農作物履帶式聯合收割機智能化監控與故障診斷分析

阜陽市作為安徽省的一個核心農業城市，位于中國華東地區，黃淮海平原的南端。作為我國糧食生產的關鍵區域，阜陽市主要種植小麥、玉米和水稻，其農業生產機械化程度較高。近年來，阜陽市農業現代化步伐加快，農業機械化水平持續提升。其中，履帶式聯合收割機作為農業生產的關鍵設備，對提高農業生產效率和減輕勞動強度發揮了重要作用。然而，隨著農業機械使用的日益頻繁，其故障率也呈現出上升趨勢。

一、聯合收割機的工作原理

聯合收割機是一體化收割谷物的機械，屬于大型機械設備。它是在各種收割、脫粒機械的基礎上發展起來的，生產工藝比較復雜且要求嚴格。為適應不同地域、環境下的谷物收割作業，聯合收割機分為多種類型。聯合收割機一般由駕駛室、割臺部分、脫粒裝置、清選裝置、液壓系統、電氣系統、糧箱等主要部件組成。

聯合收割機工作時，利用分未器把要割谷物和待割谷物分開，要割谷物通過撥禾輪被引向切割器進行切割。將割下的谷物鋪放在割臺上，在割臺螺旋推運器作用下，谷物不斷從兩側向割臺中部集中，并被送到傾斜輸送器。然后，谷物進入脫粒裝置進行脫粒，經過凹板柵格孔后，大部分脫出物落到階梯抖動板上。抖動板在向后移動的過程中，脫出物中的谷粒沉在下層，穎殼、碎莖稈浮在上層。不斷移動的脫出物最終進入清糧篩，大部分穎殼、碎莖稈經篩子的抖動和風扇氣流的作用，被吹出機外。而通過清糧篩篩孔的谷粒，經糧食升運器進入糧箱。對于未脫凈的穗頭，會經雜余升運器再次進入脫粒裝置。當糧箱裝滿后，由卸糧裝置卸出。

二、智能化監控系統的組成與功能

在農業現代化的背景下，履帶式聯合收割機作為關鍵的農業機械裝備，在我國扮演著重要角色。針對當前收割機運行狀態監控主要依賴于人工觀察與經驗判斷的現狀，該方法存在效率低下、誤差較大且無法實現及時預警的問題。因此，引入智能監控技術成為解決這些問題的關鍵途徑。履帶式聯合收割機的智能化監控系統主要由傳感器模塊、數據采集與傳輸模塊、數據處理與分析模塊以及用戶交互模塊構成。

1、傳感器模塊

通過在收割機的關鍵部件上配備傳感器，實現了對發動機轉速、油壓、溫度、振動、作業速度以及割臺高度等關鍵參數的實時監控。

2、數據采集與傳輸模塊

通過無線通信技術（例如4G/5G、LoRa等），將傳感器采集的數據傳輸至云端或本地服務器。

3、數據處理與分析模塊

利用大數據分析和人工智能算法，對采集的數據進行實時處理，識別異常狀態并預測潛在故障。

4、用戶交互模塊

通過手機APP或車載顯示屏，向駕駛員提供實時作業狀態、故障預警和維修建議。

三、聯合收割機故障診斷與維修處理

1、割臺部分常見故障與維修措施

割臺部分作為聯合收割機的核心組件之一，其工作狀態直接影響收割效率和作業質量。然而，在實際操作中，割臺部分常常會出現一些故障，影響機器的正常運行。現針對割臺部分常見的四種故障一一割刀堵塞、撥禾輪帶草、割臺攪龍堵塞和谷物前傾，詳細分析其故障原因，并提出具體的維修措施和技術要點，以幫助操作人員更好地維護設備，確保收割作業的順利進行。

① 割刀堵塞故障原因

割刀堵塞是割臺部分最常見的故障之一，主要原因包括人為操作失誤、刀片間隙不當、堆積物未及時清理、田間雜草過多、割茬過低、動刀片與定刀片配合不“對中\"以及谷物濕度過高等。具體來說，操作人員在使用過程中可能會誤用刀片切割障礙物，導致刀片變形或損壞；動刀片與定刀片的間隙過大（通常超過0.5mm ）會導致切割效率下降，甚至引發堵塞；此外，田間雜草過多或割茬過低（低于 10cm 也會增加割刀堵塞的風險。谷物濕度過高（含水量超過 20% ）時，莖稈上附著的泥土會加劇堵塞問題。

