一种拖拉机PTO加载车及基于载荷谱的加载方法

摘要

本发明涉及拖拉机加载检测试验技术领域，提供一种拖拉机PTO加载车及基于载荷谱的加载方法，包括框架、测试组件、连接架总成和控制组件；控制组件设置在框架内，测试组件包括依次键连接的输出轴头、扭矩传感器和电涡流测功机；连接架总成和输出轴头均设置在框架的一端，连接架总成与牵引点连接，输出轴头通过万向节联轴器与动力输出轴键连接；控制组件存储有载荷谱数据库，控制组件与扭矩传感器、电涡流测功机和拖拉机上各传感器电连接，以通过控制组件调整电涡流测功机模拟实际工况。本发明通过控制组件获取拖拉机上各传感器的信息，对拖拉机实现载荷谱加载模拟实际作业工况，同时配合扭矩传感器反馈调节电涡流测功机，提升拖拉机性能试验效率。

说明书

技术领域

本发明涉及拖拉机加载检测试验技术领域，特别涉及一种拖拉机PTO加载车及基于载荷谱的加载方法。

背景技术

拖拉机动力输出轴(简称PTO，power take off)是拖拉机作业时主要的动力输出部件之一，该部件作业性能的好坏影响农业作业效率。为了考核拖拉机作业过程中的多种性能，如动力输出性能、发动机负荷特性、油耗特性以及系统的稳定性，在传统的检测项目中拖拉机PTO性能试验必不可少。

目前拖拉机PTO性能检测大多是利用室内固定试验台，按照国家标准对拖拉机进行例行检测，作为其出厂指标。随着拖拉机大型化和复杂化发展，对于其动态性能的监测和评价愈发重要，同时国内目前相关单位和高校也开始聚焦于拖拉机动力特性的研究。但由于拖拉机作业环境复杂粗犷，实际作业时所受到的载荷随着土壤情况、机手操作、耕作情况而变化，是一种没有规律的动态载荷，目前所见到的PTO试验台无法满足此种试验条件，对于这种动态载荷难以保证加载的稳定性和快速响应，致使模拟田间实际作业载荷对拖拉机机具作业特性的检测和评价成为一个难点。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术缺陷和应用需求，本申请提出一种拖拉机PTO加载车及基于载荷谱的加载方法，旨在提供一种能够准确模拟拖拉机田间实际作业过程的检测装置。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供一种拖拉机PTO加载车，包括：框架、测试组件、连接架总成和控制组件；所述控制组件设置在所述框架内，所述测试组件包括：依次键连接的输出轴头、扭矩传感器和电涡流测功机；所述连接架总成和所述输出轴头均设置在所述框架的一端，所述连接架总成与被测拖拉机的牵引点连接，所述输出轴头通过万向节联轴器与所述拖拉机的动力输出轴键连接；所述控制组件中存储有载荷谱数据库，所述控制组件与所述扭矩传感器、所述电涡流测功机和所述拖拉机上各传感器电连接；以通过所述控制组件调整所述电涡流测功机模拟实际作业工况。

进一步地，所述控制组件根据所述载荷谱数据库中的载荷谱及所述扭矩传感器和所述拖拉机上各传感器调整所述电涡流测功机。

进一步地，还包括：底盘、支腿和地轮；所述底盘设置在所述框架底部，所述支腿设置在所述框架的四周底角，所述支腿与所述控制组件电连接，通过所述控制组件调节所述底盘的高度；所述地轮设置在所述框架上，且所述地轮可升降。

进一步地，所述框架上设有散热器，所述散热器与所述控制组件电连接，所述散热器包括：侧边散热风扇和顶部散热风扇，所述侧边散热风扇设置在所述框架的两侧，所述顶部散热风扇设置在所述框架的顶部。

进一步地，控制终端、数据采集机构；所述控制终端分别与所述数据采集机构电连接、所述电涡流测功机、所述支腿、所述地轮和所述散热器电连接，所述数据采集机构与所述扭矩传感器和所述拖拉机上各传感器电连接；所述数据采集机构将采集的多种信号传递至所述控制终端，所述控制终端根据所述信号调整所述电涡流测功机。

进一步地，所述控制组件还包括：显示器；所述显示器通过电动推杆可活动的设置在所述框架外和所述框架内。

进一步地，所述电涡流测功机的数量为多个，各所述电涡流测功机通过传动轴依次连接。

进一步地，所述测试组件还包括：轴承座、轴承座支架和电涡流测功机安装支架；所述轴承座承载所述输出轴头，通过所述轴承座支架固定在所述框架内；所述电涡流测功机通过所述电涡流测功机安装支架固定在所述框架内。

