Устройство контроля режима работы зерноуборочного комбайна

 

УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ РЕЖИМА РАБОТЫ ЗЕРНОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА, имеющее датчики потерь зерна за станом очистки и соломотрясом, электронный блок обработки информации и устройство индикации, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства и повышения точности контроля режима работы, оно содержит датчики расхода и температур ы топлива , датчик оборотов коленчатого вала, датчики оборотов правого и лввого ведущих колес комбайна и микропроцессор , при этом вькоды датчиков соединены с информационными входами электронного блока обработки информации , адресные входы которого соединены с адресными выходами микропроцессора , а выходы - с его шинами ввода данных, причем к шинам вьтода . (П данных микропро1 ессора подключено -устройство индикации.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН..Я0„, 1135450

4 (51) А 01 D 41/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3512552/30-15 (22) 11.11.82 (46) 23.01.85. Бюл. 1Ф 3 (72) Д.П. Пономарев, А.И. Хорольцев, А.Т.Табашников и E,Н. Долгополов (71) Кубанский ордена Ленина научно-исследовательский институт по испытанию тракторов и сельскохозяйственных машин (.53) 631. 354 (088. 8) (56) i. Патент США 11 4130980, кл. А 01 D 41/02, 1978 °

2. Патент США В 4036065, кл. А 01 D 41/02, 1976 (прототип) ° (54)(57) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ РЕЖИМА РАБОТЫ ЗЕРНОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА, имеющее датчики потерь зерна эа станом очистки и соломотрясом, электронный блок обработки информации и устройство индикации, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройс тв а и повышения точности контроля режима работы, оно содержит датчики расхода и температуры топлива, датчик оборотов коленчатого вала, датчики оборотов правого и лФвого ведущих колес комбайна и микропроцессор, при этом выходы датчиков соединены с информационными входами электронного блока обработки информации, адресные входы которого соединены с адресными выходами микропроцессора, а выходы - с его шинами ввода данных, причем к шинам вывода, данных микропроцессора подключено устройство индикации.

I!35

Изобретение относится к .сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано при испытаниях и контроле работы зерноуборочных комбайнов а полевых условиях. 5

Известно устройство контроля режима работы зерноуборочного комбайна, имеющее исполнительный механизм управления трансмиссией и электронный блок управления LI). 1О

Это устройство не обеспечивает оптимального режима работы комбайна.

Наиболее близким к изобретению является устройство, имеющее датчики 15 потерь зерна за станом очистки и соломотрясом, электронный блок- обработки информации и устройство индикации (2) .

Недостатками данного устройства 2р являются отсутствие информации о расходе топлива, буксовании движите" лей и степени загрузки двигателя и низкая точность контроля режима работы комбайна. 25

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и повышение точности контроля режима работы комбайна.

Укаэанная цель достигается тем, Зр что устройство контроля режима ра" боты зерноуборочного комбайна, имею" щее датчики потерь зерна за станом очистки и соломотрясом, электронный блок обработки информации и устройство индикации, содержит датчики расхода и температуры топлива, датчик оборотов коленчатого вала, датчики оборотов правого н левого ведущих колес комбайна и микропроцессор, при4 этом выходы датчиков соединены с информационными входами электронного блока обработки информации, адресные входы которого соединены с адресными выходами микропроцессора, а вы"45 ходы — с его шинами ввода данных, причем к шинам вывода данных микропроцессора подключено устройство индикации.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 — функциональная схема электронного блока обработки информации, на фиг. 3 — диаграммы напряжений в характерных точ- 55 ках схемы; на фиг. 4 " зависимость приведенных затрат от скорости движения комбайна.

450 3

Устройство контроля режима работы зерноуборочного комбайна со держит датчики 1 потерь зерна за станом очистки 1 и соломотрясом 2, микропроцессор 3, устройство 4 индикации, датчик 5 расхода, датчик 6 температуры, датчик 7 оборотов коленчатого вала, датчик 8 оборотов

«npaaoro 8 и левого 9 ведущих колес комбайна, электронный блок 10 обработки информации.

