雖(sui)然聯合收(shou)割(ge)機越來越有能力收(shou)獲更多的小(xiao)麥、玉(yu)米(mi)和其他農(nong)作物(wu)，但它們對農(nong)業產品的由(you)收(shou)割(ge)環節到進(jin)入市(shi)場的盈利貢獻(xian)受到了限制。

堪薩斯州的Tribine Harvester公司希望克服(fu)這一挑(tiao)戰(zhan)，這是一家最近進入農業收割機市場(chang)的公司，它已經開始(shi)設計并(bing)生產一種創(chuang)新的機器，而幫(bang)助Tribine公司有(you)別于(yu)傳統的收割機是其獨特的智能(neng)電動推桿。

傳統收割機的技術局限性

在田間，傳統的聯合收割機將糧食(shi)從其存儲箱(xiang)中轉移到(dao)(dao)運(yun)輸車輛上，比如拖拉機。當拖拉機裝滿糧食(shi)時，在從田地里運(yun)輸到(dao)(dao)大卡車上，然后糧食(shi)進入(ru)到(dao)(dao)市場。

然而，因為聯(lian)合(he)(he)收割(ge)(ge)機(ji)的存儲箱較小(xiao)，通常(chang)小(xiao)于拖(tuo)拉(la)(la)機(ji)的運輸量，所以要想裝滿拖(tuo)拉(la)(la)機(ji)，就需要拖(tuo)拉(la)(la)機(ji)在聯(lian)合(he)(he)收割(ge)(ge)機(ji)旁邊跟蹤很長一(yi)段距(ju)離。

反過來，這就要求拖拉機在卸貨后迅速(su)返回聯合收割(ge)機，或(huo)者使用多(duo)輛拖拉機配合聯合收割(ge)機。這將會在田地上進行持(chi)續不斷的交通，會增加(jia)(jia)燃料(liao)和勞動力成本，也增加(jia)(jia)了(le)土壤(rang)的壓(ya)實度(du)。最終(zhong)會使得(de)成本增加(jia)(jia)，以(yi)及莊(zhuang)稼(jia)減產10%

Tribine收割(ge)機(ji)的創(chuang)始人認識到，提(ti)高生產力需要更精確(que)地控制脫(tuo)粒和大容(rong)量的存(cun)儲糧倉。

優化脫粒運動

Tribine收割(ge)機將(jiang)作物切碎到(dao)一個直徑38英寸且旋轉的圓筒上，這個圓筒比(bi)大(da)多數傳統的聯合收割(ge)機都要大(da)。

將糧(liang)食顆粒分離出來的大部分工(gong)作是由三個彎曲的“凹”段完成的。

圓筒的凹面由Thomson電動推桿調整

根據不同(tong)的作(zuo)物，以(yi)及作(zuo)物在收(shou)(shou)割(ge)(ge)時的狀態，收(shou)(shou)割(ge)(ge)機需要(yao)(yao)調整(zheng)圓筒的運(yun)轉速度和(he)凹槽的間隙(xi)。 Tribine收(shou)(shou)割(ge)(ge)機的控(kong)制(zhi)系(xi)統工程師Russell Secrest說:“我們需要(yao)(yao)從接近(jin)零間隙(xi)開始進(jin)行調整(zheng)，也就(jiu)是農(nong)作(zuo)物被強(qiang)制(zhi)夾在圓筒上(shang)的研(yan)磨棒(bang)之(zhi)間，直(zhi)到兩(liang)英寸(cun)間隙(xi)，即農(nong)作(zuo)物被脫粒。”為了完成(cheng)這(zhe)項任(ren)務，Tribine收(shou)(shou)割(ge)(ge)機團隊決定需要(yao)(yao)一個(ge)具(ju)(ju)有先(xian)進(jin)的位置控(kong)制(zhi)和(he)和(he)具(ju)(ju)有自鎖(suo)定功(gong)能的直(zhi)線電動推桿總成(cheng)。

