孫慶衛(wèi)，張圣杰，韓玉剛

（1 馬斯奇奧（青島）農(nóng)機(jī)制造有限公司，266113；2 青島國海生物制藥有限公司，266112：山東青島）

水稻等谷物類作物是我國廣泛種植的糧食作物[1]，隨著我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化的不斷發(fā)展，目前絕大多數(shù)的水稻收獲都采用機(jī)械化方式[2]。對(duì)于水稻等谷物收割機(jī)來說，具有作業(yè)周期短、作業(yè)負(fù)荷重的特點(diǎn)，這就要求收割機(jī)必須故障率低。而在常見的故障中，發(fā)動(dòng)機(jī)高溫絕對(duì)是一個(gè)一直存在而又不容易解決的問題[3]。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)高溫時(shí)，收割機(jī)不得不停止作業(yè)，嚴(yán)重影響了工作效率。造成發(fā)動(dòng)機(jī)高溫的因素很多，其中最重要的一個(gè)是發(fā)動(dòng)機(jī)工作條件惡劣，水稻的碎稈及粉塵附著在發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)罩上（如圖1 所示），進(jìn)而進(jìn)入到散熱器壁上（如圖2 所示），造成發(fā)動(dòng)機(jī)散熱不良，從而導(dǎo)致高溫。如果經(jīng)常性地停機(jī)清理，就會(huì)非常浪費(fèi)時(shí)間，從而降低工作效率。如何對(duì)側(cè)罩進(jìn)行清理而又不耽誤時(shí)間，這是一個(gè)亟須解決的問題。

圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)罩未清掃狀態(tài)圖

圖2 散熱器未清掃狀態(tài)圖

1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)針對(duì)這一問題研究最有成效的公司是久保田農(nóng)業(yè)機(jī)械有限公司。該公司研制的988 水稻聯(lián)合收割機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)機(jī)采用正反轉(zhuǎn)形式。工作時(shí)，風(fēng)機(jī)一直向散熱器吹風(fēng)，一段時(shí)間后，發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)罩上積累了一定量的碎稈和粉塵后，操作手柄，使發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)，從而將側(cè)罩上的碎稈和粉塵吹落，保證良好的散熱效果。（由于該項(xiàng)研究屬于別人公司的機(jī)密，在此不便展開敘述。）該項(xiàng)研究雖然能很好地對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)罩進(jìn)行清掃，但在工作過程中要不斷地操作手柄控制發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，十分耗費(fèi)精力，也不利于安全駕駛。

2 自動(dòng)清掃裝置的研究

針對(duì)上述問題及目前的研究現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)出一種自動(dòng)清掃谷物收割機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)罩的裝置。該設(shè)計(jì)分為機(jī)械設(shè)計(jì)及電控設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。

2.1 自動(dòng)清掃裝置機(jī)械設(shè)計(jì)

自動(dòng)清掃裝置機(jī)械部分包括圓盤總成、圓盤支架、圓盤密封條、刮臂、電機(jī)及電機(jī)保護(hù)板等關(guān)鍵部件，如圖3 所示。

圖3 自動(dòng)清掃裝置機(jī)械部分示意圖

圓盤總成為圓盤與齒輪通過一個(gè)軸套焊接在一起，固定在圓盤支架的軸上，圓盤支架則固定在發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)罩上。電機(jī)通過螺栓固定在圓盤支架上，電機(jī)上的小齒輪與圓盤上的大齒輪嚙合。工作時(shí)，電機(jī)通電，通過齒輪的嚙合帶動(dòng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤通過密封條實(shí)現(xiàn)與發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)罩的緊密配合。當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，附著在圓盤上的碎稈和粉塵等被刮臂刮下，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清掃。

2.2 自動(dòng)清掃裝置電控設(shè)計(jì)

如果不設(shè)計(jì)電控部分，單單通過上面的機(jī)械部分，給電機(jī)通上電后，也可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清掃，但圓盤只要一通上電，就會(huì)一直不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，極大地浪費(fèi)了功率，而且如果電機(jī)一直處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，超負(fù)荷工作極易發(fā)熱造成燒毀。所以設(shè)計(jì)了電控部分，讓圓盤間歇地轉(zhuǎn)動(dòng)，既能自動(dòng)清掃，又能保護(hù)電機(jī)。

電控設(shè)計(jì)原理圖如圖4 所示，包括蓄電池、鑰匙開關(guān)、繼電器、觸點(diǎn)開關(guān)、控制器和電機(jī)。

圖4 自動(dòng)清掃裝置電控部分示意圖

當(dāng)收割機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，鑰匙開關(guān)閉合，但由于觸點(diǎn)開關(guān)未閉合，即脫粒部未工作，所以未形成閉合回路，圓盤不工作。當(dāng)脫粒部手柄合上后，按壓觸點(diǎn)開關(guān)使其閉合，系統(tǒng)中蓄電池、鑰匙開關(guān)、繼電器下部、控制器、觸點(diǎn)開關(guān)形成閉合回路，系統(tǒng)中有微小電流，該電流產(chǎn)生電磁力，使繼電器閉合，從而使蓄電池、鑰匙開關(guān)、繼電器上部、電機(jī)形成閉合回路，帶動(dòng)電機(jī)工作，從而使圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行自動(dòng)清掃。通過將Codesys[4-5]程序集成到控制器中，使系統(tǒng)在觸點(diǎn)開關(guān)合上后持續(xù)通電2.5 s 后斷開10 s，然后再持續(xù)通電2.5 s，如此反復(fù)，直到觸點(diǎn)開關(guān)斷開。對(duì)應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)2.5 s 后停止10 s再轉(zhuǎn)動(dòng)2.5 s，從而帶動(dòng)圓盤也按這種規(guī)律間歇地轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行自動(dòng)清掃。

集成在控制器里的Codesys 程序及解釋如下：

3 結(jié)語

上述機(jī)械部分與電控部分相結(jié)合，能夠精確地控制圓盤間歇地轉(zhuǎn)動(dòng)，從而自動(dòng)清掃發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)罩，在確保發(fā)動(dòng)機(jī)不高溫的前提下大大減少了操作，真正地實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化清掃。