雖然聯(lián)合收割機(jī)越來(lái)越有能力收獲更多的小麥、玉米和其他農(nóng)作物，但它們對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的由收割環(huán)節(jié)到進(jìn)入市場(chǎng)的盈利貢獻(xiàn)受到了限制。
堪薩斯州的Tribine Harvester公司希望克服這一挑戰(zhàn)，這是一家最近進(jìn)入農(nóng)業(yè)收割機(jī)市場(chǎng)的公司，它已經(jīng)開(kāi)始設(shè)計(jì)并生產(chǎn)一種創(chuàng)新的機(jī)器，而幫助Tribine公司有別于傳統(tǒng)的收割機(jī)是其獨(dú)特的智能直線執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
傳統(tǒng)收割機(jī)的技術(shù)局限性
在田間，傳統(tǒng)的聯(lián)合收割機(jī)將糧食從其存儲(chǔ)箱中轉(zhuǎn)移到運(yùn)輸車輛上，比如拖拉機(jī)。當(dāng)拖拉機(jī)裝滿糧食時(shí)，在從田地里運(yùn)輸?shù)酱罂ㄜ嚿希缓蠹Z食進(jìn)入到市場(chǎng)。
然而，因?yàn)槁?lián)合收割機(jī)的存儲(chǔ)箱較小，通常小于拖拉機(jī)的運(yùn)輸量，所以要想裝滿拖拉機(jī)，就需要拖拉機(jī)在聯(lián)合收割機(jī)旁邊跟蹤很長(zhǎng)一段距離。
反過(guò)來(lái)，這就要求拖拉機(jī)在卸貨后迅速返回聯(lián)合收割機(jī)，或者使用多輛拖拉機(jī)配合聯(lián)合收割機(jī)。這將會(huì)在田地上進(jìn)行持續(xù)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(jī)的創(chuàng)始人認(rèn)識(shí)到，提高生產(chǎn)力需要更精確地控制脫粒和大容量的存儲(chǔ)糧倉(cāng)。
優(yōu)化脫粒運(yùn)動(dòng)
Tribine收割機(jī)將作物切碎到一個(gè)直徑38英寸且旋轉(zhuǎn)的圓筒上，這個(gè)圓筒比大多數(shù)傳統(tǒng)的聯(lián)合收割機(jī)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(diào)整
根據(jù)不同的作物，以及作物在收割時(shí)的狀態(tài)，收割機(jī)需要調(diào)整圓筒的運(yùn)轉(zhuǎn)速度和凹槽的間隙。
Tribine收割機(jī)的控制系統(tǒng)工程師Russell Secrest說(shuō):“我們需要從接近零間隙開(kāi)始進(jìn)行調(diào)整，也就是農(nóng)作物被強(qiáng)制夾在圓筒上的研磨棒之間，直到兩英寸間隙，即農(nóng)作物被脫粒?！睘榱送瓿蛇@項(xiàng)任務(wù)，Tribine收割機(jī)團(tuán)隊(duì)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執(zhí)行器總成。
“我們必須能夠精確地測(cè)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(dāng)?shù)奈恢茫@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，我們需要執(zhí)行器有足夠的力量來(lái)微調(diào)位置，以最大限度地發(fā)揮脫粒性能，”Secrest繼續(xù)說(shuō)。
選擇合適的電動(dòng)推桿
在選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，Tribine收割機(jī)團(tuán)隊(duì)迅速排除了傳統(tǒng)的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的方案。
他們需要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確和可靠的位置反饋。這些液壓組件不僅復(fù)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(jī)的設(shè)計(jì)者也排除了傳統(tǒng)的電動(dòng)推桿，如果用傳統(tǒng)的電動(dòng)推桿，就得需要它們的模擬信號(hào)，這就需要額外的外部設(shè)備布線以及控制模塊，會(huì)增加了生產(chǎn)成本。
湊巧的是，在2015年的Tribine設(shè)計(jì)周期中，THOMSON推出了一款重型智能直線電動(dòng)推桿，帶有板載系統(tǒng)，可以直接與can總線通訊。
可以提供團(tuán)隊(duì)所需的速度和負(fù)載性能以及可靠性的控制功能。
正確的解決方案
Tribine收割機(jī)設(shè)計(jì)者使用了三個(gè)THOMSON HD電動(dòng)推桿，用這些執(zhí)行器打開(kāi)和關(guān)閉圓筒周圍的凹口，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)行程長(zhǎng)度的最大控制。
