日本洋馬半喂入聯(lián)合收獲機(jī)關(guān)鍵技術(shù)介

紹印祥 金誠(chéng)謙

摘 要：聯(lián)合收獲機(jī)作為提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的關(guān)鍵設(shè)備，集收割、脫粒、清選、秸稈切碎還田等功能于一體。其收獲過(guò)程工序較多、各工作部件需要實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，對(duì)操作人員的熟練程度要求較高。隨著靜液壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)在聯(lián)合收獲機(jī)上的實(shí)際應(yīng)用，各工作部件的關(guān)鍵參數(shù)能夠根據(jù)作業(yè)狀態(tài)自動(dòng)調(diào)節(jié)，大大提高了發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的利用效率、保證了機(jī)器工作的可靠性。本文以日本洋馬半喂入聯(lián)合收獲機(jī)為例，介紹其自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)以及以降低損失率為目標(biāo)的柔性脫粒控制策略。

關(guān)鍵詞：聯(lián)合收獲機(jī);半喂入;柔性脫粒;自動(dòng)控制

常見(jiàn)的谷物聯(lián)合收獲機(jī)主要為分兩種類(lèi)型，即半喂入聯(lián)合收獲機(jī)和全喂入聯(lián)合收獲機(jī)。這兩種類(lèi)型在日語(yǔ)中分別稱(chēng)為“自脫型”和“普通型”。圖1所示為日本ヤンマー株式會(huì)社（即日本洋馬公司）生產(chǎn)的稻麥聯(lián)合收獲機(jī)。其半喂入機(jī)型YH6115的長(zhǎng)、寬、高分別為4830mm、2215mm、2775mm，割幅1980mm，用于收獲的作物高度范圍是55-130cm，主要工作部件包括割取裝置、夾持輸送裝置、脫粒分離裝置、清選裝置、送風(fēng)裝置、無(wú)級(jí)變速行走裝置、損失率檢測(cè)裝置等，能夠根據(jù)作業(yè)狀態(tài)獨(dú)立調(diào)節(jié)各個(gè)脫粒部件的工作參數(shù)。

1? ?行走控制技術(shù)

洋馬半喂入聯(lián)合收獲機(jī)采用基于靜液壓驅(qū)動(dòng)的行走控制技術(shù)，作業(yè)過(guò)程中操作人員通過(guò)操作方向盤(pán)和主變速檔桿即可完成行走控制以及主要工作部件的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。圖2所示為駕駛室中的各個(gè)操作部分，主要包括方向盤(pán)、主變速檔桿、調(diào)節(jié)面板、中央監(jiān)視器等。

行走控制系統(tǒng)根據(jù)方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度調(diào)節(jié)左右履帶的行走速度，如圖3所示。當(dāng)方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)角度在0-45度范圍時(shí)，外側(cè)履帶轉(zhuǎn)速不變，內(nèi)側(cè)履帶減速，依靠左右履帶的速度差實(shí)現(xiàn)差速轉(zhuǎn)向，且角度越大速度差值越大，此時(shí)轉(zhuǎn)彎半徑較大。當(dāng)方向盤(pán)角度達(dá)到90度時(shí)，內(nèi)側(cè)履帶制動(dòng)，外側(cè)履帶保持轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)彎半徑大小即兩側(cè)履帶的距離值。當(dāng)方向盤(pán)角度從90度繼續(xù)增大時(shí)，內(nèi)側(cè)履帶開(kāi)始反轉(zhuǎn)，且角度越大其反轉(zhuǎn)速度越大，當(dāng)角度增大到135度時(shí)，兩側(cè)履帶轉(zhuǎn)速相同、旋轉(zhuǎn)方向相反，其轉(zhuǎn)彎半徑為零，即原地轉(zhuǎn)向。

方向盤(pán)中央安裝有彩色液晶顯示器，即中央監(jiān)視器，如圖4所示。其上顯示尿素水量、谷物損失率、谷物含水率、谷物實(shí)時(shí)產(chǎn)量等數(shù)據(jù)。在作業(yè)完畢后，數(shù)據(jù)能夠?qū)С霾⒋蛴〕鰜?lái)作為工作記錄保存。中央監(jiān)視器可切換至影像模式，用以監(jiān)視卸糧筒末端及機(jī)器后方的情況。

方向盤(pán)右側(cè)的多功能按鍵可用于車(chē)體行駛方向的微調(diào)和割臺(tái)升降的微調(diào)，如圖5所示。其功能組合如表1所示。在不轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)的情況，使用左右轉(zhuǎn)向按鍵對(duì)行駛方向進(jìn)行微調(diào)，用于直線(xiàn)作業(yè)過(guò)程中的對(duì)行。左右水平按鍵用于調(diào)節(jié)車(chē)體的左右傾斜角度。

