割臺高度仿形控制系統在收割機上的運用

張俊三，薛世民

（新疆新研牧神科技有限公司，新疆 烏魯木齊830026）

割臺是聯合收割機重要組成部件之一，目前國內聯合收割機割臺自動化程度相對較低，常見的收割機多是駕駛員手動控制液壓閥來調節割臺工作高度，駕駛員在控制收割機割臺高度過程中起到關鍵作用，需要駕駛員通過視覺觀察的方式，依據地形以及收割作物的長勢情況等因素，不斷操縱調控手柄對割臺高度進行調節，傳統割臺調節方式對駕駛人員有較高要求，需要駕駛人員集中精力對地形以及收割作業過程進行觀察，并且依據個人經驗作出相應的操控動作，由于農田作業環境較為惡劣，駕駛員的勞動強度較大，人工手動調節存在其固有缺陷，調節精度以及實時性等都有很大的不確定性[1]。因此，為解決以上不足，提高收割機的智能化程度，新疆新研牧神科技有限公司研發團隊，開發了割臺高度與仿形控制系統，實現割臺高度的精確控制，割臺高度能隨地面自動仿形，從而有效降低駕駛人員的勞動強度，提高工作效率。

1 結構及工作原理

1.1 結構

割臺高度與仿形控制系統主要包括：調節板、仿形叉、調節拉桿一、角度傳感器、油缸、油管一、蓄能器、電磁閥、座椅、操作手柄、顯示器、調節拉桿二、連接板、油管二、油管三等組成，結構如圖1。

1.2 工作原理

割臺高度與仿形控制系統中的割臺高度是駕駛員通過前端的顯示屏，觀察其上顯示的割臺高度數據值，通過操作操控手柄上的割臺升降按鈕，控制電磁閥上進出液壓油的通斷，從而控制割臺舉升油缸的伸長和縮短，割臺舉升油缸長度縮短，割臺下降，反之割臺上升；當割臺升降時過橋上安裝的調節拉桿二會帶動連接板和角度傳感器一起發生偏轉。初始時，將割臺降落到最低點，標定角度傳感器的起始值，隨后將割臺升高到最高點標定角度傳感器的結束值，將油缸從最低點到最高點的實際工作行程，換算成角度傳感器的偏轉角度，通過過橋角度傳感器的偏轉角度的反饋值，再通過控制器控制割臺的升降高度，實現可視化精確控制；割臺高度控制手柄上設置有高度記憶按鈕，自動記憶上次割臺高度調整值，點擊此按鈕割臺高度將自動回到上次割臺高度調整值，減少割臺高度調整次數，提高效率。

割臺高度與仿形控制系統中的自動仿形機構將割臺控制模式改為自動模式時，當仿形叉的近地端與地面發生接觸時，會將仿形叉托起，仿形叉通過調節拉桿一與角度傳感器連接，仿形叉托起時，角度傳感器會順時針旋轉，角度傳感器將數據信號傳輸至控制器，控制器自動發送指令給電磁閥，從而控制割臺油缸，將割臺舉升；反之當仿形叉的近地端與地面遠離時，仿形叉將自動下落到初始位置，仿形叉通過調節拉桿一與角度傳感器連接，仿形叉降落時，角度傳感器會瞬時針旋轉，角度傳感器將數據信號傳輸至控制器，控制器自動發送指令給電磁閥，從而控制割臺油缸，將割臺下降；割臺兩側都有仿形叉，有一端仿形叉與地面接觸，割臺都會自動升起，降落時會自動判斷兩側仿形叉的高度值，使其降落到離地面最近的仿形叉位置[2]；如果駕駛員不需要此功能時，將割臺控制模式改為手動模式即可。

2 試驗與結論

此割臺高度與仿形控制系統于2019年6月在牧神4YZT-8型自走式玉米籽粒收獲機上完成安裝和調試，2019年9月，在新疆五家渠軍戶農場完成田間收獲試驗，試驗效果和性能指標都達到了預期的設計要求。

通過對試驗數據進行分析，此控制系統在調節過程中割臺高度誤差范圍在0~10mm左右，控制精度能滿足實際作業需求；割臺上升速度約為0.24 m/s、下降速度約為0.16 m/s，割臺升降過程中系統響應速度，滿足GB 16151.12-1996《農業機械運行安全技術條件谷物聯合收割機》第15.4條：割臺上升速度不低于0.2 m/s，下降速度不低0.15 m/s的標準要求。

通過在牧神4YZT-8型自走式玉米籽粒收獲機上應用實踐，此割臺高度與仿形控制系統能滿足實際作業需求，操作簡便，極大降低了駕駛員駕駛收割機的操作難度，實現收獲割臺升降高度的精確控制，可以隨地面自動仿形，實現自動避障，很大程度上降低了割臺底部工作部件的故障率，但仿形機構的設計位置和玉米割茬高低對仿形機構的影響因素較大，后續還需繼續優化設計。

表1 試驗數據