溫室雙電機(jī)分布式驅(qū)動(dòng)履帶拖拉機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)_郭惠萍.pdf

年 月農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)第 卷第 期 溫室雙電機(jī)分布式驅(qū)動(dòng)履帶拖拉機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn) 郭惠萍 王霆偉 謝廣杰 王子豪 陳宏博 王常林 楊福增 西北農(nóng)林科技大學(xué)機(jī)械與電子工程學(xué)院 陜西楊凌 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部北方農(nóng)業(yè)裝備科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站 陜西楊凌 浪潮集團(tuán)有限公司 濟(jì)南 摘要 針對(duì)現(xiàn)有小型電動(dòng)動(dòng)力機(jī)械驅(qū)動(dòng)性能不足 轉(zhuǎn)向性能較弱 較難滿足溫室作業(yè)空間狹小的生產(chǎn)需求等問題 設(shè)計(jì)了一種溫室雙電機(jī)分布式驅(qū)動(dòng)履帶拖拉機(jī) 基于質(zhì)心位置分配法確定電動(dòng)履帶拖拉機(jī)質(zhì)心理論位置 對(duì)各部 件位置進(jìn)行優(yōu)化使質(zhì)心實(shí)際位置接近理論位置 以得到質(zhì)心最佳位置方案 以犁耕和運(yùn)輸作業(yè)為目標(biāo)進(jìn)行電動(dòng)履 帶拖拉機(jī)電驅(qū)系統(tǒng)核心部件匹配 完成了電動(dòng)履帶拖拉機(jī)電控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 并對(duì)試制的電動(dòng)履帶拖拉機(jī)進(jìn)行基本性 能試驗(yàn)和犁耕工況試驗(yàn) 結(jié)果表明 在直線行駛中 平均百米跑偏量為 單邊制動(dòng)最小轉(zhuǎn)向圓半徑平均值 為 單邊制動(dòng)最小通過圓半徑平均值為 原地轉(zhuǎn)向最小轉(zhuǎn)向圓半徑平均值為 電動(dòng)履帶拖 拉機(jī)直線行駛性能和轉(zhuǎn)向性能較好 當(dāng)行駛速度為 時(shí) 拖拉機(jī)牽引功率分別達(dá) 最小平均牽引力為 遠(yuǎn)大于相近功率的燃油拖拉機(jī)和雙電機(jī)分布驅(qū)動(dòng)輪式拖拉機(jī)牽 引力 可滿足溫室種植作業(yè)需求 在犁耕試驗(yàn)中 平均耕深 平均耕幅 續(xù)航時(shí)間 電動(dòng)履帶 拖拉機(jī)動(dòng)力性能和續(xù)航性能良好 雙電機(jī)分布式驅(qū)動(dòng)履帶拖拉機(jī)可滿足溫室多種作業(yè)農(nóng)藝需求 可為溫室新能源 動(dòng)力機(jī)械研發(fā)提供依據(jù) 關(guān)鍵詞 電動(dòng)履帶拖拉機(jī) 雙電機(jī)分布式驅(qū)動(dòng) 溫室農(nóng)業(yè) 中圖分類號(hào) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 文章編號(hào) 收稿日期 修回日期 基金項(xiàng)目 陜西省技術(shù)創(chuàng)新引導(dǎo)專項(xiàng) 和浙江省農(nóng)機(jī)研發(fā)制造推廣應(yīng)用一體化試點(diǎn)項(xiàng)目 作者簡(jiǎn)介 郭惠萍 女 副教授 主要從事智能農(nóng)機(jī)裝備關(guān)鍵技術(shù)研究 引言 截至 年 我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)種植面積已達(dá) 居世界首位 綠色農(nóng)業(yè)成為設(shè)施農(nóng)業(yè) 發(fā)展的新方向 電動(dòng)拖拉機(jī)具有節(jié)能 環(huán)保 安 全 高效等優(yōu)點(diǎn) 是設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展的重要研究之 一 現(xiàn)有電動(dòng)拖拉機(jī)研究主要以中大功率型號(hào) 為主 如約翰迪爾的 和 系列純電 動(dòng)拖拉機(jī) 型純電動(dòng)拖拉機(jī)和紐荷蘭 