一种拖拉机线控液压转向实验台

1.本实用新型拖拉机转向模拟装置，具体为一种拖拉机线控液压转向实验台。


背景技术：

2.由于工作环境的特殊性，目前拖拉机大多采用液压系统作为其动力输出，转向系统性能直接影响拖拉机行驶过程中操纵稳定性、安全性和舒适性。目前转向系统主要以全液压转向为主，其操纵机构和转向传动机构之间是机械连接，车辆的转向特性随车速而发生变化。全液压转向系统具有作用力大、系统刚性好、布置方便等优点，适合行驶速度较低的车辆。但在行驶过程中，常会出现转向沉重、失灵等故障。本实用新型拖拉机线控液压转向系统利用电子控制技术，取消了方向盘和转向前轮之间的机械连接，摆脱了传统转向定传动比限制，补偿了随车速变化的参数。与传统的转向系统相比，线控液压转向系统具有结构紧凑、占用空间小、转向灵活轻便、性能稳定的优点，具有更高的操作稳定性、可靠性和安全性。
3.线控液压转向系统作为一种新型转向系统，目前在拖拉机上的应用甚少，针对现有技术存在的问题，提出一种拖拉机线控液压转向系统和针对液压缸进行加载模拟控制的拖拉机线控液压转向实验台，能根据拖拉机的实际情况，模拟不同的工况，为将来实车测试做充分准备。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种拖拉机线控液压转向实验台。
5.为了达到以上目的，本实用新型的拖拉机线控液压转向实验台，其特征在于：包括方向盘、光电编码器、加载旋钮、加载ecu、转向ecu、转向传动机构、液压加载系统、转向液压系统；
6.所述光电编码器，设置在所述方向盘上，与转向ecu电路相接；
7.所述加载旋钮与加载ecu电路相接；
8.所述转向传动机构，包括车轮a、铰链a、转向梯形臂a、转向节a、转角传感器、车桥、转向横拉杆、转向节b、转向梯形臂b、铰链b、车轮b、转向摇臂a、位移传感器a、转向油缸、加载油缸、位移传感器b、转向摇臂b、铰链c、铰链d；转向梯形臂a、转向横拉杆、转向梯形臂b三者通过铰链a及铰链b铰接；转向油缸的推杆与转向摇臂a通过铰链c铰接；加载油缸的推杆与转向摇臂b通过铰链d铰接；位移传感器a安装在转向油缸上，并与转向ecu电路相接；位移传感器b安装在加载油缸上，并与加载ecu电路相接；转角传感器与转向ecu电路相接；
9.所述液压加载系统，包括油压传感器a、油压传感器b、电液伺服阀a、蓄能器a、电磁比例溢流阀a、溢流阀a、电流比例放大器a、单向阀a、油泵a、滤清器a、单向阀b、溢流阀b、油泵b、电机a、油箱；其中油压传感器a、油压传感器b、电液伺服阀a、蓄能器a、电磁比例溢流阀a、溢流阀a、单向阀a、油泵a、滤清器a、单向阀b、溢流阀b、油泵b通过油路相接，同时电液伺
服阀a及电磁比例溢流阀a与电流比例放大器a电路相接，油压传感器a、油压传感器b与加载ecu电路相接；电流比例放大器a与加载ecu电路相接；
10.所述转向液压系统，包括油压传感器c、油压传感器d、电液伺服阀b、电流比例放大器b、蓄能器b、溢流阀c、单向阀c、电磁比例溢流阀b、油泵c、滤清器b、电机b、油箱；其中油压传感器c、油压传感器d、电液伺服阀b、蓄能器b、溢流阀c、单向阀c、电磁比例溢流阀b、油泵c、滤清器b通过油路相接，同时电液伺服阀b及电磁比例溢流阀b与电流比例放大器b电路相接，油压传感器c、油压传感器d与转向ecu电路相接；电流比例放大器b与转向ecu电路相接；
11.本实用新型的效果为：拖拉机线控液压转向系统可以由主控制器确定拖拉机的行驶工况，同时可模拟车辆转向传动装置所受的阻力，真实反映拖拉机线控转向系统对驾驶员转向输入的响应能力，降低路面实际测试的风险，提高了整个实验系统的可靠性和安全性。
附图说明
12.图1是本实用新型整体结构示意图；
13.图2是本实用新型转向传动机构结构示意图；
14.图3是本实用新型液压加载系统结构示意图；
15.图4是本实用新型转向液压系统结构示意图。