Блок 10 электронный (фиг. 2) со; держит счетчик 11 расхода топлива, состоящий из 4 счетчиков с коэффициентом деления на 10 каждый и переключателя выбора диапазона измерения расхода топлива (на фиг. 2 не показан 1 логические элементы И 12 и 13, управляющие прохождением сигнала от расходомера топлива на счетчики .11, триггер 14 интервала, дифференцирующие устройства 15-19, схемы 20 и 21 задержки, триггер 22 с задержкой, канал 23 измерения времени опыта, формирователь 24 пятисекундных интервалов для измерения частоты вращения коленчатого вала каждые 5 с, дешифратор 25 адресный, счетчики 263I импульсов, клапаны 32-37 опроса информации для ввода его в память микропроцессора, схемы И 38 — 41 ввода информации от датчиков оборотов коленчатого вала, температуры, оборотов ведущих колес и потерь зерна соответственно, схемы И 42 и 43 каналов измерения В и д1 триггеров 44 и 45 этих каналов, схему И 46 канала измерения оборотов коленчатого вала, элемент 47 выработки сигналов опроса.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы от расходомера 5 топлив -;. (которые в электронном блоке форми" руют время оптимизации д }, а также от других датчиков поступают на информационные входы электронного блока 10. Электронный блок -предназначен для реализации следующих операций: формирования интервала оптимизации, 5-секундных интервалов в канале измерения частоты вращения коленчатого вала и сигналов необходимой формы и длительности из информации, снимаемой с датчиков; преобразование величины температуры в цифровой код; измерение сигналов пути, потерь зерна, интервалов йФ„и дС накопление их в

Ф.

3 1135450 4 счетчиках и запйсь в память микро- . лы, которые подаютс процессора; дешифрация сигналов с дов логического эл выходных адресных шин микропроцес- Вследствие того, сора для выработки сигналов опроса. фронт первого пятис

Электронный блок работает следу5 вала синхронизирова ющим образом. том интервала оптим

Сигналы от датчика расхода топлива фронт нет †. может б поступают на один из входов логичес- опрос информации, н ких элементов И 12 и 3. циональном счетчике

В исходном состоянии элемент 12 lp того вала 26, так к закрыт сигналом "0" с прямого выхода,совпасть с периодом триггера 22 с задержкой, а элемент 13 мации в счетчике. открыт "1" с инверсного выхода триг- ния этого явления гера 22 с задержкой. дящаяся в счетчике

С приходом первого импульса с рас- 15 переписывается с пе ходомера топлива он проходит через ферный счетчик 27, открытый элемент И 13 на вход триг- вается и вводится в гера 14 интервала и через схему 20 цессора 3. задержки на 5 -вход триггера 22 с Канал измерения задержкой. Оба триггера устанавли- 2р ры топлива введен с, ваются в единичное состояние, причем поправок на .плотнос триггер 22 с некоторой задержкой Он состоит из да (20 мкс). туры, канала 39 изм

В результате этого на прямом выхо- туры, состоящего из де триггера 14 интервала формируется 25 уровня температуры передний фронт интервала оптимиза- чика, клапана опроса ции (длительности времени опыта), показаны ). а сигналы с выходов триггера 22 Адресные сигналы меняют состояния логических злемен- процессора 3 поступ тов H 12 и 13. Элемент 13 закрыва- ;на вход дешифратора ется, а элемент 12 открьвается, которого сигналы по пропуская сигналы с выхода расходо- пают на входы логиче мера 5 на вход счетчика 11, который условно объединенных имеет регулируемый коэффициент деле- На два других входа ння, осуществляемый переключателем, поступают сигналы с

35 позволяющим менять диапазон задавае- дов триггеров 14 и 2 мой величины потребления топлива в ются стробирующими. зависимости от мощности двигателя С выходов логичес и его режима работы (на фиг. 2 не И 47 снимаются 10 си показан).

После заполнения счетчика 11 на его выходе появляется сигнал "1",, который подается на входы тригге ров 14 и 22 для их установки в исходное положение, логический элемент 12 45 закрьвается и поступление импульсов на heap счетчика прекращается. Цикл закончен. На триггере 14 интервала формируется задний фронт интервала оптимизации. Накопленная в счетчи- 50 ке 11 информация через клапан 32 передается в память микропроцессора 3 по 16 шинам после прихода .импульса опроса на стробирующий вход клапана 32 опроса. 55

В канале измерения частоты вращения коленчатого вала устройством 24 вырабатьвается пятисекундные интерва; я на один из вхоемента И 38. что передний о екундного интерн с передним фронизации, а задний

ыть затруднен аходящийся в функоборотов коленчаак опрос может накопления инфорДля предотвращеинформация, нахо26, периодически риодом 5 с в буоткуда она считьгпамять микропроуровня температу.. целью внесения ть топлива. тчика 6 темпераерения темперапреобразователя в частоту, счет (на фиг. 2 не с выхода микроают по 4 шинам

25, с выхода

10 шинам постуских элементов Й, в элемент 47,. элементов И 47 инверсных выхо-

2, которые явля-, ких элементов гналов опроса счетчиков информации 11, 23, 27, 39, 28, 29, 30, 37.

