收割机电器系统

第十三节联合收割机的电气系统培训目标1、了解联合收割机自动控制和监视系统的工作原理。2、了解联合收割机电气系统的主要元件的工作原理，会分析收割机的总体电路图。电气系统是自走式联合收割机的主要组成部分之一，它担负着起动发动机、夜间照明、发出音响和灯光信号的任务，有的机型还设置有工作监视、故障报警及自动控制等功能。电气系统一般由蓄电池、发电机、调节器、起动机和起动预热器、各种开关、传感装置、灯光、音响信号等组成。一、电气系统主要元件1、蓄电池蓄电池是联合收割机的直流电源之一，它靠其内部的化学反应来储存电能和向外供电。其功用是在发动机不工作或发电机工作电压低于蓄电池电压时，由蓄电池向各个用电设备供电，如起动、照明、信号等；在负载过大，超过发电机供电能力时，由蓄电池和发动机共同供电；在用电负载小时，发电机向蓄电池充电，蓄电池将电能储存起来。（1）蓄电池的组成。蓄电池一般由正极板、负极板、隔板、外壳和电解液等部分组成（见图3—97）。蓄电池的充、放电是靠正、负极的工作物质与电解液中的硫酸起反应来实现。1）极板。极板由栅架和活性物质组成。栅架是极板的骨架，用来承载活性物质和传导电流。活性物质由钳的氧化物和硫酸调和而成，充填在栅架的空格处。经处理后的正极板变为二氧化铅，呈棕红色；负极板变为海绵状纯铅，呈灰色。每个单格电池由数片正、负极板分别焊成极板组，负极板组的片数比正极板组的片数多一片。一个单格电池内，不论正、负片数是多少，其平均值为2V，片数越多和面积越大，容积就越大。2）隔板和护板。隔板放置在正、负极板之间，使正、负极不致短路，隔板一般由微孔橡胶、微孔塑料、木材或玻璃纤维制成。护板的作用是防止落入电池内的杂质附在极板上造成短路。3）壳体。壳体用来盛装极板、隔板和电解液，常用耐酸塑料或硬橡胶制成，内有隔壁，构成若干单格，互不想通。盖板上有极板孔，中间有加液孔，盖板与壳体间用沥青封口剂密封。4）电解液。电解液是纯硫酸与蒸馏水按一定比例配制而成，其比重一般为1.26〜1.29.（2）蓄电池的工作原理1）放电。当蓄电池接上用电设备后，带负电的离子移向负极板，并与铅板上的铅起化学反应后变成硫酸铅留在铅板上。与此同时，电解液中带正电的离子移向正极板，接受从负极板上传来的电子。带正电的离子与正极板上的二氧化铅和电解液中的硫酸共同产生化学反应，变成硫酸铅，完成整个放电过程。放电过程中，电解液浓度变小，比重下降。如图3—98所示为铅蓄电池的放电过程。2）充电。当正、负极上接上直流发电机充电时，充电电流由发电机正极进入蓄电池正极板，就会发生与放电过程相反的化学反应，电解液中的负离子移向正极板，将电子交出，并与硫酸铅作用转变为二氧化铅和硫酸。电子经发电机流回蓄电池的负极板，负极板接受电子，并与硫酸铅作用，转变为纯铅和硫酸。电解液比重加大，完成充电过程。如图3-99所示为蓄电池的充电过程。蓄电池电压随放电过程变化，当单格电池电压降到1.7V时，应进行充电。在用起动机是，电池大电流放电，由于极板内层来不及起化学反应，电池电压很快降到1.7V，此时应稍停2〜3min后再起动，使电池内部有一定的化学反应时间，电压得到恢复，要求每次起动时间不超过5秒。硅整流交流发电机硅整流交流发电机产生的交流电，通过机体内部的硅整流管整流，输出来的是直流电，与并励直流发电机相比，具有质量小、体积小、结构简单、维修方便等优点，目前联合收割机上这种应用的较多。（1）硅整流交流发电机的组成。硅整流交流发电机主要由定子、转正、整流器和机壳等组成，其结构如图3-100所示。1）定子。定子铁心由内带圆槽的硅钢片叠置而成，圆槽内安放三相绕组，定子槽的开口处用玻璃布和竹子制的槽楔固定。其接法为星形接法，三相绕组的首端分别与元件板和后端上的硅二极管相接。2）整流器。整流器由六只硅二极管构成，三只外壳为负极的管子装在后端盖上，另外三只外壳为正极的管子装在元件板上，元件板的一根引线接到发电机电枢接线柱上，为发电机正极。3）转子。转子是发电机磁场部分，主要由励磁绕组、磁极、滑环和转子轴组成。磁极压装在轴上，励磁绕组的两条引线分别接在与轴绝缘的两个滑环上。滑环是两个彼此绝缘的铜环，与装在端盖上的两电刷接触，并用导线引到发电机外部。4）整流端盖。