摘要：該文重點(diǎn)介紹了玉米聯(lián)合收獲機(jī)的自動(dòng)化故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的相關(guān)原理和要求，包括在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中對(duì)割臺(tái)、剝皮機(jī)等主要部件的轉(zhuǎn)速進(jìn)行監(jiān)測(cè)，針對(duì)可自行修復(fù)的因堵塞造成的運(yùn)轉(zhuǎn)異常進(jìn)行聲光報(bào)警等問(wèn)題，并指出了玉米聯(lián)合收獲機(jī)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：玉米；聯(lián)合收獲機(jī)；割臺(tái)；故障監(jiān)測(cè)；故障診斷；預(yù)警；報(bào)警

劉鳳林. 淺析玉米聯(lián)合收獲機(jī)主要部件故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J]. 農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2017，37（14）：44.

中國(guó)玉米收獲機(jī)械起步較晚，長(zhǎng)期科研創(chuàng)新能力不足，技術(shù)一直在低水平徘徊。作為收獲效率最高的玉米直接收獲裝備技術(shù)、廣泛適用當(dāng)前多行距玉米種植農(nóng)藝的不對(duì)行收獲技術(shù)，國(guó)內(nèi)一直未有重大突破。另外，由于農(nóng)機(jī)工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，玉米收獲機(jī)械產(chǎn)品還存在著性能、質(zhì)量和可靠性問(wèn)題。多方面技術(shù)因素的綜合影響，抑制了農(nóng)民對(duì)玉米收獲機(jī)的購(gòu)買(mǎi)熱情。

玉米機(jī)械化過(guò)程中，需要配套機(jī)一次性的完成數(shù)十個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)，摘穗、輸送、剝皮等，所以玉米聯(lián)合收獲機(jī)的體積比較大、結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜導(dǎo)致了故障易發(fā)生。同時(shí)為了避免機(jī)手的發(fā)生安全事故問(wèn)題，工作環(huán)境是在全封閉的駕駛室工作，人的感覺(jué)是有限的，無(wú)法監(jiān)視全部運(yùn)轉(zhuǎn)部件的作業(yè)情況。所以在玉米聯(lián)合收獲機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，就需要一個(gè)故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)機(jī)器的整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)割臺(tái)、升運(yùn)器等重要的機(jī)器部件的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

一、玉米聯(lián)合收獲機(jī)的工作原理

當(dāng)玉米收獲機(jī)開(kāi)始工作時(shí)，轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)變速箱動(dòng)力輸出軸、割臺(tái)動(dòng)力輸入軸、剝皮機(jī)動(dòng)力輸入軸和升運(yùn)器動(dòng)力輸入軸的轉(zhuǎn)速，把檢測(cè)的信號(hào)輸入到單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，由液晶顯示器對(duì)各工作部件的轉(zhuǎn)速進(jìn)行顯示。當(dāng)檢測(cè)到割臺(tái)動(dòng)力輸入軸、剝皮機(jī)動(dòng)力輸入軸和升運(yùn)器動(dòng)力輸入軸中的任意一根軸轉(zhuǎn)速值與變速箱動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速值的比值超出了預(yù)先設(shè)定的正常范圍時(shí)，蜂鳴器開(kāi)始鳴響，所對(duì)應(yīng)的報(bào)警指示燈也開(kāi)始閃爍，提醒駕駛員有故障發(fā)生，并指示故障部件。駕駛員提前發(fā)現(xiàn)故障、排除故障，可以減少故障損失，防止故障的加重和對(duì)機(jī)器的再次損壞。

二、玉米聯(lián)合收獲機(jī)的故障監(jiān)測(cè)原理

在監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，要對(duì)機(jī)器的各個(gè)部件的工作狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)傳感器反映給機(jī)手。在對(duì)各類(lèi)傳感器的性能做出分析對(duì)比后，發(fā)現(xiàn)開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器是比較理想的轉(zhuǎn)速傳感器。其工作原理是霍爾效應(yīng)，在有電流的金屬薄片置于垂直于薄片的磁場(chǎng)中時(shí)，在金屬的里外兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電位差，這就是霍爾電勢(shì)。當(dāng)磁場(chǎng)不夠強(qiáng)的時(shí)候，霍爾電勢(shì)和電流強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比，和薄片的厚度成反比?；魻栃娃D(zhuǎn)速傳感器安裝在收獲機(jī)的變速箱動(dòng)力輸出軸、割臺(tái)輸入軸、剝皮機(jī)動(dòng)力輸入軸、升運(yùn)器動(dòng)力輸入軸附近，其傳感器的檢測(cè)頭正對(duì)轉(zhuǎn)軸，磁鋼片通過(guò)磁性分別安裝有變速箱動(dòng)力輸出軸、割臺(tái)動(dòng)力輸入軸、剝皮機(jī)動(dòng)力輸入軸、升運(yùn)器動(dòng)力輸入軸，壓力傳感器安裝于果穗箱側(cè)板上。在這個(gè)過(guò)程中，如果機(jī)器部件運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)故障，那么霍爾傳感器就會(huì)發(fā)生電勢(shì)的變化，進(jìn)行報(bào)警[1]。

