An Alternative Draft Sensing System Designed for Electro-Hydraulic Lifts Used on Tractors

Year 2024, , 1398 - 1409, 31.07.2024

Gökay Uymaz , Bahar Uymaz

https://doi.org/10.29130/dubited.1180954

Abstract

The performance of tractor hydraulic lifters is largely determined by the lifting capacity and the precision of the draft sensing system. As can be understood from the long-standing applications on the subject, the draft sensing systems in mechanical-hydraulic draft sensing systems are multi-part and complex. Electro-hydraulic draft sensing systems, while relatively simple, contain expensive and specialized electronics such as load pins and electronic control units. In addition, in order for the load pin to be applied to the system, the hydraulic lifter body and the reaction support must be designed as separate parts and combined with the load pins and some other connecting sub-parts. Special electronic components and a complex multi-part design were identified as a problem to be improved. In this study, an alternative design that can be easily adapted to various tractors and provide the same function without loss of function has been proposed instead of the existing load pins in electro-hydraulic draft sensing systems used in tractor hydraulic lifters. This alternative system, in which the lifter body and reaction support are integrated in one piece instead of the multi-piece design, is presented as an advantage in the design. In the study, the most suitable point to be applied for the new design on the reaction support was determined by finite element (FEA) analysis. The new design has been applied to the hydraulic lifter test rig and has been experimentally tested to verify its functionality. The results confirm the practicality and reliability of the new design.

Keywords

Draft sense, load-pin, Strain-gage, Tractor hydraulic lifter

Traktörlerde Kullanılan Elektro-Hidrolik Kaldırıcılar İçin Tasarlanan Alternatif Bir Çeki Algılama Sistemi

Abstract

Traktör hidrolik kaldırıcılarının performansı, önemli ölçüde kaldırma kapasitesi ve çeki kontrol sisteminin hassasiyeti ile belirlenir. Konuyla ilgili uzun süredir devam eden uygulamalardan da anlaşılacağı gibi, mekanik-hidrolik çeki kontrol sistemlerinde çeki kuvvetini algılama sistemleri çok parçalı ve karmaşıktır. Elektro-hidrolik çeki kontrol sistemleri, nispeten basit olmakla birlikte, yük pimleri (load pin) ve elektronik kontrol üniteleri gibi pahalı ve özel elektronik parçalar içerir. Ayrıca yük piminin sisteme uygulanabilmesi için hidrolik kaldırıcı gövdesi ve reaksiyon mesnedi ayrı parçalar olarak tasarlanmalı ve yük pimleri ve diğer bazı bağlantı alt parçaları ile birleştirilmelidir. Özel elektronik bileşenler ve çok parçalı karmaşık bir tasarım, iyileştirilmesi gereken bir sorun olarak belirlenmiştir. Bu çalışmada, traktör hidrolik kaldırıcılarında kullanılan elektro-hidrolik çeki kontrol sistemlerindeki mevcut yük pimleri yerine, çeşitli traktörlere kolaylıkla adapte edilebilecek ve aynı işlevi fonksiyon kaybı olmadan sağlayabilecek alternatif bir tasarım önerilmiştir. Çok parçalı tasarım yerine kaldırıcı gövdesi ve reaksiyon mesnedinin tek parça halinde entegre edilen bu alternatif sistem tasarımda bir avantaj olarak sunulmaktadır. Çalışmada reaksiyon mesnedi üzerine yeni tasarım için uygulama yapılabilecek en uygun nokta sonlu elemanlar (FEA) analizi ile belirlenmiştir. Yeni tasarım, hidrolik kaldırıcı test düzeneğine uygulanmış ve işlevselliğini doğrulamak için deneysel olarak test edilmiştir. Sonuçlar, yeni tasarımın pratikliğini ve güvenilirliğini doğrulamaktadır.

