自走式青饲机田间作业状态在线监测系统研究
发布时间：2021-01-31 20:36
随着我国畜牧业的高速发展,玉米青饲收获机的需求越来越高,青贮饲料机械化收获将成为国内的发展趋势。近年来我国自走式青饲机需求日益增多,其作业可靠性以及稳定性亟须提升,但目前在设计制造时缺乏田间作业时各关键部件功率分布等基础数据,这导致产品在功耗、体积、重量以及可靠性等方面与国外的先进机型差距较大。因此开展自走式青饲机在线监测技术研究,对于提升我国的自走式青饲机整机质量具有重要的意义。本论文以五征公司生产的4QZ-4500型自走式青饲机为研究对象,在分析了国内外收获机械监测系统的基础上,设计了一套自走式青饲机田间作业状态在线监测系统。论文主要研究内容包括:1.系统需求分析并确定监测模块,并对各模块监测参数测量的基本原理和方法进行分析。在分析自走式青饲机工作过程的基础上,明确了在线监测系统的主要功能为关键作业部位工况监测以及采集作业过程中各关键部位转速、转矩以及功率等基础数据。确定了系统的监测模块包括转速扭矩测量模块、喂入量测量模块以及割台高度测量模块,明确了各模块的监测参数以及监测基本原理和方法。2.系统硬件设计。研究设计以LPC2109型MCU为核心的监控节点,并基于该机器特定的结构,设...
【文章来源】：石河子大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国外自走式青饲机代表机型Fig.1-1Representativemodelsofself-propelledgreenforagemachinesabroad
自走式青饲机田间作业状态在线监测系统研究9（1）分析自走式青饲机的作业过程，结合实际调研，确定该系统需要监测的部位，制订相应的监测方案。结合现有的软硬件基础，以LPC2109MCU为核心设计下位机，以LabVIEW对上位机软件进行设计，以CAN总线为现场总线的整体设计方案。（2）根据传感器安装位置以及监测要求进行设计和安装，分别对转速检测、转矩检测、割台高度检测以及青饲料喂入量检测四个模块进行具体方案研究。根据实际的安装位置进行传感器结构设计，主要包括转矩以及转速监测装置的设计和安装，割台高度监测的设计和安装以及喂入量检测系统的设计和安装，并进行对应的采集电路设计。（3）利用LabVIEW软件进行系统软件设计。主要包括系统主线程、CAN通讯子线程、CAN数据接收线程、CAN数据更新线程以及GPS定位线程等。（4）田间试验方案的设计和数据分析。主要进行喂入量标定试验、正常工况作业试验、极限工况作业试验以及失效工况作业试验，通过试验，获取青饲机不同作业状态下的各传感器的检测值。分析不同作业工况下各关键部位的功率需求，获取极限工况下的峰值功率以及建立自走式青饲机的功率需求水平。其技术路线如图1-2所示图1-2技术路线Fig.1-2Thetechnicalchartofresearch
自走式青饲机田间作业状态在线监测系统研究111-割台部位2-喂入部位3-切碎和籽粒破碎部位4-风机抛送部位图2-1自走式青饲机关键工作部位Fig.2-1Keyworkingpartsofself-propelledgreenforagemachine通过分析自走式青饲机的作业过程可以看出，尽管作业过程较为简单，分立的工作部件不多，但各个系统之间紧密衔接，当某一系统发生故障时，将直接导致机器无法收获，影响作业效率，且每个系统都处在持续工作的状态，在恶劣的工作环境中极易发生故障。因此，研制自走式青饲机田间作业状态在线监测系统是十分必要的。2.2.2自走式青饲机监测参数选择本次研究是以山东五征集团生产的QZ45型自走式青饲机为试验平台，经过前期的调研和随车作业观测，发现其极易出现堵塞的地方包括割台部分、籽粒破碎部分以及风机抛送部分，且一旦车速控制不好导致车速猛然增大时，极易造成这些地方的堵塞，因此基于故障监测的目的应当对这三个地方进行监测。此外本次研究的另一个目的是获取田间实际作业时各关键零部件功率消耗的基础数据，因此对主要工作部件切碎装置和行走装置进行转速和扭矩的监测。最终，根据实际需求，确定了以下几个监测模块：1、关键部位的扭矩和转速监测模块对关键部位的扭矩和转速进行监测目的有两个，首先国内自走式青饲机收获的是玉米整株，相对于其他作物，青饲玉米种植密度大。当种植地块高低不平时，极易造成车速超出正常作业速度，此种情况下喂入量陡然增大会造成关键部位扭
