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雖然聯(lián)合收割機越來(lái)越有能力收獲更多的小麥、玉米和其他農作物,但它們對農業(yè)產(chǎn)品的由收割環(huán)節到進(jìn)入市場(chǎng)的盈利貢獻受到了限制。

堪薩斯州的Tribine Harvester公司希望克服這一挑戰,這是一家最近進(jìn)入農業(yè)收割機市場(chǎng)的公司,它已經(jīng)開(kāi)始設計并生產(chǎn)一種創(chuàng )新的機器,而幫助Tribine公司有別于傳統的收割機是其獨特的智能電動(dòng)推桿。

傳統收割機的技術(shù)局限性

在田間,傳統的聯(lián)合收割機將糧食從其存儲箱中轉移到運輸車(chē)輛上,比如拖拉機。當拖拉機裝滿(mǎn)糧食時(shí),在從田地里運輸到大卡車(chē)上,然后糧食進(jìn)入到市場(chǎng)。

然而,因為聯(lián)合收割機的存儲箱較小,通常小于拖拉機的運輸量,所以要想裝滿(mǎn)拖拉機,就需要拖拉機在聯(lián)合收割機旁邊跟蹤很長(cháng)一段距離。

反過(guò)來(lái),這就要求拖拉機在卸貨后迅速返回聯(lián)合收割機,或者使用多輛拖拉機配合聯(lián)合收割機。這將會(huì )在田地上進(jìn)行持續不斷的交通,會(huì )增加燃料和勞動(dòng)力成本,也增加了土壤的壓實(shí)度。最終會(huì )使得成本增加,以及莊稼減產(chǎn)10%

Tribine收割機的創(chuàng )始人認識到,提高生產(chǎn)力需要更精確地控制脫粒和大容量的存儲糧倉。

優(yōu)化脫粒運動(dòng)

Tribine收割機將作物切碎到一個(gè)直徑38英寸且旋轉的圓筒上,這個(gè)圓筒比大多數傳統的聯(lián)合收割機都要大。

將糧食顆粒分離出來(lái)的大部分工作是由三個(gè)彎曲的“凹”段完成的。

圓筒的凹面由Thomson電動(dòng)推桿調整

圓筒的凹面由Thomson電動(dòng)推桿調整

根據不同的作物,以及作物在收割時(shí)的狀態(tài),收割機需要調整圓筒的運轉速度和凹槽的間隙。 Tribine收割機的控制系統工程師Russell Secrest說(shuō):“我們需要從接近零間隙開(kāi)始進(jìn)行調整,也就是農作物被強制夾在圓筒上的研磨棒之間,直到兩英寸間隙,即農作物被脫粒?!睘榱送瓿蛇@項任務(wù),Tribine收割機團隊決定需要一個(gè)具有先進(jìn)的位置控制和和具有自鎖定功能的直線(xiàn)電動(dòng)推桿總成。

“我們必須能夠精確地測量凹面和圓筒之間的距離。我們還需要一種方法來(lái)確保凹點(diǎn)鎖定在適當的位置,這樣在收割期間他們的位置不會(huì )改變,除非是有操作命令將其改變。由于我們的圓筒的大尺寸,我們需要電動(dòng)推桿有足夠的力量來(lái)微調位置,以最大限度地發(fā)揮脫粒性能,”Secrest繼續說(shuō)。

選擇合適的智能電動(dòng)推桿

在選擇執行機構時(shí),Tribine收割機團隊迅速排除了傳統的液壓執行機構的方案。

他們需要實(shí)現準確和可靠的位置反饋。這些液壓組件不僅復雜而且通常不可靠,它們還會(huì )占用太多空間。

由于液壓油泄漏造成的壓力損失,液壓缸也很難鎖住。

Tribine收割機的設計者也排除了傳統的電動(dòng)推桿,如果用傳統的推桿,就得需要它們的模擬信號,這就需要額外的外部設備布線(xiàn)以及控制模塊,會(huì )增加了生產(chǎn)成本。

湊巧的是,在2015年的Tribine設計周期中,THOMSON推出了一款重型智能直線(xiàn)電動(dòng)推桿,帶有板載系統,可以直接與can總線(xiàn)通訊。

可以提供團隊所需的速度和負載性能以及可靠性的控制功能。

正確的解決方案

Tribine收割機設計者使用了三個(gè)湯姆森HD直線(xiàn)推桿,用這些執行器打開(kāi)和關(guān)閉圓筒周?chē)陌伎?,?shí)現對整個(gè)行程長(cháng)度的最大控制。