Keywords

Çeki kontrol, Yük pimi, Gerinim ölçer, Traktör hidrolik kaldırıcı

References

• [1] Lift, H., “Hydraulik in der Landtechnik”, Grundlagen, Anwendungen, Fehlersuche, Würzburg, Germany, 1992.
• [2] Al-Kheer, A., A., Kharmanda, M., G., Hami, A., E., Mouazen, A., M., “Estimating the variability of tillage forces on a chisel plough shank by modeling the variability of tillage system parameters”, Computers and Electronics in Agriculture, 78(1): 61-70, 2011.
• [3] Renius, K., “Traktoren, Technik und ihre Anwendung”, Münih, Germany, 1985.
• [4] John, D., “John Deere TM2198 Technical Service Catalog”, Publication place, Litho, USA, 2006.
• [5] Schafer, R., “Patent Application No: US4271910”, 1979.
• [6] Sedoni, C., Cevolini, A., “Patent Application No: EP0713637A1”, 1994.
• [7] Burn, S., “Patent Application No: US005682954A”, 1996.
• [8] Askari, M., Komarizade, M., H., Nikbakht, A., M., Nobakht, N., Teimourlou., R., F., “A novel three-point hitch dynamometer to measure the draft requirement of mounted implements”, Research in Agricultural Engineering 57(4): 128-136, 2011.
• [9] Macqueene, J., Schwarz, P., Nielsen, B., “Development of the electronic draft control system for the ford new holland 8210 tractor”, SAE Transactions, 99(2): 327-339, 1990.
• [10] Liu, C., Zhao, J., Gu, J., Du, Y., Li, Z., Zhu, Z., Mao, E., “Pressure control algorithm based on adaptive fuzzy PID with compensation correction for the tractor electronic hydraulic hitch”, Applied Sciences, 10(9): 3179, 2020.
• [11] Bhondave, B., Ganesan, V., N., Renu, R., Sabarinath, “Design and development of electro hydraulics hitch control for agricultural tractor”, SAE International Journal of Commercial Vehicles, 10(1): 405-410, 2017.
• [12] Porteš, P., Bauer, F., Čupera, J., “Laboratory-experimental verification of calculation of force effects in tractor's three-point hitch acting on driving wheels”, Soil&Tillage Research, 128: 81-90, 2013.
• [13] Askari, M., Shahgholi, G., Abbaspour-Gilandeh, Y., Tash-Shamsabadi, H., “The effect of new wings on subsoiler performance”, Applied Engineering in Agriculture, 32(3): 353-362, 2016.
• [14] Čupera, J., Šmerda, T., “Influence of top link length of three-point hitch on performance parameters of ploughing set”, Research in Agricultural Engineering (Praha), 56(3): 107-115, 2010.
• [15] Simikić, M., Dedović, N., Savin, L., Tomić, M., Silleli, H., H., Ponjičan, O., “Influence of eccentric drawbar force on power delivery efficiency of a wheeled tractor”, Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 36(4): 486-500, 2012.
• [16] Marcinkiewicz, J., Spadło, M., Staszak, Ż., Selech, J., “Methodology for determining six components of loads arising during the operation of tillage tools in soil using a strain gauge plate transducer”, Journal of Terramechanics, 95: 59-72, 2021.
• [17] Tatíček, M., Bauer, F., Sedlák, P., Čupera, J., “The effect of setup of three point linkage on energetic and performance parameters of tractor aggregate”, Acta Universitatis Agriculturae Et Silviculturae Mendelianae Brunensis, 59(5): 253-262, 2011.
• [18] Bauer, F., Porteš, P., Slimařík, D., Čupera, J., Fajman, M., “Observation of load transfer from fully mounted plough to tractor wheels by analysis of three point hitch forces during ploughing”, Soil & Tillage Research, 172: 69-78, 2017.
• [19] Hoffmann, K., “Practical Hints for the Installation of Strain Gages”, HBM Publication, Germany, 2011