[发明专利]用于拖拉机变速箱内腔的扭矩检测装置及检测方法

权利要求书

1.一种用于拖拉机变速箱内腔的扭矩检测装置，包括：主箱信号盘（1）、主箱检测传感器（2）、主箱信号盘花键套（3）、变速箱壳体（4）、前轴承（5）、弹性信号轴（6）、动力输出轴（7）、动力输出从动齿轮（8）、副箱信号盘（9）、副箱检测传感器（10）、后轴承（11）、动力输出主动齿轮（12）、动力输出轴轴承（13）、发动机（14）、控制器（15）；其特征在于：主箱信号盘花键套（3）通过花键与弹性信号轴（6）连接；弹性信号轴（6）分别通过前轴承（5）和后轴承（11）支撑在变速箱壳体（4）的轴承孔中；主箱信号盘（1）和副箱信号盘（9）分别套装在主箱信号盘花键套（3）和弹性信号轴（6）上；动力输出主动齿轮（12）通过花键与弹性信号轴（6）连接；动力输出主动齿轮（12）和动力输出从动齿轮（8）相互外啮合；动力输出从动齿轮（8）通过内花键与动力输出轴（7）连接；动力输出轴（7）通过两个动力输出轴轴承（13）支撑在变速箱壳体（4）的轴承孔中；主箱检测传感器（2）和副箱检测传感器（10）通过螺栓固定在变速箱壳体（4）外侧；主箱检测传感器（2）和副箱检测传感器（10）分别通过线束与控制器（15）连接，控制器（15）通过线束与发动机（14）连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于拖拉机变速箱内腔的扭矩检测装置，其特征在于：主箱检测传感器（2）与主箱信号盘（1）中心对齐，主箱检测传感器（2）与主箱信号盘（1）的主箱信号盘外圆直径间隙（S1）为0.5~1mm；副箱检测传感器（10）与副箱信号盘（9）中心对齐，副箱检测传感器（10）与副箱信号盘（9）的副箱信号盘外圆直径间隙（S2）为0.5~1mm；主箱检测传感器（2）通过线束与控制器（15）正极连接，副箱检测传感器（10）通过线束与控制器（15）负极连接；控制器（15）通过螺栓固定在拖拉机驾驶室内部，控制器（15）与发动机（14）通过控制总线连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于拖拉机变速箱内腔的扭矩检测装置，其特征在于：主箱信号盘花键套（3）与主箱信号盘（1）过盈配合连接，两者之间卡簧轴向定位；弹性信号轴（6）与副箱信号盘（9）过盈配合连接，两者之间卡簧轴向定位；主箱信号盘（1）外圆处开有两个对称开口，端面刻有初始安装标记，副箱信号盘（9）外圆处开有两个对称开口，端面刻有初始安装标记；主箱信号盘（1）与副箱信号盘（9）外圆两个对称开口对齐安装，靠端面安装标记定位。

4.根据权利要求1所述的一种用于拖拉机变速箱内腔的扭矩检测装置，其特征在于：主箱信号盘花键套（3）通过花键轴与拖拉机离合器压盘内花键连接；拖拉机离合器外盘与发动机飞轮螺栓连接；动力输出轴（7）通过内花键与动力输出轴头连接；动力输出轴头内嵌在动力输出轴（7）内部，并通过卡簧定位。

5.根据权利要求1所述的一种用于拖拉机变速箱内腔的扭矩检测装置，其特征在于：具体检测方法为：

【1】初择特定工作挡位

发动机（14）启动后，驾驶员根据实际作业工况，设定动力挡、区段挡、换向挡及爬行挡；发动机（14）的扭矩和转速经飞轮、离合器及花键传动轴传递到该装置的主箱信号盘花键套（3）上；通过该扭矩检测装置的弹性信号轴（6）的弹性形变，弹性信号轴（6）产生一定的扭转角，扭转角的大小和输出扭矩值成正比；发动机（14）输出的扭矩和转速稳定后，弹性信号轴（6）产生扭转角就是一个定值，具体体现在输出信号盘波形图产生一个差值（t）；发动机（14）扭矩和转速经该装置作用后，传递到动力输出轴头，动力输出轴头通过万向传动轴将动力输出给连接农机具，至此完成动力的整个传递过程和输出；

【2】工况作业信号收集

实际作业工况中，驾驶员控制控制器（15）进行实时监控测量，数据记录频率为50Hz，记录的数据以固定的格式，通过线束传递给控制器（15）进行临时保存，驾驶员通过控制器（15）外接接口，拷贝出发动机实际工况中的实时转矩值和转速值，通过软件进行检测数据分析计算；

【3】综合分析

控制器（15）根据指令，收集分析到的作业工况的评价指标，特别是两信号盘之间的相位角差值（t），通过驾驶室显示器显示出来；

将控制器（15）中采集到的数据导入软件进行综合分析，软件绘制出实际工况中转速、转动惯量、弹性信号轴（6）传递扭矩值的曲线；曲线的一致性、平顺性代表实际作业工况的牵引力稳定，根据扭矩特效曲线可以分析出，拖拉机在那些点位、时间段工作在最大扭矩点位，那些点位、时间段工作在最大功率点位；根据指标中各曲线特性值，得出发动机（14）最大输出有效功率，得出有效功率占比；该曲线特性对同样工况的作业模式，能使驾驶员在作业前较好的掌握该作业工况下的负荷大小，指导驾驶员合理的操作拖拉机，发挥出拖拉机最大工作效率；

【4】匹配挡位

根据显示出来的相位角度差值（t）、转速差值评价指标，依据实际工况，匹配符合当前作业负荷的最优车速；驾驶员依据各指标的特性曲线，选择合理的工作挡位，根据信号盘波形产生的差值（t）的大小，合理调节农机具的作业深度，保证拖拉机发动机（14）发挥牵引力平顺，消除自动换挡切换过程中的顿挫感；同时，在匹配换挡过程中，控制器（15）根据当前上下游换挡元件转动惯量大小、转速差值大小，进行指导匹配挡位的合适性；特别是在拖拉机复杂作业时，动力输出功率时大时小，驾驶员通过分析计算的相位角差值（t），有效调动发动机自动发挥储备功率，弥补农机具因作业阻力过大，引起的功率下滑，出现拖拉机打滑、拉不动现象，有效保证了发动机（14）恒功率输出，保证了农机具耕作平顺、均匀，提高作业效率。