HD執行器允許擴展,使得使用者能夠知道當前位置,而且具備很好的靜態(tài)保持功能,這些電動(dòng)推桿可以輕松地調整凹面大小并能很好的自鎖,” Secrest說(shuō)。這主要歸功于推桿的板載系統,使他能夠使用一個(gè)控制器來(lái)編程多種運行方式。

THOMSON智能電動(dòng)推桿僅使用四根導線(xiàn):兩根用于連接通信總線(xiàn),另兩根用于連接電源。 這種簡(jiǎn)單的結構使Tribine收割機設計團隊能夠通過(guò)J1939 CAN總線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行通信,這種控制是傳統電動(dòng)推桿或液壓系統無(wú)法實(shí)現的。

Secrest說(shuō):“CAN通訊使得操作變得快速和容易?!薄癏D電推桿的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是,一旦你給它們供電,它們就存在于通信端。

智能電動(dòng)推桿

智能電動(dòng)推桿

HD智能電動(dòng)推桿只需要四根線(xiàn):兩條連接電源,兩條連接控制網(wǎng)絡(luò )。 這種簡(jiǎn)單的架構使得Tribine收割機設計團隊能夠編寫(xiě)程序來(lái)同步多個(gè)電動(dòng)推桿。

實(shí)現挑戰

每個(gè)電動(dòng)推桿與CAN總線(xiàn)的實(shí)時(shí)通訊以及它內置的位置反饋,幫助Secrest克服了在構建執行機構總成時(shí)遇到的一些特殊的問(wèn)題。

為了縮小圓筒和凹面之間的間隙,當第三個(gè)執行機構縮回時(shí),另外兩個(gè)執行機構必須伸長(cháng)。但當間隙需要增大時(shí),兩個(gè)直線(xiàn)推桿

會(huì )縮回,而另一個(gè)則會(huì )伸長(cháng)。

如果沒(méi)有連續的反饋指令,同時(shí)進(jìn)行這個(gè)操作幾乎是不可能的,但這很容易通過(guò)CAN總線(xiàn)完成。

“我們不希望任何電推桿之間的同步超過(guò)10-12毫米,”編寫(xiě)這種精確同步代碼的Secrest說(shuō)?!懊總€(gè)電動(dòng)推桿提供其位置或故障反饋給通信總線(xiàn),允許控制器跟蹤位置和狀態(tài),因此,同步位置在5-10毫米,我們從來(lái)沒(méi)有遇到過(guò)它們不同步的情況?!?/p>

優(yōu)化糧倉操作

一旦谷物被分離出來(lái),通過(guò)螺旋裝置將清洗干凈的谷物輸送到巨大的存儲箱中。

大容量的存儲箱是通過(guò)頂部的加長(cháng)門(mén)實(shí)現的,它比傳統的存儲箱容量大得多。在不存儲糧食時(shí),加長(cháng)門(mén)折疊收回,這就要求必須同步,以避免對折疊門(mén)的損壞。

為了同步存儲倉門(mén)操作,Tribine收割機在倉的兩側安裝了四個(gè)HD執行機構,每個(gè)電動(dòng)推桿都是與總線(xiàn)通訊,HD接收系統的報文指令并實(shí)時(shí)反饋自己的位置和狀態(tài)。這種反饋為操作人員提供了他們需要的信息,以避免折疊門(mén)損壞。

四個(gè)HD電動(dòng)推桿在折疊門(mén)的側面,每一個(gè)都是通過(guò)J1939 CAN總線(xiàn)通訊的

四個(gè)HD電動(dòng)推桿在折疊門(mén)的側面,每一個(gè)都是通過(guò)J1939 CAN總線(xiàn)通訊的。

 領(lǐng)域內的成功

Tribine 收割機已經(jīng)證明了這一先進(jìn)的收割設備選擇湯姆森的 HD電動(dòng)推桿是正確的,明智的。

兩個(gè)電動(dòng)推桿在一個(gè)方向上移動(dòng)而另一個(gè)電推桿在相反方向運行的獨特方案已經(jīng)被證明是成功的,并且不可能在沒(méi)有CAN總線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )的情況下輕易實(shí)現。

HD執行機構也提供了足夠推力,并在適當的位置保持自鎖,并將所有信息實(shí)時(shí)反饋給操作員,包括每個(gè)執行機構的位置,速度,故障代碼等等。

Tribine的能力

同樣地,存儲箱上的折疊門(mén)執行機構也證明了Tribine的能力。

而且,由于所有的通信、反饋和可編程功能都包含在電動(dòng)推桿內部,Tribine收割機的設計者和他們的客戶(hù)都受益于比任何其他驅動(dòng)技術(shù)帶來(lái)的更緊湊的安裝空間。

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