水稻收割機發動機側罩自動清掃裝置設計

孫慶衛，張圣杰，韓玉剛

（1 馬斯奇奧（青島）農機制造有限公司，266113；2 青島國海生物制藥有限公司，266112：山東青島）

水稻等谷物類作物是我國廣泛種植的糧食作物[1]，隨著我國農業機械化的不斷發展，目前絕大多數的水稻收獲都采用機械化方式[2]。對于水稻等谷物收割機來說，具有作業周期短、作業負荷重的特點，這就要求收割機必須故障率低。而在常見的故障中，發動機高溫絕對是一個一直存在而又不容易解決的問題[3]。當發動機出現高溫時，收割機不得不停止作業，嚴重影響了工作效率。造成發動機高溫的因素很多，其中最重要的一個是發動機工作條件惡劣，水稻的碎稈及粉塵附著在發動機側罩上（如圖1 所示），進而進入到散熱器壁上（如圖2 所示），造成發動機散熱不良，從而導致高溫。如果經常性地停機清理，就會非常浪費時間，從而降低工作效率。如何對側罩進行清理而又不耽誤時間，這是一個亟須解決的問題。

圖1 發動機側罩未清掃狀態圖

圖2 散熱器未清掃狀態圖

1 國內研究現狀

目前，國內針對這一問題研究最有成效的公司是久保田農業機械有限公司。該公司研制的988 水稻聯合收割機發動機風機采用正反轉形式。工作時，風機一直向散熱器吹風，一段時間后，發動機側罩上積累了一定量的碎稈和粉塵后，操作手柄，使發動機風機反轉，從而將側罩上的碎稈和粉塵吹落，保證良好的散熱效果。（由于該項研究屬于別人公司的機密，在此不便展開敘述。）該項研究雖然能很好地對發動機側罩進行清掃，但在工作過程中要不斷地操作手柄控制發動機風機的正反轉，十分耗費精力，也不利于安全駕駛。

2 自動清掃裝置的研究

針對上述問題及目前的研究現狀，設計出一種自動清掃谷物收割機發動機側罩的裝置。該設計分為機械設計及電控設計兩個部分。

2.1 自動清掃裝置機械設計

自動清掃裝置機械部分包括圓盤總成、圓盤支架、圓盤密封條、刮臂、電機及電機保護板等關鍵部件，如圖3 所示。

圖3 自動清掃裝置機械部分示意圖

圓盤總成為圓盤與齒輪通過一個軸套焊接在一起，固定在圓盤支架的軸上，圓盤支架則固定在發動機側罩上。電機通過螺栓固定在圓盤支架上，電機上的小齒輪與圓盤上的大齒輪嚙合。工作時，電機通電，通過齒輪的嚙合帶動圓盤轉動，圓盤通過密封條實現與發動機側罩的緊密配合。當圓盤轉動時，附著在圓盤上的碎稈和粉塵等被刮臂刮下，從而實現自動清掃。

2.2 自動清掃裝置電控設計

如果不設計電控部分，單單通過上面的機械部分，給電機通上電后，也可以實現自動清掃，但圓盤只要一通上電，就會一直不停地轉動，極大地浪費了功率，而且如果電機一直處于轉動狀態，超負荷工作極易發熱造成燒毀。所以設計了電控部分，讓圓盤間歇地轉動，既能自動清掃，又能保護電機。

電控設計原理圖如圖4 所示，包括蓄電池、鑰匙開關、繼電器、觸點開關、控制器和電機。

圖4 自動清掃裝置電控部分示意圖

當收割機發動機啟動后，鑰匙開關閉合，但由于觸點開關未閉合，即脫粒部未工作，所以未形成閉合回路，圓盤不工作。當脫粒部手柄合上后，按壓觸點開關使其閉合，系統中蓄電池、鑰匙開關、繼電器下部、控制器、觸點開關形成閉合回路，系統中有微小電流，該電流產生電磁力，使繼電器閉合，從而使蓄電池、鑰匙開關、繼電器上部、電機形成閉合回路，帶動電機工作，從而使圓盤轉動，進行自動清掃。通過將Codesys[4-5]程序集成到控制器中，使系統在觸點開關合上后持續通電2.5 s 后斷開10 s，然后再持續通電2.5 s，如此反復，直到觸點開關斷開。對應的電機轉動2.5 s 后停止10 s再轉動2.5 s，從而帶動圓盤也按這種規律間歇地轉動進行自動清掃。

集成在控制器里的Codesys 程序及解釋如下：

3 結語

上述機械部分與電控部分相結合，能夠精確地控制圓盤間歇地轉動，從而自動清掃發動機側罩，在確保發動機不高溫的前提下大大減少了操作，真正地實現了自動化清掃。