16.图中标号名称：1、方向盘；2、光电编码器；3、加载旋钮；4、加载ecu；5、转向ecu；6、转向传动机构；7、液压加载系统；8、转向液压系统；601、车轮a；602、铰链a；603、转向梯形臂a；604、转向节a；605、转角传感器；606、车桥；607、转向横拉杆；608、转向节b；609、转向梯形臂b；610、铰链b；611、车轮b；612、转向摇臂a；613、位移传感器a；614、转向油缸；615、加载油缸；616、位移传感器b；617、转向摇臂b；618、铰链c；619、铰链d；701、油压传感器a；702、油压传感器b；703、电液伺服阀a；704、蓄能器a；705、电磁比例溢流阀a；706、溢流阀a；707、电液比例控制器a；708、单向阀a；709、油泵a；710、滤清器a；711、单向阀b；712、溢流阀b；713、油泵b；714、电机a；715、油箱；801、油压传感器c；802、油压传感器d；803、电液伺服阀b；804、电液比例控制器b；805、蓄能器b；806、溢流阀c；807、单向阀c；808、电磁比例溢流阀b；809、油泵c；810、滤清器b；811、电机b。
具体实施方式
17.基于其主要是用于模拟车辆转向传动装置所受到的阻力，真实反映了拖拉机转向系统对驾驶员转向输入的响应能力。本实用新型的目的在于提供一种拖拉机线控液压转向实验台。
18.本实用新型提供以下技术方案：一种拖拉机线控液压转向实验台。其特征在于：其特征在于：包括方向盘1、光电编码器2、加载旋钮3、加载ecu4、转向ecu5、转向传动机构6、液压加载系统7、转向液压系统8；
19.所述转向机械机构6包括车轮a601、铰链a602、转向梯形臂a603、转向节a604、转角传感器605、车桥606、转向横拉杆607、转向节b608、转向梯形臂b609、铰链b610、车轮b611、转向摇臂a612、位移传感器a613、转向油缸614、加载油缸615、位移传感器b616、转向摇臂b617、铰链c618、铰链d619；
20.所述液压加载系统7包括油压传感器a701、油压传感器b702、电液伺服阀a703、蓄能器a704、电磁比例溢流阀a705、溢流阀a706、电液比例控制器a707、单向阀a708、油泵a709、滤清器a710、单向阀b711、溢流阀b712、油泵b713、电机a714、油箱715；
21.所述转向液压系统8包括油压传感器c801、油压传感器d802、电液伺服阀b803、电液比例控制器b804、蓄能器b805、溢流阀c806、单向阀c807、电磁比例溢流阀b808、油泵c809、滤清器b810、电机b811、油箱715。
22.加载ecu4根据加载旋钮3输入的加载力的大小，输出相应的电流信号给电液比例控制器a707；电液比例控制器a707将加载ecu4输出的电流信号放大，从而驱动电液伺服阀a703和电磁比例溢流阀a705；电机a714通电后带动油泵a709和油泵b713工作，液压油从油箱715经滤清器a710过滤，分别进入油泵a709、油泵b713；液压油经过单向阀a708进入电液伺服阀a703；电液比例控制器a707通过调整电流改变电液伺服阀a703的阀芯位移，改变液压油的流量大小和油压大小；油压传感器a701、油压传感器b702分别将加载油缸615两端的油压信号反馈至加载ecu4；蓄能器a704、溢流阀b712维持油路的稳定；加载油缸615内部活塞移动产生加载力，此加载力传递至转向传动机构6，模拟汽车转向时所受的加载力；位移传感器b616位于加载油缸615上部，其主要检测加载油缸615的位移信号，并将位移信号反馈至加载ecu4，实现液压加载系统7的反馈调节；
23.光电编码器2接收来自方向盘1的转角信号，输出电流信号给转向ecu5；转向ecu5根据光电编码器2输入的电流信号，输出相应的电流信号给电液比例控制器b804；电液比例控制器b804将转向ecu5输出的电流信号放大，从而驱动电液伺服阀b803和电磁比例溢流阀b808；电机b811通电后带动油泵c809工作，液压油从油箱715经滤清器b810过滤，进入油泵c809；液压油经过单向阀c807进入电液伺服阀b803；电液比例控制器b804通过调整电流改变电液伺服阀b803的阀芯位移，改变液压油的流量大小和油压大小；油压传感器c801、油压传感器d802检测到的转向油缸614两端油压数据能够反映液压加载系统7所加载荷的变化，同时将转向油缸614两端油压信号反馈至转向ecu5，转向ecu5发出相应电流信号经电液比例控制器b804放大后驱动电磁比例溢流阀b808进而控制油路油压的稳定，实现变载荷转向过程油路油压的自动补偿调整；蓄能器b805、溢流阀c806维持油路的稳定；转向油缸614内部活塞移动产生驱动力，此动力传递至转向传动机构6；位移传感器a613位于转向油缸614上部，其主要检测转向油缸614的位移信号，并将位移信号反馈至转向ecu5，实现转向液压系统8的反馈调节；
