拖拉机带辅助油缸的悬挂机构速度分析 (2)

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1、万方数据2006年第3期新疆农机化·开发研究·拖拉机带辅助油缸的悬挂机构速度分析孙晓安，韩江义，张建军(1．新疆机械研究院，新疆乌鲁木齐830011；2．广西大学机械院；3．新疆绿色使者空气环境技术有限公司)摘要：运用解析法对带有辅助油缸装置的半分置式拖拉机悬挂机构进行提升速度分析，推导主油缸与辅助油缸的同步速比计算的数学模型，并应用计算机编程优化悬挂机构的结构参数和工作参数。关键词：拖拉机；悬挂机构；速度分析中图分类号：$225文献标识码：B文章编号：1007—7782(2006)03-0041—031前言拖拉机悬挂机构是连接农机具的一套杆件机构，用以传递拖拉机对农机具的升降力和牵引力。对

2、给定的悬挂机构进行速度分析，目的是分析各杆件的的速度，尤其是油缸活塞速度和下悬挂点的速度关系，油缸速度和农具的速度关系。由于农具质心不确定，所以国际统一规定把下悬挂点后610mm作为标准农具质心点。一般在设计中主要求得悬挂机构下悬挂点速比和标准农具质心点的速比。通过悬挂机构在提升过程中农具质心点的速比可以掌握农具在升降过程中的速度变化规律，最终确定悬挂机构的最大提升力、提升行程和提升速度。因此，提升速度分析是对悬挂机构进行设计或优化的重要理论依据。悬挂机构的液压系统一般有三种结构形式，整体式、分置式和半分置式。轮式拖拉机一般采用半分置式(图1o控制阀、油缸、操纵机构在一个壳体中，液压泵在壳体

3、外，这个壳体一般称为液压提升器。由于提升器内部杆件反馈机构和控制油路的复杂性，一般在一个系列拖拉机中，只装一种提升器，为了增加系列中较大功率拖拉机的提升力，通常采用外加辅助油缸的办法，可以加装1个或2个辅助油缸。如图2，MN相当于辅助油缸，DG为外提升臂。辅助油缸通常以后传动箱上某一点为支点，活塞杆连接在外提升臂上，辅助油缸通过推动外提升收稿日期：2006—05—22臂增加悬挂机构的提升力。图1拖拉机悬挂机构1．下拉杆2．提升杆3．上拉杆4．外提升臂5．提升轴6．主油缸7．提升器目前，对于悬挂系统的速度分析常采用传统的90转向速度图计算速比，不适合主油缸外加辅助油缸的悬挂机构速度分析。另外，

4、采用90转向速度图计算速比是通过作图得出悬挂机构约10个点的速比，然后把这些点的速比描在一个直角坐标系中，制成速比曲线。这样分析不但费时费工，而且计算结果精度不高。因此，本文采用解析法对带有辅助油缸的悬挂机构进行提升速度分析，推导出适合计算机编程的数学模型。l图2加装辅助油缸的悬挂机构2速度分析图2中B点是主油缸活塞和活塞推杆的铰接点，BO是推杆，ODG是刚性构架，OD是内提升臂，DG是外提升臂；提升臂围绕D点转动，E是下拉杆铰接点，D，E都在机体上，MN表示辅助油缸，M点在机体上，是辅助油缸的支撑点，辅助油缸在N点推万方数据·开发研究·新疆农机化2006年第3期动外提升臂。F点是上拉杆铰接

5、点，T是上悬挂点，I点是下悬挂点，GH是提升杆，TIK是标准刚性农具三角架。对悬挂机构的速度分析主要是计算传动速比；一个是悬挂点速比，另一个是标准农具质心点速比。可以由下列公式表示：主油缸下悬挂点的速比：f，=鲁=罢老(1)辅助油缸下悬挂点速比：凹=鲁=罢尝(2)主油缸农具质心速比珏J=鲁=蓑筹(3)辅助油缸农具质心速比艘=等=罢警(4)式中眩——下悬挂点I的速度竖直分量；lib——主油缸活塞的速度：Vkz——农具质心速度竖直分量；Vn——辅助油缸的速度；厶——下悬挂点高度尺寸；kz——农具质心的高度尺寸；S——主油缸，长度尺寸；S——辅助油缸的长度尺寸。以外提升臂位置角d为自变量导出厶，勉

6、，5，，&的函数表达式。(1)如图3：主油缸和内提升臂可以视为曲柄滑块机构。在四边形ABOD中建立矢量封闭四边形：BA+AD=BD+OD，移项得：BA+AD一019=BO。等号两边向量各自取点积，将向量的长度和角度带人得：$12-2srcos(03+口l-2er—sin(0l一03)+孑+，2lo=0。式中，01=万一铲∞。式中卜主油缸和水平线的夹角；a——外提升臂的位置角；∞——内外提升臂的刚性夹角；S。、，、e、／o为各个向量的长度。d是自变量。解方程得：s,--A(“)：』半掣址(5)式中Al=2rsin(03+万一口一(

7、))一2e画n(岛一理一【o)；蜀=4(e2+r2岔)。G图3

8、主油缸与提升臂简图(2)辅助油缸和外提升臂的连接可以认为是导杆机构，如图4，在三角形DNM中利用余弦定理得：．42．S勘(口)_／15+^42—2115cos(只)式中良=仃一7一晓一口；y——机架与水平线的夹角；0——如图4所示是已知量；五厂一提升轴心辅助油缸支撑点的距离；五广一提升轴心到辅助油缸铰接点的距离。显然只有d是变量，因此：S专正(af)=、肛52+^42—2五矗；cos(只)(6)G图4辅助油缸