日本洋马半喂入联合收获机关键技术介
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摘 要：联合收获机作为提高农业生产效率的关键设备，集收割、脱粒、清选、秸秆切碎还田等功能于一体。其收获过程工序较多、各工作部件需要实时调节，对操作人员的熟练程度要求较高。随着静液压驱动技术和自动控制技术在联合收获机上的实际应用，各工作部件的关键参数能够根据作业状态自动调节，大大提高了发动机输出功率的利用效率、保证了机器工作的可靠性。本文以日本洋马半喂入联合收获机为例，介绍其自动化关键技术以及以降低损失率为目标的柔性脱粒控制策略。
关键词：联合收获机;半喂入;柔性脱粒;自动控制
常见的谷物联合收获机主要为分两种类型，即半喂入联合收获机和全喂入联合收获机。这两种类型在日语中分别称为“自脱型”和“普通型”。图1所示为日本ヤンマー株式会社（即日本洋马公司）生产的稻麦联合收获机。其半喂入机型YH6115的长、宽、高分别为4830mm、2215mm、2775mm，割幅1980mm，用于收获的作物高度范围是55-130cm，主要工作部件包括割取装置、夹持输送装置、脱粒分离装置、清选装置、送风装置、无级变速行走装置、损失率检测装置等，能够根据作业状态独立调节各个脱粒部件的工作参数。
1 行走控制技术
洋马半喂入联合收获机采用基于静液压驱动的行走控制技术，作业过程中操作人员通过操作方向盘和主变速档杆即可完成行走控制以及主要工作部件的实时调节。图2所示为驾驶室中的各个操作部分，主要包括方向盘、主变速档杆、调节面板、中央监视器等。
行走控制系统根据方向盘的转动角度调节左右履带的行走速度，如图3所示。当方向盘转动角度在0-45度范围时，外侧履带转速不变，内侧履带减速，依靠左右履带的速度差实现差速转向，且角度越大速度差值越大，此时转弯半径较大。当方向盘角度达到90度时，内侧履带制动，外侧履带保持转动，其转弯半径大小即两侧履带的距离值。当方向盘角度从90度继续增大时，内侧履带开始反转，且角度越大其反转速度越大，当角度增大到135度时，两侧履带转速相同、旋转方向相反，其转弯半径为零，即原地转向。
方向盘中央安装有彩色液晶显示器，即中央监视器，如图4所示。其上显示尿素水量、谷物损失率、谷物含水率、谷物实时产量等数据。在作业完毕后，数据能够导出并打印出来作为工作记录保存。中央监视器可切换至影像模式，用以监视卸粮筒末端及机器后方的情况。
方向盘右侧的多功能按键可用于车体行驶方向的微调和割台升降的微调，如图5所示。其功能组合如表1所示。在不转动方向盘的情况，使用左右转向按键对行驶方向进行微调，用于直线作业过程中的对行。左右水平按键用于调节车体的左右倾斜角度。
2 脱粒清选技术
如图6所示，洋马半喂入联合收获机（以YH6115为例）的主要脱粒部件包括夹持输送链、脱粒滚筒、清洁滚筒、清选筛、风机（前风机、主风机、二次风机、吸风机）、除杂搅龙、碎草装置等，各部件的主要参数如表2所示。
脱粒滚筒和清洁滚筒协同工作，提高了发动机功率利用效率。清洁滚筒将谷物与秸秆进一步分离，均匀铺放于抖动板上，以改善清选效果。四个风机协同工作，有效防止高含水率谷物在脱粒室中的堵塞。夹持输送链根据车速实时调节，使谷物喂入量和厚度保持恒定，减少脱粒部件的负载变动。
3 損失率自动控制技术
洋马半喂入联合收获机的清选筛末端和脱粒滚筒末端分别安装有清选损失传感器和脱粒损失传感器，用于检测两处的谷物损失率，如图7所示。操作人员可根据中央显示器上的损失率显示数值，在如图9所示的操作面板上手动调节各部件的工作参数，也可以采用机器所集成的柔性脱粒系统由机器自动调节各工作部件的作业参数。
如图8所示，当点击损失自动控制按钮后，绿灯亮起，即进入损失率自动控制模式。此模式下，损失率控制系统根据脱粒滚筒末端和清选筛分离出口所检测到的损失率数值大小，自动调节清选筛开度、作业车速、杂余排出、风量。调节过程共分为5个阶段，每个阶段对应一个所设定的损失率上限值，若超过这一上限值则执行相应的控制动作以降低损失率，具体控制过程如下：
第一阶段 损失率增大时，自动调节清选筛角度;
第二阶段 若损失率继续增大，则降低车速以减少谷物喂入量;
第三阶段 损失率开始下降后，保持清选筛开度和车速不变;
第四阶段 损失率下降到设定值后，关闭清选筛，同时增大车速;
第五阶段 根据损失率自动调节导流板角度，降低脱粒部件负荷，减少谷物损失。
按上述五个阶段调节过程中，风量和排草量也会根据工作情况实时自动调节。在损失率自动控制模式下，手动调节旋钮（风量、清选筛、导流板）均不起调节作用。
具备了损失率自动控制功能的洋马半喂入联合收获机，即使对于收获经验较少的操作者或初学者，也能够保证较高的收获质量和较低的谷物损失率。
4 底盘自动水平技术
由于农田地面松软或高低不平，联合收获机在作业过程中经常发生倾斜。洋马半喂入联合收获机采用履带底盘自动水平技术保证机体水平，各工作部件也处于水平状态，如图9所示。
底盘自动水平的优势主要有：
（1） 防止车头翘起，有利于水田、倒伏作业时有效控制割茬高度;
（2） 适应倾斜地块作业，减少人工收割;
（3） 保证足够的底盘离地高度，提高水田作业性能，;
（4） 越过田埂时保持车体水平;
（5） 使脱粒部件处于水平状态，保证清选效果;
（6） 便于底盘等行走系统的清理工作。
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