Лекция Теория ДВС. Лекция 9 Теория ДВС. Лекция 9 Влияние на технологические свойства мса автоматизации и конструктивных параметров

• Название: Лекция 9 Влияние на технологические свойства мса автоматизации и конструктивных параметров
• Анкор: Лекция Теория ДВС
• Дата: 28.10.2020
• Размер: 127.91 Kb.
• Имя файла: Лекция 9 Теория ДВС.docx
• Тип: Лекция; #146512

Лекция № 9

Влияние на технологические свойства МСА автоматизации и конструктивных параметров

Основную долю ТП в полеводстве (предпосевная подготовка семян, клубней, обработка почвы, посев, уход за растениями, уборка урожая) выполняют мобильные сельскохозяйственные аг­регаты (МСА). К ним относятся самоходные комбайны и совме­щенные с трактором различные прицепные машины (орудия): почвообрабатывающие, посевные, для внесения удобрений, про­реживания всходов СХ культур, дождевальные, уборочные и др.

Повышенные требования, предъявляемые к качеству и эффективности ТП в полеводстве, а также высокая конкурентоспособ­ность МСА диктуют необходимость решения проблемы повыше­ния их технико-экономического и экологического уровней.

МСА работают в сложных и различных почвенно-климатических условиях при многообразии случайных возмущений, различ­ных неопределенностей, которые приводят к нарушениям энерге­тического и технологического режимов работы машин. Так, пере­грузки и недогрузки в работе дизельного двигателя МСА приводят к перерасходу топлива, снижениям ресурса двигателя, производи­тельности и качества работы, а также к резкому увеличению отри­цательного воздействия мобильных агрегатов на оператора (води­теля), почву и растения, атмосферу. Колебания скорости движе­ния МСА снижают качество выполнения ТП, увеличивают потери технологического продукта, а буксование колес отрицательно воз­действует на структуру верхнего слоя почвы, снижает расход топ­лива и общий тяговый КПД мобильного агрегата.

Оператор одновременно с управлением МСА непрерывно контро-лирует ход ТП, техническое состояние агрегата, а также обес­печивает безопасность его движения. В реальных условиях работы водитель практически не в состоянии своевременно принять пра­вильное решение (создать управляющие воздействия) при воспри­ятии и обработке огромного потока взаимозависимой информации, превышающей его физиологические возможности. Особенно это сказывается при работе современных МСА на повышенных скоростях. Ручное управление такими агрегатами недостаточно эффективно, а потенциальные возможности их не используются в полном объеме в связи с ограничениями, вносимыми «человечес­ким фактором».

Неизбежным и кардинальным направлением повышения тех­нико-экономического и экологического уровней мобильных агре­гатов является автоматизация контроля и управления технологи­ческими, энергетическими и эксплуатационными режимами их работы МСА при минимальном участии человека.

В то же время создание эффективных средств автоматизации, большого разнообразия МСА представляет собой непростую задачу, связанную и со специфическими особенностя­ми их функционирования. Это работа их на открытом про­странстве в условиях изменяющихся в широких пределах темпера­туры и влажности, запыленности и загазованности, наличия зна­чительных вибраций, шумов, а также отсутствие на МСА стабиль­ного источника электрической энергии, низкая квалификация обслуживающего персонала. Перечисленные факторы предъявля­ют повышенные требования к надежности средств автоматизации мобильной техники, простоте их эксплуатации и обслуживания.

Рассмотрим известные и перспективные системы автоматичес­кого контроля и управления работой МСА.

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ (САК) РАБОТЫ МСА

1. САК работы посевных агрегатов обеспечивают контроль частоты высева семян и количества тех­нологического материала (семян, удобрений) в бункерах машин.

Функциональная схема таких систем (рисунок 1) включает набор датчиков Д₁...Д_п контролируемых параметров установленных на посевном агрегате (объекте САК), блок усиления и преобразования сигна­лов датчиков (БУП) датчиков, монитор для оператора (установленный в кабине трактора или самоходного комбайна).



Рисунок 1 - Общая функциональная схема САК работы посевного агрегата

Датчики основных контролируемых параметров (уровней се­мян, удобрений в бункерах сеялки и частоты высева семян) имеют фотоэлектрический принцип действия и состоят из оптически связанных между собой фотоприемника (например, фоторезисто­ра, фотодиода) и светового излучателя (например, светодиода или лампы накаливания). Системы АК имеют режим «Проверка», при котором генерируется импульсная последовательность, имитирующая сигналы датчиков при нор­мальном протекании технологического процесса высева семян.

Электрическая схема устройства САК зерновой сеялки показана на рисунке 2.



