自走式玉米联合收获机车身调平系统研究

发布时间：2019-03-02 13:35

【摘要】：玉米作为我国第一大粮食作物,是我国山地丘陵地区最主要的粮食作物之一。而我国耕地中坡度超过15°的耕地就达总耕地的12.5%。由于地形起伏不平,部分地区耕地坡度较大等原因,容易造成收获机出现车翻人亡的事故,所以山地丘陵地区玉米的机械化收获率一直非常低。为了提高我国山地丘陵地区玉米的机械化收获水平,本文以长春格瑞特农业装备科技有限公司生产的4YZ-2自走式玉米收获机为原型研究了车身调平系统,为我国山地丘陵地区的玉米机械化收获提供技术支撑。本文的主要工作和结论如下:(1)玉米收获机车身调平系统整体方案的设计。从车身调平的机械结构入手,改进了原玉米收获机底盘的连接结构,提出了浮动可调的底盘连接结构,随后设计了玉米联合收获机车身调平所需要的液压系统,介绍了液压系统的工作过程。(2)建立了车身自动调平模型。通过抽象底盘结构的几何关系,建立了车身调平过程中调平速度与车身所处倾斜角度之间关系的数学模型,分析了调平速度与车身倾斜角度之间的关系。提出了一种自动调平方案,设计了车身自动调平装置,随后根据玉米种植与收获方式对调平的倾角范围进行设定:左右横向调平能力均为17.50°,上坡调平能力为17.50°,下坡调平能力为11.00°。在上述工作基础上,提出了一种车身自动调平的控制系统。(3)调平控制系统的硬件设计。根据上述自动调平控制系统方案的要求,设计双轴倾角信号采集电路、信号无线发送电路、遥控信号发送及接收电路、倾角信号液晶显示电路、限位开关接口电路。在电路原理图设计的基础上,制作了车身调平控制系统的印刷电路板,焊接和插接各个功能模块,完成全部硬件电路的制作。上述硬件电路为实现玉米收获机车身调平提供了功能载体。(4)车身调平控制系统的算法与软件设计。根据上述自动调平控制系统方案的要求,设计了双轴倾角信号的采集算法、无线发送算法、滤波算法、液晶显示算法和车身自动调平主算法,在车身自动调平主算法中规定了左右横向倾角ε和前后纵向倾角η的调平精度:-1.5°ε1.5°、-1.5°η1.5°,最后在IAR软件中应用C语言实现上述各个算法。(5)调平控制系统的调试与试验。首先在实验室环境下进行模拟试验,验证车身调平算法的正确性;随后在玉米收获机的模型样机上安装相关仪器设备,通过试验确定合适的滤波参数;最后,通过室内静态试验、室内动态试验和田间动态试验检验自动调平控制系统的可靠性和实用性,分析调平速度与车身倾斜角度的关系。由试验可知,室内静态调平试验的整体调平成功率为79.09%,成功率较高;室内动态调平试验的整体调平成功率为64%,成功率较低;田间动态调平试验的整体调平成功率为62.5%,成功率稍低于室内动态调平成功率。分析了调平失败的主要原因,调平失败主要出现在倾斜角度较大和较小时,主要的影响因素为机械、液压的振动和传感器自身的精度。分析了左右横向调平和前后纵向调平过程中调平速度与车身倾斜角度之间的关系,得出在左右横向调平过程中,随着车身倾斜角度的增大调平速度逐渐增大;而在前后纵向调平过程中,随着倾斜角度的增大调平速度逐渐减小,试验得出的结论与理论分析相同。本文的研究工作为我国玉米收获机自动调平提供了研究基础。
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【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S225.51

【参考文献】