HD電動(dòng)推桿允許擴(kuò)展,使得使用者能夠知道當(dāng)前位置,而且具備很好的靜態(tài)保持功能,這些執(zhí)行器可以輕松地調(diào)整凹面大小并能很好的自鎖,” Secrest說(shuō)。這主要?dú)w功于執(zhí)行器的板載系統(tǒng)，使他能夠使用一個(gè)控制器來(lái)編程多種運(yùn)行方式。
THOMSON電動(dòng)推桿僅使用四根導(dǎo)線:兩根用于連接通信總線，另兩根用于連接電源。
這種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)使Tribine收割機(jī)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠通過(guò)J1939 CAN總線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，這種控制是傳統(tǒng)執(zhí)行器或液壓系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。
Secrest說(shuō):“CAN通訊使得操作變得快速和容易。”“HD驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，一旦你給它們供電，它們就存在于通信端。
HD電動(dòng)推桿只需要四根線:兩條連接電源，兩條連接控制網(wǎng)絡(luò)。
這種簡(jiǎn)單的架構(gòu)使得Tribine收割機(jī)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠編寫(xiě)程序來(lái)同步多個(gè)執(zhí)行器。
實(shí)現(xiàn)挑戰(zhàn)
為了縮小圓筒和凹面之間的間隙，當(dāng)?shù)谌齻€(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)縮回時(shí)，另外兩個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須伸長(zhǎng)。但當(dāng)間隙需要增大時(shí)，兩個(gè)執(zhí)行器會(huì)縮回，而另一個(gè)則會(huì)伸長(zhǎng)。
如果沒(méi)有連續(xù)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總線完成。
“我們不希望任何執(zhí)行器之間的同步超過(guò)10-12毫米，”編寫(xiě)這種精確同步代碼的Secrest說(shuō)?！懊總€(gè)執(zhí)行器提供其位置或故障反饋給通信總線，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(cāng)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(chǔ)箱中。
大容量的存儲(chǔ)箱是通過(guò)頂部的加長(zhǎng)門(mén)實(shí)現(xiàn)的，它比傳統(tǒng)的存儲(chǔ)箱容量大得多。在不存儲(chǔ)糧食時(shí)，加長(zhǎng)門(mén)折疊收回，這就要求必須同步，以避免對(duì)折疊門(mén)的損壞。
為了同步存儲(chǔ)倉(cāng)門(mén)操作，Tribine收割機(jī)在倉(cāng)的兩側(cè)安裝了四個(gè)HD電動(dòng)推桿，每個(gè)電動(dòng)推桿都是與總線通訊，HD接收系統(tǒng)的報(bào)文指令并實(shí)時(shí)反饋?zhàn)约旱奈恢煤蜖顟B(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)推桿驅(qū)動(dòng)器在折疊門(mén)的側(cè)面，每一個(gè)都是
通過(guò)J1939 CAN總線通訊的。
Tribine 收割機(jī)已經(jīng)證明了這一先進(jìn)的收割設(shè)備選擇THOMSON的 HD執(zhí)行器是正確的，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)電動(dòng)推桿在相反方向運(yùn)行的獨(dú)特方案已經(jīng)被證明是成功的，并且不可能在沒(méi)有CAN總線通信網(wǎng)絡(luò)的情況下輕易實(shí)現(xiàn)。
ThomsonHD電動(dòng)推桿也提供了足夠推力，并在適當(dāng)?shù)奈恢帽３肿枣i，并將所有信息實(shí)時(shí)反饋給操作員，包括每個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置，速度，故障代碼等等。
同樣地，存儲(chǔ)箱上的折疊門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)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執(zhí)行器內(nèi)部，Tribine收割機(jī)的設(shè)計(jì)者和他們的客戶都受益于比任何其他驅(qū)動(dòng)技術(shù)帶來(lái)的更緊湊的安裝空間。