維修措施：操作人員應避免用刀片切割障礙物，確保刀片和護刀器的完好性。定期檢查并調整動刀片與定刀片的間隙，確保其保持在 0.3～0.5mm 之間。若刀片或護刀器發生嚴重變形，應及時更換。操作人員應定期清理割刀中的雜物，避免堆積物長期滯留。在田間作業時，適當提高割茬高度（建議保持在 10～15cm 之間），并確保動刀片與定刀片“對中”。避免在土地潮濕或谷物濕度過高時進行收割作業，以減少堵塞的發生。

② 撥禾輪帶草故障原因

撥禾輪帶草通常是由于彈齒向后傾斜角度過大、撥禾輪轉速過高或位置過低引起的。彈齒傾斜角度過大（超過 30^° ）會導致撥禾輪無法有效將作物撥入割臺，反而將作物帶出；撥禾輪轉速過高（超過 50r/min ）或位置過低（低于割臺底板 10cm 也會導致類似問題。

維修措施：操作人員應調整彈齒的傾斜角度，將其控制在20～30^° 之間，以確保撥禾輪能夠有效撥入作物。適當降低撥禾輪的轉速，建議將其調整至 40～50r/min 之間。同時，撥禾輪的位置應適當升高，確保其與割臺底板的距離保持在 10～15cm 之間，以避免帶草現象的發生。

③ 割臺攪龍堵塞故障原因

割臺攪龍堵塞通常是由于撥禾輪位置和轉速不當、一次性喂料過多以及攪龍與割臺底板間隙不合適引起的。撥禾輪位置過高或轉速過低會導致作物無法順利進入攪龍；一次性喂料過多（超過攪龍的處理能力）會直接導致堵塞；攪龍與割臺底板間隙過大（超過 10mm 或過小（小于 5mm ）也會影響作物的輸送效率。

維修措施：操作人員應調整撥禾輪的位置和轉速，確保其與攪龍的配合協調。適當減少一次性喂料量，避免超過攪龍的處理能力。檢查并調整攪龍與割臺底板的間隙，確保其保持在5～10mm 之間。若割臺底板發生變形，應及時校正或更換。

④ 谷物前傾故障原因

谷物前傾通常是由于切割器上附著大量泥土、割刀速度過低、收割機前進速度與撥禾輪運轉速度不協調以及切割器間隙過大引起的。切割器上的泥土會阻礙作物的正常切割；割刀速度過低（低于500次 /min ）會導致切割不徹底；收割機前進速度與撥禾輪運轉速度不協調會導致作物堆積；切割器間隙過大（超過1mm ）會影響切割效果。

維修措施：操作人員應定期清理切割器，確保其表面無泥土 附著。適當提高割刀轉速，建議將其調整至500次 /min 以上。調整 收割機的前進速度與撥禾輪運轉速度，確保兩者協調一致。縮小 彈齒和絞龍葉片的間距，確保切割器間隙保持在 0.5～1mm 之間。

2、脫粒裝置常見故障與維修措施

脫粒裝置是農業機械中不可或缺的核心部件，其性能直接關系到谷物收割的效率和質量。然而，在實際作業中，脫粒裝置常因各種原因出現故障，影響作業效果。

① 在脫粒裝置內，堵塞的滾筒的故障形式

導致該現象的主要因素包括：傳送帶轉速不足、傳動帶松弛、谷物濕度高、滾筒蓋上螺旋草導板變形、行走速度過快以及谷物堆積高度過高。通常，傳送帶轉速不足是由于傳動帶松弛或磨損所致，因此必須定期檢查傳動帶的運行狀態，確保其轉速維持在規定范圍內（一般為 500～600r/min ，并及時對傳動帶進行張緊處理。此外，當谷物的水分含量較高（含水率超過 18% 時，滾筒的負荷會顯著增加，從而容易導致堵塞現象，因此建議放慢聯合收割機的行駛速度和設法提高滾筒的轉速，或者避開早晚秸稈返潮時段開展收割作業。螺旋導草板變形會阻礙谷物的正常流動，需及時修復或更換，確保導草板與滾筒的間隙保持在5～8mm 。此外，行走速度過快（超過 5km/h ）會導致喂人量過大，建議換低速擋作業，并將行走速度控制在 3～4km/h ，同時裝配下切割器附件以優化收割效果。