型電動(dòng)無人駕駛拖拉機(jī)概念機(jī) 以及中國(guó)一 拖集團(tuán)有限公司牽頭研發(fā)的 超級(jí)拖拉機(jī) 號(hào) 等 機(jī)身體積較大 適合于大田作業(yè)環(huán)境 難以適 應(yīng)溫室作業(yè) 因此 研發(fā)適合于溫室等作業(yè)環(huán)境 低 噪聲 無污染的小型純電驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)越來越迫 切 等 在燃油拖拉機(jī)上 用電動(dòng)機(jī)代 替燃油機(jī)開發(fā)了電動(dòng)拖拉機(jī) 但傳動(dòng)系統(tǒng)較為復(fù)雜 陳黎卿等 設(shè)計(jì)了一套單電機(jī)驅(qū)動(dòng)總成系統(tǒng) 但未 形成樣機(jī) 等 設(shè)計(jì)了基于單電機(jī)驅(qū)動(dòng)的小 型輪式電動(dòng)拖拉機(jī) 具有良好的驅(qū)動(dòng)性能 但轉(zhuǎn)向靈 活性不足 王元杰等 設(shè)計(jì)了一種適合于溫室作 業(yè)的小型單電機(jī)驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī) 可以實(shí)現(xiàn)犁耕作業(yè) 但 續(xù)航性能不足 等 設(shè)計(jì)了一種坐騎式小型 單電機(jī)驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī) 能通過動(dòng)力輸出 進(jìn)行旋耕作業(yè) 但機(jī)型仍較大 王寶超 等 設(shè)計(jì)了一種單電機(jī)驅(qū)動(dòng)的小型增程式電動(dòng)履 帶拖拉機(jī) 能實(shí)現(xiàn)旋耕和開溝等作業(yè) 也有較好的續(xù) 航能力 但轉(zhuǎn)向性能較弱 謝斌等 提出了雙輪驅(qū) 動(dòng)電動(dòng)拖拉機(jī)方案 但未形成樣機(jī) 等 和 等 均提出了一種坐騎式雙電機(jī)驅(qū)動(dòng) 輪式拖拉機(jī)方案 等 提出分布式傳動(dòng)的輪式電 動(dòng)拖拉機(jī)方案 驅(qū)動(dòng)性能較好 但原地轉(zhuǎn)向靈活性不 足 崔志超等 設(shè)計(jì)了一款溫室用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)履 帶式作業(yè)平臺(tái) 但牽引性能較弱 只能進(jìn)行小載荷運(yùn) 輸作業(yè) 趙思夏等 和武仲斌等 分別提出了提 高底盤牽引性能的相關(guān)方案 但其對(duì)雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)履 帶式作業(yè)平臺(tái)的牽引性能提升效果尚不明確 上述 研究在電動(dòng)拖拉機(jī)相關(guān)設(shè)計(jì)中取得了一定成果 早 期電動(dòng)拖拉機(jī)大多是在燃油機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行改良 能 實(shí)現(xiàn)節(jié)能 但傳動(dòng)系統(tǒng)較復(fù)雜 新研制的單電機(jī)驅(qū)動(dòng) 拖拉機(jī) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和傳動(dòng)系統(tǒng)較簡(jiǎn)單 但轉(zhuǎn)向靈活性 較差 動(dòng)力需求不足 雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪式拖拉機(jī) 驅(qū)動(dòng) 性較好 但動(dòng)力性能不足 較難滿足犁耕等較大載荷 作業(yè) 為解決上述問題 本研究根據(jù)溫室作業(yè)環(huán)境特 點(diǎn) 在團(tuán)隊(duì)已研發(fā)的單電機(jī)驅(qū)動(dòng)微小型履帶拖拉機(jī) 基礎(chǔ)上 基于雙電機(jī)分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 采用質(zhì)心位置 分配法確定各部件位置 以旋耕 犁耕等重載荷作業(yè) 需求為目標(biāo) 進(jìn)行電動(dòng)履帶拖拉機(jī)電動(dòng)機(jī) 動(dòng)力電池 