Рисунок 2 - Электрическая схема устройства САК зерновой сеялки

Устройство имеет 12 идентичных каналов обра­ботки сигналов датчиков частоты высева семян. Каждый из кана­лов преобразования сигналов датчиков (световых излучателей 1 и фотодиодов 2) содержит усилитель 3, емкость 4 с электронным ключом 5, световой индикатор (светодиод) 7. Электронное реле 6 и блок звуковой сигнализации 8.

При работе зерновой сеялки семена (поступающие из ее высе­вающих дисков) периодически прерывают световой поток между световым излучателем 1 и фотодиодом 2, на выходе которого вы­рабатываются электрические импульсы, поступающие на вход усилителя 3 соответствующего канала контроля (семяпровода) и далее на электронный ключ 5 с емкостью 4. Если период следования импульсов мень­ше времени заряда емкости (конденсатора), то электрон­ный ключ 5 соответствующе­го канала закрыт и его свето­вой индикатор 7 не будет све­титься. Если же произойдет сбой или нарушение (техно­логии высева семян) работы высевающего аппарата, то подача импульсов с фотодиодов 2 прекращается или их частота резко снижается. При этом емкость 4 заряжается до необходимого уровня напряжения, электронный ключ 5 срабатывает и включает соответствующий конкретному семяпроводу световой индика­тор 7. Оператору с блока звуковой сигнализации 8 подается при этом прерывистый сигнал.

Датчики уровня технологического материала в бункере сеялки устанавливают в его нижней части. Если, например, уровень за­полнения бункера семенами (удобрением) превышает место (вы­соту) установки датчика, то световой поток его излучателя не по­падает на соответствующий фотодиод 2 и выходной ток последне­го будет минимален. Если же этот уровень ниже места установки датчика, то на фотодиод попадает световой поток, что вызывает существенное возрастание силы тока (в цепи фотодиода) и его увеличение усилителем 3 до порога включения электронного реле 6 и светового указателя 7 минимального уровня семян «С» (удобрений «У»).

Устройство (на рисунке 2) в виде электронного блока выполнено в герметичном корпусе, закрепленном на сеялке и имеющем элек­трические разъемы для подключения датчиков и источника элект­рической энергии (аккумулятора МСА).

Т.о., оператор, находясь в кабине трактора (комбай­на), получает достоверную информацию о наличии семян или удобрений в бункерах, а также о нарушениях работы конкретных семяпроводов высевающих аппаратов.

Такие САК существенно сокращают сроки сева и по­вышают его качество.

САУ ПОЛОЖЕНИЕМ РАБОЧИХ ОРГАНОВ МСА позволяют повысить качество и эффективность вы­полнения ТП, а также улучшить условия работы оператора. В частности:

1. Автоматическое управление глубиной вспашки предназначено для стабилизации глубины вспашки (хода плугов, лемехов и дру­гих рабочих органов). Практическое применение нашли силовой, высотный и комбинированный способы стабилизации глубины вспашки.

Силовой способ основан на том, что тяговое сопро­тивление плуга зависит от глубины вспашки. При увеличении (уменьшении) тягового сопротивления специальная пружина, уста­новленная между трактором и плугом, сжимается (разжимается) и перемещает шток и поршень управляющего гидрозолотника. При этом последний перераспределяет (под давлением от насоса) поток масла (гидравлической жидкости) в соответствующие полости сило­вого гидроцилиндра, который осуществляет выглубление (заглубле­ние) лемехов плуга до заданного тягового усилия. Такой способ по­зволяет также стабилизировать нагрузку трактора и обеспечивать экономичную работу его двигателя. Силовой способ эффективен в работе преимущественно на однородных по составу почвах при по­стоянной скорости движения трактора, т.е. когда тяговое усилие трактора пропорционально глубине хода лемехов плуга.

Высотный способ применяют для неоднородных почв (рисунок 3).



Рисунок 3 – Схема устройства для управления глубиной вспашки

1 – плуг; 2 – опорное колесо; 3 – пружина; 4 – гидрозолотник

В устройстве перед плугом 1 устанавливают опор­ное колесо (датчик глубины) 2, механически соединенное со што­ком гидрозолотника 4. При изменении глубины вспашки шток пе­ремещается и окна а и б гидрозолотника открываются. Через них масло под давлением поступает в гидроцилиндр, который регули­рует высоту плуга, восстанавливая необходимую глубину его хода.

Комбинированный спо­соб объединяет принципы и устрой­ства силового и высотного способов управления глубиной хода рабочих ор­ганов МСА.

2. Автоматическое управление высотой среза кормовых трав, ку­курузы и другой зеленой массы применяют на сенокосилках и си­лосоуборочных комбайнах. Высоту среза растений устанавливают минимально допустимой, что повышает сбор зеленой массы. Для этого используют полозковый щуп 2, копирующий рельеф поля (рисунок 4).