② 排草夾帶損失

主要原因包括發動機未達到額定轉速、割臺“吃泥”導致凹板篩孔堵塞、聯組帶和脫谷帶未張緊、作業速度過快或割茬較低、籽粒帶柄率高等。發動機轉速不足（低于額定轉速的 90% ）會直接影響脫粒效果，需檢查油門是否到位，確保發動機達到額定轉速（通常為 2200～2400r/min 。割臺“吃泥”會導致凹板篩孔堵塞，需打開滾筒蓋進行清理，確保篩孔通暢。聯組帶和脫谷帶松弛會降低傳動效率，需及時張緊，確保皮帶撓度在 10～15mm 范圍內。作業速度過快（超過 6km/h ）或割茬較低（低于 10cm ）會增加排草夾帶損失，建議將作業速度控制在 4～5km/h ，并將割茬高度調整至 15～20cm 對于籽粒帶柄率高的情況，可適當拆去1～2條齒桿以改善脫粒效果。

③ 籽粒破碎影響谷物質量

主要原因包括脫粒間隙過小、滾筒轉速過高、喂入量過大、凹板變形以及攪龍軸或攪龍間隙異常。脫粒間隙過小（小于3mm 會導致谷物在脫粒過程中受到過度擠壓而破碎，建議在脫粒滾筒兩端軸承座下加墊片，將間隙調整至 5～8mm 。滾筒轉速過高（超過 1200r/min 會增加谷物的沖擊力，需適當降低轉速至800～1000r/min 。喂入量過大（超過設備額定喂入量的 120% ）會使脫粒裝置超負荷運行，需控制喂入量，確保其在設備核定范圍內（通常為 2～3t/h ）。凹板變形會導致谷物受到不均勻的擠壓，需及時修正或更換，確保凹板與滾筒的間隙均勻。攪龍軸或攪龍間隙異常會影響谷物的輸送和分離，需進行維修和調整，確保攪龍間隙在 10～15mm 范圍內。

④ 含雜率高是影響谷物清潔度的重要因素

主要原因包括前風機和后風機風量不足、發動機油門過小、兩圓筒篩間隙過大、凹板與滾筒的脫粒間隙過小、滾筒蓋導草板工作棱粗糙以及清選延長板調出過長。風機風量不足（低于額定風量的 80% ）會降低清選效果，需調整風機轉速至 1200～1500r/ min ，或增大進風口開度至 50%～70% 。發動機油門過小會導致設備動力不足，需適當增大油門，確保發動機轉速達到額定值。兩圓筒篩間隙過大（超過 15mm ）會使雜質無法有效分離，需將間隙調整至 8～12mm 。凹板與滾筒的脫粒間隙過小（小于 3mm ）會增加谷物的破碎率，需將間隙調整至 5～8mm 滾筒蓋導草板工作棱粗糙會阻礙谷物的流動，需修磨掉銳棱，確保表面光滑。清選延長板過長（超過 20cm ）會影響清選效果，需將其長度調整至15～18cm 。

⑤ 谷物脫粒不凈影響收割效率

主要原因包括滾筒轉速過低、脫粒間隙過大、喂入量過多、凹板橫格條變形以及籽粒與小柄連接力較大。滾筒轉速過低（低于 600r/minAA ）會降低脫粒效果，需適當提升轉速至 800～1000r/ min 。脫粒間隙過大（超過 10mm ）會使雜質混入谷粒中，需將間隙調整至 5～8mm 。喂入量過多（超過設備額定喂入量的 120% ）會導致設備超負荷運行，需調整行進速度，確保喂入量均勻（通常為 2～3th ）。凹板橫格條變形會影響谷物的分離效果，需修正或更換，確保橫格條間距均勻。籽粒與小柄連接力較大會增加脫粒難度，需調高滾筒分離齒的高度至 15-20mm ，以增強揉搓作用。