Сигналы с датчиков оборотов колес 8 и 9 потерь зерна 1 и 2 снима-. ются за время оптимизации.

При измерении оборотов колес может появляться ошибка за счет несинхрон. ного появления сигналов оборотов ко-. лес относительно фронтов интервала оптимизации д1. (фиг. 3) .

Для измерения этих участков

1 и 1 применены спецьйльные схемы из-, мерения. Для измерения 1И его формы рование происходит на триггере 4 .

Передний фронт интервала оптимизации взводит триггер, с его прямого выхо.-: да снимается логический сигнал "1"

Э подаваемый на один из: входов логического элемента И 42. Через этот!

135450 ь

1 1 еф

Ие ах элемент импульсы частоты !00 Гц заполняют счетчик 30 до прихода на вход триггера 44 сигнала первого импульса пути. Триггер 44 сбрасывается и заполнение счетчика 30 прекращается.

Формирование интервалов Н происходит следующим образом.

Импульсы пути переводят триггер 45 в состояние "1" на его прямом 10 выходе и каждый последующий импульс (подтверждающий это состояние ) сбрасывает счетчик 31 и начинается новый счет.

Это происходит до последнего в ин-fS тервале оптимизации импульса пути.

Последний импульс, как и предыдущие, сбросит счетчик 22 и начнет его заполнение, от заднего интервала оптимизации триггер 32 перейдет в сос" 20 тояние "0" и счет прекратится.

После преобразования информации, введенной с датчиков в электронный блок, накопления ее в счетчиках происходит опрос и ввод ее в память мик-25 ропроцессора.

После обработки введенной информа— ции выдается рекомендация механизатору об изменении поступательной ско-. рости комбайна, 30

При выходе определенных (заранее оговоренных) показателей за пределы допускового контроля выдается прерывистая световая и звуковая сигналиI з ация.

В микропроцессор вводят экспери-, ментальные характеристики двигателязависимости расхода топлива и часто". ты вращения коленчатого вала от эф- 40 фективной мощности, численное значение максимальной эффективности мощности Цт, „(Ме) 1 "e =К (йе);, Мещ „частоту вращения коленчатого вала двигателя при его холостом ходе 4 и при максимальной эффективности мощности и „,расход топлива при холостом ходе двигателя 5 .„, а также эмпирические зависимости коэффициентов корректировки цены одного импульса расходомера топлива от уров. ня температуры и массового расхода.

Определение текущего расхода топлива микропроцессор осуществляет по фор- . муле 55 где G gy — текущий (диск ретный ) рас- ход топлива. двигателем за длительность д1„; количество импульсов дат— чика расхода топлива;

g„ цена одного импульса;

К К вЂ” безвременные коэффициент р ты корректировки цены импульса соответственно от уровня температуры тои— лива и массового расхода; аС вЂ” длительность времени оптимизации. а

Сравнивая дискретное значение расхода топлива G с экспериментальной зависимостью Ст„=f (Ne), микропроцессор определяет численные значения эффективной мощности, а по частоте вращения коленчатого вала + с экспериментальной зависимостью Il =f2(Ne) устанавливается принадлежность режима работы к регуляторной или корректорной ветви

"„а„- ф - "хх i "ф ком 1 с ар . д Сп затем по формуле определяется коэффициент загрузки двигателя. Знак минус перед численным значением коэффициента загрузки двигателя условно указывает на перегрузку (работа на корректорной ветви).. Коэффициент загрузки двигателя в режиме реального времени фиксируется и вводится на устройство индикации для выработки управляющих воздействии человеком — onератором.

Диагностирование технического состояния двигателя выполняют по значе-.; нию расхода топлива при максимальной частоте вращения коленчатого ва— ла (холостой ход двигателя)нф и тфх

Совокупность этих двух показателеи характеризует конкретное состояние двигателя. Для диагностирования можно применять длительность разгона или выбега собственных масс двигателя.

Зная Ne „ можно определить тяговую мощность по коэффициентам загрузки на регуляторной ветви и,, 4 л а

<ь„„ с рабочей машиной и без нее. и" нКт р . о к

Йе

31 „, -ак

I 135450

8. где щее

Ilлк + пКк

N кр 2 асп р Яосн осн 4t о

Мощность, л.с.

)1 *a - N@e

716, 2 си и

,„- Д"

5 п Ки t и îà

45 где Г1ор ñ

50 осн х„

55 Ци

Допусковый контроль

Д с д ф Д

Мф„,Йф2 — мощности на передвижение мобильной машины и в агрегате с рабочей машиной;

Ne er — тяговая мощность.

