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大功率拖拉机牵引机组虚拟样机模型研究及匹配优化

胡德民;姚瑞央

【摘要】Thispapertookcombinedcultivatorasthetractionobjects,

selectedtractionefficiency、workingefficiencyandfuelconsumptionrate

ofthetractionunitsasobjectivesperformance,taking

Dongfanghong1604tractorand1LZ-7.2com-binedcultivatorasreference,

establishedthevirtualprototypeoftractionunits(VP).Thenimplemented

acontrolsolutionwhichtakesdragcoefficient,widthandworkingdepth

ofthetractionobjects,workingratioofthetransmissiongearasin-put

parameter,andthethreeperformancesasoutput.Withthistractionunits

VP,theusercansimulatedtheperformanceofthetractionunits,and

matchtractionunitsandtheworkingratioofthetransmissiongear.%

以联合整地机为拖拉机牵引对象，以牵引机组的牵引效率、作业效率、燃油经济性

为性能目标，以东方红1604拖拉机和1LZ-7．2型联合整地机为参考，建立了大

功率拖拉机牵引机组的虚拟样机模型。在机械系统仿真软件ADAMS环境中，实

现了以农具牵引阻力系数、幅宽、挡位传动比、耕深为虚拟样机的输入，以3个

性能目标为输出的控制方案。利用本虚拟样机，可以仿真牵引机组的性能，并进行

拖拉机与牵引农具的性能匹配和优化。

【期刊名称】《农机化研究》

【年(卷),期】2013(000)007

【总页数】4页(P20-23)

【关键词】大功率拖拉机;牵引机组;虚拟样机;匹配;优化

【作者】胡德民;姚瑞央

【作者单位】许昌职业技术学院机电工程系，河南许昌461000;许昌职业技术学

院机电工程系，河南许昌461000

【正文语种】中文

【中图分类】S232.3

0引言

大功率轮式拖拉机是现代化农业生产中必备的大型动力机械，发展大功率轮式拖拉

机能够促进我国拖拉机行业的技术进步和产业升级。拖拉机机组匹配的恰当与否反

映了拖拉机设计与使用水平的高低。完成拖拉机机组系统的匹配和优化可使中国大

功率拖拉机的性能得到一定程度的提高，增强我国农业装备制造业的创新能力和核

心竞争力，缩小与发达国家的差距，引领农业装备制造业跨越发展，为农业现代化

和社会主义新农村建设提供技术装备支撑[1]。

1目标性能数学建模

本文以1LZ-7.2型联合整地机为参考[2]，设计了联合整地机，从前至后的工作部

件为交错对置式排列的两组圆盘耙、两组平地齿板、3组圆形镇压器。其中，3组

镇压器成品字型排列，其幅宽之和为联合整地机幅宽。以牵引机组的牵引效率、作

业效率和燃油经济性为性能目标进行数学建模及分析。

1.1牵引效率

拖拉机的牵引效率是评价拖拉机牵引性能的重要指标，以ηT表示，其数值可说明

发动机有效功率以牵引作业的方式输出时损失的相对程度，牵引效率越高，损失相

对越小[4]。

(1)

其中，v=(1-δ)·vT，PT=Pe·B。则

ηT(x)=ηc·Pe·B·(1-δ)/Pq

(2)

式中Pe—联合整地机单位幅宽阻力(N/m)；

Pq—驱动轮所受驱动力总和(N)；

Ne—发动机的有效功率(kW)；

NT—牵引功率(kW)；

ηc—拖拉机传动系统效率；

vT—拖拉机无打滑行驶速度(km/h)；

δ—滑转率；

B—联合整地机幅宽(m)。

1.2作业效率

拖拉机牵引机组的工作效率为联合整地机组每小时的整地面积[5]，即

S=B×v

(3)

式中S—作业工作效率(m2/s)；

B—联合整地机的作业幅宽(m)；

v—拖拉机工作速