近幾年，我國在秸稈的收集、運輸、加工、貯存和終端利用等關鍵環(huán)節(jié)上取得了突破性進展，為秸稈的綜合利用提供了技術支持。其中山西農(nóng)機新技術服務中心研制的S-FS-P560  1500型秸稈粉碎機，采用抖板計量輸料、可變型粉碎室、螺旋攪輪風機強力出料等創(chuàng)新技術，實現(xiàn)了秸稈的高效低成本機械化粉碎。項目組針對傳統(tǒng)測試技術采用功能單一的固定儀器，各儀器記錄實時性不協(xié)調(diào)、關鍵點參數(shù)的確定不精確等問題，結合S-FS-P560  1500型秸稈粉碎機的研制，沒計了一套動態(tài)在線秸稈粉碎機綜合性能參數(shù)測量與控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了秸稈粉碎機參數(shù)的精準測量，為今后秸稈粉碎機工藝的提升、部件的優(yōu)化提供了科學的依據(jù)，富通新能源生產(chǎn)銷售的秸稈粉碎機如下圖所示：1、秸稈粉碎機的工作原理與特征信號的選取
    秸稈粉碎機屬于旋轉(zhuǎn)機械。安裝于旋轉(zhuǎn)軸刀盤上的刀片在輸入動力電機的拖動下中速旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)軸離心力的帶動下甩刀直立，與轉(zhuǎn)軸渾然成為一個圓柱體。秸稈進入粉碎室后，在甩刀的作用下碰撞、撕裂、切碎后經(jīng)負壓風機抽出并輸送至料堆。在秸稈粉碎機中主軸的轉(zhuǎn)數(shù)、振動、位移以及風機的負壓與粉碎室溫度等參數(shù)成為表征系統(tǒng)整體運行性能的關鍵測量目標。因此，依據(jù)被測信號的特點，選擇適宜的傳感器，成為系統(tǒng)設計的重要工作。參照國標GBT6971-2007．秸稈粉碎機測試涉及的參數(shù)指標有生產(chǎn)效率、噸功耗、軸承溫升、噪聲等，結合本項目的創(chuàng)新點，還增加了主軸的振動頻率分析、粉碎室風壓、出料道風壓測試等項目。
2、硬件結構設計
    秸稈粉碎機性能測試，是新型秸稈粉碎裝備研究與沒計的關鍵環(huán)節(jié)。利用科學的測試工藝，開展對秸稈粉碎機的進料、粉碎、加壓、出料等工序的精準研究，確定各部件相對于設計目標的最佳參數(shù)，成為提高科研效率、縮短研發(fā)周期、降低成本支出的重要舉措。秸稈粉碎機測試項目涉及硬件沒備的選型與構建、數(shù)據(jù)的采集與分析、結果的優(yōu)化與確定等內(nèi)容。本測試項目采用阿爾泰公司USB5953數(shù)據(jù)采集卡為核心搭建硬件結構。
  該測試系統(tǒng)需要采集ll路模擬和l路數(shù)字信號。USB5953數(shù)據(jù)采集卡有14路模擬輸入通道、6路數(shù)字量輸入輸出通道、4路12位模擬量輸出通道及16位的AD精度，250K的采樣頻率，8K的FIFO存儲器。按照信號采集要求，需采用一塊USB5953即可滿足使用要求。上位機采用安裝有美國NI虛擬實驗室Labview系統(tǒng)沒計軟件的筆記本。該測試系統(tǒng)的顯著特點是結構簡單、方便快捷、精度高，適用于各種環(huán)境與場合。
3、軟件系統(tǒng)結構與關鍵模塊設計
    本系統(tǒng)開發(fā)軟件采用美國NI虛擬實驗室Labview沒計，它是一種圖形化的編程語言，包含了豐富的功能函數(shù)庫，視為一個標準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。Labview集成了可滿足GPIB、VXI、RS-232和RS-485協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通信的全部功能，還內(nèi)置了便于應用TCP /IP、ActiveX等軟件標準的函數(shù)庫。用Labview軟件沒計的程序包括前面板、框圖程序2部分。Labview可產(chǎn)生獨立運行的可執(zhí)行文件，是一個真正的32位編譯器。本系統(tǒng)參照國家相關標準，結合本系統(tǒng)研究測試的重點。
