拖拉机电控液压悬挂系统提升力的试验与研究

张含思 张云硕 徐峰 李广宇 孟长伊

摘要：操纵和调节农具是拖拉机液压悬挂系统的主要功能，因此拖拉机液压提升力性能试验是对拖拉机产品进行众多性能测试中的一项基本也是必要的试验。文章利用拖拉机电控液压悬挂系统检测试验台对四川川龙制造厂生产的CLDS354型号拖拉机提升力进行了检测，阐述了试验方法并分析了试验结果。根据试验结果拟合出悬挂点处及框架处提升力估算公式和拟合曲线，实现了对该型号拖拉机不同提升高度提升力的估算。

Abstract： Manipulating and adjusting the farm implements is the main function of the tractor hydraulic suspension system. Therefore， the tractor hydraulic lift capacity performance test is a basic and necessary test for many performance tests of tractor products. In this paper， the lifting capacity of the CLDS354 tractor produced by Sichuan Chuanlong Factory was tested by the tractor electric control hydraulic suspension system test bench. The testing method was described and the testing results were analyzed. According to the testing results， the lifting force estimation formula and the fitting curve at the suspension point and the frame are fitted， and the estimation of the lifting forcefor different lifting heights of the tractor is realized.

關键词：拖拉机;悬挂系统;提升力;估算

Key words： tractor;suspension system;lifting force;estimate

中图分类号：S219.1                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）02-0231-03

0  引言

近年来，在党的政策支持下，我国的农业机械化进程飞速发展。拖拉机作为重要的农机动力装备，由于作业领域广泛，在农业生产和农业机械化发展中发挥着至关重要的作用[1-2]。拖拉机悬挂系统，是拖拉机的重要组成部分。液压悬挂装置是拖拉机连接和提升机具的杆件组成的空间结构，是将机具挂接在拖拉机上，传递牵引力，液压操纵升降机具，控制耕深和输出液压能的装置。其特性将直接影响到机具的作业质量[3-4]。

为了检验所设计电控液压悬挂系统的性能和制造质量是否达到要求，须对产品进行严格的检测。国家标准GB/T3871.4-2206规定的检测提升能力检测内容包括临界提升力、最大提升力、提升时间、静沉降和液压输出等[5]。拖拉机提升力的检测主要包括检测拖拉机三点悬挂装置在下悬挂点处及安装农机具框架后框架处的最低位置处下悬挂点离地高度、垂直移动量、整个提升范围内的最大提升力、最高提升位置时立柱倾角以及与之对应的拖拉机安全阀的压力[6]。

1  试验方法

采用拖拉机电控液压悬挂系统检测试验台进行提升力加载试验。试验分为两部分——即下悬挂点提升力检测及框架处提升力检测。将不带配重的拖拉机固定在试验平台指定区域内（前后轮胎放置止退器），保持拖拉机处在水平状态，防止拖拉机轮胎在受到动力提升的反作用力时发生变形。悬挂杆件应调整到当下拉杆处在水平位置时框架的立柱处于垂直位置。初始调整应尽可能使立柱从垂直位置到框架处于最高位置时，立柱至少转过10[7-8]。

1.1 下悬挂点处提升力检测方法

在连接两个下悬挂点的水平杆上施加一个能够测量的垂直向下的力。该力应位于拖拉机纵向中心平面内，并在整个提升范围内保持垂直。为确保测量精度，应注意避免在力作用下出现的扭转现象。有效提升力和相应的液压压力应在整个提升范围内间隔大致相等的至少6点处测定，包括最高点和最低点两个极限位置每点的力应为克服静载荷所发挥的最大值此外，应测量提升行程。试验时记录的压力应超过安全阀最小调定压力。将测得的提升力最小值修正到相当于液压提升系统安全阀最小调定压力的90%时的对应值，该修正值即为整个提升范围内的最大提升力[9-10]。

下悬挂点动力提升行程应满足表1规定[11]

1.2 框架处提升力检测检测方法

将具有下列特征的框架连接到三点悬挂杆件上：立柱高度和下悬挂点到拖拉机中心线的距离应符合GB/T 1593.1，GB/T 1593.2，GB/T 1593.4规定的拖拉机的悬挂类别。如果拖拉机的悬挂类别不止一个时，试验用类别由制造厂选定;质心应在下悬挂点后610mm、与立柱垂直的两下悬挂点的中心线上。在悬挂框架质心处施加一可测量的垂直向下的力，将框架质量与所施加的力相加作为提升力。其余测试方法与下悬挂点处提升力测试方式相同。