24.来自转向油缸614的动力通过铰链c618传递到转向摇臂a612；转向摇臂a612和转向梯形臂a603是固定连接；所以动力从转向摇臂a612传递到转向梯形臂a603，转向梯形臂a603的一边连接着转向节a604，另一边连接着转向横拉杆607；转向节a604带动车轮a601转动；动力从梯形臂a603通过铰链a602传递到转向横拉杆607；转向横拉杆607通过铰链b610将动力传递到转向节b608，转向节b608带动车轮b611，从而实现实验台架的转向；
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.实施例1：本实用新型提供的线控液压转向实验台包括方向盘1、光电编码器2、加
载旋钮3、加载ecu4、转向ecu5、转向传动机构6、液压加载系统7、转向液压系统8。当方向盘1转动时，光电编码器2将方向盘转角信息传给转向ecu5，转向ecu5经过内部计算后对转向液压系统8输入相应的控制电流，使得转向传动机构6动作进行转向，而液压加载系统7通过加载旋钮3，将加载信号传递到加载ecu4，产生相应作用力来模拟车辆行驶所受的阻力。
27.加载ecu4根据加载旋钮3输入的加载力的大小，输出相应的电流信号给电液比例控制器a707，电液比例控制器a707放大电流信号，驱动电液伺服阀a703和电磁比例溢流阀a705；电机a714通电后带动油泵a709和油泵b713工作，液压油从油箱715经滤清器a710过滤，分别进入油泵a709、油泵b713；液压油经过单向阀a708进入电液伺服阀a703；电液比例控制器a707改变液压油的流量和油压大小；油压传感器a701、油压传感器b702分别将加载油缸615两端的油压信号反馈至加载ecu4；蓄能器a704、溢流阀b712维持油路的稳定；加载油缸615内部活塞移动产生加载力，此加载力传递至转向传动机构6，模拟汽车转向时所受的加载力；位移传感器b616检测加载油缸615的位移信号，并将位移信号反馈至加载ecu4，实现液压加载系统7的反馈调节。
28.电液比例控制器b804将转向ecu5输出的电流信号放大，从而驱动电液伺服阀b803和电磁比例溢流阀b808；电机b811通电后带动油泵c809工作，液压油从油箱715经滤清器b810过滤，进入油泵c809；液压油经过单向阀c807进入电液伺服阀b803；电液比例控制器b804通过调整电流改变液压油的流量和油压大小；油压传感器c801、油压传感器d802检测转向油缸614两端油压数据，同时将转向油缸614两端油压信号反馈至转向ecu5，转向ecu5发出相应电流信号经电液比例控制器b804放大后驱动电磁比例溢流阀b808，进而控制油路油压的稳定，实现变载荷转向过程油路油压的自动补偿调整；蓄能器b805、溢流阀c806维持油路的稳定；转向油缸614内部活塞移动产生驱动力，此动力传递至转向传动机构6；位移传感器a613检测转向油缸614的位移信号，并将位移信号反馈至转向ecu5，实现转向液压系统8的反馈调节。
29.来自转向油缸614的动力通过铰链c618传递到转向摇臂a612，再从转向摇臂a612传递到转向梯形臂a603，转向梯形臂a603的一边连接着转向节a604，另一边连接着转向横拉杆607，转向节a604带动车轮a601转动；动力从梯形臂a603通过铰链a602传递到转向横拉杆607；转向横拉杆607通过铰链b610将动力传递到转向节b608，转向节b608带动车轮b611，从而实现实验台架的转向。
30.除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

技术特征：
