激光平地機(jī)的結(jié)構(gòu)原理和使用維護(hù)

1 旱地激光平地機(jī)

旱地激光平地機(jī)由于能自動(dòng)控制平整面，可使地面平整度誤差在2 cm內(nèi)，因此相對(duì)于一般平地機(jī)械，平地效果更好，作業(yè)效率更高，可進(jìn)一步節(jié)約水資源，減少水土流失，增加土地產(chǎn)出率?，F(xiàn)以JPD-3000型旱地激光平地機(jī)（見題圖）為例進(jìn)行介紹。

1.1 結(jié)構(gòu)原理

旱地激光平地機(jī)主要由激光發(fā)射器、激光接收器、激光控制器、液壓系統(tǒng)和平地鏟組成。如圖1所示，其工作原理是激光發(fā)射器發(fā)出的旋轉(zhuǎn)光束在作業(yè)地塊上方形成一個(gè)平面，此平面就是平地機(jī)作業(yè)時(shí)的基準(zhǔn)面。激光接收器安裝在靠近平地鏟鏟刃的伸縮桿上，當(dāng)接收器檢測(cè)到激光信號(hào)后，不停地向控制器發(fā)送信號(hào)。控制器接收到高度變化的信號(hào)后，進(jìn)行自動(dòng)修正，修正后的信號(hào)控制液壓控制閥，以改變液壓油輸向油缸的流向與流量，自動(dòng)控制平地鏟的高度，即可完成土地平整作業(yè)。

圖1 旱地激光平地機(jī)工作原理圖

（1）激光發(fā)射器。激光發(fā)射器用于發(fā)射激光，形成激光平面，發(fā)射范圍為直徑800 m左右。激光發(fā)射器具有自動(dòng)安平功能，若在工作中受震動(dòng)或碰撞發(fā)生偏離，可自動(dòng)停止發(fā)射，報(bào)警并重新自動(dòng)安平。激光發(fā)射器可以安裝在地塊中央，也可以安裝在地塊角落。

（2）激光接收器。激光接收器用于接收激光信號(hào)、顯示信號(hào)，并將信號(hào)傳輸給控制器。激光接收器安裝在平地機(jī)具上，通過電纜與控制器連接，接收器接收信號(hào)的精度可以調(diào)節(jié)。

（3）激光控制器。激光控制器用于處理激光接收器傳輸?shù)男盘?hào)，控制液壓系統(tǒng)工作，從而使平地鏟自動(dòng)追蹤激光平面進(jìn)行作業(yè)。

（4）平地鏟。平地鏟是激光平地機(jī)的關(guān)鍵作業(yè)部件，平地鏟的高低由控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整，平地鏟系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 平地鏟系統(tǒng)

1.2 操作使用

（1）初始化工作位置。將拖拉機(jī)駕駛到工作區(qū)域，關(guān)閉動(dòng)力輸出，打開控制器并使平地鏟自然下降，將接收器調(diào)至合適位置。

（2）架設(shè)發(fā)射器和接收器。根據(jù)需平整的田地面積，確定激光發(fā)射器的位置，一般激光發(fā)射器放在場(chǎng)地中間位置，高于作業(yè)地塊0.5～1 m，發(fā)射直徑控制在800 m內(nèi)。激光發(fā)射器位置確定后，將它安裝在三腳架上并調(diào)平。接收器應(yīng)安裝在激光平地機(jī)刮土鏟支撐伸縮桿的最高位置，處于拖拉機(jī)最高點(diǎn)上方。作業(yè)范圍內(nèi)無障礙物阻擋激光的標(biāo)高。

（3）平地機(jī)工作。發(fā)動(dòng)拖拉機(jī)，啟動(dòng)動(dòng)力輸出，打開控制器電源并按控制器的“自動(dòng)”按鍵。駕駛拖拉機(jī)在工作區(qū)域內(nèi)繞行，并查看平地鏟刮土情況。若在整個(gè)工作過程中，平地鏟因刮土太多比較吃力，則在控制器自動(dòng)模式下將接收器的高度降低，使平地鏟升高以提高工作效率；若在整個(gè)工作過程中，平地鏟刮土太少或刮不到土，則在控制器自動(dòng)模式下將接收器的高度調(diào)高，使平地鏟下降以達(dá)到平整土地的目的。

1.3 維護(hù)保養(yǎng)

1.3.1 日常保養(yǎng)