2? ?脫粒清選技術(shù)

如圖6所示，洋馬半喂入聯(lián)合收獲機(jī)（以YH6115為例）的主要脫粒部件包括夾持輸送鏈、脫粒滾筒、清潔滾筒、清選篩、風(fēng)機(jī)（前風(fēng)機(jī)、主風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、吸風(fēng)機(jī)）、除雜攪龍、碎草裝置等，各部件的主要參數(shù)如表2所示。

脫粒滾筒和清潔滾筒協(xié)同工作，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)功率利用效率。清潔滾筒將谷物與秸稈進(jìn)一步分離，均勻鋪放于抖動(dòng)板上，以改善清選效果。四個(gè)風(fēng)機(jī)協(xié)同工作，有效防止高含水率谷物在脫粒室中的堵塞。夾持輸送鏈根據(jù)車(chē)速實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，使谷物喂入量和厚度保持恒定，減少脫粒部件的負(fù)載變動(dòng)。

3? ?損失率自動(dòng)控制技術(shù)

洋馬半喂入聯(lián)合收獲機(jī)的清選篩末端和脫粒滾筒末端分別安裝有清選損失傳感器和脫粒損失傳感器，用于檢測(cè)兩處的谷物損失率，如圖7所示。操作人員可根據(jù)中央顯示器上的損失率顯示數(shù)值，在如圖9所示的操作面板上手動(dòng)調(diào)節(jié)各部件的工作參數(shù)，也可以采用機(jī)器所集成的柔性脫粒系統(tǒng)由機(jī)器自動(dòng)調(diào)節(jié)各工作部件的作業(yè)參數(shù)。

如圖8所示，當(dāng)點(diǎn)擊損失自動(dòng)控制按鈕后，綠燈亮起，即進(jìn)入損失率自動(dòng)控制模式。此模式下，損失率控制系統(tǒng)根據(jù)脫粒滾筒末端和清選篩分離出口所檢測(cè)到的損失率數(shù)值大小，自動(dòng)調(diào)節(jié)清選篩開(kāi)度、作業(yè)車(chē)速、雜余排出、風(fēng)量。調(diào)節(jié)過(guò)程共分為5個(gè)階段，每個(gè)階段對(duì)應(yīng)一個(gè)所設(shè)定的損失率上限值，若超過(guò)這一上限值則執(zhí)行相應(yīng)的控制動(dòng)作以降低損失率，具體控制過(guò)程如下：

第一階段 損失率增大時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)清選篩角度;

第二階段 若損失率繼續(xù)增大，則降低車(chē)速以減少谷物喂入量;

第三階段 損失率開(kāi)始下降后，保持清選篩開(kāi)度和車(chē)速不變;

第四階段 損失率下降到設(shè)定值后，關(guān)閉清選篩，同時(shí)增大車(chē)速;

第五階段 根據(jù)損失率自動(dòng)調(diào)節(jié)導(dǎo)流板角度，降低脫粒部件負(fù)荷，減少谷物損失。

按上述五個(gè)階段調(diào)節(jié)過(guò)程中，風(fēng)量和排草量也會(huì)根據(jù)工作情況實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)。在損失率自動(dòng)控制模式下，手動(dòng)調(diào)節(jié)旋鈕（風(fēng)量、清選篩、導(dǎo)流板）均不起調(diào)節(jié)作用。

具備了損失率自動(dòng)控制功能的洋馬半喂入聯(lián)合收獲機(jī)，即使對(duì)于收獲經(jīng)驗(yàn)較少的操作者或初學(xué)者，也能夠保證較高的收獲質(zhì)量和較低的谷物損失率。

4? ?底盤(pán)自動(dòng)水平技術(shù)

由于農(nóng)田地面松軟或高低不平，聯(lián)合收獲機(jī)在作業(yè)過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生傾斜。洋馬半喂入聯(lián)合收獲機(jī)采用履帶底盤(pán)自動(dòng)水平技術(shù)保證機(jī)體水平，各工作部件也處于水平狀態(tài)，如圖9所示。

底盤(pán)自動(dòng)水平的優(yōu)勢(shì)主要有：

（1） 防止車(chē)頭翹起，有利于水田、倒伏作業(yè)時(shí)有效控制割茬高度;

（2） 適應(yīng)傾斜地塊作業(yè)，減少人工收割;

（3） 保證足夠的底盤(pán)離地高度，提高水田作業(yè)性能，;

（4） 越過(guò)田埂時(shí)保持車(chē)體水平;

（5） 使脫粒部件處于水平狀態(tài)，保證清選效果;

（6） 便于底盤(pán)等行走系統(tǒng)的清理工作。