Устройство контроля режима работы зерноуборочного комбайна Советский патент 1986 года по МПК A01D41/02 

Изобретение относится к измерительной технике, 7 может быть использовано для определения и контроля оптимального режима работы зерноуборочного комбайна в реальных производст- венных -условиях и является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 1135450.

Цель изобретения - расщирение функциональных возможностей устройства,

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство контроля режима работы зерноуборочного I комбайна содержит .расходомер 1 топлива, логические эле менты 2 и 3, счетчик 4 расхода топлива, состоящий из четьфех счетчиков с коэффициентом счета 10 каждый и переключателя выбора диапазона измерения расхода топлива, клапан 5 опроса для считывания информации со счетчик 4 и ввода ее в память, триггер 6 ин- тервала, дифференцирующие цепочки 7 и 8, схемы 9-12 задержки, триггеры 13 и 14 с задержкой, канал 15 изме- рения времени опыта, датчик 16 частоты вращения коленчатого вала, логические элементы И 17 - 19, счетчик 20 функциональньш, счетчик 21 буфер-- ный, счетчик 22 интервала, клапаны 23 и 24 опроса, генератор 25 кварцевый, схемы 26-28 задержки с дифференцирующими цепочками, датчик 29 температуры (например, 3 ТСМ) со схемой 30 преобразования, микропро- цессор 31, дешифратор 32 адресный, устройство 33 индикации, ячейки 34 - 37 опроса, счетчик 38, ячейки 39 - 44 опроса, левый 45 и правый 46 датчики пути герконового типа, логн ческие элементы И 47 - 50, счетчики 51 - 54, клапаны 55 - 58 опроса, пьезоэлектрические датчики 59 и 60 потерь, логические элементы ИЛИ 61 и 62, логические элементы И 63 и 64, счетчик 65, клапаны опроса 66 и 67, датчик. 68 включения рабочих органов датчик 69 включения выгрузного пше- ка, генератор 70 переменного напряжения двигателя, формирователи 71 - 73,.регистр 74, клапан 75 опроса, RS-триггеры 76 и 77, кнопку 78 Сброс, триггер 79, схемы 80 и 81 задержки, триггер 82, схемы 83 и 84 задержки, триггер 85, ячейку 86 опроса.

.Сигналы от расходомера 1 топлива поступают на один из входов логичес

кого элемента И 2. В исходном состоянии ячейка элемента 2 закрыта .сигналом О с прямого выхода тригге- Фа 13 с задержкой, а элемент И 13 открыт единичным сигналом О -инверсного выхода того же триггера 13.

С приходом первого импульса с расходомера 1 топлива, который, пройдя элемент 2, поступает на -вход триггера 6 интервала непосредственно и на вход S-триггера 13 с задержкой через дифференцирующую цепочку, схему задержки. Оба триггера устанавливаются в единичное состояние, причем триггер 13 с задержкой - через некоторое время. В результате этого на прямом выходе триггера 6 интервала формируется передний фронт интервала оптимизации (длительности времени опыта), а сигналы с выхода триггера 13 с задержкой меняют состояния логических элементов 2 и 3. Элемент 3 закрывается, а элемент 2, открываясь, пропускает импульсы с вьгхода расходомера на счетчик 4. Последний ;имеет регулируемый коэффициент деле- 1ния, осуществляемый переключателем (не показан), который позволяет менять диапазон задаваемой величины потребления топлива в зависимости от мощности двигателя. После заполнения: счетчика 4 на его выходе появляется сигнал 1, которьй подается на входы триггера 6, интервала и триггера 13 с задержкой 13 через-соответствующие схемы управления-, которые устанавливаются в исходное состояние. Элемент 2 закрывается, и -пос тупление импульсов на вход счетчика прекращается. С приходом следующего импульса все повторяется сначала. Сброс счетчика осуществляется передним фронтом импульса длительности времени оптимизации. Накопленная в счетчике информация через клапан 5 передается в память микропроцессора 31 после прихода импульса опроса на стробирующий вход клапана 5 опроса.

В канале измерения частоты вращения коленчатого вала вырабатываются интервалы длительности 5 с, в течение которых происходит измерение частоты вращения.

С вьпсода кварцевого генератора 25 тактовые импульсы частотой 10 Гц поступают на схему формирования интервала длительностью 5 с, которая работает аналогично схеме выработки ин

тервала времени оптимизации. Счетчик 27 имеет коэффициент счета 50, т.е. после поступления на вход счетчика пятидесяти импульсов, вырабатывается интервал длительностью 5с, дальнейшее поступление импульсов прекращается и схема переходит в исходное состояние.