和電控系統(tǒng)匹配與設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)一種適合于溫室作業(yè) 的雙電機(jī)分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)履帶拖拉機(jī) 以期為溫室 電動(dòng)履帶拖拉機(jī)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù) 圖 溫室雙電機(jī)分布式驅(qū)動(dòng)履帶拖拉機(jī)結(jié)構(gòu)圖 配重塊 動(dòng)力電池組 轉(zhuǎn)換器 電機(jī)控制器 電氣柜 懸掛系統(tǒng) 電動(dòng)推桿 驅(qū)動(dòng)輪 減速器 驅(qū)動(dòng)電機(jī) 拖帶輪 履帶 支重輪 導(dǎo)向輪 總體結(jié)構(gòu)和工作原理 根據(jù)溫室作物參數(shù) 種植環(huán)境與作業(yè)需求 基于 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔 轉(zhuǎn)向靈活的雙電機(jī)分布式 驅(qū)動(dòng)的動(dòng) 力傳動(dòng)方式 設(shè)計(jì)一種可以滿足溫室重載作業(yè)的電 動(dòng)履帶拖拉機(jī) 電動(dòng)履帶拖拉機(jī)結(jié)構(gòu)如圖 所示 包括履帶行走系統(tǒng) 動(dòng)力電池組 電控系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)電 機(jī)等 工作原理如圖 所示 動(dòng)力電池組通過電池 管理系統(tǒng) 分別向 履帶行走系統(tǒng)的兩側(cè)電機(jī)控制器和旋耕電機(jī)控制器 提供電能 電機(jī)控制器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)向 行走系統(tǒng)左右驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過錐齒輪減速器實(shí)現(xiàn)動(dòng)力 傳遞 另外 動(dòng)力電池組通過 與 轉(zhuǎn)換器 第 期 郭惠萍等 溫室雙電機(jī)分布式驅(qū)動(dòng)履帶拖拉機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn) 為啟動(dòng)電源供電 進(jìn)而向電動(dòng)推桿 總控制器及剎車 器等部件提供電能 電動(dòng)履帶拖拉機(jī)控制系統(tǒng)通過 控制器局域網(wǎng) 總線實(shí) 現(xiàn)對(duì)電機(jī)控制器和電動(dòng)推桿等的控制 圖 溫室雙電機(jī)分布式驅(qū)動(dòng)履帶拖拉機(jī)工作原理圖 根據(jù)溫室種植環(huán)境特點(diǎn) 農(nóng)藝要求 及犁耕 播 種 收獲和運(yùn)輸?shù)茸鳂I(yè)的動(dòng)力需求 電動(dòng)履帶拖拉機(jī) 主要技術(shù)性能參數(shù)如表 所示 表 主要技術(shù)性能參數(shù) 參數(shù)數(shù)值 形式 作業(yè)速度 使用質(zhì)量 長(zhǎng) 寬 高 軌距 最小離地間隙 犁耕續(xù)航時(shí)間 整機(jī)操縱方式遙控操縱 轉(zhuǎn)向方式差速轉(zhuǎn)向 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三電系統(tǒng)匹配 雙電機(jī)分布式驅(qū)動(dòng)履帶拖拉機(jī)設(shè)計(jì)主要包括質(zhì) 心位置確定 三電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與匹配 以電動(dòng)履帶拖 拉機(jī)穩(wěn)定性為目標(biāo) 進(jìn)行電動(dòng)履帶拖拉機(jī)質(zhì)心位置 確定 完成電動(dòng)履帶拖拉機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 以拖拉機(jī)犁耕 作業(yè)及運(yùn)輸作業(yè)為目標(biāo) 對(duì)電動(dòng)機(jī) 動(dòng)力電池和電控 系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算與匹配 質(zhì)心位置分配法 質(zhì)心位置對(duì)電動(dòng)履帶拖拉機(jī)穩(wěn)定性和壓力中心 