淺析玉米聯(lián)合收獲機主要部件故障監(jiān)測系統(tǒng)

摘要：該文重點介紹了玉米聯(lián)合收獲機的自動化故障監(jiān)測系統(tǒng)的相關(guān)原理和要求，包括在機器運轉(zhuǎn)的過程中對割臺、剝皮機等主要部件的轉(zhuǎn)速進行監(jiān)測，針對可自行修復(fù)的因堵塞造成的運轉(zhuǎn)異常進行聲光報警等問題，并指出了玉米聯(lián)合收獲機自動監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：玉米；聯(lián)合收獲機；割臺；故障監(jiān)測；故障診斷；預(yù)警；報警

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

中國玉米收獲機械起步較晚，長期科研創(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)、廣泛適用當前多行距玉米種植農(nóng)藝的不對行收獲技術(shù)，國內(nèi)一直未有重大突破。另外，由于農(nóng)機工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，玉米收獲機械產(chǎn)品還存在著性能、質(zhì)量和可靠性問題。多方面技術(shù)因素的綜合影響，抑制了農(nóng)民對玉米收獲機的購買熱情。

玉米機械化過程中，需要配套機一次性的完成數(shù)十個作業(yè)環(huán)節(jié)，摘穗、輸送、剝皮等，所以玉米聯(lián)合收獲機的體積比較大、結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜導(dǎo)致了故障易發(fā)生。同時為了避免機手的發(fā)生安全事故問題，工作環(huán)境是在全封閉的駕駛室工作，人的感覺是有限的，無法監(jiān)視全部運轉(zhuǎn)部件的作業(yè)情況。所以在玉米聯(lián)合收獲機運轉(zhuǎn)的過程中，就需要一個故障監(jiān)測系統(tǒng)，對機器的整個運轉(zhuǎn)進行監(jiān)測，對割臺、升運器等重要的機器部件的運轉(zhuǎn)進行監(jiān)測。

一、玉米聯(lián)合收獲機的工作原理

當玉米收獲機開始工作時，轉(zhuǎn)速傳感器檢測變速箱動力輸出軸、割臺動力輸入軸、剝皮機動力輸入軸和升運器動力輸入軸的轉(zhuǎn)速，把檢測的信號輸入到單片機，單片機對接收的數(shù)據(jù)進行計算，由液晶顯示器對各工作部件的轉(zhuǎn)速進行顯示。當檢測到割臺動力輸入軸、剝皮機動力輸入軸和升運器動力輸入軸中的任意一根軸轉(zhuǎn)速值與變速箱動力輸出軸轉(zhuǎn)速值的比值超出了預(yù)先設(shè)定的正常范圍時，蜂鳴器開始鳴響，所對應(yīng)的報警指示燈也開始閃爍，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機器的再次損壞。

二、玉米聯(lián)合收獲機的故障監(jiān)測原理

在監(jiān)測的過程中，要對機器的各個部件的工作狀況進行監(jiān)測，通過傳感器反映給機手。在對各類傳感器的性能做出分析對比后，發(fā)現(xiàn)開關(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中時，在金屬的里外兩側(cè)會產(chǎn)生一個電位差，這就是霍爾電勢。當磁場不夠強的時候，霍爾電勢和電流強度與磁感應(yīng)強度成正比，和薄片的厚度成反比。霍爾型轉(zhuǎn)速傳感器安裝在收獲機的變速箱動力輸出軸、割臺輸入軸、剝皮機動力輸入軸、升運器動力輸入軸附近，其傳感器的檢測頭正對轉(zhuǎn)軸，磁鋼片通過磁性分別安裝有變速箱動力輸出軸、割臺動力輸入軸、剝皮機動力輸入軸、升運器動力輸入軸，壓力傳感器安裝于果穗箱側(cè)板上。在這個過程中，如果機器部件運轉(zhuǎn)出現(xiàn)故障，那么霍爾傳感器就會發(fā)生電勢的變化，進行報警[1]。