Вследствие того, что передний фронт первого 5-секундного интервала синхронизирован с передним фронтом длительности времени оптимизации а задний фронт последнего - нет, это может .затруднить опрос информации, находящейся в функциональном счетчик 20 числа оборотов, так как опрос может совпасть с периодом накопления информации в счетчике . Для предотвра щения этого явления информация, находящаяся в счетчике 25, периодически переписывается в буферный счетчик 21 откуда она считывается и вводится в память микропроцессора 31. Канал из мерения уровня температуры топлива введен с целью внесения поправок на плотность топлива.

Он состоит из датчика 29 температуры, схемы 30 преобразования, состоящей из преобразователя уровня температуры в частоту, преобразователя частоты в код, клапана-опроса (не показаны).

Информация в микропроцессор 31 вводится и выводится по щестнадцати шинам параллельным кодом.

Код адреса поступает на вход дешифратора 32 по четыремшинам. Сигналы- опроса с выхода дещифратора поступают на один из входов ячеек 34 - 37, 39- 44, 86 опроса. На два.других входа этих элементов подаются сигналы с инверсных выходов триггеров 6 и 13.

Импульсы с левого 45 и правого 46 датчиков пути начинают поступать на входы левого 51 и правого 52 счетчиков через логические элементы И 55 и 56 с началом выработки переднего фронта интервала времени оптимизации ut и заполнение счетчиков 51 и 52 идет за все время оптимизации. Так как 1постуш1ение. первого импульса датчика пути не синхрони- зированно с передним фронтом времени оптимизации, то возникает задача определения интервала At . Для этой цели на триггерах 84 и 85 формируется сигнал длительности At , за время которого происходит заполнение

10

20

is

225501Л

счетчиков 53 и 54, частотой 100 Гц, информация с которых считывается в память микропроцессора 31.

Каналы потерь соломотрясом и под станом очистки идентичны. Потерянные зерна, ударяясь о по верхность датчиков 59 и 60 на основе пьезоэле- ментов, вырабатывают импульсы. Счет числа импульсов ведется за время оптимизации в счетчиках 65 и 38. Информация со счетчиков через клапаны 66 и 67 опроса переписывается в память микропроцессора 31.

Датчик 68 включения рабочих органов-герконового типа. При опускании рабочего органа ( жатки) в рабочее положение с выхода датчика 68 снимается логический сигнал I или О, который через формирователь 71 поступает на вход RS-триггера 76, выполняющего функцию памяти и устранения дребезга контактов геркона.

Канал измерения технологического обслуживания аналогичен каналу нагрузки. С выхода генератора 70 переменного напряжения двигателя переменное напряжение выпрямляется и приводится к уровню ТТЛ схем в формирователе 73.

Сформированные логические сигналы подаются на входные вины регистра 74. Информация с выхода регистра через клапан 75 опроса считывается и заносится в память микропроцессора 31.

25

30

35

Частота микропроцессора F значительно выше частот, вырабатываемых устройством, и в зависимости от типа выбранного микропроцессора составляет 100 - 50 кГц. После обработки введенной информации последняя выдается на цифровой индикатор. При выходе степени загрузки двигателя (либо других параметров) за пределы допускового контроля осуществляется звуковая и световая прерьтис- тая сигнализация.

В микропроцессор 31 вводят экспериментальные характеристики двигателя - зависимости расхода топлива и частоты вращения коленчатого вала от эффективной мощности, численное значение максимальной эффективности мощности G f (Ne); п -f (Ne) ;

Ne,

частоту вращения коленчатого

вала двигателя при его холостом ходе и при максимальной эффективной мощности п„ , расход топлива при холостом ходе двигателя G , а также эмпирические зависимости коэффициентов корректировки цены одного импульса расходомера топлива от уровня темпе- ратуры и массового расхода.

Определение текущего расхода топлива микропроцессор осуществляет по формуле

го л к к

G

Мн.дн к. Кр

ut,

где G - текущий (дискретный) расход топлива двигателя за длительность Д L. ;

Nj - количество импульсов датчика расхода топлива;

q - цена одного импульса; К и Кр - безразмерные коэффициенты

корректировки цены импульса соответственно от уровня . температуры топлива и массового расхода;

г

длительность времени опти-.

мизации.

Сравнивая дискретное значение paq- хода топлива G, . с экрперименталь- ной зависимостью G f (Ne), микропроцессор определяет численные значения эффективной мощности, а по частоте вращения коленчатого вала в соответствии с экспериментальной зависимостью п j f,., (Ne) устанавливается принадлежность режима работы к ре- гуляторной или корректорной ветви

мол, ,

затем по формуле

К | J Ne.

определяют коэффициент загрузки двигателя. Знак минус перед численным значением коэффициента загрузки дви- ,гателя условно указывает на перегрузку (работа на корректорной ветви). Коэффициент загрузки двигателя в ре- жиме реального времени фиксируется и вьшодится на устройстве индикации дгся выработки управляющих воздействий человеком-оператором.