1.一种拖拉机线控液压转向实验台，其特征在于：包括方向盘(1)、光电编码器(2)、加载旋钮(3)、加载ecu(4)、转向ecu(5)、转向传动机构(6)、液压加载系统(7)、转向液压系统(8)；所述光电编码器(2)设置在所述方向盘(1)上，与转向ecu(5)电路相接；所述加载旋钮(3)与加载ecu(4)电路相接；所述转向传动机构(6)包括车轮a(601)、铰链a(602)、转向梯形臂a(603)、转向节a(604)、转角传感器(605)、车桥(606)、转向横拉杆(607)、转向节b(608)、转向梯形臂b(609)、铰链b(610)、车轮b(611)、转向摇臂a(612)、位移传感器a(613)、转向油缸(614)、加载油缸(615)、位移传感器b(616)、转向摇臂b(617)、铰链c(618)、铰链d(619)；转向梯形臂a(603)、转向横拉杆(607)、转向梯形臂b(609)三者通过铰链a(602)及铰链b(610)铰接；转向油缸(614)的推杆与转向摇臂a(612)通过铰链c(618)铰接；加载油缸(615)的推杆与转向摇臂b(617)通过铰链d(619)铰接；位移传感器a(613)安装在转向油缸(614)上，并与转向ecu(5)电路相接；位移传感器b(616)安装在加载油缸(615)，并与加载ecu(4)电路相接；转角传感器(605)与转向ecu(5)电路相接；所述液压加载系统(7)包括油压传感器a(701)、油压传感器b(702)、电液伺服阀a(703)、蓄能器a(704)、电磁比例溢流阀a(705)、溢流阀a(706)、电液比例控制器a(707)、单向阀a(708)、油泵a(709)、滤清器a(710)、单向阀b(711)、溢流阀b(712)、油泵b(713)、电机a(714)、油箱(715)；其中油压传感器a(701)、油压传感器b(702)、电液伺服阀a(703)、蓄能器a(704)、电磁比例溢流阀a(705)、溢流阀a(706)、单向阀a(708)、油泵a(709)、滤清器a(710)、单向阀b(711)、溢流阀b(712)、油泵b(713)通过油路相接，同时电液伺服阀a(703)及电磁比例溢流阀a(705)与电液比例控制器a(707)电路相接，油压传感器a(701)、油压传感器b(702)与加载ecu(4)电路相接；电液比例控制器a(707)与加载ecu(4)电路相接；所述转向液压系统(8)包括油压传感器c(801)、油压传感器d(802)、电液伺服阀b(803)、电液比例控制器b(804)、蓄能器b(805)、溢流阀c(806)、单向阀c(807)、电磁比例溢流阀b(808)、油泵c(809)、滤清器b(810)、电机b(811)、油箱(715)；其中油压传感器c(801)、油压传感器d(802)、电液伺服阀b(803)、蓄能器b(805)、溢流阀c(806)、单向阀c(807)、电磁比例溢流阀b(808)、油泵c(809)、滤清器b(810)通过油路相接，同时电液伺服阀b(803)及电磁比例溢流阀b(808)与电液比例控制器b(804)电路相接，油压传感器c(801)、油压传感器d(802)与转向ecu(5)电路相接；电液比例控制器b(804)与转向ecu(5)电路相接。

技术总结
本实用新型公开了一种拖拉机线控液压转向实验台，包括方向盘、光电编码器、加载旋钮、加载ECU、转向ECU、转向传动机构、液压加载系统、转向液压系统；所述转向液压系统及所述转向加载系统都包括油压传感器、电液伺服阀、电液比例控制器、蓄能器、溢流阀、单向阀、电磁比例溢流阀、油泵、滤清器、电机、油箱，用于实现转向的控制及加载的控制；所述转向传动机构包含油缸、转向梯形、车轮、转角传感器、位移传感器，用于执行转向及加载指令。本实用新型的线控液压转向系统可以由主控制器确定拖拉机的行驶工况，同时可模拟拖拉机转向传动装置所受的阻力，真实反映拖拉机转向系统对驾驶员转向输入的响应能力。的响应能力。的响应能力。


技术研发人员：鲁植雄 安宇辉 王雨彤 周俊博 黄薛凯 孙海龙 杨志国 邓晓亭
受保护的技术使用者：南京农业大学
技术研发日：2021.11.17
技术公布日：2022/5/25