[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

说明书

技术领域

本发明属于拖拉机领域，涉及一种拖拉机动力输出扭矩检测装置，尤其涉及一种用于拖拉机变速箱内腔的扭矩检测装置及检测方法。该装置能改善拖拉机换挡品质，确保拖拉机在同一工作模式下恒功率输出。

背景技术

目前，随着大功率轮式拖拉机的市场需求越来越大，特别是在我国新疆及东北地区，重型轮式拖拉机已经占据了市场主导地位，其中动力换挡拖拉机或无级变速拖拉机的发展尤为突出。动力换挡拖拉机或无级变速拖拉机的突出特点是智能化程度高，驾驶舒适，换挡轻便自如，能够根据实际作业工况，充分发挥发动机工作效率。

动力换挡拖拉机或无级变速拖拉机，虽然具有较高智能化的换挡功能和舒适的作业模式，但在换挡和复杂作业时，存在以下两种问题：其一，在动力换挡特别是区间内换挡，两种不同湿式离合器切换过程中，由于扭矩、转动惯量及转速匹配等问题，离合器切换过程往往伴随有较大的顿挫感；其二，在复杂作业时，通过驾驶员操作难以保证发动机恒功率、恒转速输出。

为了解决现有拖拉机换挡伴随的顿挫感和复杂作业时难以保证恒功率输出的两种问题，有必要开发一种拖拉机用扭矩检测装置，安装在拖拉机变速箱内部，通过检测机构及传感器分析系统，进行扭矩的测量及反馈，可实时监控拖拉机扭矩和转速的变化，有效控制匹配换挡过程中的转速差，准确计算发动机动力输出功率及转速，达到拖拉机输出功率的监控作用，提高动力换挡拖拉机换挡品质，同时确保拖拉机功率输出恒定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于拖拉机变速箱内腔的扭矩检测装置及检测方法，一方面改善拖拉机的换挡品质，另一方面确保拖拉机在同一工作模式下恒功率、恒转速输出。

本发明采用的技术方案是：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、主箱检测传感器、主箱信号盘花键套、变速箱壳体、前轴承、弹性信号轴、动力输出轴、动力输出从动齿轮、副箱信号盘、副箱检测传感器、后轴承、动力输出主动齿轮、动力输出轴轴承、发动机、控制器；主箱信号盘花键套通过花键与弹性信号轴连接；弹性信号轴分别通过前轴承和后轴承支撑在变速箱壳体的轴承孔中；主箱信号盘和副箱信号盘分别套装在主箱信号盘花键套和弹性信号轴上；动力输出主动齿轮通过花键与弹性信号轴连接；动力输出主动齿轮和动力输出从动齿轮相互外啮合；动力输出从动齿轮通过内花键与动力输出轴连接；动力输出轴通过两个动力输出轴轴承支撑在变速箱壳体的轴承孔中；主箱检测传感器和副箱检测传感器通过螺栓固定在变速箱壳体外侧；主箱检测传感器和副箱检测传感器分别通过线束与控制器连接，控制器通过线束与发动机连接。

主箱检测传感器与主箱信号盘中心对齐，主箱检测传感器与主箱信号盘的主箱信号盘外圆直径间隙为0.5~1mm；副箱检测传感器与副箱信号盘中心对齐，副箱检测传感器与副箱信号盘的副箱信号盘外圆直径间隙为0.5~1mm；主箱检测传感器通过线束与控制器正极连接，副箱检测传感器通过线束与控制器负极连接；控制器通过螺栓固定在拖拉机驾驶室内部，控制器与发动机通过控制总线连接。

主箱信号盘花键套与主箱信号盘过盈配合连接，两者之间卡簧轴向定位；弹性信号轴与副箱信号盘过盈配合连接，两者之间卡簧轴向定位；主箱信号盘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；主箱信号盘与副箱信号盘初始安装状态关系为：主箱信号盘与副箱信号盘外圆两个对称开口对齐安装，靠端面安装标记定位。

主箱信号盘花键套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内部，并通过卡簧定位。

一种用于拖拉机变速箱内腔的扭矩检测装置，具体检测方法为：

【1】初择特定工作挡位

发动机启动后，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上；通过该扭矩检测装置的弹性信号轴的弹性形变，弹性信号轴产生一定的扭转角，扭转角的大小和输出扭矩值成正比；发动机输出的扭矩和转速稳定后，弹性信号轴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。发动机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