一种模拟拖拉机犁耕可靠性试验系统及试验方法与流程

本发明属于拖拉机试验领域，涉及一种模拟拖拉机犁耕可靠性试验系统及试验方法。

背景技术：

近年来，随着国内外拖拉机产品销售竞争加剧，拖拉机生产企业都加快了新产品开发的速度，拖拉机新产品可靠性试验验证的数量大幅增加；针对拖拉机新产品的可靠性试验验证，基于国家拖拉机可靠性试验标准的要求，其试验方法几乎全部采用拖拉机在田间进行750小时甚至2000小时的作业方式，其中犁耕作业是最主要的作业方式，占比50%以上。

由于季节、天气、地块、机具等状况的影响，一个拖拉机可靠性验证试验的周期往往需要一年以上的时间，试验周期长，同时随着拖拉机向大功率方向发展，单日犁耕作业面积大幅增加，在现有耕地面积条件下，使得可供试验作业面积却相对大幅减少，进一步加长了试验周期和试验难度，而且试验劳动强度高、试验费用高，严重影响到新产品的研发周期。因此，有必要提供一种新的模拟拖拉机犁耕可靠性试验系统及试验方法，代替传统的试验系统及试验方法，缩短拖拉机新产品的研发周期，降低研发费用，提高产品竞争力。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一套避免试验受季节、天气、地块、机具等状况的影响，提高试验质量，缩短试验周期，加快新产品开发步伐的模拟拖拉机犁耕可靠性试验系统及试验方法。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：一种模拟拖拉机犁耕可靠性试验系统，包括：负荷船系统、拖拉机综合性能无线监视系统；负荷船系统通过三点悬挂连接在拖拉机驾驶室后部，拖拉机综合性能无线监视系统连接在拖拉机驾驶室内；所述负荷船系统包括：中央拉杆、摇摆架、下拉杆力测量装置、负荷船船体、拉杆、配重、配重支架、耐磨底板、清沟器、尾轮机构；中央拉杆前端通过销轴和拖拉机相连接，中央拉杆后端通过销轴和摇摆架上端前侧相连接；摇摆架下端通过销轴和负荷船船体前端相连接，摇摆架上端后侧通过销轴和拉杆前端相连接；拉杆后端通过销轴和和尾轮机构中部相连接；尾轮机构上端通过销轴和负荷船船体尾部相连接；配重安装在配重支架上，配重支架通过螺栓连接在荷船船体内部；耐磨底板两侧通过螺栓连接在荷船船体底部；清沟器通过销轴连接在负荷船船体尾部两侧。

所述拖拉机综合性能无线监视系统包括：数据采集器、滑转率测量装置、gps测速装置、中央拉杆测力传感器、下拉杆测力传感器、油耗测量装置、笔记本电脑；数据采集器安放在拖拉机驾驶室内，滑转率测量装置和拖拉机驱动轮轴相连接，并通过数据线连接到数据采集器的测频计数模块上；gps测速装置通过其磁性底座吸附在拖拉机驾驶室顶部，并通过数据线连接到数据采集器的gps模块上；中央拉杆测力传感器安装在负荷船系统的中央拉杆上，并通过数据线连接到数据采集器的力/力矩传感器模块上；下拉杆测力传感器安装在负荷船系统的下拉杆力测量装置上，并通过数据线连接到数据采集器的力/力矩传感器模块上；油耗测量装置通过油管和拖拉机燃油管路相连接，并通过数据线连接到数据采集器的测频计数模块上；笔记本电脑放在环形跑道处，通过无线通讯和数据采集器的远距离无线通讯模块相连接。

数据采集器包括：工业触摸屏电脑、远距离无线通讯模块、大容量u盘、测频计数模块、gps模块、电压/电流模块、力/力矩传感器模块、热电偶模块、电源模块、热电阻模块、系统软件、机箱；工业触摸屏电脑镶嵌在机箱的前面板中部；远距离无线通讯模块安放在机箱的左上部，通过数据总线和工业触摸屏电脑相连接；大容量u盘通过u盘接口数据线和工业触摸屏电脑相连接；测频计数模块安放在机箱的左测中部，通过数据总线和工业触摸屏电脑相连接，测频计数模块有12个通道；gps模块安放在机箱的最左测上部，通过数据总线和工业触摸屏电脑相连接；电压电流模块安放在机箱的左测下部，通过数据总线和工业触摸屏电脑相连接，电压电流模块有8个通道；力/力矩传感器模块安放在机箱的中间下部，通过数据总线和工业触摸屏电脑相连接，力/力矩传感器模块有8个通道；热电偶模块安放在机箱的右下部，通过数据总线和工业触摸屏电脑相连接，热电偶模块有5个通道；电源模块安放在机箱的右下角，通过电线和工业触摸屏电脑相连接；热电阻模块安放在机箱的右侧中部，通过数据总线和工业触摸屏电脑相连接，热电阻模块有10个通道；系统软件分别写入工业触摸屏电脑和安装在笔记本电脑中。

