聯(lián)合收獲機凹板間隙調節系統研究

　　摘要：聯(lián)合收獲機凹板間隙的大小是影響聯(lián)合收獲機脫離質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，本文設計了一款基于聯(lián)合收獲機的凹板結構，通過(guò)控制線(xiàn)性驅動(dòng)器對凹板間隙進(jìn)行自動(dòng)調節的系統，實(shí)現了聯(lián)合收獲機凹板間隙自動(dòng)調節，通過(guò)試驗研究結果表明：該系統調節方便實(shí)用，且調節精度在5%以?xún)取?/p>本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/271644.htm

　　引言

　　谷物聯(lián)合收獲機的作業(yè)性能指標，主要包括總損失率、破損率和含雜率等。脫粒與分離滾筒是谷物聯(lián)合收獲機的重要工作部件。脫粒與分離滾筒由高速旋轉的滾筒和固定的弧型凹板配合，使谷物從滾筒與凹板之問(wèn)通過(guò)，經(jīng)脫粒元件的打擊、揉搓、碾壓和梳刷，通過(guò)破壞谷粒與穗軸的連接力而實(shí)現脫粒。故在作物條件一定時(shí)，脫粒質(zhì)量的好壞主要取決于脫粒滾筒轉速和凹板間隙。在一般情況下，凹板間隙越小，滾筒轉速越大，脫粒效果越好，但破碎率反而會(huì )增加。反之，在凹板間隙較小且轉速較低的情況下，雖然可以減少破損率，但很容易出現脫不凈、秸稈多等現象^[1]。因此要達到脫粒干凈、谷粒破碎少、秸稈長(cháng)度大、并且盡可能的將脫下的谷粒全部從凹板中漏下來(lái)的脫粒效果，對凹板間隙的調節是必不可少的。

　　本文設計了一款聯(lián)合收獲機凹板間隙自動(dòng)調節系統，其中調節系統包括控制器、凹板間隙檢測部分、凹板間隙調節機構。

　　1 系統設計

　　本研究針對凹板結構，采用四點(diǎn)同步調節法進(jìn)行對凹板間隙的調節，及針對聯(lián)合收獲機凹板結構安裝四個(gè)線(xiàn)性驅動(dòng)器，通過(guò)構建CAN總線(xiàn)控制節點(diǎn)，對四個(gè)點(diǎn)的線(xiàn)性驅動(dòng)器進(jìn)行同步控制，從而實(shí)現凹板間隙的調節。

　　系統采用美國Microchip公司生產(chǎn)的PIC18F25K80微控器。該芯片集成CPU和時(shí)鐘、“看門(mén)狗”、A/D轉換、定時(shí)/計數和I/O等模塊。片上自帶ECAN模塊，ECAN 模塊是一個(gè)通信控制器，實(shí)現了BOSCH 規范中定義的CAN 2.0A 或B 協(xié)議，該模塊具有以下特性：實(shí)現了CAN協(xié)議CAN 1.2、CAN 2.0A和CAN 2.0B，支持DeviceNet^TM數字字節過(guò)濾器，支持標準數據幀和擴展數據幀， 0-8 字節數據長(cháng)度，最高1 Mb/s 的可編程比特率，并帶有SPI，USART，TIMER等多種外設資源^[2]。其控制系統結構示意圖如圖1所示。

　　1.1 聯(lián)合收獲機凹板間隙機構電控設計

　　聯(lián)合收獲機凹板間隙大小的控制結構由線(xiàn)性驅動(dòng)器來(lái)實(shí)現，通過(guò)控制驅動(dòng)器電機的旋轉來(lái)推動(dòng)推桿，從而對凹板間隙進(jìn)行控制。采用電位計的信號做為反饋信號，構建閉環(huán)速度控制系統。其控制流程框圖如圖2所示。

　　采用的線(xiàn)性驅動(dòng)器(放大器)適用于要求特殊的領(lǐng)域，相比普通PWM開(kāi)關(guān)型伺服驅動(dòng)器，其特點(diǎn)是：驅動(dòng)平滑、無(wú)力矩紋波、無(wú)電磁開(kāi)關(guān)噪音、高帶寬、并可驅動(dòng)超小電感量的電機。線(xiàn)性驅動(dòng)器采用鋁合金材質(zhì)，結構設計緊密、重量輕、采用直流電機齒輪減速，內置微動(dòng)開(kāi)關(guān)，可實(shí)現行程走完自動(dòng)停止，并且內置電位器，可實(shí)現行程可控， 24V供電，轉矩1500N•m，最大電流5A。

　　針對直流電機的特性設計了一種基于BTS7960芯片的電機驅動(dòng)電路，BTS7960是應用于電機驅動(dòng)的大電流集成芯片。它由一個(gè)P溝道的高邊MOSFET和一個(gè)N溝道的低邊MOSFET結合一個(gè)集成的驅動(dòng)IC形成了能經(jīng)受大電流通過(guò)的H橋。由于有了P溝道高邊開(kāi)關(guān)，省去了電荷泵，因此減小了電磁干擾(EMI)。BTS7960內部集成的驅動(dòng)IC使其和微控制器的接口變得非常容易，并且具有邏輯電平輸入、電流檢測診斷、斜率校正、死區時(shí)間產(chǎn)生和過(guò)溫、過(guò)壓、欠壓、過(guò)流及短路保護的功能^[3]。兩塊BTS7960能夠進(jìn)行連接構成H全橋。BTS7960通態(tài)電阻的典型值為16毫歐，驅動(dòng)電流可達43A，完全符合驅動(dòng)本文選用電機的要求。以BTS7960設計的電機驅動(dòng)器的特點(diǎn)有：具有信號指示和電源指示;轉速可調;抗干擾能力強輸入全光電隔離;內部具有續流保護;可單獨控制一臺直流電機;PWM脈寬平滑調速(可使用PWM信號對直流電機調速);可實(shí)現正反轉;此驅動(dòng)器壓降小，電流大，驅動(dòng)能力強。其電機驅動(dòng)電路如圖3所示。