聯(lián)合收割機軸轉(zhuǎn)速監(jiān)視儀裝置分析

【摘要】首先分析聯(lián)合收獲機轉(zhuǎn)動軸速監(jiān)視裝置的作用，接著探討了軸轉(zhuǎn)速監(jiān)視儀存在的問題，針對這些問題提出了解決措施，并闡述了軸轉(zhuǎn)速監(jiān)視電路設(shè)計思路。

【關(guān)鍵詞】收獲機；軸轉(zhuǎn)速；監(jiān)視儀；裝置分析

一、軸轉(zhuǎn)速監(jiān)視儀的作用

在東風(fēng)—41Z（120）型聯(lián)合收獲機和引進的貝—1075聯(lián)合收獲機上裝有軸轉(zhuǎn)速監(jiān)視儀，用來監(jiān)視聯(lián)合收獲機重要傳動軸，如糧食推運器軸、雜余推運器軸、風(fēng)扇軸、橫向抖動器軸及莖稈切碎器軸的轉(zhuǎn)速。監(jiān)視軸轉(zhuǎn)速度的目的是要監(jiān)視軸的負荷?，F(xiàn)代谷物聯(lián)合收獲機都裝有帶空調(diào)的密封駕駛室，駕駛員用耳朵很難聽到收獲機各部位的運轉(zhuǎn)聲響及負荷變化情況。特別是某些部位堵塞以后，駕駛員如不立即發(fā)現(xiàn)并及時排除，對聯(lián)合收獲機的作業(yè)效率將產(chǎn)生一定的影響。因此在聯(lián)合收獲機上裝有軸轉(zhuǎn)速監(jiān)視儀，某些部位堵塞或貝荷變大時，軸的轉(zhuǎn)速要下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速比正常轉(zhuǎn)低15%—30%時.監(jiān)視儀上的報警指示燈亮及訊響器發(fā)出聲響，警告駕駛員，使駕駛員發(fā)現(xiàn)故障，并及時排除。

二、存在的問題

國產(chǎn)收獲機中只有東風(fēng)—4LZ（120）型聯(lián)合收獲機安裝了軸轉(zhuǎn)速監(jiān)視裝置，該裝置與JD—1075聯(lián)合收獲機軸轉(zhuǎn)速監(jiān)視裝置原理基本相同，由轉(zhuǎn)速傳感器和監(jiān)視器組成。國產(chǎn)JT—1000系列收獲機、5E512和5E514收獲機由于種種原因沒有安裝軸轉(zhuǎn)速監(jiān)視儀。軸轉(zhuǎn)速傳感器安裝在所要監(jiān)視的轉(zhuǎn)動軸上，監(jiān)視儀安裝在駕駛室內(nèi)，用電纜線將它們連接起來。

傳感器安裝在所要監(jiān)視的轉(zhuǎn)動軸上，軸轉(zhuǎn)速傳感器由靈敏的干簧管和永久磁鐵組成。永久磁鐵裝在塑料塊中，用卡子固定在靠近干簧管的旋轉(zhuǎn)軸上，隨軸一起傳動，干簧管裝在塑料塊中，固定在靠近永久磁鐵的機架上。為了保護干簧管，將其密封在硬塑料內(nèi)，便于安裝并且防止其破碎。當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)一周。永久磁鐵就接近一次干簧管，干簧管內(nèi)的兩個簧片就接觸—次，使輸入電路短路一次，使產(chǎn)生一個脈沖信號。聯(lián)合收獲機干簧管磁鐵式的轉(zhuǎn)速傳感器結(jié)構(gòu)如圖1所示。

該傳感器結(jié)夠簡單，成本比較低，安裝方便，防震、防塵、防水性能好，通用性強，凡是轉(zhuǎn)動軸都可以安裝使用。干簧管由于使用舌簧片這種機械結(jié)構(gòu)，經(jīng)過一段時間的使用后，舌簧片會因疲勞而斷裂，因此干簧管的使用壽命也比較短。國產(chǎn)干簧管的壽命為106-107次，工作壽命為2—4年；進口干簧管的壽命為107-108次，工作壽命為4—8年。