为解决上述问题，本发明还提供一种基于载荷谱的加载方法，所述加载方法包括如下步骤：

根据被检测拖拉机的动力输出轴高度调整支腿高度，使得输出轴头与拖拉机的动力输出轴满足高度要求，并将框架固定在地面；

调整万向节联轴器的长度，连接拖拉机的动力输出轴和输出轴头；调整连接架总成的长度与角度，将连接架总成与拖拉机的下牵引点连接；

在载荷谱数据库中选择载荷谱，散热器开启；启动被检测拖拉机，逐渐加大油门；根据数据采集机构采集的信号及载荷谱调整电涡流测功机。

进一步地，所述载荷谱数据库中包括多个载荷谱，多个载荷谱提供被测试拖拉机在不同载荷下实际作业过程中的转矩和转速。

(三)有益效果

本发明提供一种拖拉机PTO加载车及基于载荷谱的加载方法，通过控制组件获取拖拉机上各传感器的信息，监测拖拉机动力输出转速、扭矩、发动机功率、油耗等关键参数，对拖拉机实现载荷谱加载，模拟实际作业工况，再配合扭矩传感器反馈调节电涡流测功机，动态调节电涡流测功机的转矩和转速，有效的提升拖拉机性能试验效率，提供准确性能评价报告，给厂家和用户提供参考。此外，该拖拉机PTO加载车可以实时检测拖拉机部件，生成性能曲线，有效对拖拉机进行优化改进。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的拖拉机PTO加载车的外部结构示意图；

图2是本发明实施例提供的拖拉机PTO加载车的内部结构示意图；

图3是本发明实施例提供的控制组件的结构示意图；

其中，1、连接架总成；2、框架；3、测试组件；4、控制组件；5、地轮；6、支腿；7、散热器；8、电源；9、显示器；10、电动推杆；11、底盘；12、侧门；31、输出轴头；32、扭矩传感器；33、电涡流测功机；34、传动轴；35、轴承座；36、轴承座支架；37、电涡流测功机安装支架。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种拖拉机PTO加载车，如图1和图2所示，该拖拉机PTO加载车包括：框架2、测试组件3、连接架总成1和控制组件4。控制组件4均设置在框架2内，测试组件3包括：依次键连接的输出轴头31、扭矩传感器32和电涡流测功机33。电涡流测功机33为风冷式电涡流测功机。连接架总成1和输出轴头31均设置在框架2的一端，连接架总成1与被测拖拉机的牵引点连接，输出轴头31通过万向节联轴器与拖拉机的动力输出轴键连接。输出轴头31能够将拖拉机的扭矩和转速传入测试组件3。连接架总成1用来在加载试验进行时固定拖拉机与检测装置的相对位置，通过调节长度实现测试位置调节。控制组件4中存储有载荷谱数据库，控制组件4与扭矩传感器32、电涡流测功机33和拖拉机上各传感器电连接，以通过控制组件4调整电涡流测功机33模拟实际作业工况。

其中，控制组件4根据载荷谱数据库中的载荷谱控制电涡流测功机33模拟实际作业工况，控制组件4实时根据扭矩传感器32和拖拉机上各传感器调整电涡流测功机33。

本实施例中，为满足拖拉机的动力输出轴扭矩和转速的加载，电涡流测功机33的数量可为多个，各电涡流测功机33通过传动轴34依次连接。例如，采用两台电涡流测功机33对180马力的拖拉机PTO的检测，如果大于180马力的，则可以串联多台电涡流测功机33。各电涡流测功机33均采用端面齿十字连接传动轴34，能够解决安装式不同的误差，避免高速转动时的窜动，提高传动稳定性。

载荷模拟试验过程中，利用控制组件4获取拖拉机上各传感器的信息。拖拉机上各传感器包括温度传感器、油耗传感器等。控制组件4监测拖拉机动力输出转速、扭矩、发动机功率、油耗等关键参数。从控制组件4中选择需要的载荷谱，控制组件4读取选择的载荷谱，根据载荷谱调节电涡流测功机33的转矩和转速，模拟该载荷谱对应的实际作业工况，即使该拖拉机PTO加载车模拟实际作业载荷。为保证加载的稳定性和效率，控制组件4通过载荷谱调节电涡流测功机33的过程中，还配合扭矩传感器32及其它传感器反馈的信号同时调节电涡流测功机33，实现对电涡流测功机33的动态调节。