一种模拟拖拉机犁耕可靠性试验系统，具体采用试验方法如下：

【1】.试验时，将中央拉杆测力传感器、下拉杆测力传感器用相应连接线和数据采集器的力/力矩传感器模块相连接；油耗测量装置、滑转率测量装置用相应连接线和数据采集器的测频计数模块相连接；gps测速装置用相应连接线和数据采集器的gps模块相连接;笔记本电脑通过无线通讯和数据采集器的远距离无线通讯模块相连通；

【2】.需要采集温度信息时，将连接的温度传感器连接线根据传感器的类别分别接入数据采集器的热电偶模块和热电阻模块；带有电压/电流信号输出的传感器接入到数据采集器的电压/电流模块上；

【3】.连接完毕，检查无误后，在拖拉机停运状态下，打开拖拉机综合性能无线监视系统的数据采集器的电源，进入工业触摸屏电脑的无线监视系统软件系统主界面，进行各传感器系数标定、通道定义、报警及记录条件设置，其中通道名称在设置界面中按照被测测信号的实际意义重新定义；定义设置完毕后点击无线监视系统软件“监视”按钮，系统开始采集数据，并显示出来；

【4】.启动拖拉机开始试验后，点击工业触摸屏电脑无线监视系统软件的“开始”按钮，系统开始按照记录触发条件往大容量u盘中记录数据，同时通过无线远距离无线通讯模块向远端笔记本电脑传输数据；这时试验员可以通过远端笔记本电脑的无线监视系统软件对系统进行操作控制，点击系统无线监视系统软件“停止”按钮，系统进入停止状态。

本发明采用上述技术方案后可达到如下积极效果：用模拟拖拉机犁耕可靠性试验系统及试验方法，克服了天气、季节、地块、机具对拖拉机可靠性试验的影响，有效地缩短了试验验证时间，加快了新产品开发的步伐；加载的载荷可以从实际犁耕作业采集获得，符合实际犁耕作业状况，载荷大小可调，使得试验可控、真实、有效。同时，拖拉机作业的各种参数进行了记录、存储和显示，可对其进行各种分析处理，为拖拉机的定型和改进提供了依据。本系统结构紧凑、覆盖机型广，试验方法容易掌握，可应用于各种模拟轮式拖拉机可靠性犁耕作业试验，具有良好的经济价值和社会效益。

附图说明

图1为本发明一种模拟拖拉机犁耕可靠性试验系统的结构示意图；

图2为本发明一种模拟拖拉机犁耕可靠性试验系统中拖拉机综合性能无线监视系统的数据采集器结构示意框图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的描述。如图1所示，本发明一种模拟拖拉机犁耕可靠性试验系统，主要包括：一套可以调整犁耕阻力的模拟拖拉机犁耕试验的负荷船系统1、一套拖拉机综合性能无线监视系统2等。负荷船系统1通过三点悬挂连接在拖拉机驾驶室后部，拖拉机综合性能无线监视系统2各部件连接在拖拉机相应位置；负荷船系统1包括：中央拉杆1.1、摇摆架1.2、下拉杆力测量装置1.3、负荷船船体1.4、拉杆1.5、配重1.6、配重支架1.7、耐磨底板1.8、清沟器1.9、尾轮机构1.10；中央拉杆1.1前端通过销轴和拖拉机相连接，中央拉杆1.1后端通过销轴和摇摆架1.2上端前侧相连接；摇摆架1.2下端通过销轴和负荷船船体1.4前端相连接，摇摆架1.2上端后侧通过销轴和拉杆1.5前端相连接；下拉杆力测量装置1.3装配于负荷船船体1.4前端，和经过改制装有测力装置的拖拉机中央拉杆1.1组成牵引力测量装置；拉杆1.5后端通过销轴和和尾轮机构1.10中部相连接；尾轮机构1.10上端通过销轴和负荷船船体1.4尾部相连接；配重1.6安放在配重支架1.7上，配重支架1.7通过螺栓连接在荷船船体1.4内部；耐磨底板1.8两侧通过螺栓连接在荷船船体1.4底部；清沟器1.9通过销轴连接在负荷船船体1.4尾部两侧。并通过多个等距连接孔实现高度有级可调。

所述拖拉机综合性能无线监视系统2包括：以高抗震性工业触摸屏2.1.1为核心的数据采集器2.1、滑转率测量装置2.2、gps测速装置2.3、中央拉杆测力传感器2.4、下拉杆测力传感器2.5、油耗测量装置2.6、笔记本电脑2.7。数据采集器2.1安放在拖拉机驾驶室内适当位置，滑转率测量装置2.2通过支架和拖拉机驱动轮轴相连接，并通过数据线连接到数据采集器2.1的测频计数模块2.1.4上；gps测速装置2.3通过其磁性底座吸附在拖拉机驾驶室顶部，并通过数据线连接到数据采集器2.1的gps模块2.1.5上；中央拉杆测力传感器2.4安装在负荷船系统1的拖拉机中央拉杆1.1上，并通过数据线连接到数据采集器2.1的力/力矩传感器模块2.1.7上；下拉杆测力传感器2.5安装在负荷船系统1的下拉杆力测量装置1.3上，并通过数据线连接到数据采集器2.1的力/力矩传感器模块2.1.7上；油耗测量装置2.6安装在拖拉机适当位置，通过油管和拖拉机燃油管路相连接，并通过数据线连接到数据采集器2.1的测频计数模块2.1.4上，由拖拉机12v电源供电；笔记本电脑2.7放在试验场环形跑道的适当位置，通过无线通讯和数据采集器2.1远距离无线通讯模块2.1.2相连接。

