能。

高度调节方法：

整车控制实时读取角度传感器信号，转换成油缸(前桥左侧支撑油缸和前桥右侧支撑油缸)高度百分比，当拖拉机因为颠簸和震动导致油缸位置不能保持在中位，当位置超过5％并且时间超过设定阈值(预设时间)时，整车控制设备通过打开对应的电磁阀去增加油缸大腔或小腔的压力，进而调节油缸的行程保持在中位。

悬浮控制方法：

拖拉机的本征频率是指前桥在自由振动状态下的固有频率，一般而言，拖拉机前桥的本征频率应该位于2Hz到4Hz之间。这个范围经验上被认为是相对较合适的，因为它可以提供适当的悬挂刚度和振动抑制能力，同时保持足够的舒适性和稳定性。

如果本征频率过低(低于2Hz)，拖拉机可能会表现出过度柔软的悬挂特性，导致过多的垂向振动和不稳定性。这可能对驾驶员的舒适性和操纵性造成负面影响。

相反，如果本征频率过高(高于4Hz)，拖拉机可能会变得过于刚硬，无法有效吸收地面不平度和冲击力，从而导致较大的振动传递到车辆和驾驶员身上。

前桥负载的大小会影响拖拉机的刚度和振动特性，进而影响拖拉机的本征频率。较大的前桥负载会增加拖拉机的刚度，使得前桥的自由振动频率变高。相反，较小的前桥负载会减小拖拉机的刚度，使得前桥的自由振动频率变低。

如果本征频率过高，表示前桥过刚硬，需要降低油缸的刚度。

降低油缸的刚度可以通过减小支撑油缸的小腔压力来实现。

增加油缸的刚度可以通过增加支撑油缸的小腔压力来实现。

提升驾驶舒适性：悬浮控制系统(前桥悬浮系统)可以有效减震和吸收拖拉机前轴的振动和冲击力，降低驾驶员在不平坦路面上的颠簸感，提供更加平稳和舒适的驾驶体验。

改善牵引性能：悬浮控制系统能够根据路面情况自动调整前桥的悬挂硬度，使前轮保持更好的接地性，提供更稳定的牵引力，从而提高拖拉机的牵引性能和驾驶稳定性。

减少驾驶员疲劳：悬浮控制系统(前桥悬浮系统)的优化调节可以减少驾驶员长时间驾驶时因颠簸和震动而引起的疲劳感，提高驾驶员的舒适性和工作效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (10)

1.一种拖拉机前桥悬浮系统，其特征在于，包括：第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第三电磁换向阀、减压阀、第一单向阀、第二单向阀、第一节流孔、第二节流孔、第一蓄能器、第二蓄能器、前桥左侧支撑油缸、前桥右侧支撑油缸、进油口、出油口、第一压力传感器、第二压力传感器、整车控制设备、车速传感器、角度传感器，所述第三电磁换向阀的第一端通过管路与所述进油口连接，所述第三电磁换向阀的第二端通过管路分别与所述第一电磁换向阀以及所述第二电磁换向阀连接，所述第一电磁换向阀以及所述第二电磁换向阀通过管路一一对应与所述第一节流孔以及所述第二节流孔连接，所述第一节流孔通过管路分别与所述前桥左侧支撑油缸的第一腔室以及前桥右侧支撑油缸的第一腔室连接，所述第二节流孔通过管路分别与所述前桥左侧支撑油缸的第二腔室以及前桥右侧支撑油缸的第二腔室连接，所述第一单向阀以及所述第二单向阀通过管路一一对应与所述第一节流孔以及所述第二节流孔并联，所述减压阀的一端以及所述第二蓄能器均通过管路与所述第二节流孔和所述前桥右侧支撑油缸之间的管路连接，所述减压阀的另一端以及所述所述第三电磁换向阀的第三端通过管路与所述出油口连接，所述第一蓄能器通过管路与所述第一节流孔和所述前桥左侧支撑油缸之间的管路连接，所述第一压力传感器分别与所述前桥左侧支撑油缸的第一腔室以及前桥右侧支撑油缸的第一腔室连接，所述第二压力传感器分别与所述前桥左侧支撑油缸的第二腔室以及前桥右侧支撑油缸的第二腔室连接，所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第一电磁换向阀、所述第二电磁换向阀、所述第三电磁换向阀、所述车速传感器、所述角度传感器均与所述整车控制设备连接。