國產(chǎn)軸轉(zhuǎn)速監(jiān)視儀電路由轉(zhuǎn)速傳感器、輸入電路、積分電路、電壓比較器、電子開關(guān)、指示燈和訊響器組成。當(dāng)聯(lián)合收獲機出現(xiàn)故障時，加堵塞或秸稈纏繞，轉(zhuǎn)動軸負荷增加，傳動軸轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)速信號的頻率降低，積分電路輸出的電壓下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速比額定轉(zhuǎn)速低15%-30%時，監(jiān)視儀內(nèi)部的電壓比較器反相輸入端電壓低于同相輸入端給定電壓，電壓比較器輸出高電平，使電子開關(guān)導(dǎo)通，指示燈亮、訊響器響。此時駕駛員應(yīng)及時采取措施，對聯(lián)合收獲機進行調(diào)整；當(dāng)轉(zhuǎn)速恢復(fù)正常時，指示燈熄滅，訊響器不響。

干簧管內(nèi)的舌簧片有一定的機械慣性，根據(jù)試驗結(jié)果表明，國產(chǎn)軸轉(zhuǎn)速監(jiān)視儀只能監(jiān)視500r/min以下的報警轉(zhuǎn)速，如果報管轉(zhuǎn)速大于500r/min，報警指示燈顯示不正常，使轉(zhuǎn)速監(jiān)視儀無法正常工作.因此該傳感器不適應(yīng)高轉(zhuǎn)速。例如JL—1000系列聯(lián)合收獲機莖稈粉碎器軸轉(zhuǎn)速高達2000—30000r/min，干簧管式轉(zhuǎn)速傳感器在這樣高的轉(zhuǎn)速下無法工作。

三、軸轉(zhuǎn)速監(jiān)視電路設(shè)計

新型軸轉(zhuǎn)速監(jiān)視電路由轉(zhuǎn)速傳感器、頻率比較電路、脈沖判別電路、電子開關(guān)電路、LED指示燈、報警訊響器、電源穩(wěn)壓及保護電路等組成。為了提高軸轉(zhuǎn)速監(jiān)視電路的抗干擾能力，便于電路的調(diào)試，本電路采用了CMOS數(shù)字集成電路，CMOS集成電路具有靜態(tài)功耗極小，工作電源電壓范圍寬（3—18v），抗干擾能力強，邏輯擺幅大等優(yōu)點。收獲機軸轉(zhuǎn)速監(jiān)視電路（單路）如圖2所示。

霍爾集成開關(guān)IC1、電阻R3、R5、穩(wěn)壓二極管Z1等構(gòu)成轉(zhuǎn)速傳感器電路；第一只單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC2與電阻R1、電容C1組成信號脈沖頻率比較電路；第二只單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC2與編組R7、電容C2組成無脈沖判別電路；三極管N1、電阻R2等構(gòu)成電子開關(guān)電路；E端與訊響器的控制端相連，用于控制訊響器。

當(dāng)收獲機作業(yè)時，轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)一周，安裝在軸端部的磁鋼接近霍爾集成開關(guān)一次，產(chǎn)生一個方波脈沖，輸入監(jiān)視電路A點信號波形如圖3（a）所示，第一個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器風(fēng)（CD4098：A）隨電路A點輸入波形上升沿觸發(fā)，并將輸入脈沖展寬，輸出脈沖的寬度TW由R1和C1決定。輸出信號波形如圖3（b）所示。當(dāng)有連續(xù)脈沖且脈沖間隔小于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器延時時間常數(shù)時，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出為高電平（無脈沖信號），反之則輸出脈沖信號。

第二個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC2的作用是對有無脈沖信號進行判斷，當(dāng)輸入脈沖信號時，輸出高電平信號；當(dāng)沿行脈沖信號輸入時（如高電平），輸出低電平信號。輸出信號波形如圖3（c）所示。

從波形圖中可以看出，若軸轉(zhuǎn)速高于臨界報警轉(zhuǎn)速，輸入信號頻率高于設(shè)定值，第一個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC2輸出為高電平（無脈沖信號），第二個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC2的Q端（10腳）輸出低電平，使三極管N1裁止，發(fā)光二極管Ll熄滅.訊響器不報警。

通過類似的分析可知，若軸轉(zhuǎn)速低于軸管臨界轉(zhuǎn)速，輸入信號頻率低于設(shè)定值，第一個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC2輸出為脈沖信號，第二個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC2的Q端（10腳）輸出高電平，使三極管N1導(dǎo)通，發(fā)光二極管LI點亮，訊響器報警。

四、小結(jié)

新型收獲機轉(zhuǎn)軸監(jiān)視儀具有監(jiān)視轉(zhuǎn)速范圍寬、報警準確、抗干擾能力強、工作可靠及使用壽命長等優(yōu)點。此監(jiān)視儀可以應(yīng)用于國產(chǎn)新型聯(lián)合收獲機上，以提高聯(lián)合收獲機的整體技術(shù)水平。

參考文獻

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