影響較大 當(dāng)電動(dòng)履帶拖拉機(jī)質(zhì)心位置偏向尾部 壓力中心后移 發(fā)生翹頭現(xiàn)象 牽引附著性能和穩(wěn)定 性降低 電動(dòng)履帶拖拉機(jī)質(zhì)心坐標(biāo) 壓力中心坐標(biāo) 各部件坐標(biāo)及受力情況如圖 所示 壓力中心縱向坐標(biāo) 即壓力中心到通過驅(qū)動(dòng) 輪中心垂直平面距離 表示履帶支承面上的垂直載 圖 電動(dòng)履帶拖拉機(jī)質(zhì)心分布及受力簡(jiǎn)圖 荷沿履帶支撐面長(zhǎng)度的分布情況 當(dāng)其他條件不變 時(shí) 若垂直載荷沿履帶支承面均勻分布 則滾動(dòng)阻力 最小 附著性能提升 因此 合理排布各部件位置 優(yōu)化質(zhì)量分布 使質(zhì)心位置和壓力中心在滿足牽引 性能的同時(shí) 不會(huì)因偏移影響電動(dòng)履帶拖拉機(jī)穩(wěn)定 性 電動(dòng)履帶拖拉機(jī)質(zhì)心縱向坐標(biāo)設(shè)計(jì)值 為 式中 各部件重力 各部件重心縱向坐標(biāo) 根據(jù)圖 對(duì)作用于電動(dòng)履帶拖拉機(jī)上的所有 外力對(duì)點(diǎn) 取矩得 式中 電動(dòng)履帶拖拉機(jī)實(shí)際使用時(shí)所受重 力 土壤對(duì)履帶支承段上全部垂直反力的 合力 平均牽引阻力 總牽引阻力 在垂直方向上分力 到水平面高度 牽引點(diǎn)到驅(qū)動(dòng)輪中心水平距離 當(dāng)電動(dòng)履帶拖拉機(jī)在水平地面穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)時(shí) 取 將式 簡(jiǎn)化為 由式 可知 牽引力 增大 壓力中心縱向坐 標(biāo) 減小 壓力中心后移 電動(dòng)履帶拖拉機(jī)發(fā)生車 頭上翹 壓力呈三角形分布 垂直載荷沿履帶支承面 分布不均勻 為使垂直載荷均勻分布 壓力中心應(yīng) 始終位于履帶支撐面中心 因此 為 式中 履帶支承段末端到驅(qū)動(dòng)輪中心距離 履帶接地長(zhǎng)度 由式 得電動(dòng)履帶拖拉機(jī)質(zhì)心縱向坐標(biāo) 農(nóng) 業(yè) 機(jī) 械 學(xué) 報(bào) 年 理論值為 將 代入式 得 將 代入式 得電動(dòng)履帶拖拉機(jī)質(zhì) 心縱向坐標(biāo)理論值 電動(dòng)履帶拖拉機(jī) 質(zhì)心縱向坐標(biāo)設(shè)計(jì)值與理論值相差較大 壓力中心 距離支撐面中心靠后 電動(dòng)履帶拖拉機(jī)車頭上翹 因此 對(duì)電動(dòng)履帶拖拉機(jī)結(jié)構(gòu)布局進(jìn)行優(yōu)化 將配重 重力 增大到 同時(shí)將電池組位置前移 電池組重心縱向坐標(biāo) 增大 將優(yōu) 化后參數(shù)代入式 得電動(dòng)履帶拖拉機(jī)質(zhì)心縱向 坐標(biāo)設(shè)計(jì)值 與質(zhì)心縱向坐標(biāo)理論值 接近 滿足設(shè)計(jì)要求 犁耕工況 以雙鏵犁犁耕所需功率進(jìn)行動(dòng)力計(jì)算 由于犁 耕作業(yè)時(shí)速度較低 加速動(dòng)作很少 因此 忽略加速 功率和空氣阻力功率消耗 根據(jù)圖 電動(dòng)履帶拖 拉機(jī)驅(qū)動(dòng)平衡方程為 其中 式中 驅(qū)動(dòng)力 行駛阻力 土壤比阻 取 鏵犁數(shù)量 取 單體犁鏵寬度 取 耕深 取 電動(dòng)履帶拖拉機(jī)使用質(zhì)量 取 重力加速度 滾動(dòng)阻力系數(shù) 取 將 和 代入式 得 在犁耕作業(yè)過程中 考慮到履帶與地面間附著 力 的限制 應(yīng)滿足 式中 附著系數(shù) 取 將 和 代入式 得 說 明驅(qū)動(dòng)力 滿足地面附著力要求 平均牽引阻力 符合功率需求 驅(qū)動(dòng)電機(jī)匹配 根據(jù) 節(jié)計(jì)算 電動(dòng)履帶拖拉機(jī)犁耕作業(yè)需 求功率為 其中 式中 電動(dòng)履帶拖拉機(jī)犁耕作業(yè)時(shí)額定功 率 額定牽引力 犁耕作業(yè)理論速度 取 電動(dòng)履帶拖拉機(jī)從電動(dòng)機(jī)到牽引農(nóng) 具間傳遞效率 取 將 代入式 得 因此 電動(dòng)履帶拖拉機(jī)行走系統(tǒng)兩驅(qū)動(dòng)電 