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于单片机的转速测量系统设计[J]. 马晓鑫. 科技视界. 2019(17)
[2]青贮饲料收获贮存模式及机械设备概述[J]. 闵令强,张军强,梁荣庆,孙志民,周秋来. 中国农机化学报. 2018(08)
[3]青贮饲料收获机械的发展现状与对策[J]. 包攀峰,吕江南,王加跃,刘佳杰,马兰. 粮食与饲料工业. 2018(01)
[4]介电法小麦含水率检测试验研究[J]. 刘志壮,朱湘萍,张文昭,宫彦军. 传感技术学报. 2017(12)
[5]基于电容法的施肥量检测系统设计与试验[J]. 周利明,马明,苑严伟,张俊宁,董鑫,韦崇峰. 农业工程学报. 2017(24)
[6]纵轴流玉米脱粒分离装置喂入量与滚筒转速试验[J]. 屈哲,张东兴,杨丽,张天亮,王镇东,崔涛. 农业机械学报. 2018(02)
[7]基于单片机的电机测速系统设计[J]. 陆丽婷,项岩. 无线互联科技. 2017(17)
[8]青饲料收获机割台的设计[J]. 刘晓,侯加林,李文,凤文成,刘吉光. 中国农机化学报. 2017(06)
[9]4QX-12型玉米青贮收获机的切碎性能分析与试验[J]. 杨颖,尚琴琴,王英博,李紫辉,吕金庆,朱启昉,潘超然. 农机化研究. 2017(03)
[10]中国步入农机装备智能化时代[J]. 刘明. 现代农业装备. 2016(06)
博士论文
[1]基于关联规则联合收获机全论域作业速度自适应控制系统[D]. 宁小波.江苏大学 2016
硕士论文
[1]联合收割机田间作业状态在线监测系统研究[D]. 卢腊.重庆理工大学 2018
[2]微型联合收割机传动轴转矩转速实时测量装置的研究[D]. 徐波.西南大学 2014
[3]联合收割机自动监测系统研究[D]. 梁学修.中国农业机械化科学研究院 2013
[4]基于物联网的智能农业监测系统的设计与实现[D]. 王冬.大连理工大学 2013
[5]一种10位逐次逼近型ADC的研究与设计[D]. 余立宁.西安电子科技大学 2013
[6]联合收割机主要工作部件监测装置研究[D]. 高飞.浙江大学 2012
[7]基于CAN总线的联合收割机工作状态智能化监测系统的研究[D]. 谢蓓.南京农业大学 2011
[8]基于电容法的谷物水分检测系统研究与设计[D]. 罗承铭.西北农林科技大学 2011
[9]基于USB-CAN总线的车辆监控数据采集系统[D]. 王海山.电子科技大学 2011
[10]基于ARM9嵌入式系统的联合收割机负荷反馈控制系统的研究[D]. 汤碧翔.江苏大学 2009
本文编号：3011537
【文章来源】：石河子大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国外自走式青饲机代表机型Fig.1-1Representativemodelsofself-propelledgreenforagemachinesabroad
自走式青饲机田间作业状态在线监测系统研究9（1）分析自走式青饲机的作业过程，结合实际调研，确定该系统需要监测的部位，制订相应的监测方案。结合现有的软硬件基础，以LPC2109MCU为核心设计下位机，以LabVIEW对上位机软件进行设计，以CAN总线为现场总线的整体设计方案。（2）根据传感器安装位置以及监测要求进行设计和安装，分别对转速检测、转矩检测、割台高度检测以及青饲料喂入量检测四个模块进行具体方案研究。根据实际的安装位置进行传感器结构设计，主要包括转矩以及转速监测装置的设计和安装，割台高度监测的设计和安装以及喂入量检测系统的设计和安装，并进行对应的采集电路设计。（3）利用LabVIEW软件进行系统软件设计。主要包括系统主线程、CAN通讯子线程、CAN数据接收线程、CAN数据更新线程以及GPS定位线程等。（4）田间试验方案的设计和数据分析。主要进行喂入量标定试验、正常工况作业试验、极限工况作业试验以及失效工况作业试验，通过试验，获取青饲机不同作业状态下的各传感器的检测值。分析不同作业工况下各关键部位的功率需求，获取极限工况下的峰值功率以及建立自走式青饲机的功率需求水平。其技术路线如图1-2所示图1-2技术路线Fig.1-2Thetechnicalchartofresearch
