1.一种拖拉机电动悬挂举升系统,其特征在于:包括机械结构部分和电气控制部分;其中,机械结构部分包括举升装置,举升装置包括驱动电机(2)、减速器(14)和丝杠螺母机构,丝杠螺母机构包括丝杠(13)和套设在丝杠(13)上的螺母(9),丝杠(13)的一端通过减速器(14)连接驱动电机(12);车架(10)上固设有支架(12),支架(12)上固定连接一个转动底座(1),丝杠(13)设置在转动底座(1)内部设有的轴承内部;
举升装置还包括旋转轴(16)、升降转轴(3)、升降臂(4)、提升杆(5)、上拉杆(6)、下拉杆(8)和用于悬挂农具的连接杆(7);旋转轴(16)一端铰接在螺母(9)上,旋转轴(16)另一端与升降转轴(3)固定连接,升降臂(4)的一端与升降转轴(3)固定连接,升降臂(4)的另一端与下拉杆(8)的中部铰接;上拉杆(6)和下拉杆(8)的一端均铰接在车架(10)上,上拉杆(6)与车架(10)的铰接点A与下拉杆(8)与车架(10)的铰接点B位于同一侧,且铰接点A位于铰接点B上方;
电气控制部分包括控制器、驱动器、电机、GPS测速器和轮速传感器,控制器连接驱动器,驱动器连接电机,GPS测速器安装在车架(10)上,轮速传感器安装在驱动轮(11)上;轮速传感器和GPS测速器通过CAN总线与控制器通信;
控制器用于实时接受车速和轮速信息以便于通过GPS测速器和轮速传感器监测实时滑转率。
2.根据权利要求1所述的一种拖拉机电动悬挂举升系统,其特征在于:在升降转轴(3)处设置有锁止机构,锁止机构通过电磁开关由控制器控制,当电机停止转动时,升降转轴(3)锁止,电机转动时,解除锁止。
3.根据权利要求1或2所述的一种拖拉机电动悬挂举升系统,其特征在于:所述的减速器(14)为行星轮减速器。
4.根据权利要求1所述的一种拖拉机电动悬挂举升系统,其特征在于:所述驱动电机(2)采用二相的混合式步进电机,步距角为0.9°/1.8°,采用直流电源供电;控制器通过脉冲信号、方向信号、使能信号控制驱动器,从而驱动步进电机。
5.一种根据权利要求3所述的拖拉机电动悬挂举升系统的控制方法,其特征在于:根据举升装置的各个部件之间的几何关系,设定:旋转底座(1)和丝杠(13)的连接点为B,旋转轴(16)和丝杠(13)的连接点为A,旋转轴(16)和升降转轴(3)的连接点为C,B和C间的距离a,A和C间的距离为b,A和B之间的距离为c,其中,a和b为固定值,c的值随着步进电机转动而变化;
设定螺母(9)最远端为步进电机(2)的零位点,步进电机(2)的输入的脉冲数与的值有线性关系; 三者几何上是三角形三边,用下面的余弦公式求得 的值: (1)
设定的最远端为零点, 对应的角为 ,与之对应的提升角为 ,提升高度,为悬挂农具的长度;
任意位置时, 对应的角为 ,与之对应的提升角
(2)
提升高度
(3)
由以上公式得到电机的输入的脉冲数与提升高度的定量数学关系,以作为控制器对提升高度的控制依据;
实现位调节的过程如下:驾驶员选择位置调节,设定相应高度,控制器解除锁止机构动作锁止状态,控制电机转动相应的步长,提升臂动作到设定高度;
阻力调节模式下,GPS测速器和轮速传感器分别采集拖拉机的车速和轮速,输入控制器,控制器计算得出实时滑转率,拖拉机的实时滑转率可以通过下列公式计算得出: (4)
(5)
其中 是滑转率,是轮胎半径, 是轮胎角速度,是GPS测速器测定的车速,是轮胎转速;
初始化,是否采用阻力调节;若否,进行位置调节,若是,进行阻力调节;
位置调节的过程包括以下步骤:
步骤一、设定提升高度;
步骤二、启动电机;
步骤三、举升臂动作到相应高度;
阻力调节的过程包括以下步骤:
步骤一、检测实时滑转率,并判断实时滑转率是否在合适区间,若是,继续监测实时滑转率;若否,进入下一步;
步骤二、判断实时滑转率是否大于18%,若是,进入步骤三;若否,进入步骤四;
步骤三、判断持续时间是否大于设定的时间,若是,提升农具,若否,返回步骤一,继续监测实时滑转率;
步骤四、判断实时滑转率是否小于15%,若是,进入步骤五;若否,返回步骤一,继续监测实时滑转率;
步骤五、判断判断持续时间是否大于设定的时间,若是,降低农具;若否,返回步骤一,继续监测实时滑转率。