電動駐車系統(tǒng)在聯(lián)合收割機上的應(yīng)用

郝良軍

（新疆新研牧神科技有限公司，新疆 烏魯木齊 830011）

目前國內(nèi)聯(lián)合收割機普遍采用機械式手剎制動，機械式駐車制動裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、調(diào)試方便等優(yōu)點，但需要操作力大，操作力度無法準確達到所需手剎制動力。駕駛員操作機器時，容易忘記松開手剎，由于農(nóng)業(yè)機械行走驅(qū)動功率較大，牽引力遠大于駐車制動力，燒毀手剎的概率比較大，存在較大安全隱患。隨著人機工程學(xué)在農(nóng)業(yè)機械上的應(yīng)用，符合人機工程學(xué)的浮動操作臺慢慢普及，浮動操作臺占用了原來處于駕駛員右側(cè)的機械駐車制動桿位置，制動桿只能安裝于右側(cè)，對于各種車輛，右側(cè)絕大部分都是駕駛員進入駕駛室的通道，制動操作桿在右側(cè)則會產(chǎn)生一些便利性問題，且還存在駕駛操作習(xí)慣的改變問題。

鑒于目前機械駐車制動裝置的優(yōu)缺點，開發(fā)了這種電控手剎制動裝置，其缺點：造價稍高，蓄電池無電時無法使用，控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜。優(yōu)點：輕觸式操作，可以完成自動釋放或者自動限制行走從而杜絕燒毀駐車制動裝置，機械硬連接機構(gòu)避免了機械手剎軟軸斷裂所帶來的安全隱患，占用空間小便于安裝維護，程序固化后幾乎不需要調(diào)試，駐車制動力始終保持恒定。

1 工作原理及組成結(jié)構(gòu)

整套電動駐車系統(tǒng)的主要工作原理是依據(jù)電動機的輸出扭矩和電動機的輸入電流的近似線性關(guān)系，結(jié)合對應(yīng)的電流檢測裝置和其他輔助裝置來完成的。

實現(xiàn)方法有兩種：1通過繼電器實現(xiàn)，2通過plc結(jié)合繼電器實現(xiàn)，分別闡述如下：

（1）繼電器實現(xiàn)方法

本例主要采用的部件是汽車五插繼電器、電流感應(yīng)開關(guān)、三檔翹板開關(guān)、狀態(tài)指示燈、保險絲、電源、手剎電推桿。具體工作原理圖如圖1所示。

工作過程：閉合開關(guān)K2閉合后，電流方向為正極→保險 F1→JD2（NO）→JD3（NC）→K4（NC）→M1→K3（NC）→SW1→JD1（NC）→負極，手剎電機帶動變速箱手剎桿動作，當電機負載（駐車力）逐漸增大時，電路中電流逐漸增大，達到電流感應(yīng)開關(guān)動作閥值時，電流感應(yīng)開關(guān)閉合，指示燈被點亮并通過JD4保持，同時JD3動作切斷閉合電源，手剎電機停止。按下釋放開關(guān)K1，電流方向為正極→JD1（NO）→SW1→K3（NC）→M1→K4（NC）→JD3（NC）→JD2（NC）→負極，執(zhí)行機構(gòu)運行到極限位置后，釋放限位開關(guān)動作切斷釋放電源，K1閉合時同時觸發(fā)JD5，關(guān)閉指示燈。

圖1 繼電器原理圖

（2）利用PLC實現(xiàn)

本例主要部件歐姆龍PLC、五插繼電器、電流感應(yīng)開關(guān)、手剎電推桿。所采用的PLC以歐姆龍的CP1E為例，使用端口：輸入端口有 0.00，0.01，0.02，輸出端口有100.00、100.01、100.02。電路原理圖如圖2所示。

圖2 PLC原理圖

程序梯形圖如圖3所示。

圖3 PLC控制梯形圖

其工作流程：

（1）釋放手剎：PLC輸入端口0.00的接收到開關(guān)量K1的信號時，輸出端口100.00有效，驅(qū)動釋放繼電器JD2工作，手剎釋放，手剎推桿到達極限位置時釋放限位開關(guān)動作切斷電機電源，同時復(fù)位100.02端口，熄滅手剎指示燈。完成釋放動作過程。

（2）鎖緊手剎：PLC輸入端口0.01的接受到開關(guān)量K2（K2和K1為互鎖開關(guān)）的信號時同時判斷輸入端口0.02狀態(tài)是否為無效（電流感應(yīng)開關(guān)沒觸發(fā)時）和輸出端口狀態(tài)100.02是否沒輸出（手剎指示燈沒亮?xí)r），輸出端口100.01有效，驅(qū)動鎖緊繼電器JD1工作，手剎鎖緊，當電路電流達到設(shè)定預(yù)緊力對應(yīng)的電流值時，端口0.02有效（電流感應(yīng)開關(guān)觸發(fā)），輸出端口100.01復(fù)位，JD1復(fù)位，電機斷電同時100.02端口輸出，點亮手剎指示燈。完成鎖緊動作過程。電流感應(yīng)開關(guān)SW1可以根據(jù)變速箱的手剎技術(shù)參數(shù)和圖4的電機負載曲線圖設(shè)置觸發(fā)閥值。機械連接結(jié)構(gòu)由變速箱總成、電動推桿、長度調(diào)節(jié)桿組成，如圖5所示。

圖4 電機電流負載曲線圖

圖5 機械連接圖

2 主要設(shè)計技術(shù)參數(shù)及性能指標

所述實施方案所用主要部件的性能參數(shù)如表1和表2所示。

表1 電動推桿性能參數(shù)表

表2 電流感應(yīng)開關(guān)參數(shù)表

3 實驗與分析

系統(tǒng)設(shè)計完畢后，在牧神籽粒聯(lián)合收割機4YZT-12機型實驗通過。實驗過程中通過調(diào)整電動推桿與變速箱手剎拉桿之間的調(diào)節(jié)桿長度使電動推桿鎖緊限位開關(guān)的動作滯后于電流感應(yīng)開關(guān)的動作，以達到設(shè)計制動力。并且將鎖緊限位開關(guān)信號引出后引入主機控制系統(tǒng)，通過儀表顯示手剎故障狀態(tài)。通過手剎狀態(tài)故障指示燈可以診斷出連接桿距離或者手剎片有效厚度是否滿足要求。

如果將手剎指示燈信號引入主機控制系統(tǒng)后，通過主機控制系統(tǒng)的邏輯關(guān)系則可以完成手剎拉起時限制行走或者車輛行走時自動釋放手剎，如果增加對應(yīng)的座椅人員檢測傳感器后還可以完成駕駛員離開座椅后自動鎖緊手剎的安全功能，從而完成類似轎車的AUTOHOLD功能。

4 結(jié)語

綜上所述，所開發(fā)的聯(lián)合收割機電動駐車系統(tǒng)適合用于聯(lián)合收割機等大型農(nóng)業(yè)機械上，文章所述方案對于目前國內(nèi)農(nóng)機逐漸普及的含有車身控制器的電控系統(tǒng)很容易實現(xiàn)智能化，從而為縮小我國農(nóng)業(yè)機械智能化與國外先進國家的農(nóng)業(yè)機械智能化的差距而添磚加瓦。