3、液壓系統常見故障與維修方法

在聯合收割機中，液壓系統作為一個獨立且至關重要的工作系統，其性能直接決定了整機的運行效率與可靠性。液壓系統主要由液壓泵、方向機、液壓缸等核心部件組成。當液壓系統發生故障時，首先，需要通過系統的診斷流程來確定故障的具體部位。通常，診斷的第一步是檢查液壓油的清潔度和油箱液位，確保油液無污染且液位在正常范圍內。接著，檢查方向機和液壓缸的進回油情況，以判斷是否存在堵塞或泄漏問題。維修完成后，必須對液壓系統進行排氣操作，以確保系統內無空氣殘留，方可啟動發動機。以下是液壓系統常見的幾種故障及其維修方法的詳細分析。

① 液壓泵旋轉不靈活

液壓泵旋轉不靈活的常見原因包括：泵與電機聯軸器的同軸度誤差較大，導致泵軸與電機軸不對中，增加了旋轉阻力。液壓泵的軸向間隙或徑向間隙過小，導致運動副之間的摩擦力增大，甚至卡死。液壓泵吸入的油液中混入雜質，導致運動副（如柱塞、滑靴等）卡死，影響泵的正常旋轉。維修措施：調整同軸度，使用激光對中儀等精密工具，調整泵與電機聯軸器的同軸度誤差，確保兩者軸線一致；修復間隙，根據液壓泵的設計要求，重新調整軸向間隙或徑向間隙，必要時更換磨損的零部件；更換油液和濾網，徹底更換液壓系統中的油液，并清洗油箱，同時更換濾網，確保油液清潔度達到IS04406標準中的18/16/13級或更高。

② 液壓泵內外泄漏

液壓泵內外泄漏的主要原因包括：傳動軸密封件因長期使用而疲勞磨損或損壞，導致油液外泄。液壓油的黏度過低，導致內泄增加，尤其是在高溫工況下，油液黏度下降更為明顯。接合面及管接頭的緊固件未擰緊，或密封件損壞，導致油液泄漏。

維修措施：更換密封件，拆卸液壓泵，檢查并更換磨損或損壞的傳動軸密封件，確保密封性能符合要求；選用合適黏度的液壓油，根據設備的工作環境溫度，選擇黏度適中的液壓油，通常推薦使用ISOVG46或VG68等級的液壓油；緊固螺栓和更換密封，檢查所有接合面和管接頭的緊固件，確保其擰緊力矩符合設計要求，同時更換損壞的密封件。

③ 泵排油不足

液壓泵排油不足的常見原因包括：液壓泵的驅動電機或發動機轉速過低，導致泵的輸出流量不足；吸油側密封不良，液壓泵吸油側或吸油管段密封不良，導致空氣進入系統，形成氣蝕現象，影響泵的吸油能力；液壓泵內部存在砂眼，導致高低壓腔竄通，油液無法有效排出。由于柱塞、缸體等關鍵部件的磨損，液壓泵內部零件間間隙增大，導致油液泄漏及排量減少。維護策略包括：對發動機及其動力裝置進行檢測，檢查發動機是否存在磨損、滑移現象，并確保液壓泵的運行速度符合規定標準；進油管路檢查，對進油端及進油管路的密封性進行檢查，確認所有緊固件已正確安裝，若有必要，應更換密封圈；泵體拆卸檢驗，對泵體進行拆解檢查，若發現砂眼或嚴重磨損，應立即更換；零件修復，對液壓泵內部各零件的磨損狀況進行詳細檢查，對磨損零件進行修復或更換，以確保間隙符合設計規范，通常軸向間隙應控制在 0.02～0.05mm ，徑向間隙應控制在 0.01～0.03mm_?

在現代農業生產實踐中，應用聯合收割機顯著提升了糧食收割作業的效率，并有效減輕了農民的體力勞動負擔。然而，在實際操作過程中，機器故障頻發，為了進一步優化作業效率，有必要在故障發生時對常見問題進行初步的診斷與分析，以確定故障的成因，并迅速對操作人員進行維修指導。通過確保收割機的良好工作狀態，不僅提高了作業效率，延長了作業周期，還有效降低了事故的發生率。

（作者單位：236000安徽省阜陽市潁東區農業綜合執法大隊）