三、不同部件的監(jiān)測(cè)方式要求

在對(duì)機(jī)器監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，針對(duì)不同的零部件有不同的監(jiān)測(cè)方式。首先轉(zhuǎn)動(dòng)類(lèi)型的零部件就要對(duì)其轉(zhuǎn)速進(jìn)行監(jiān)測(cè)，往復(fù)機(jī)械的特點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)部件多，運(yùn)動(dòng)關(guān)系復(fù)雜，在其工作時(shí)引起振動(dòng)的激勵(lì)源很多，振動(dòng)數(shù)據(jù)的解釋較為困難。由于往復(fù)機(jī)械機(jī)構(gòu)的這種復(fù)雜性，裝配狀態(tài)的不確定性，及其邊界條件如激勵(lì)特性、支承情況、冷卻水及潤(rùn)滑油介質(zhì)等的影響，所以在轉(zhuǎn)速過(guò)快時(shí)發(fā)生報(bào)警，提醒機(jī)手機(jī)器負(fù)荷太大。當(dāng)轉(zhuǎn)速過(guò)慢時(shí)，提示機(jī)手機(jī)器發(fā)生故障。針對(duì)震動(dòng)類(lèi)型的零部件，對(duì)其震動(dòng)的頻率進(jìn)行監(jiān)測(cè)，震動(dòng)頻率的不同意味著機(jī)器出現(xiàn)了異常。在切刀等部件監(jiān)測(cè)的時(shí)候，采用光感監(jiān)測(cè)，通過(guò)光纖測(cè)定其長(zhǎng)度等，來(lái)監(jiān)測(cè)其是否發(fā)生斷裂扭曲等形變，導(dǎo)致機(jī)器故障。

四、報(bào)警裝置的要求

在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，報(bào)警裝置的存在對(duì)于故障的排除有決定性的作用。首先要保證報(bào)警裝置的線路安全。在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)該有獨(dú)立的電路系統(tǒng)，使其在機(jī)器停止運(yùn)轉(zhuǎn)之后，報(bào)警裝置的電路不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，可以正常的進(jìn)行報(bào)警。電源是自控系統(tǒng)必不可缺的部分，其性能的優(yōu)劣以及功率的大小，直接關(guān)系到系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)和能否安全可靠工作。

其次是報(bào)警裝置的報(bào)警方式。在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，故障的出現(xiàn)分為不同的類(lèi)型，有些可以手動(dòng)排除，例如超負(fù)荷、燃油耗盡等，那么這些報(bào)警是要分階段進(jìn)行的。對(duì)于機(jī)器部件運(yùn)轉(zhuǎn)故障，機(jī)器部件損壞等報(bào)警時(shí)需要緊急報(bào)警。同時(shí)報(bào)警裝置要進(jìn)行聲光同時(shí)報(bào)警。因?yàn)闄C(jī)手在操作機(jī)器的時(shí)候，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的聲音過(guò)大，或者光線問(wèn)題，都會(huì)影響機(jī)手的判斷，采用聲光同時(shí)報(bào)警，可以使機(jī)手提前發(fā)現(xiàn)故障，及早的排除機(jī)器故障，減少損失。

五、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的影響因素

監(jiān)測(cè)過(guò)程中，部分靈敏的傳感器，由于機(jī)身的傾斜程度的不同、周?chē)h(huán)境復(fù)雜，玉米葉過(guò)多、玉米晃動(dòng)影響光線等因素導(dǎo)致了傳感器探測(cè)不靈敏。

六、機(jī)手操控臺(tái)的設(shè)計(jì)要求

機(jī)手不僅要對(duì)故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)于可以手動(dòng)監(jiān)測(cè)的或者可以忽略的問(wèn)題，機(jī)手通過(guò)對(duì)報(bào)警臺(tái)的操作來(lái)解除警報(bào)。在操作臺(tái)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要保證操作臺(tái)的操作方式不影響機(jī)手的正常駕駛和操作。

七、自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展方向

目前國(guó)內(nèi)玉米收獲機(jī)大部分沒(méi)有安裝自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，只能通過(guò)視頻監(jiān)控來(lái)對(duì)機(jī)器進(jìn)行人工觀察，對(duì)一些細(xì)節(jié)的故障無(wú)法關(guān)注到。而沒(méi)有安裝的原因是因?yàn)楸O(jiān)測(cè)系統(tǒng)的靈敏度要求過(guò)高，技術(shù)過(guò)于縝密。就目前國(guó)內(nèi)玉米收獲機(jī)的現(xiàn)狀來(lái)講，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要滿(mǎn)足以下的配置和功能：轉(zhuǎn)速扭矩傳感器、滿(mǎn)箱監(jiān)測(cè)傳感器、16位微處理器、液晶顯示屏、聲光報(bào)警裝置等。并且對(duì)動(dòng)力分配箱、割臺(tái)、升運(yùn)器等部件的轉(zhuǎn)軸進(jìn)行監(jiān)測(cè)。對(duì)可手動(dòng)處理的因堵塞造成的故障進(jìn)行處理。隨著機(jī)器的發(fā)展進(jìn)步，還應(yīng)該增加液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的故障監(jiān)測(cè)功能。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉文亮，劉 楓，胡 浩，等. 玉米聯(lián)合收獲機(jī)主要部件故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[J]. 農(nóng)機(jī)使用與維修，2015，（09）：17-19.