（1）做好日常的清洗與潤(rùn)滑工作；

（2）經(jīng)常檢查各電纜接頭和油管的連接是否可靠；

（3）經(jīng)常清洗液壓工作站的閥件；

（4）激光發(fā)射器和接收器可全天作業(yè)，雖然具有防水、防塵功能，但在使用中如遇雨雪天氣，一般不要讓其工作。

1.3.2 停放

（1）停放前，要將整套系統(tǒng)清洗干凈，并放在干燥、遮陰的地方，避免風(fēng)吹、日曬、雨淋；

（2）液壓工作站中的油路油管存放時(shí)不要擠壓、扭曲；

（3）控制儀器要放入箱內(nèi)妥善保存。

2 水田激光平地機(jī)

精細(xì)平整的水田可以保證農(nóng)田水層深淺一致，節(jié)省農(nóng)業(yè)用水；可以提高農(nóng)藥、化肥的利用率，減少除草劑的使用量，從而減少生產(chǎn)成本和對(duì)環(huán)境的污染；可以增加農(nóng)作物產(chǎn)量，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。由于水田泥腳深淺不一，而且土壤黏度與旱地差異甚大，旱地激光平地機(jī)難以在水田中帶水作業(yè)，需用水田激光平地機(jī)進(jìn)行平整作業(yè)。現(xiàn)以華南農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的水田激光平地機(jī)為例進(jìn)行介紹，該機(jī)可與乘坐式插秧機(jī)底盤（見圖3a）和輪式拖拉機(jī)（見圖3b）相連接。

圖3 水田激光平地機(jī)

2.1 結(jié)構(gòu)原理

由于水田的特殊性，水田激光平地機(jī)需聯(lián)合應(yīng)用高程控制技術(shù)與水平控制技術(shù)。高程控制技術(shù)采用旋轉(zhuǎn)的激光束平面作為精細(xì)平整的基準(zhǔn)平面，通過激光接收器和高程控制器自動(dòng)調(diào)整平地鏟高度。水平控制技術(shù)采用微機(jī)械加速度傳感器和微機(jī)械陀螺儀，通過信息融合檢測(cè)平地鏟的動(dòng)態(tài)水平傾角，采用水平控制器控制液壓油缸運(yùn)動(dòng)使平地鏟保持水平。通過高程控制系統(tǒng)和水平控制系統(tǒng)的聯(lián)合控制，可使平地鏟工作時(shí)始終處于與旋轉(zhuǎn)的激光束基準(zhǔn)面平行的水平面內(nèi)工作，從而實(shí)現(xiàn)水田精細(xì)平整。

2.2 操作使用

（1）田塊旋耕作業(yè)后，保持2 cm左右的水位。若平整作業(yè)時(shí)水太深，則基準(zhǔn)難找，并難以判斷作業(yè)路線和作業(yè)效果；若平整作業(yè)時(shí)水太少或無水，則機(jī)具作業(yè)負(fù)荷大，不易平整田塊。

（2）起點(diǎn)工作位置應(yīng)選擇在作業(yè)田塊相對(duì)最高處，平地鏟以這個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的位置為參考對(duì)水田進(jìn)行高推低填。調(diào)整激光接收器在支撐伸縮桿上的高度，使發(fā)射器發(fā)出的光束與接收器相吻合，接收器綠燈亮，說明接收器與發(fā)射器發(fā)出的激光束在同一水平線上。此時(shí)，將控制器開關(guān)設(shè)置在自動(dòng)位置上，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，開始平地作業(yè)。

（3）第一次平整時(shí)從田塊相對(duì)高土位向低土位行走，把高處的土鏟向低處，反復(fù)多次直到作業(yè)田塊相對(duì)平整。然后，重新調(diào)整作業(yè)基準(zhǔn)，選取好路線，由田塊一邊做“幾”字形作業(yè)。作業(yè)時(shí)應(yīng)保證平地鏟一直處于某一水平面內(nèi)，這樣作業(yè)后水田平整度才能達(dá)到精細(xì)平整的要求。

（4）在作業(yè)時(shí)，若平整田面平整度差，平地鏟前傾角度不應(yīng)過大；若平整田面平整度好，則平地鏟應(yīng)有較大的前傾角度，平地作業(yè)效果將更好，原因是平地鏟向前傾斜后，減少了牽引阻力，提高了平整效率。