三、不同部件的監(jiān)測方式要求

在對機器監(jiān)測的過程中，針對不同的零部件有不同的監(jiān)測方式。首先轉(zhuǎn)動類型的零部件就要對其轉(zhuǎn)速進行監(jiān)測，往復(fù)機械的特點是運動部件多，運動關(guān)系復(fù)雜，在其工作時引起振動的激勵源很多，振動數(shù)據(jù)的解釋較為困難。由于往復(fù)機械機構(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特性、支承情況、冷卻水及潤滑油介質(zhì)等的影響，所以在轉(zhuǎn)速過快時發(fā)生報警，提醒機手機器負荷太大。當轉(zhuǎn)速過慢時，提示機手機器發(fā)生故障。針對震動類型的零部件，對其震動的頻率進行監(jiān)測，震動頻率的不同意味著機器出現(xiàn)了異常。在切刀等部件監(jiān)測的時候，采用光感監(jiān)測，通過光纖測定其長度等，來監(jiān)測其是否發(fā)生斷裂扭曲等形變，導(dǎo)致機器故障。

四、報警裝置的要求

在監(jiān)測系統(tǒng)中，報警裝置的存在對于故障的排除有決定性的作用。首先要保證報警裝置的線路安全。在機器運轉(zhuǎn)的過程中，報警系統(tǒng)應(yīng)該有獨立的電路系統(tǒng)，使其在機器停止運轉(zhuǎn)之后，報警裝置的電路不會出現(xiàn)問題，可以正常的進行報警。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)指標和能否安全可靠工作。

其次是報警裝置的報警方式。在機器運轉(zhuǎn)時，故障的出現(xiàn)分為不同的類型，有些可以手動排除，例如超負荷、燃油耗盡等，那么這些報警是要分階段進行的。對于機器部件運轉(zhuǎn)故障，機器部件損壞等報警時需要緊急報警。同時報警裝置要進行聲光同時報警。因為機手在操作機器的時候，機器運轉(zhuǎn)的聲音過大，或者光線問題，都會影響機手的判斷，采用聲光同時報警，可以使機手提前發(fā)現(xiàn)故障，及早的排除機器故障，減少損失。

五、監(jiān)測系統(tǒng)的影響因素

監(jiān)測過程中，部分靈敏的傳感器，由于機身的傾斜程度的不同、周圍環(huán)境復(fù)雜，玉米葉過多、玉米晃動影響光線等因素導(dǎo)致了傳感器探測不靈敏。

六、機手操控臺的設(shè)計要求

機手不僅要對故障進行監(jiān)測，對于可以手動監(jiān)測的或者可以忽略的問題，機手通過對報警臺的操作來解除警報。在操作臺的設(shè)計過程中，要保證操作臺的操作方式不影響機手的正常駕駛和操作。

七、自動監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展方向

目前國內(nèi)玉米收獲機大部分沒有安裝自動監(jiān)測系統(tǒng)，只能通過視頻監(jiān)控來對機器進行人工觀察，對一些細節(jié)的故障無法關(guān)注到。而沒有安裝的原因是因為監(jiān)測系統(tǒng)的靈敏度要求過高，技術(shù)過于縝密。就目前國內(nèi)玉米收獲機的現(xiàn)狀來講，監(jiān)測系統(tǒng)需要滿足以下的配置和功能：轉(zhuǎn)速扭矩傳感器、滿箱監(jiān)測傳感器、16位微處理器、液晶顯示屏、聲光報警裝置等。并且對動力分配箱、割臺、升運器等部件的轉(zhuǎn)軸進行監(jiān)測。對可手動處理的因堵塞造成的故障進行處理。隨著機器的發(fā)展進步，還應(yīng)該增加液壓驅(qū)動系統(tǒng)的故障監(jiān)測功能。

參考文獻

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