Для измерения коэффициента полез- ного действия тяговых машин заранее определяют теплотворную способность топлива, затем определяют мощность на передвижение тяговой машины с помощью протарированных (проверенных ) тяговых средств в фиксированных условиях и за счет самопередвижения, фиксируя при этом ис< и 3г где 1 — КПД тяговой машины; тм

N — мощность на передвижение сп тяговой машины, л.с.;

К вЂ” коэффициент перевода лоша25 п динных сил, ккал (кал); теплотворная способность

Т секундного расхода топлива, ккал (кал), в условиях самопередвижения 30

К„= 75 427 = 0,176

Расчет режима оптимизации производится по следующим формулам.

Путь за время опт.. мизации d4 м

К где п — количество оборотов датчика пути, об/мин;

2 — длина окружности датчика пути 0,5 — 4 м.

Скорость движения агрегата, км/ч.

1 р 3,6 д Vpmc(x= 0 5— о — 36 км/ч.

Допусковый контроль:

Ч с Ч

Производительность аг регата, га/ч

Ыр =01 В- V где  — рабочая ширина захвата, ! — 30 м. Буксование колес и иЗм о"ф- 1 ) 100% d" =1-15% икр /

Количество оборотов, результируюРасход топлива з"4,, кг.

r e nocn количество импульсов расходомера топлива;

Q> — цена деления импульса расходомера топлива, г.

Удельный расход топлива, кг/ч

Степень загрузки двигателя

N — Ие 20 — 500 лс.

Допускаемый контроль

Л (ь 05 — 1 . о корд > HopM

Величина потерь зерна, п/га п„- количество ударений о датчик

* (количество потерянных зерен );

А — вес 1000.зерен, кг

Допускаемый контроль:

ХпС Х„„

Затраты денежных средств, руб/га и ocH p +) ) + fj(g+p+ я) leafð д Ь и щ произведенные затраты, руб/га; часовая ставка обслуживающего персонала, руб/ч; произ водительнос ть аг регата за 1 ч основного времени работы, га; часовой расход топлива, кг/ч; цена 1 кг топлива ГСМ руб/кг, уровень потерь зерна, и/".а; цена потерянного (недобранного) продукта, руб/ц; балансовая цена агрегата (машины ) руб;

l)35,9

a:, " ежегодная- доля отчислении на реновацию(полное вос-.::. становление ) от балансовой цены;

Р - ежегодная доля отчислений . 5 на ремонты и техническое обслуживание; .В -. нормативный коэфициент эффективности капвложения; Т - занятость агрегата (машины!. в году, ч.

Постоянная информация заранее вводится в память микропроцессора

:(Чс,Ц „ Йд, Ь,a,p, Е,Т ), а текущие зна,чения (M@ осн, Хн) оперативно фиксируются датчиками за интервал ,;времени оптимизации.

Вычисленный уровень текущих приве.- денных затрат (П ) сравнивается пр с предыдущим уровнем приведенных затрат (П" ): и на базе этого форми" пр ,:руется информация об изменении произ"

;водительности (поступательной скорос-. ,ти);., Так при неизменных технологи,ческих регулировках жатки и молотил-. ки при П )П„ необходимо снизить, 450 - !О поступательную скорость комбайна или уборочного агрегата (фиг.4).

Однако, если снижение скорости вызвало еще больший рост приведенТ ных затрат(П„ ), то в этом случае необходимо повысить скорость. Таким образом, применяя метод "раскачивания" .поддерживает оператор режим работы близкий к оптимальному(П 1 ) рр щ

Информация об изменении скорости (+V> ) или .(-Ч ) по истечении интервала оптимизации подается на табло индикации наряду с текущим коэффициентом загрузки двигателя.

Предложенный метод позволяет оператору самостоятельно выбрать опти-,мальный режим работы комбайна на любом встречающем фоне и поддерживать режим работы, близкий к оптимальному. При наличии гндропривода ходовой части легко установить систему автоматического управления скоростью,. движения, а при наличии средств автоматического управления механизмами технологических регулировок вообще автоматизировать работу зерноуборочного комбайна.

1135450

Ннаер3аь спацищц ции dt.

Cyzeuw а5орощоо юес

ИнроРиащв 3 cavern ике одороаоФ юле

Ряптакуийме ииаерйцж

Инраркция 8 гачев

vie поперь ериа

Тржеи инаер3ала урииой 5ытд)

Триггер аиаер3ана (ин3ереный оыыУ)

Триггер о гайржтй (прямей йдоУ)

Триггер с «аберет индерсный A see)

Изучаю олраса и - ;

ВЬЕМ ищврмаж д иияцОцюц ждр