機(jī)總功率大于 永磁同步電機(jī)具有控制性 能好 效率高等特點(diǎn) 因此 行走電機(jī)選擇 臺(tái)額 定電壓 額定功率 額定扭矩 額定轉(zhuǎn)速 型永磁 同步電機(jī) 動(dòng)力電池匹配 電動(dòng)履帶拖拉機(jī)動(dòng)力電池為磷酸鐵鋰電池 根據(jù) 節(jié)的功率需求 計(jì)算動(dòng)力電池容量 在實(shí) 際工作過程中 動(dòng)力電池組存在一定的放電損耗 常 用電池組有效放電系數(shù) 來衡量電池組可實(shí)際輸 出能量 根據(jù)市場(chǎng)現(xiàn)狀設(shè)定 為 因此 動(dòng) 力電池組實(shí)際總?cè)萘繛?式中 動(dòng)力電池組需求總?cè)萘?犁耕作業(yè)額定續(xù)航時(shí)間 取 動(dòng)力電池組額定電壓 取 將 代入式 得 故 選定動(dòng)力電池組總?cè)萘繛?額定電壓為 總能量為 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 電動(dòng)履帶拖拉機(jī)控制系統(tǒng)包括電控系統(tǒng)和數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng) 電控系統(tǒng)通過 通訊控制左右驅(qū)動(dòng) 電機(jī) 電動(dòng)推桿等控制器 主要包括 動(dòng)力源模塊 遙 控操縱模塊 控制與執(zhí)行模塊等 如圖 所示 動(dòng)力 源模塊包括動(dòng)力電池組 和 轉(zhuǎn)換器 遙控操縱模塊包括遙控發(fā)射器和遙控信號(hào)接收器 控制與執(zhí)行模塊包括總控制器 左側(cè)電機(jī)控制器 右 側(cè)電機(jī)控制器 電動(dòng)推桿控制器 左側(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī) 右 側(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī) 電動(dòng)推桿和直流接觸器 總控制器通 過 總線對(duì)遙控信號(hào)接收器及 中的報(bào)文進(jìn) 行解析 將得到的目標(biāo)信息處理后向控制器發(fā)送控 制指令 實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電動(dòng)推桿等控制 電動(dòng)履帶拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制原理如圖 所 示 采用永磁同步電機(jī) 矢量控制方法 給定 轉(zhuǎn)速 與反饋轉(zhuǎn)速 作差后輸入到速度環(huán)控制 器中 輸出 軸電流 經(jīng)電流環(huán)控制器及 逆 變換后輸入給 模塊 然后經(jīng)逆變器控制驅(qū) 第 期 郭惠萍等 溫室雙電機(jī)分布式驅(qū)動(dòng)履帶拖拉機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn) 圖 電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 圖 驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制原理圖 動(dòng)電機(jī)工作 工作中 始終給定 軸電流為 電動(dòng)履帶拖拉機(jī)作業(yè)時(shí) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)動(dòng)態(tài)獲 取試驗(yàn)數(shù)據(jù) 系統(tǒng)工作原理如圖 所示 工控機(jī)通 過 分析儀實(shí)時(shí)獲取 記錄的剩余電量 輸 出電流 輸出功率 以及計(jì)米器和拉力傳感器輸出參 數(shù)等數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)在本地并同步到手機(jī) 上 試驗(yàn) 基本性能試驗(yàn) 直線行駛性能試驗(yàn) 在西北農(nóng)林科技大學(xué)丘陵山地 土壤機(jī)器作 物 綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 采用 型 度量光 學(xué)三維動(dòng)作捕捉系統(tǒng) 對(duì)電動(dòng)履帶拖拉機(jī)進(jìn)行直線 