“我們必須能夠(gou)(gou)精確地(di)測量凹面和圓筒之(zhi)間的(de)(de)(de)距離。我們還需要一種方(fang)法來(lai)確保凹點鎖定在(zai)適當的(de)(de)(de)位置，這樣在(zai)收割期(qi)間他們的(de)(de)(de)位置不會改(gai)變(bian)，除非是有操作命令將(jiang)其改(gai)變(bian)。由于我們的(de)(de)(de)圓筒的(de)(de)(de)大尺寸，我們需要電動(dong)推桿有足夠(gou)(gou)的(de)(de)(de)力量來(lai)微(wei)調位置，以最大限(xian)度地(di)發揮(hui)脫粒性能，”Secrest繼續說。

選擇合適的智能電動推桿

在選擇執(zhi)(zhi)行(xing)機(ji)構(gou)時(shi)，Tribine收割機(ji)團(tuan)隊(dui)迅速排除了傳(chuan)統的(de)液壓(ya)執(zhi)(zhi)行(xing)機(ji)構(gou)的(de)方(fang)案(an)。

他們(men)需要實現準確和可靠的位置反饋。這些液(ye)壓組件不(bu)僅復雜而且(qie)通常不(bu)可靠，它們(men)還會占用太多空間。

由(you)于液(ye)壓油泄漏造成的壓力(li)損失，液(ye)壓缸也很(hen)難鎖(suo)住。

Tribine收割機的設計者也排除了(le)傳統(tong)的電(dian)動推桿，如果(guo)用傳統(tong)的推桿，就得需(xu)要它們的模擬信號，這(zhe)就需(xu)要額外(wai)的外(wai)部設備(bei)布線以及控制模塊，會增加了(le)生產成本。

湊(cou)巧的是，在(zai)2015年的Tribine設計周期中(zhong)，THOMSON推出了一款重型(xing)智能直線(xian)(xian)電(dian)動推桿，帶(dai)有板(ban)載系統(tong)，可以直接(jie)與can總線(xian)(xian)通訊。

可(ke)以提供團(tuan)隊所需的速度(du)和負載性能以及(ji)可(ke)靠性的控制(zhi)功(gong)能。

正確的解決方案

Tribine收割機(ji)設計(ji)者(zhe)使用(yong)了(le)三個(ge)湯姆森(sen)HD直線推(tui)桿(gan)，用(yong)這些執行器打開和(he)關閉圓筒周圍(wei)的凹(ao)口，實現對整個(ge)行程長度的最大(da)控制。

HD執行(xing)器(qi)允(yun)許擴展(zhan),使(shi)(shi)得(de)使(shi)(shi)用者能(neng)(neng)夠知道當(dang)前位置,而(er)且具備很好的(de)靜(jing)態(tai)保(bao)持功能(neng)(neng),這些(xie)電(dian)動推桿可以輕松(song)地調(diao)整凹面大(da)小并能(neng)(neng)很好的(de)自鎖,” Secrest說。這主要(yao)歸(gui)功于推桿的(de)板(ban)載系統，使(shi)(shi)他能(neng)(neng)夠使(shi)(shi)用一個控制器(qi)來編程多種運行(xing)方式。

THOMSON智(zhi)能電(dian)(dian)(dian)動推桿僅使用四根導線:兩根用于(yu)連(lian)(lian)接通信總(zong)(zong)線，另兩根用于(yu)連(lian)(lian)接電(dian)(dian)(dian)源。 這(zhe)種簡單的(de)(de)結構(gou)使Tribine收割機設計團(tuan)隊(dui)能夠通過J1939 CAN總(zong)(zong)線通信網(wang)絡進(jin)行通信，這(zhe)種控制是傳統電(dian)(dian)(dian)動推桿或液壓系統無法實現的(de)(de)。

Secrest說:“CAN通訊使得操作變得快(kuai)速和容易。”“HD電推桿的一(yi)個優點是，一(yi)旦你(ni)給它(ta)們供電，它(ta)們就存在于通信端。

智能電動推桿

HD智(zhi)能電動(dong)推桿只需(xu)要(yao)四根線(xian):兩條連接電源，兩條連接控制網絡(luo)。 這(zhe)種簡(jian)單(dan)的架構使得Tribine收割機設(she)計團隊能夠編寫(xie)程序來同(tong)步多個(ge)電動(dong)推桿。