Рисунок 4 - Схема устройства для управле­ния высотой среза:

1 – режущий аппарат; 2 – полозковый шуп; 3 – пружина; 4 – предохранительное устройство; 5 – гидрозолотник; 6 – силовой гидроцилиндр

К поверхности поля щуп 2 прижимается пружиной 3. Если высота среза зеленой массы соответствует заданной, то окна а и б гидрозолотника 5 закрыты, а поршень силового гидроцилин­дра 6 и режущий аппарат 1, жестко связанный с поршнем, нахо­дятся на постоянной высоте от поверхности поля. При изменении рельефа поля полозковый щуп 2 открывает окна а и б гидрозолот­ника 5 и при помощи силового гидроцилиндра 6 восстанавливает­ся заданная высота режущего аппарата 1, после чего окна гидрозо­лотника закрываются, поскольку щуп возвращается в исходное положение. Предохранительное устройство 4 предотвращает по­ломки золотника при наезде полозкового щупа на препятствия.

3. САУ рабочими органами прореживателей сахарной свеклы предназначены для обработки (сре­зания) пропашных культур свеклоуборочными и другими комбай­нами. Схема СУ секцией прореживателя типа ПСА на рисунке 5.



Рисунок 5 - Функционально-технологическая схема СУ секцией прореживателя типа ПСА: 1 – опорное колесо; 2 – поворотный гидродвигатель; 3 – прореживающий нож;

4 – листьеотгибатель; 5 – инукционная катушка; 6 – ферромагнитный шунт; 7 – электрокон­тактный датчик обнаружения растений; 8 – рама прореживающей секции; 9 – изолятор; 10 – золотниковый гидрораспределитель; 11 – электромагнитный привод золотника; 12 – датчик ориентации

Для обнаружения растений применяют электроконтактные и оптичес­кие (цветоконтрастные) датчики. При движении МСА вдоль ряд­ков растений электроконтактный датчик 7, касаясь растения, за­мыкает через него электрическую цепь «источник питания — по­чва». Наличие силы тока определенного значения в цепи контакт­ного электрода служит для электронных блоков системы ПСА сигналом обнаружения растения. Расстояние от датчика 7 обнаружения растения до поверхности почвы может варьировать от 20 до 90 мм. Оптический цветоконтрастный датчик формирует электри­ческий сигнал при попадании растений свеклы в зону его обзора. Такой датчик обнаруживает растения свеклы как на фоне земли, так и на фоне распространенных сорняков.

Датчик положения ножа состоит из индукционной катушки, закрепленной на корпусе испол­нительного механизма (ножа), и ферромагнитного шунта 6, установленного на держателе ножа 3, который может совершать маятниковые движения. При выходе ножа из одного крайнего положения шунт проскакивает мимо индукционной катушки, в цепи которой формируется импульс­ный сигнал, свидетельствующий об изменении положения про­реживающего ножа. Команды на привод последнего формируют­ся в блоке управления (БУ) на основании совместной обработки сигналов от датчиков обнаружения растений и положения но­жа. При поступлении команды из БУ электромагнитный при­вод золотника перемещает шток золотникового гидрораспределителя 10, вследствие чего поворотный гидродвигатель 2 воздей­ствует на прореживающий нож 3. При этом вырезаются растения в рядке по ширине захвата ножа, который, перемещаясь, пропа­лывает пространство за обнаруженным растением. При обнару­жении следующего растения процесс повторяется. При смеще­нии прореживающих секций от оси рядка датчик 12 ориентации секций формирует сигнал на монитор, при этом загорается соот­ветствующий светодиод. Если оператор своевременно не откор­ректирует положение МСА относительно рядков, то включается звуковой сигнал.

Схема устройства САУ прореживателями сахарной свеклы – на рисунке 6.



Рисунок 6 - Схема устройства САУ прореживателями сахарной свеклы

Электри­ческие цепи датчиков обнаружения растений и положения ножей подключены к блоку входному (БВ) через электрические разъемы X₆ и Х₇, а электромагниты золотниковых гидрораспределителей (12 шт.) – к блоку управления исполнительными механизмами (БУ ИМ) через разъемы Х₄ и Х₅. Сигналы электроконтактных дат­чиков подаются в БВ на входы операционных усилителей, каждый из которых обеспечивает преобразование значения сопротивле­ния электрической цели «щуп – земля» соответствующего датчи­ка в напряжение. Оно сравнивается компараторами (элементами сравнения) с эталонными значениями напряжения, соответствующими верхнему и нижнему значениям сопротивления цепи «щуп – земля», при которых с высокой достоверностью иденти­фицируется касание щупом ростка свеклы. Микропроцессор­ный блок (МПБ) осуществляет обработку сигналов датчиков и выдачу результатов на монитор и БУ ИМ. Блок питания (БП) обеспечивает напряжениями соответствующих уровней все уз­лы устройства.