被测拖拉机的主要技术参数如表2。

全行程最大提升力计算方法：

Pmin—使用说明书所规定安全阀最小调定压力，单位为MPa;Fmax—全行程最大提升力，单位为kN;F0—各分点最大提升力中最小值，单位为kN;P0—实测安全阀调定压力，单位为MPa。

2  试验结果

按照上述试验方法进行试验。将试验数据绘制成如下表格，见表3、表4。

3  结果分析

在进行下悬挂点处提升力检测试验时，加载点的提升行程为494mm，满足表1中规定的0类悬挂杆件提升要求。在整个动力提升行程范围内均匀的选取7个点，进行提升力测量。当加载处在动力提升行程范围内最低处时，测得提升力最大。根据全行程最大提升力计算方法，计算得到全行程最大提升力：

在进行框架处提升力检测试验时，同样在整个动力提升行程范围内均匀的选取7个点，进行提升力测量。通过试验台测得加载点动力提升行程590mm。当加载处在动力提升行程范围内最高处时，测得提升力最大。根据全行程最大提升力计算方法（1），得出全行程最大提升力为：

将在下悬挂点与框架从最低一直升到最高的过程中依次测量7个数据点，

{Fi，Hi}（i=0，1，2，3，4，5，6）利用最小二乘法，求出拟合曲线，即

其中α0，α1，…，αn为回归系数，n为拟合多项式的最高次数。

将上述试验数据绘制并拟合成两条曲线，如图1所示。

F1—框架处最大提升力;F2—下悬挂点处最大提升力;H—提升高度。

由图1可知，下悬挂点处的提升力随提升高度的变大而增大，趋势明显。框架处的提升力在提升高度变大的情况下，变化趋势比较平稳。在高于水平位置的提升高度时，下悬挂点处相较于框架处能提供较大的提升力。在最低点处，下悬挂点处提供更小的提升力;最高点处，下悬挂点处可以提供更大的提升力。框架处提升功能适用于提升力随提升高度变化比较平缓的工作情况中。下悬挂点处提升功能适用于提升力随提升高度变化较大的工况中。

4  结论

在进行拖拉机提升能力试验时，需要满足的前提条件是：选取已经完成磨合并不带配重的拖拉机，将其固定在试验台面上。在拖拉机靠近外部接头的位置安装一个测压装置，测量安全阀的开启压力。测量液压油油温，保证油液温度达到65℃±5℃。按照国标规定的使用标准调整悬挂杆件，使其达到典型且可重复的工作状态。

该下悬挂点提升能力及框架处提升能力均符合设计要求。提升行程及下悬挂点高度符合国标GB/T1953.4-2004的规定。通过拟合出的曲线可以在拖拉机后悬挂系统提升行程内估算出不同提升高度处的提升力。如果选用试验数据足够多，则可以获得更精确的拟合公式及拟合曲线。得出的估算值更接近實际测量值，误差更小。悬挂点处提升力可以用于随提升行程的增大而不断提高的工况中，并能提供较大的提升力。框架处提升力随提升行程的变化不大，适用于加载力比较稳定的工况中。

参考文献：

[1]畅雄勃.拖拉机液压提升能力试验研究[J].中国农机化学报（4）：134-136.

[2]徐白林，王超安，丁寒江.新农村建设与拖拉机市场发展[C]//第七届中国农机论坛暨第五届亚洲农机峰会中国农业机械流通协会四届五次理事会.

[3]王会明，侯加林，赵耀华，等.拖拉机液压悬挂机构自动控制系统[J].农业机械学报，2006（10）.

[4]龚学英.拖拉机液压悬挂系统的使用与故障排除[J].农业机械，2015（21）：115-116.

[5]朱晨阳.拖拉机液压悬挂试验台的开发[D].2014.

[6]栾圣罡.拖拉机液压提升器提升能力检测试验台的设计研究[D].东北农业大学，2002.

[7]GB/T3871.1-2006，农业拖拉机 试验规程第1部分：通用要求[S].

[8]GB/T1593.1-1996，农业轮式拖拉机后悬挂三点悬挂装置第1部分：1、2、3和4类[S].

[9]Report on test in accordance with OECD standard code 2 for the official testing of agriculture tractors[R].Lin-coln，Nebraska USA：OECD Appraval No.2/2817，2014.

[10]Report on test in accordance with OECD standard code 2 for the official testing of agriculture tractors[R].Lin-coln，Nebraska USA：OECD Appraval No.2/2809，2014.

[11]DG/T001-2011，农业轮式和履带拖拉机推广鉴定大纲[S].