實現挑戰

每個電動推桿與CAN總線的實時(shi)(shi)通訊以及它(ta)內置(zhi)(zhi)的位(wei)置(zhi)(zhi)反饋，幫助Secrest克服了在(zai)構(gou)建執行機構(gou)總成時(shi)(shi)遇到的一些特殊的問(wen)題(ti)。

為了縮小圓筒(tong)和凹面之間(jian)的(de)間(jian)隙(xi)，當第三個執(zhi)行(xing)機構縮回時(shi)(shi)，另外兩個執(zhi)行(xing)機構必須伸長。但當間(jian)隙(xi)需(xu)要(yao)增大時(shi)(shi)，兩個直線推(tui)桿

會縮(suo)回，而另(ling)一個(ge)則會伸長。

如果沒有(you)連續的(de)反饋指令，同時(shi)進(jin)行這個操作幾乎是不可能的(de)，但這很容易通(tong)過CAN總線完成。

“我們不希望任何電(dian)推桿之(zhi)間的(de)同步超過(guo)10-12毫米(mi)，”編寫(xie)這種精(jing)確同步代碼的(de)Secrest說。“每個電(dian)動推桿提供其位置或(huo)故障反饋給通信(xin)總線，允許控制(zhi)器跟蹤位置和(he)狀(zhuang)態(tai)，因此，同步位置在5-10毫米(mi)，我們從來沒(mei)有(you)遇到過(guo)它(ta)們不同步的(de)情(qing)況。”

優化糧倉操作

一旦谷物(wu)被分離出來，通過螺(luo)旋裝(zhuang)置(zhi)將清洗干凈的(de)谷物(wu)輸(shu)送到(dao)巨大的(de)存儲箱(xiang)中(zhong)。

大(da)容量(liang)的(de)(de)存儲箱是通過頂部(bu)的(de)(de)加長門實現的(de)(de)，它比傳統的(de)(de)存儲箱容量(liang)大(da)得多。在(zai)不存儲糧食(shi)時，加長門折(zhe)疊收回，這就要(yao)求(qiu)必須同步，以避免對折(zhe)疊門的(de)(de)損壞。

為了同(tong)步存儲(chu)倉門操(cao)作，Tribine收割(ge)機在倉的(de)兩側(ce)安裝了四個HD執(zhi)行機構，每個電動推桿都(dou)是(shi)與總線通訊，HD接收系統的(de)報文指令并實時(shi)反(fan)饋自己的(de)位置和狀(zhuang)態。這(zhe)種(zhong)反(fan)饋為操(cao)作人員提供了他們(men)需要的(de)信(xin)息，以(yi)避(bi)免折疊(die)門損壞。

四個HD電動(dong)推桿(gan)在(zai)折疊門(men)的(de)(de)側面，每一個都是(shi)通(tong)過J1939 CAN總線通(tong)訊的(de)(de)。

 領域內的成功

Tribine 收(shou)割(ge)機已經(jing)證明(ming)了這一先進的(de)收(shou)割(ge)設備(bei)選擇湯姆(mu)森的(de) HD電動推桿(gan)是正確的(de)，明(ming)智(zhi)的(de)。

兩個(ge)電動(dong)推桿在一個(ge)方向上移動(dong)而另一個(ge)電推桿在相反方向運行的獨特方案已(yi)經(jing)被證明是成功的，并且不可(ke)能在沒有CAN總(zong)線通信網絡的情況下(xia)輕易實(shi)現。

HD執(zhi)行機構也提供(gong)了足(zu)夠推(tui)力，并在適當(dang)的位置保持自鎖，并將所(suo)有信(xin)息實時反饋給操(cao)作員，包括每(mei)個執(zhi)行機構的位置，速度(du)，故障代碼等等。

同(tong)樣地，存儲箱(xiang)上的折(zhe)疊門執行機構也證明了Tribine的能力(li)。

而且，由于所有的通信、反饋和可編程功能(neng)都包含(han)在(zai)電動推桿(gan)內部(bu)，Tribine收割機(ji)的設(she)計者和他們的客戶都受益(yi)于比任何其他驅(qu)動技術(shu)帶來的更緊湊的安裝空(kong)間。