自走式青饲机田间作业状态在线监测系统研究111-割台部位2-喂入部位3-切碎和籽粒破碎部位4-风机抛送部位图2-1自走式青饲机关键工作部位Fig.2-1Keyworkingpartsofself-propelledgreenforagemachine通过分析自走式青饲机的作业过程可以看出，尽管作业过程较为简单，分立的工作部件不多，但各个系统之间紧密衔接，当某一系统发生故障时，将直接导致机器无法收获，影响作业效率，且每个系统都处在持续工作的状态，在恶劣的工作环境中极易发生故障。因此，研制自走式青饲机田间作业状态在线监测系统是十分必要的。2.2.2自走式青饲机监测参数选择本次研究是以山东五征集团生产的QZ45型自走式青饲机为试验平台，经过前期的调研和随车作业观测，发现其极易出现堵塞的地方包括割台部分、籽粒破碎部分以及风机抛送部分，且一旦车速控制不好导致车速猛然增大时，极易造成这些地方的堵塞，因此基于故障监测的目的应当对这三个地方进行监测。此外本次研究的另一个目的是获取田间实际作业时各关键零部件功率消耗的基础数据，因此对主要工作部件切碎装置和行走装置进行转速和扭矩的监测。最终，根据实际需求，确定了以下几个监测模块：1、关键部位的扭矩和转速监测模块对关键部位的扭矩和转速进行监测目的有两个，首先国内自走式青饲机收获的是玉米整株，相对于其他作物，青饲玉米种植密度大。当种植地块高低不平时，极易造成车速超出正常作业速度，此种情况下喂入量陡然增大会造成关键部位扭
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于单片机的转速测量系统设计[J]. 马晓鑫. 科技视界. 2019(17)
[2]青贮饲料收获贮存模式及机械设备概述[J]. 闵令强,张军强,梁荣庆,孙志民,周秋来. 中国农机化学报. 2018(08)
[3]青贮饲料收获机械的发展现状与对策[J]. 包攀峰,吕江南,王加跃,刘佳杰,马兰. 粮食与饲料工业. 2018(01)
[4]介电法小麦含水率检测试验研究[J]. 刘志壮,朱湘萍,张文昭,宫彦军. 传感技术学报. 2017(12)
[5]基于电容法的施肥量检测系统设计与试验[J]. 周利明,马明,苑严伟,张俊宁,董鑫,韦崇峰. 农业工程学报. 2017(24)
[6]纵轴流玉米脱粒分离装置喂入量与滚筒转速试验[J]. 屈哲,张东兴,杨丽,张天亮,王镇东,崔涛. 农业机械学报. 2018(02)
[7]基于单片机的电机测速系统设计[J]. 陆丽婷,项岩. 无线互联科技. 2017(17)
[8]青饲料收获机割台的设计[J]. 刘晓,侯加林,李文,凤文成,刘吉光. 中国农机化学报. 2017(06)
[9]4QX-12型玉米青贮收获机的切碎性能分析与试验[J]. 杨颖,尚琴琴,王英博,李紫辉,吕金庆,朱启昉,潘超然. 农机化研究. 2017(03)
[10]中国步入农机装备智能化时代[J]. 刘明. 现代农业装备. 2016(06)
博士论文
[1]基于关联规则联合收获机全论域作业速度自适应控制系统[D]. 宁小波.江苏大学 2016
硕士论文
[1]联合收割机田间作业状态在线监测系统研究[D]. 卢腊.重庆理工大学 2018
[2]微型联合收割机传动轴转矩转速实时测量装置的研究[D]. 徐波.西南大学 2014
[3]联合收割机自动监测系统研究[D]. 梁学修.中国农业机械化科学研究院 2013
[4]基于物联网的智能农业监测系统的设计与实现[D]. 王冬.大连理工大学 2013
[5]一种10位逐次逼近型ADC的研究与设计[D]. 余立宁.西安电子科技大学 2013
[6]联合收割机主要工作部件监测装置研究[D]. 高飞.浙江大学 2012
[7]基于CAN总线的联合收割机工作状态智能化监测系统的研究[D]. 谢蓓.南京农业大学 2011
[8]基于电容法的谷物水分检测系统研究与设计[D]. 罗承铭.西北农林科技大学 2011
[9]基于USB-CAN总线的车辆监控数据采集系统[D]. 王海山.电子科技大学 2011
[10]基于ARM9嵌入式系统的联合收割机负荷反馈控制系统的研究[D]. 汤碧翔.江苏大学 2009
本文编号：3011537
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