Диагностирование технического состояния двигателя выполняют по значению расхода топлива при максимальной частоте вращения коленчатого вала (холостой ход двигателя) п и , Совокупность этих двух показателей характеризует конкретное состояние двигателя. Для диагностиро

вания можно применять длительности разгона или выбега собственных масс двигате.ля.

Зная Ne , легко определить тя- .говую мощность по коэффициентам загрузки двигателя на регуляторной ветви п п 4П

Ном

без нее

с рабочей машиной и

31

Nee

2

IS

за

Ne

.

N

гДе Ne,.p ,Ne

N.

Ne -Ne Ne.

(К, --K,,),

Vf -31 --Si

-мощности на пере- движение мобильной машины и в агрегате с рабочей машиной;

-тяговая мощность. Дпя измерения коэффициента полезного действия тяговых машин заранее определяют теплотворную способность -топлива,затем определяют мощность на передвизкение тяговой машины с помощью протарированных (проверенных) тяговых средств в фиксированных условиях и за счет самопередвижения, фиксируя при этом

N..H Q-,;

тм

где п - КПД тяговой машины;

ТМ

Nj. - мощность на передвижение тяговой машины, л.с,; коэффициент перевода ло- шадинных сил в ккал (кал);

теплотворная способность секундного расхода топлива, ккал (кал) в условиях самопередвижения. .

К QT

К 75 1

427

- О,, 176

Расчет режима оптимизации производится по следующим формулам.

1 , Путь за время оптимизации ,M

-fp ,

где п, - количество оборотов датчика пути, об/мин; длина окружности датчика

пути, 0,5 - 4 м. 2. Скорость движения агрегата, км/ч

Vp.aKc 0,5-36 км/ч. Допусковый контроль V,Vp,,,

3.Производительность агрегата, га/ч

Wp 0,1 BpVp,

где .Вр - рабочая ширина захвата, 1 - 30 м.

4.Буксование колес

Hi П„

а) 100%;

кр

- 15%. Допусковый контроль

Ф макс .

Количество оборотов результирующее

п

п,

+ Пп,

кр2

5. Расход топлива за At, кг

-.-3

QO.H. По.н q.- o .

е Пд, - количество импульсов рас- 25

ходомера топлива; q - цена импульса расходомера

топлива, Г. 6. Удельный расход топлива, кг/ч

20

3600

At

7.Мощность, л.с.

N Р 716,2

8.Степень загрузки

ь - NeP . NT

Ne 5ОО л.с.

Допусковый контроль

7 fj ;

НОРМ

Ч - 0,3 - 1.

НОРМ

9.Величина потерь 36 г,д А К„.

X

at w.-io

где г - количество ударений) о датчик (количество потерянных зерен);

А - вес 1000 зерен, кг. Допусковый контроль

п п max

10. Прямые затраты денежных средств, руб/га

IL ч- asfl

t V.

Ц.

W.

W.

+ .Дл.

где г 0,1 - 5,0; Цр 0,05 - 0,5; 5Ц 5-50.

Допусковый контроль

п,

I.

Выработка интервалов оптимизации происходит периодически в течение работы двигателя и потребления им топлива.

После окончания времени оптимизации, опроса и ввода информации в память микропроцессора она не стирается, а переписывается в другие ячейки памяти с целью накопления информации в течение смены и логической обработки.

Алгоритм информационно-измерительной системы аппаратуры следующий.

1.Происходит накопление информации времени основной работы. В ячейку памяти записьгоается данный параметр по конъюнкции с величиной расхода топлива за время основной работы .

Все три параметра заносятся отдельно, в ячейки памяти.Время основной работы характеризуется рабочим состоянием датчика нагрузки (Д„).

2.Время холостого переезда характеризуется нерабочим положением датчика нагрузки.

Все три параметра также работают по конъюнкции и значения их записываются в другие ячейки.

3.Если время по п.2 менее 2 мин, то оно заносится в специальную ячейку Время поворотов.

4.При времени по п.2 менее 2 мин путь не регистрируется.

5,. Время технологического обслуживания агрегата.

Приоритет - от датчика в зерновом потоке выгрузного шнека (ДТО) .

При отсутствии сигналов с датчиков основной работы это время заносится в ячейку Время технологического обслуживания.

6. Среднее значение степен и загрузки.

Находится среднее значение из всех проведенных опытов и заносится в отдельную ячейку.

7. Среднее значение количества оборотов коленчатого вала за время, в течение которого сохраняется заданный номинал частоты вращения коленчатого в ала двигателя при основной .

8.Среднее значение потерь зерна.

9.Время суммарное. Применение предлагаемого изобретения позволяет значительно снизить погрешность измерения потребляемой мощности на привод жатки и молотильного барабана, получить информацию о степени загрузки двигателя и его техническом состоянии.