周航捷

（山西省農(nóng)業(yè)機(jī)械質(zhì)量監(jiān)督管理站，山西太原 030027）

1 電動(dòng)機(jī)的選擇

撥禾輪功率是聯(lián)合收割機(jī)總功率的重要組成部分，其計(jì)算公式如下：

式（1）中，P為撥禾輪工作過程中邊緣切向阻力，B為撥禾輪設(shè)計(jì)寬度，Vb為撥禾輪運(yùn)動(dòng)角速度。

電動(dòng)機(jī)是撥禾輪的動(dòng)力提供裝置，在選擇撥禾輪的過程中，需要結(jié)合撥禾輪的機(jī)械特性等因素選擇電動(dòng)機(jī)的相關(guān)參數(shù)和類型[1]。聯(lián)合收割機(jī)在實(shí)際工作過程中一般采用三相交流電，因此若對(duì)聯(lián)合收割機(jī)無特殊要求，則采用交流電動(dòng)機(jī)。交流電動(dòng)機(jī)具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)、使用壽命較長、性價(jià)比高，實(shí)際設(shè)計(jì)中一般選用鼠籠式交流電動(dòng)機(jī)[2]。聯(lián)合收割機(jī)工作環(huán)境較為復(fù)雜，經(jīng)常需面對(duì)大量粉塵，因此電動(dòng)機(jī)需要具備一定密封性，則在此基礎(chǔ)上選擇Y系列電動(dòng)機(jī)。結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定撥禾輪功率為0.182～0.330 kW，因此選擇功率為0.550 kW的Y系列電動(dòng)機(jī)。

2 撥禾輪自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 交流變頻電源 設(shè)定撥禾輪的輸出頻率為1～5 Hz，采用三相380 V的輸出電壓，并通過87C196KC16單片機(jī)作為控制系統(tǒng)。撥禾輪屬于聯(lián)合收割機(jī)的輔助構(gòu)件，因此對(duì)其快速響應(yīng)速度無特殊要求，設(shè)定其響應(yīng)時(shí)間為0.5 s。在實(shí)際工作中，轉(zhuǎn)子會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱情況導(dǎo)致其共組環(huán)境溫度升高，因此要求電源裝置可在50 ℃環(huán)境下保持其工作性能[3]。本系統(tǒng)中采用的是輸出頻率位于1～5 Hz的低頻率交流電源，并采用3脈沖零式電路結(jié)構(gòu)，以此提高其性價(jià)比，且該電源的輸出包括2個(gè)半橋及6只晶閘管組成。

R輸出相包含2個(gè)半橋及6個(gè)晶閘管，2個(gè)板橋分別為正組（M1～M3）、反組（M4～M6）。在系統(tǒng)工作過程中，若輸出電壓為正半軸且正組為整流狀態(tài)，此時(shí)負(fù)組正好相反，作用是防止兩組整流橋出現(xiàn)短路情況；反之，輸出電壓為負(fù)半軸且負(fù)組為整流狀態(tài)，此時(shí)正組正好相反，作用是防止兩組整流橋出現(xiàn)短路情況。

2.2 觸發(fā)脈沖的控制方法 撥禾輪的交流變頻控制方法較多，針對(duì)聯(lián)合收割機(jī)的實(shí)際工作情況選擇余弦交截法，該種控制方法可通過既定參考電壓uR，結(jié)合電源傳出的信號(hào)余弦波ur二者交點(diǎn)進(jìn)行晶閘管的導(dǎo)通電確定過程。

A-N、B-N、C-N分別為聯(lián)合收割機(jī)中的交流器相電壓波形，UT1、UT2、UT3分別表示余弦波，這些余弦波的相位可促進(jìn)波形峰值與晶閘管觸發(fā)角α為0時(shí)的位置相對(duì)應(yīng)。在此基礎(chǔ)上可通過比較器判斷其狀態(tài)，當(dāng)uR-uR大于0，其輸出值為“1”，反之輸出為0。當(dāng)輸出器脈沖在由“0”向“1”轉(zhuǎn)變過程中會(huì)瞬間產(chǎn)生脈沖。

2.3 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用的是一種名為87C196KC的單片機(jī)，特點(diǎn)為系統(tǒng)總線十分靈活，可對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)置，一般可將其設(shè)置為8位或16位總線，在此基礎(chǔ)上有效降低編程難度。該單片機(jī)對(duì)外部系統(tǒng)要求極為簡單，其自身所攜帶的16KEPROM可有效降低系統(tǒng)工作過程的繁雜工作，促進(jìn)編程工作更加靈活多變；87C196KC單片機(jī)在工作中速度極快，并可為系統(tǒng)計(jì)算機(jī)提供其工作所需功率，且該單片機(jī)采用EPA及PTS技術(shù)，有效提升系統(tǒng)工作能力。

本設(shè)計(jì)中的87CI96KC單片機(jī)預(yù)期目標(biāo)主要是進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換，并對(duì)系統(tǒng)誤差信號(hào)進(jìn)行PI計(jì)算，在此基礎(chǔ)上對(duì)晶閘管觸發(fā)相位進(jìn)行調(diào)整，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的有效控制。同時(shí)，可通過該單片機(jī)生成脈沖并將其進(jìn)行有效分配，實(shí)現(xiàn)數(shù)字觸發(fā)器的所有功能。

3 結(jié)語

聯(lián)合收割機(jī)工作過程中，一般采用三相交流電，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定撥禾輪功率為0.182～0.330 kW，因此選擇功率為0.550 kW的Y系列電動(dòng)機(jī)。本設(shè)計(jì)中的撥禾輪輪速控制系統(tǒng)主要通過三相交流電作為電源提供基礎(chǔ)，結(jié)合87CI96KC單片機(jī)組成核心控制系統(tǒng)，并設(shè)置穩(wěn)壓電路、同步電路、放大電路等組成部分，實(shí)現(xiàn)了對(duì)撥禾輪轉(zhuǎn)速的有效控制。

[1]韓彩銳.4SY-1.8型油菜割曬機(jī)液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[D].武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.

[2]王剛.聯(lián)合收割機(jī)底盤與割臺(tái)模塊化接口及割臺(tái)的研究設(shè)計(jì)[D].合肥：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.

[3]代其春.苜蓿壓扁收割機(jī)割臺(tái)的設(shè)計(jì)[D].烏魯木齊：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.