行駛性能試驗(yàn) 如圖 所示 拖拉機(jī)行駛速度為 土壤含水率平均值 為 土壤堅(jiān)實(shí)度平均值為 試驗(yàn)結(jié) 果如圖 所示 電動(dòng)履帶拖拉機(jī)最大跑偏量為 平均跑偏量為 遠(yuǎn)小于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 表明電動(dòng)履帶拖拉機(jī) 直線行駛性能較好 轉(zhuǎn)向性能試驗(yàn) 電動(dòng)履帶拖拉機(jī)行駛速度為 試驗(yàn)地面 坡度小于 進(jìn)行單邊制動(dòng)轉(zhuǎn)向試驗(yàn)和原地轉(zhuǎn) 向試驗(yàn) 如圖 所示 圖 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與記錄系統(tǒng) 數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng) 牽引負(fù)載 拉力傳感器 分析儀 數(shù)顯拉力計(jì) 遙控器 計(jì)米器 圖 直線行駛試驗(yàn) 在轉(zhuǎn)向軌跡上每隔 取 個(gè)點(diǎn)測(cè)量軌跡直 徑 分別為 試驗(yàn)結(jié)果如表 所示 電 動(dòng)履帶拖拉機(jī)單邊制動(dòng)最小轉(zhuǎn)向圓半徑平均值為 農(nóng) 業(yè) 機(jī) 械 學(xué) 報(bào) 年 圖 直線行駛跑偏量變化曲線 圖 轉(zhuǎn)向性能試驗(yàn) 單邊制動(dòng)最小通過圓半徑為 原 地轉(zhuǎn)向最小轉(zhuǎn)向圓半徑為 電動(dòng)履帶拖拉 機(jī)轉(zhuǎn)向性能良好 符合溫室作業(yè)空間狹小要求 牽引性能試驗(yàn) 電動(dòng)履帶拖拉機(jī)行駛速度為 根 據(jù) 進(jìn)行牽引性能試驗(yàn) 行 駛速度 牽引力 電池輸出特性及兩側(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出 扭矩變化情況 如圖 和表 所示 電動(dòng)履帶拖拉 表 單邊制動(dòng)轉(zhuǎn)向半徑 軌跡直徑左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)向圓 通過圓 轉(zhuǎn)向圓 通過圓 轉(zhuǎn)向圓 通過圓 最小轉(zhuǎn)向半徑平均值 轉(zhuǎn)向圓 通過圓 表 原地轉(zhuǎn)向半徑 軌跡直徑左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn) 最小轉(zhuǎn)向半徑平均值 機(jī)在 種行駛速度下 兩側(cè)履帶滑轉(zhuǎn)率均低于 時(shí) 牽引功率分別為 隨著行駛速度增加 牽引功率顯著提升 電動(dòng)履帶拖拉機(jī)最小平均牽引力為 遠(yuǎn)大 于 等 研制的輪式拖拉機(jī)牽引力 和相近功率燃油拖拉機(jī)牽引力 具有良好的牽引性能 圖 不同行駛速度下拖拉機(jī)牽引性能試驗(yàn) 表 不同行駛速度下拖拉機(jī)牽引性能試驗(yàn)結(jié)果 參數(shù)試驗(yàn) 試驗(yàn) 試驗(yàn) 試驗(yàn) 理論速度 實(shí)際速度 平均牽引力 電池輸出功率 耗電量 左履帶滑轉(zhuǎn)率 右履帶滑轉(zhuǎn)率 溫室犁耕作業(yè)工況試驗(yàn) 犁耕試驗(yàn) 在溫室中 根據(jù) 對(duì)電動(dòng) 履帶拖拉機(jī)進(jìn)行犁耕試驗(yàn) 犁耕速度為 試 驗(yàn)時(shí)間 目標(biāo)耕深 耕幅 土壤含水率為 土壤堅(jiān)實(shí)度為 犁 耕試驗(yàn)結(jié)果如表 所示 耕深和耕幅平均值分別為 和 滿足犁耕作業(yè)要求 電池組 第 期 郭惠萍等 溫室雙電機(jī)分布式驅(qū)動(dòng)履帶拖拉機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn) 表 犁耕試驗(yàn)結(jié)果 參數(shù)數(shù)值 實(shí)際速度 滑轉(zhuǎn)率 電池輸出功率 耗電量 平均耕幅 平均耕深 輸出功率及兩側(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)總輸出扭矩變化曲線如 圖 所示 驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出扭矩及電池組輸出電流波動(dòng)較 