八五三农场 黑龙江省双鸭山市 155630
摘要：联合收割机作为水稻和小麦收获的主要机械设备,近年来得到快速发展,但是国产联合收割机电子化和自动化水平普遍较低,缺少收割机工作状态指示和故障监测相关的电子设备。当收割机在田间作业工作状态异常或故障发生前期时,操作人员由于经验不足等原因而没有注意,继续收割会造成收割机故障情况加重甚至损坏机器。如果能够在收割机作业时给予工作状态显示,同时故障发生时报警提示,操作人员及时发现并做出调整,这样可以更大程度的减少或避免故障的发生,从而提高收割效率,创造更多的经济效益。
关键词：联合收割机，监测系统，预警
现代谷物联合收割机都配置了带有空调的密闭驾驶室，在工作过程中驾驶员很难听到收割机各部件的运转响声及负荷变化情况，而如果联合收割机中关系到整机性能的主要工作部件如脱粒滚筒、风扇、杂余搅龙及籽粒提升搅龙等发生故障，将直接影响工作效率。在收割过程中，受谷物品种、作物湿度、种植密度、喂入量、行走速度及滚筒转速等各方面的影响，机器有可能会发生堵塞、链条断开、胶带打滑等故障，影响整机的性能和工作效率，耽误大量的时间去进行故障查找及维修。比如脱粒滚筒堵塞故障将要发生时，脱粒滚筒轴的扭矩会瞬间增大，紧接着表现出滚筒转速下降，直至发生堵塞故障，但如果对脱粒滚筒进行实时监测，使驾驶员能够得到脱粒滚筒工作性能的实时信息，并且在脱粒滚筒轴扭矩及速度发生瞬间变化时进行报警及故障位置显示，则会避免故障的发生。
1.研究目的及意义
我国是农业大国,稻麦作为主要的粮食作物,种植面积广, 联合收割机作为稻麦收获的主要机械，为农业生产提供了很大的方便，并且在现在农业生产中起到非常重要的作用。农作物采用联合收割机进行作业,生产效率比较高,谷物损失较小,同时,由于机械化程度高,从而很大程度上减轻了农民的劳动强度,改善了劳动条件,并且能做到大面积及时收获,为抢种下茬农作物创造了条件。
目前，联合收割机己向大型化、自动化、智能化发展，我国的联合收割机也有了较大的发展，从发展的角度来看，联合收割机的应用规模、收获性能及自动化程度已成为现代化农业的一个重要衡量指标。但是,现今我国联合收割机电子化和自动化水平普遍较低,质量与技术水平同国外同型号产品相比要差一代,作业过程中谷物损失率偏高,平均无故障率时间一般仅为20-30h,远低于国外50-80h的水平,已经严重制约了全国谷物收割机械化的发展。收割机发生故障后,检修排除故障一般都很费时费力,严重时会导致停机维修,直接影响联合收割机的作业进度及收获效率,甚至给农民和机主带来不必要的经济损失。因此对联合收割机工作状况的实时监测很有必要,如果能在故障发生之前就进行相关的预警或在故障刚刚发生时能够及时提醒操作人员,则可以大大延长收割机的使用寿命。
2.监测系统的性能要求
联合收割机监测系统的研制，可以提高智能化装备水平，发挥高效率。随着联合收割机日益向大型化发展，仅凭驾驶员的听觉和视觉去识别联合收割机的工作情况、靠手动调整作业质量将变得越来越困难，这就迫切需要研究相应的监测系统，实时监测联合收割机的工作情况，从而减少收割机故障的发生，提高作业质量和工作效率。在收割过程各运动部件极易发生故障，尤其是脱粒滚筒，它是联合收割机的关键部件，很大程度上决定了机器的工作质量和生产率。研究开发联合收割机智能化监测系统，可以提高我国联合收割机的装备制造水平，缩小与发达国家的差距，提升我国收获机械的产品竞争力。
联合收割监测系统的性能要求如下。
①实用性广。即使用不同机型的联合收割机，不只是局限于某种机型上的应用，能够达到监测系统的广泛应用。
②可靠性好。在田间恶劣的环境中，能对联合收割机工作过程中的各个关键部件的工作参数进行有效地监测。