本发明实施例提供一种拖拉机PTO加载车，通过控制组件获取拖拉机上各传感器的信息，监测拖拉机动力输出转速、扭矩、发动机功率、油耗等关键参数，对拖拉机实现载荷谱加载，模拟实际作业工况，再配合扭矩传感器反馈调节电涡流测功机，动态调节电涡流测功机的转矩和转速，有效的提升拖拉机性能试验效率，提供准确性能评价报告，给厂家和用户提供参考。此外，该拖拉机PTO加载车可以实时检测拖拉机部件，生成性能曲线，有效对拖拉机进行优化改进。

基于上述实施例，在一个优选的实施例中，本拖拉机PTO加载车为移动试验台，可在室内或室外等多种场合完成拖拉机PTO的各项试验。如图1和图2所示，拖拉机PTO加载车还包括：底盘11、支腿6和地轮5。底盘11设置在框架2底部。支腿6设置在框架2的四周底角，支腿6与控制组件4电连接，通过控制组件4调节底盘11的高度，用来匹配不同马力拖拉机的高度。地轮5设置在框架2上，且地轮5可以升降，平时用来行走移动检测装置，试验时可以收起，以便于拖拉机PTO加载车的移动和固定。

其中，框架2上设有侧门12，侧门12用来查看设备以及进行日常保养维修。

本实施例中，框架2上设有散热器7，散热器7与控制组件4电连接，散热器7包括：侧边散热风扇和顶部散热风扇，侧边散热风扇设置在框架2的两侧，顶部散热风扇设置在框架2的顶部。可选的，侧边散热风扇和顶部散热风扇一共12台，用来加强检测装置的冷却。

本实施例中，还包括：电源8。电源8与扭矩传感器32、电涡流测功机33、控制组件4、支腿6、地轮5和散热器7电连接，以给检测装置中各部件供电。其中，电源8一般采用大容量蓄电池对其进行供电，能够满足室外田间的试验要求。

本实施例中，测试组件3还包括：轴承座35、轴承座支架36和电涡流测功机安装支架37。轴承座35承载输出轴头31，通过轴承座支架36固定在框架2内。电涡流测功机33通过电涡流测功机安装支架37固定在框架2内。扭矩传感器32一端通过法兰与轴承座35连接，扭矩传感器32的另一端通过法兰与电涡流测功机33连接，该结构可以保证扭矩传感器32能够精确的采集到扭矩和转速信号。

本实施例中，如图1和图2所示，显示器9通过电动推杆10可活动的设置在框架2外和框架2内。如图3所示，控制组件包括：控制终端、显示器、数据采集机构。控制终端分别与显示器、数据采集机构电连接、电涡流测功机、支腿、地轮和散热器电连接，数据采集机构与扭矩传感器和拖拉机上的温度传感器和油耗传感器电连接。电涡流测功机通过CAN控制器与控制终端电连接，CAN控制器用来输出电涡流测功机的加载信号。控制终端通过载荷谱数据库选择载荷谱，根据载荷谱调节电涡流测功机的转矩和转速，数据采集机构将采集的多种信号传递至控制终端，控制终端根据信号调整电涡流测功机，并通过显示器显示。

其中，数据采集机构用于采集多种传感器的信号，并将信号输入到控制终端进行处理。控制终端可选用LabVIEW开发，实现加载试验台整体控制包括：传感器数据采集、载荷谱解析和输出、电涡流测功机加载控制、散热器启停、电动推杆伸缩。

综上所述，载荷模拟试验过程中，先接通电源，将被检测拖拉机停放在指定位置，根据被检测拖拉机的动力输出轴高度调整支腿高度，使得输出轴头与拖拉机的动力输出轴满足高度要求，并将框架固定在地面。调整万向节联轴器的长度，通过万向节联轴器连接拖拉机的动力输出轴和输出轴头。调整连接架总成的长度与角度，将连接架总成与拖拉机的下牵引点连接。控制终端在载荷谱数据库中选择载荷谱，散热器开启，显示器从框架中升起并显示相关数据。然后再启动被检测拖拉机，逐渐加大油门，数据采集机构将采集的多种信号传递至控制终端，控制终端根据数据采集机构采集的信号及载荷谱调整电涡流测功机，并通过显示器显示。测试完毕后，关闭被测拖拉机，松开拖拉机的动力输出轴和输出轴头，松开连接架总成与拖拉机的下牵引点，控制终端通过显示器给出性能评价及比较曲线。最后关闭电源，使散热器和显示器关闭，并将显示器收回至框架内。