2.根据权利要求1所述的一种拖拉机前桥悬浮系统，其特征在于，所述第三电磁换向阀的第一端通过第三节流孔与所述进油口连接。

3.根据权利要求1所述的一种拖拉机前桥悬浮系统，其特征在于，所述进油口以及所述出油口均通过管路与油箱连接。

4.根据权利要求1所述的一种拖拉机前桥悬浮系统，其特征在于，所述整车控制设备连接有人机界面以及仪表。

5.一种拖拉机前桥悬浮方法，其特征在于，基于上述权利要求1至4任意一项所述的一种拖拉机前桥悬浮系统，拖拉机前桥悬浮方法包括：

S1、在不同道路以及不同负载条件下，车速传感器获取拖拉机车速；

S2、角度传感器获取拖拉机角度；

S3、第一压力传感器分别获取前桥左侧支撑油缸的第一腔室的压力以及前桥右侧支撑油缸的第一腔室的压力；

S4、第二压力传感器分别获取前桥左侧支撑油缸的第二腔室的压力以及前桥右侧支撑油缸的第二腔室的压力；

S5、整车控制设备根据拖拉机车速、拖拉机角度、前桥左侧支撑油缸的第一腔室的压力、前桥右侧支撑油缸的第一腔室的压力、前桥左侧支撑油缸的第二腔室的压力以及前桥右侧支撑油缸的第二腔室的压力，生成控制指令；

S6、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀以及第三电磁换向阀根据控制指令，调整前桥左侧支撑油缸和前桥右侧支撑油缸的高度以及压力，使得调整前桥左侧支撑油缸和前桥右侧支撑油缸均保持在中位。

6.根据权利要求5所述的一种拖拉机前桥悬浮方法，其特征在于，

步骤S1之前包括：

S11、整车控制设备初始化；

S12、整车控制设备判断用户是否输入切换校准模式指令；

S13、当用户没有输入切换校准模式指令时，整车控制设备切换到自动模式，执行步骤S1至步骤S6。

7.根据权利要求6所述的一种拖拉机前桥悬浮方法，其特征在于，步骤S12包括：当用户输入切换校准模式指令时，整车控制设备分别记录用户校准的前桥左侧支撑油缸和前桥右侧支撑油缸的极限位置。

8.根据权利要求5所述的一种拖拉机前桥悬浮方法，其特征在于，在步骤S1至步骤S6任意步骤时，整车控制设备判断用户是否输入切换手动模式指令或输入切换锁定模式指令；

当用户输入切换手动模式指令或输入切换锁定模式指令时，整车控制设备判断车速是否小于预设车速；

当车速小于预设车速时，整车控制设备根据切换手动模式指令切换到手动模式或根据切换锁定模式指令切换到锁定模式。

9.根据权利要求8所述的一种拖拉机前桥悬浮方法，其特征在于，

当车速小于预设值时，整车控制设备根据切换手动模式指令切换到手动模式或根据切换锁定模式指令切换到锁定模式的步骤包括：

在手动模式或锁定模式下，整车控制设备判断车速是否大于预设车速；

当车速大于预设车速时，整车控制设备切换到自动模式。

10.根据权利要求5所述的一种拖拉机前桥悬浮方法，其特征在于，步骤S5包括：S51、整车控制设备判断前桥左侧支撑油缸和前桥右侧支撑油缸是否均位于中位；

S52、当前桥左侧支撑油缸或前桥右侧支撑油缸没有位于中位时，整车控制设备判断没有位于中位的时间是否超过预设时间；

S53、当没有位于中位的时间超过预设时间时，整车控制设备根据拖拉机车速、拖拉机角度、前桥左侧支撑油缸的第一腔室的压力、前桥右侧支撑油缸的第一腔室的压力、前桥左侧支撑油缸的第二腔室的压力以及前桥右侧支撑油缸的第二腔室的压力，生成控制指令。