3.1  數(shù)據(jù)采集模塊設計
    依據(jù)傳感器的特點要求，本測試系統(tǒng)利用2種數(shù)據(jù)采集方式，一種是USB5953直接采集，另一種是針對多功能電量儀表的串口采集方式（利用RS232轉(zhuǎn)485轉(zhuǎn)換口實現(xiàn)遠距離傳輸，采用moudbus總線方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊），串口電路沒計。由于本測試對象安裝有3塊多功能電量表，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集時需設計端口輪詢節(jié)點。
3.2數(shù)據(jù)控制模塊設計
    根據(jù)軟件測試功能要求，需對粉碎電動機、螺旋攪輪風機、振動電機的啟動與停止進行控制，確保操作過程的安全，實現(xiàn)數(shù)據(jù)對齊。同時，為了得到粉碎機不同工況下的功耗曲線以及效能特性，需通過上位機調(diào)節(jié)變頻器對3臺電機轉(zhuǎn)速進行控制，變頻控制電路見圖7。
3.3數(shù)據(jù)分祈模塊設計
    在測試系統(tǒng)中，對采集的溫度、功耗、轉(zhuǎn)速、風量等數(shù)據(jù)的分析在于將數(shù)據(jù)庫存儲的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，利用正交沒計軟件對數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)分組、計算得出系統(tǒng)最佳指標組合。其中分析主軸、軸承座的振動及位移是評價主軸動平衡性能的關鍵指標之一，需在線動態(tài)觀測與分析。測試中采用K9000電渦流傳感器。傳感器輸出特性可用位移一電壓曲線表示，見圖8。橫坐標表示位移的變化，縱坐標代表前置器輸出電壓的變化。理想位移一電壓曲線是斜率恒定的直線，直線的，段為線性區(qū)，即有效測量段；n點為傳感器線性中點。對主軸、軸承座的信號分析主要通過加速度信號采集、零均值處理、積分、加窗、頻譜分析等算法得出振幅。
4、性能測試
    該測試軟件沒計完成后，在山西農(nóng)機新技術服務中心研制的S-FS-P560  1500型秸稈粉碎機上進行了臺架試驗。測試結果顯示，該軟件運行穩(wěn)定、測試精度大于97%，系統(tǒng)響應快，能基本且全面反應測試對象的整體性能。圖10是秸稈粉碎機轉(zhuǎn)速與功耗的響應曲線，圖ll是主軸振動的軸心曲線。
5、研究結論與討論
    (1)秸稈粉碎機測試平臺能夠基本反應測試對象的整體運行參數(shù)，對于進一步優(yōu)化秸稈粉碎機的設計、提升設計質(zhì)量與效益具有十分重要的意義。
    (2)通過該系統(tǒng)測試，科學反映出山西農(nóng)機新技術服務中心研制的新型S-FS-P560  1500型秸稈粉碎機依托開發(fā)的抖動、計量進料裝置、旋轉(zhuǎn)式可變粉碎室裝置、輔助吸風送料裝置，解決了秸稈綜合利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展中秸稈粉碎環(huán)節(jié)的快速大容量粉碎、低成本、機械化運行等問題，各項指標達到了沒計任務書的要求，
    (3)當前，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的推進需要大量先進的農(nóng)機化裝備來支撐。大型動力作業(yè)機械的制造技術成熟，檢測手段完善，沒計基礎扎實。相比之下，大量的小型農(nóng)機化裝備由于市場需求量小，沒計、檢測相關技術不完善，造成農(nóng)機化領域的兩級分化。本系統(tǒng)軟件的開發(fā)與研究，為農(nóng)機化技術的均衡發(fā)展進行了有益的探索，對今后農(nóng)機化裝備科學研究、檢測提供了一種必要的手段。
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