周航捷

（山西省農(nóng)業(yè)機械質(zhì)量監(jiān)督管理站，山西太原 030027）

1 電動機的選擇

撥禾輪功率是聯(lián)合收割機總功率的重要組成部分，其計算公式如下：

式（1）中，P為撥禾輪工作過程中邊緣切向阻力，B為撥禾輪設計寬度，Vb為撥禾輪運動角速度。

電動機是撥禾輪的動力提供裝置，在選擇撥禾輪的過程中，需要結(jié)合撥禾輪的機械特性等因素選擇電動機的相關(guān)參數(shù)和類型[1]。聯(lián)合收割機在實際工作過程中一般采用三相交流電，因此若對聯(lián)合收割機無特殊要求，則采用交流電動機。交流電動機具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)、使用壽命較長、性價比高，實際設計中一般選用鼠籠式交流電動機[2]。聯(lián)合收割機工作環(huán)境較為復雜，經(jīng)常需面對大量粉塵，因此電動機需要具備一定密封性，則在此基礎上選擇Y系列電動機。結(jié)合實際經(jīng)驗確定撥禾輪功率為0.182～0.330 kW，因此選擇功率為0.550 kW的Y系列電動機。

2 撥禾輪自動控制系統(tǒng)設計

2.1 交流變頻電源 設定撥禾輪的輸出頻率為1～5 Hz，采用三相380 V的輸出電壓，并通過87C196KC16單片機作為控制系統(tǒng)。撥禾輪屬于聯(lián)合收割機的輔助構(gòu)件，因此對其快速響應速度無特殊要求，設定其響應時間為0.5 s。在實際工作中，轉(zhuǎn)子會出現(xiàn)發(fā)熱情況導致其共組環(huán)境溫度升高，因此要求電源裝置可在50 ℃環(huán)境下保持其工作性能[3]。本系統(tǒng)中采用的是輸出頻率位于1～5 Hz的低頻率交流電源，并采用3脈沖零式電路結(jié)構(gòu)，以此提高其性價比，且該電源的輸出包括2個半橋及6只晶閘管組成。

R輸出相包含2個半橋及6個晶閘管，2個板橋分別為正組（M1～M3）、反組（M4～M6）。在系統(tǒng)工作過程中，若輸出電壓為正半軸且正組為整流狀態(tài)，此時負組正好相反，作用是防止兩組整流橋出現(xiàn)短路情況；反之，輸出電壓為負半軸且負組為整流狀態(tài)，此時正組正好相反，作用是防止兩組整流橋出現(xiàn)短路情況。

2.2 觸發(fā)脈沖的控制方法 撥禾輪的交流變頻控制方法較多，針對聯(lián)合收割機的實際工作情況選擇余弦交截法，該種控制方法可通過既定參考電壓uR，結(jié)合電源傳出的信號余弦波ur二者交點進行晶閘管的導通電確定過程。

A-N、B-N、C-N分別為聯(lián)合收割機中的交流器相電壓波形，UT1、UT2、UT3分別表示余弦波，這些余弦波的相位可促進波形峰值與晶閘管觸發(fā)角α為0時的位置相對應。在此基礎上可通過比較器判斷其狀態(tài)，當uR-uR大于0，其輸出值為“1”，反之輸出為0。當輸出器脈沖在由“0”向“1”轉(zhuǎn)變過程中會瞬間產(chǎn)生脈沖。

2.3 單片機系統(tǒng)設計 本設計采用的是一種名為87C196KC的單片機，特點為系統(tǒng)總線十分靈活，可對其進行動態(tài)設置，一般可將其設置為8位或16位總線，在此基礎上有效降低編程難度。該單片機對外部系統(tǒng)要求極為簡單，其自身所攜帶的16KEPROM可有效降低系統(tǒng)工作過程的繁雜工作，促進編程工作更加靈活多變；87C196KC單片機在工作中速度極快，并可為系統(tǒng)計算機提供其工作所需功率，且該單片機采用EPA及PTS技術(shù)，有效提升系統(tǒng)工作能力。

本設計中的87CI96KC單片機預期目標主要是進行相應數(shù)據(jù)采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換，并對系統(tǒng)誤差信號進行PI計算，在此基礎上對晶閘管觸發(fā)相位進行調(diào)整，以此實現(xiàn)對輸出電壓的有效控制。同時，可通過該單片機生成脈沖并將其進行有效分配，實現(xiàn)數(shù)字觸發(fā)器的所有功能。

3 結(jié)語

聯(lián)合收割機工作過程中，一般采用三相交流電，結(jié)合實際經(jīng)驗確定撥禾輪功率為0.182～0.330 kW，因此選擇功率為0.550 kW的Y系列電動機。本設計中的撥禾輪輪速控制系統(tǒng)主要通過三相交流電作為電源提供基礎，結(jié)合87CI96KC單片機組成核心控制系統(tǒng)，并設置穩(wěn)壓電路、同步電路、放大電路等組成部分，實現(xiàn)了對撥禾輪轉(zhuǎn)速的有效控制。

[1]韓彩銳.4SY-1.8型油菜割曬機液壓驅(qū)動系統(tǒng)設計與試驗研究[D].武漢：華中農(nóng)業(yè)大學，2014.

[2]王剛.聯(lián)合收割機底盤與割臺模塊化接口及割臺的研究設計[D].合肥：安徽農(nóng)業(yè)大學，2014.

[3]代其春.苜蓿壓扁收割機割臺的設計[D].烏魯木齊：新疆農(nóng)業(yè)大學，2014.