一种拖拉机电动悬挂举升系统及其控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108189638A(43)申请公布日2018.06.22(21)申请号201810031560.1(22)申请日2018.01.12(71)申请人河南科技大学地址471000河南省洛阳市涧西区西苑路48号(72)发明人徐立友王通刘孟楠彭巧励闫祥海吴静波董兴凯徐海龙(74)专利代理机构洛阳公信知识产权事务所(普通合伙)41120代理人孙笑飞(51)Int.Cl.B60G17/018(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称一种拖拉机电动悬挂举升系统及其控制方法(57)摘要本发明公开了一种拖拉机电动悬挂举升系统及其控制方法，该悬挂举升系统包括机械结构部分和电气控制部分；机械结构部分包括举升装置，举升装置包括驱动电机、减速器和丝杠螺母机构；车架上固设有支架，支架上固定连接一个转动底座，丝杠设置在转动底座内部设有的轴承内部。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测速器安装在车架上，轮速传感器安装在驱动轮上；轮速传感器和GPS测速器通过CAN总线与控制器通信。本发明具有阻力调节和位置调节的功能，通过加装GPS测速器和轮速传感器检测滑转率来实现阻力调节，用步进电机的精确转动和举升机构的几何关系来实现位置调节。CN108189638ACN108189638A权利要求书1/2页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）2CN108189638A权利要求书2/2页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