大 兩電機(jī)總輸出扭矩為 動(dòng)力電池組 輸出電流為 電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)過載能力 較強(qiáng) 可適應(yīng)土壤性質(zhì)變化并提供足夠驅(qū)動(dòng)力 續(xù)航試驗(yàn) 在 節(jié)犁耕工況下 進(jìn)行電動(dòng)履帶拖拉機(jī) 圖 動(dòng)力電池組輸出功率及兩電機(jī)總輸出扭矩變化曲線 續(xù)航試驗(yàn) 動(dòng)力電池組輸出功率曲線如圖 所 示 電池組輸出功率雖稍有震蕩 但基本穩(wěn)定 動(dòng) 力電池組剩余電量變化曲線如圖 所示 電量從 到 可作業(yè)約 電動(dòng)履帶拖拉機(jī)在 犁耕工況平均耕幅 平均耕深 作業(yè)條件下 續(xù)航時(shí)間可達(dá) 滿足設(shè)計(jì) 要求 圖 動(dòng)力電池組輸出功率曲線 結(jié)論 針對(duì)目前小型電動(dòng)動(dòng)力機(jī)械驅(qū)動(dòng)性能不 足 轉(zhuǎn)向性能較弱 較難滿足溫室作業(yè)空間狹小的 生產(chǎn)需求等問題 提出了一種以雙電機(jī)分布式驅(qū) 動(dòng)為動(dòng)力傳動(dòng)方式的電動(dòng)履帶拖拉機(jī)設(shè)計(jì)方案 基于質(zhì)心位置分配法確定電動(dòng)履帶拖拉機(jī) 圖 動(dòng)力電池組剩余電量變化曲線 質(zhì)心位置理論值 優(yōu)化各部件排布位置 使電動(dòng)履帶 拖拉機(jī)實(shí)際質(zhì)心位置接近理論位置 完成電動(dòng)履帶 拖拉機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 以犁耕作業(yè)和運(yùn)輸作業(yè)為目 標(biāo) 進(jìn)行了電動(dòng)履帶拖拉機(jī)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)核心部件匹 配 并完成了電控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在溫室中進(jìn)行電動(dòng)履帶拖拉機(jī)基本性能和 工況試驗(yàn) 電動(dòng)履帶拖拉機(jī)平均百米跑偏量為 原地轉(zhuǎn)向最小轉(zhuǎn)向圓半徑平均值為 平均牽引力大于 具有良好的直 線行駛性能 轉(zhuǎn)向性能和牽引性能 犁耕平均耕深為 犁耕作業(yè)續(xù)航時(shí)間可達(dá) 電動(dòng)履帶 拖拉機(jī)動(dòng)力性能和續(xù)航性能良好 參考文獻(xiàn) 牟磊 淺談設(shè)施農(nóng)業(yè)對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展的影響 河北農(nóng)業(yè) 徐立友 張俊江 閆祥海 等 農(nóng)業(yè)裝備電動(dòng)化技術(shù)研究綜述 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) 農(nóng) 業(yè) 機(jī) 械 學(xué) 報(bào) 年 孫景彬 曾令坤 應(yīng)婧 等 農(nóng)業(yè)履帶底盤關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) 劉孟楠 雷生輝 趙靜慧 等 電動(dòng)拖拉機(jī)發(fā)展歷程與研究現(xiàn)狀綜述 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) 增刊 徐立友 趙一榮 趙學(xué)平 等 電動(dòng)拖拉機(jī)綜合臺(tái)架試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn) 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) 汪珍珍 周俊 楊杭旭 等 電動(dòng)拖拉機(jī)快速原型平臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn) 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) 陳黎卿 詹慶峰 王韋韋 等 純電動(dòng)拖拉機(jī)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn) 