本发明实施例提供一种基于载荷谱的加载方法，该加载方法通过上述拖拉机PTO加载车进行检测，如图1和图2所示，该拖拉机PTO加载车包括：框架2、测试组件3、连接架总成1和控制组件4。控制组件4均设置在框架2内，测试组件3包括：依次键连接的输出轴头31、扭矩传感器32和电涡流测功机33。电涡流测功机33为风冷式电涡流测功机。连接架总成1和输出轴头31均设置在框架2的一端，连接架总成1与被测拖拉机的牵引点连接，输出轴头31通过万向节联轴器与拖拉机的动力输出轴键连接。输出轴头31能够将拖拉机的扭矩和转速传入测试组件3。连接架总成1用来在加载试验进行时固定拖拉机与检测装置的相对位置，通过调节长度实现测试位置调节。控制组件4中存储有载荷谱数据库，控制组件4与扭矩传感器32、电涡流测功机33和拖拉机上各传感器电连接，以通过控制组件4调整所述电涡流测功机模拟实际作业工况。动力输出检测装置更加具体的结构请参阅图1至图3相关的文字说明，在此不再赘述。

加载方法包括如下步骤：

步骤S1：根据被检测拖拉机的动力输出轴高度调整支腿高度，使得输出轴头与拖拉机的动力输出轴满足高度要求，并将框架固定在地面。

步骤S2：调整万向节联轴器的长度，通过万向节联轴器连接拖拉机的动力输出轴和输出轴头；调整连接架总成的长度与角度，将连接架总成与拖拉机的下牵引点连接。

步骤S3：在载荷谱数据库中选择载荷谱，散热器开启；启动被检测拖拉机，逐渐加大油门；根据数据采集机构采集的信号及载荷谱调整电涡流测功机。

载荷模拟试验过程中，先接通电源，将被检测拖拉机停放在指定位置，根据被检测拖拉机的动力输出轴高度调整支腿高度，使得输出轴头与拖拉机的动力输出轴满足高度要求，并将框架固定在地面。调整万向节联轴器的长度，通过万向节联轴器连接拖拉机的动力输出轴和输出轴头。调整连接架总成的长度与角度，将连接架总成与拖拉机的下牵引点连接。控制终端在载荷谱数据库中选择载荷谱，散热器开启，显示器从框架中升起并显示相关数据。然后再启动被检测拖拉机，逐渐加大油门，数据采集机构将采集的多种信号传递至控制终端，控制终端根据数据采集机构采集的信号及载荷谱调整电涡流测功机，并通过显示器显示。测试完毕后，关闭被测拖拉机，松开拖拉机的动力输出轴和输出轴头，松开连接架总成与拖拉机的下牵引点，控制终端通过显示器给出性能评价及比较曲线。最后关闭电源，使散热器和显示器关闭，并将显示器收回至框架内。

本实施例中，载荷谱数据库中包括多个载荷谱，多个载荷谱提供被测试拖拉机在不同载荷下实际作业过程中的转矩和转速。需要说明的是，载荷模拟加载是利用田间作业载荷谱作为信号输入，通过控制终端(计算机)控制加载平台部件，达到复现田间作业载荷的目的，实时模拟载荷从而测试拖拉机的机具特性。该田间作业载荷谱是经过大量田间试验获得原始数据，并进行筛选和整理得到，相当于一个数据库，包括了拖拉机在不同工况下的多种作业参数，如载荷加载参数：土壤阻力、耕作深度、PTO扭矩、PTO转速、作业时间；性能评价参数：作业速度、发动机功率、油耗、油温、油压、噪声等。

其中，载荷模拟试验过程中，通过将载荷谱中的扭矩与转速进行输入，就可以动态调整电涡流测功机的转矩和转速的大小，模拟田间工况。此外，在整个试验过程中，通过安装多种传感器对拖拉机的状态进行检测，得到其发动机功率、油温、油耗的变化曲线，实现性能评价。

本发明实施例提供一种基于载荷谱的加载方法，通过控制组件获取拖拉机上各传感器的信息，监测拖拉机动力输出转速、扭矩、发动机功率、油耗等关键参数，对拖拉机实现载荷谱加载，模拟实际作业工况，再配合扭矩传感器反馈调节电涡流测功机，动态调节电涡流测功机的转矩和转速，有效的提升拖拉机性能试验效率，提供准确性能评价报告，给厂家和用户提供参考。此外，该拖拉机PTO加载车可以实时检测拖拉机部件，生成性能曲线，有效对拖拉机进行优化改进。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上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精神和范围。