③智能化。对工作过程中联合收割机的关键参数采集后，对监测到的特征信号在时域、频域、赋值域以至倒频域等各个方面进行全面分析，以便从特征信号中提取各种症兆，对机器做出综合判断。
④人性化。在驾驶室内采用可视化界面设计与声光报警。
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3.影响联合收割机工作性能的主要因素
3.1脱粒滚筒功耗
实践研究表明，脱粒滚筒装置所需的功率占总功率的30%-40%，而脱粒滚筒装置所需用的功率和机器的喂入量成正比增加，其瞬时最大值相当于平均功率的两倍。其他部件所需功率则变化不大。其中功耗主要包括脱粒滚筒的转速和扭矩。
当滚筒转速增加时，滚筒上的纹杆打击力增大，纹杆和凹板格条相遇的频率增加，使作物流强迫振动和自激振动的频率和振幅增加，最后使作物的延伸错动增强，从而促使谷粒分离。但转速过大时，揉搓和梳刷作用越强，脱落率高，会使秸秆破碎加重，清选负荷增大，影响籽粒清洁度。
脱粒时的工作阻力与很多因素有关，包括脱粒作物的类别、湿度、茎杆长度、凹板间隙、滚筒长度、喂入量、喂入均匀性和速度、喂入方式和方向。此外，还与凹板和纹杆的设计有关，这些因素都影响滚筒转矩的大小。其中脱粒过程中影响转矩大小的因素有滚筒中谷物产生加速度、谷物在滚筒和凹板之间相互摩擦和谷物在空隙内移动挤压。茎杆长度减少时不仅能改善分离性能，同时谷物的变形阻力也将较少，因此滚筒消耗的功率和滚筒轴转矩也降低。
3.2喂入量大小
联合收割机是一种多输入和输出变量的复杂动态系统。随着收割速度、割茬高度和割幅宽度的变化，送向收割机的作物喂入量也实时发生变化，为了使联合收割机达到最佳的工作性能和最好的收割状态，作物喂入量的监测是必不可少的性能指标。喂入量是指单位时间内联合收割机加工的作物量，其单位是 kg/s。
联合收割机在田间工作时，受前进速度、割幅宽度、留茬高度、作物品种、含水率、草谷比及谷物生长密度的影响，其喂入量是实时变化的，在收获过程中驾驶员凭经验和感觉，需要不断改变机器前进的速度、留茬高度及割幅宽度等可控因素，使联合收割机工作在最佳喂入量状态下。如果喂入量未达到最佳状态，则会浪费联合收割机的资源，造成不必要的浪费；如果喂入量过大，则会造成联合收割机过大的负荷，工作过程中会造成脱粒滚筒的堵塞，严重情况下会造成机器故障，给农业生产带来不必要的损失。
3.3机器前进速度
联合收割机的作业速度是随谷草比、单位产量、田面大小和平整度以及潮湿程度而定的。为了尽可能减少割台的籽粒损失，减轻驾驶员的劳动强度，延长机器的使用寿命，作业速度不宜选择太高。如果前进速度过高，不仅会导致漏脱，喂入量也会进一步增加，会导致脱粒滚
筒负荷增大，严重时会导致脱粒滚筒堵塞等。
结论
本文主要介绍了联合收割机监测系统的国内外研究现状、性能要求及影响联合收割机工作性能的主要因素。以后的工作可以从以下几个方面进行研究：
①利用先进的控制理论与技术，将多个参数综合起来进行联合收割机作业过程的综合监测，将是我国联合收割机智能监测技术的发展趋势。
②进一步提高监测装置的可靠性和通用性，满足不同机型的需求。
③通过监测到的参数，运用故障诊断的技术、方法和理论，建立一套完整的联合收割机故障诊断理论和技术体系。
参考文献
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论文作者:高春雨
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/2
标签：联合收割机论文; 滚筒论文; 故障论文; 作业论文; 工作论文; 收割机论文; 谷物论文; 《基层建设》2017年第36期论文;