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) 王元杰 劉永成 楊福增 等 溫室微型遙控電動(dòng)拖拉機(jī)的研制與試驗(yàn) 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 王寶超 喬明睿 初香港 等 增程式電動(dòng)履帶拖拉機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn) 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) 謝斌 張超 陳碩 等 雙輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)拖拉機(jī)傳動(dòng)性能研究 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) 崔志超 管春松 陳永生 等 溫室用小型多功能電動(dòng)履帶式作業(yè)平臺(tái)設(shè)計(jì) 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 趙思夏 劉孟楠 徐立友 電動(dòng)拖拉機(jī)底盤多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì) 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) 增刊 武仲斌 劉宇 張君 等 電動(dòng)拖拉機(jī)動(dòng)力電池壓載構(gòu)型設(shè)計(jì)與參數(shù)優(yōu)化 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) 陳兵 馬凱璇 劉洋 等 雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)履帶車輛直駛穩(wěn)定性分層控制策略 吉林大學(xué)學(xué)報(bào) 工學(xué)版 第 期 郭惠萍等 溫室雙電機(jī)分布式驅(qū)動(dòng)履帶拖拉機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn) 機(jī)械電子工業(yè)部洛陽拖拉機(jī)研究所 拖拉機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) 上冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì) 農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)通用技術(shù)條件第 部分 履帶 拖拉機(jī) 北京 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社 國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì) 農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)試驗(yàn)規(guī)程第 部分 轉(zhuǎn)向圓和通過圓直徑 北京 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì) 農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)試驗(yàn)規(guī)程第 部分 牽引功率 試驗(yàn) 北京 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì) 鏵式犁 北京 中 國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社 上接第 頁(yè) 陳嘉鶴 桑黃在中國(guó)的潛在分布 液體發(fā)酵培養(yǎng)與多糖抗氧化研究 沈陽 遼寧大學(xué) 高思聰 黃文選 黃志超 等 食葉草蛋白的提取工藝及其性質(zhì)研究 食品與發(fā)酵工業(yè) 牛雅倩 基于生物技術(shù)的馬鈴薯淀粉廢水處理工藝研究 天津 天津科技大學(xué) 翁詩(shī)甫 傅里葉變換紅外光譜分析 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 農(nóng) 業(yè) 機(jī) 械 學(xué) 報(bào) 年