如图2所示，数据采集器2.1包括：工业触摸屏电脑2.1.1、远距离无线通讯模块2.1.2、大容量u盘2.1.3、测频计数模块2.1.4、gps模块2.1.5、电压/电流模块2.1.6、力/力矩传感器模块2.1.7、热电偶模块2.1.8、电源模块2.1.9、热电阻模块2.1.10、系统软件2.1.11等，由拖拉机12v电源供电。

数据采集器2.1具备良好的人机操作界面，可以对各通道参数进行设置；远距离无线通讯模块2.1.2使用ism免费频段，传输距离约3km（可加中继器，增加传输距离），传输速率9600bps，用于远端笔记本电脑2.7无线通讯；gps模块2.1.5通过连接的高精度gps可以得到车速、航向、经度、纬度、高度等信息，用于试验车速的测量和试验环境的获取；大容量u盘2.1.3用于完成测试数据的本地记录。

如图1所示，启动拖拉机发动机，拖拉机挂空挡，打开笔记本电脑2.7的无线监视系统软件2.1.11，打开标定好、设置好的数据采集器2.1的电源，进入工业触摸屏电脑2.1.1的无线监视系统软件2.1.11主界面，检查各通道设置显示情况，确认无误后点击"监视"按钮，数据采集器2.1开始采集数据并显示出来，点击“开始”按钮，系统开始按照记录触发条件往大容量u盘2.1.3中记录数据，同时通过无线远距离无线通讯模块2.1.2向远端笔记本电脑2.7传输数据，这时试验员可以通过远端笔记本电脑2.7的无线监视系统软件2.1.11对系统进行操作控制，同时通知拖拉机驾驶员启动拖拉机进行试验。拖拉机通过三点悬挂牵引负荷船1在环形跑道上按规定的犁耕作业挡位行驶，一侧的车轮在跑道的侧沟里，相当于犁耕作业的犁沟；拖拉机开始直线行驶时，操控提升器处于下降状态，通过拖拉机悬挂系统带动中央拉杆1.1推动摇摆架1.2向后摆动，同时推动拉杆1.5向后运动、推动尾轮机构1.10向后向上摆动并完全脱离地面，负荷船船体1.4下降，耐磨底板1.8与地面完全接触，产生摩擦阻力，相当于犁耕阻力，所需的犁耕阻力通过调整配重1.6实现，其数值通过中央拉杆1.1和摇摆架1.2上的传感器测得，通过数据线传输到数据采集器2.1的力/力矩传感器通道2.1.7上，并显示在其显示屏上，同时还可以发送到远端的笔记本电脑2.7和存储到大容量u盘2.1.3中；同样滑转率测量装置2.2、gps测速装置2.3、油耗测量装置2.6分别将测得的参数通过数据线传输到数据采集器2.1，并显示在其工业触摸屏2.1.1上，同时还可以发送到远端的笔记本电脑2.7和存储到大容量u盘2.1.3中。拖拉机在进入弯道前，操控提升器处于上升状态，通过拖拉机悬挂系统带动中央拉杆1.1拉动摇摆架1.2向前摆动，同时带动拉杆1.5向前运动、拉动尾轮机构1.10向前向下摆动并接触地面，将负荷船船体1.4抬高，耐磨底板1.8与地面脱离接触，摩擦阻力消失，相当于拖拉机犁耕作业在地头提犁，然后转弯，再一次进入直行状态，实现对拖拉机犁耕试验的完整模拟；当环形跑道3两侧的沟变浅时，通过拖拉机的液压输出控制清沟器1.9向下运动，在直线行驶时清出沟内多余的土。以上动作循环往复，周而复始，完成拖拉机模拟犁耕可靠性试验；用模拟犁耕可靠性试验方法代替传统的实际犁耕试验方法。

综上所述，本试验系统的要点是根据被试拖拉机实际犁耕试验所测得的牵引力或设计要求试验用的牵引力，调整好模拟犁耕可靠性试验负荷船系统的载荷，在试验场的跑道上模拟实际犁耕试验。同时通过开发的拖拉机综合性能无线监视系统，适时记录下拖拉机模拟作业时的牵引力、牵引功率、油耗、滑转率、车速等参数；在试验时同时检测多个参数可以获得第一手试验数据，通过对这些参数的分析判断，对拖拉机的技术性能做出正确的评估，为进一步提高拖拉机及其配套农机具的技术性能提供了可靠的试验依据。

最后应该说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明全部内容，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行形式上的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的思路启示之内所作出的形式修改、等同替换等，均应包含在本发明的权利保护范围之内。