在电刷端盖内有电刷架，电刷架内装有压力弹簧，使电刷与滑环可靠地接触。整流端盖内装有三个二极管。（2）硅整流交流发电机的工作原理。硅整流交流发电机的工作原理如图3-101所示，三相定子绕组AX、BY、CZ在铁心内以相隔120°排列，当转子旋转时，通入直流电的转子线圈产生感应线，切割定子的三相绕组，在绕组中产生大小和方向按一定规律变化的感应电动势。通过硅整流二极管时，正极电位高于负极电位，硅整流二极管导通，而当正极管电位低于负极电位时，二极管截止，即不通电，这样发电机输出的电流只有一方向，使交流电变为直流电。硅整流交流发电机在起动和低速运转时，励磁线圈的电流是靠蓄电池供应的，随着转速的升高，发电机的输出电压也升高，当发电机电压高于或等于蓄电池电压时，发电机便开始向励磁线圈供电，实现自励。3、调节器目前联合收割机上硅整流交流发电机所使用的调节器有两种，一种是震动式电压调节器，另一种是晶体管式电压调压器。震动式电压调节器，按触点的对数又可分为单级式和双级式调节器两种。振动式电压调节器质量大，结构复杂，触点易烧蚀，并造成电干扰，而晶体管电压调节器可以克服以上缺点。4、起动机起动机装在发电机飞轮壳体的前端面上，其前端的齿轮与发电机飞轮的齿圈啮合，起动机通入直流电后，带动发动机旋转。起动机主要由机壳、磁极、电枢、换向器和传动部件等组成。磁极由铁心及励磁线圈构成，固定在机壳内壁上，起动机一般有四个磁极。起动机的电枢线圈和发电机的电枢线圈基本相同，其区别在于起动机采用较粗的导线。如图3-102所示，起动时闭合启动开关，蓄电池的电流通过电磁开关线圈时，线圈内产生磁场，将铁心吸向左边。铁心在移动时先后完成两项工作：一是通过杠杆将电枢轴右端的小齿轮推向右边，使它与飞轮上的齿圈啮合；二是铁心左端头上的电磁开关接通蓄电池与起动机内的励磁线圈和电枢线圈的电路，于是电枢旋转，带动发动机飞轮一起转动。起动完毕，断开启动开关，由于没有电流通过，消失了磁场，铁心在弹簧作用下，向右退回原位。此时，断开了电磁开关，电枢右端小齿轮左移，退出了与发动机飞轮啮合。二、自动控制和监视系统随着联合收割机生产率的不断提高，为了使收割机保持在最佳工作状态，保证收获质量，减少损失，单纯依靠驾驶员的技术和经验是不够的，而且会增加驾驶员的劳动强度。因此，联合收割机上逐步采用自动控制和监视系统。1、联合收割机的自动控制系统收割机的喂入量自动控制装置。在收割机收获过程中，由于田间作物的生长状况不同，必然引起收割机各工作部件载荷的变化，当喂入量超过规定量后，谷物损失增大，尤其由于逐稿器分离不清而造成的损失更为严重。目前收割机喂入量控制通常以控制收割机的前进速度来实现。如图3-103所示为一种液压式喂入量自动控制装置。它通过倾斜输送器链耙的浮动，自动控制行走无级变速器，改变收割机前进速度，达到自动控制收割机喂入量的目的。谷物流厚度传感器是一个弯曲的滑板，压在倾斜输送器的下链条上。滑板上端通过钢丝与弹簧缓冲器相连。缓冲弹簧器与滑阀相连，液压缸则与行走无级变速器的支臂铰接。收割机作业时，当喂入量增大、谷物厚度加大时，传感器滑板被顶起，拉起滑阀向右移动，打开液压缸下腔的油路，高压油推动柱塞，使无级变速支臂向上方摆动，降低收割机的行走速度。相反，喂入量减小时，传感器滑板下降低于正常位置，在弹簧的作用下，分配滑阀向相反方向移动，高压油进入液压缸上腔，无级变速器支臂向下摆动，提高收割机行走速度。利用手杆可以调节需要控制的喂入量。收割机的自动转向装置。为了降低收割机驾驶员的劳动强度，一些收割机采用了自动转向装置。工作时，驾驶员不必转动转向盘，收割机便可沿着作物边缘前进，利用侧面未收割作物的边缘，作为预先给定的转向控制线。图3-104所示为联合收割机的自动转向装置。在割台的左分禾器处安装一个悬臂，在悬臂上固定着转向用的传感器和与传感器相连的触杆，触杆沿未割作物一侧移动。由于未割作物能承受的负载较小，因此，只要触杆受到很小的力时，便可以作用到传感器，起到控制作用。因此，一般都是把传感器信号放大以后控制电磁阀，进而控制转向液压缸的自动转向。2.联合收割机的监视装置现代大型联合收割机都设有监视装置，使驾驶员与各工作部件之间保持联系，以保证收割机在最佳的工作状态下工作，减少收获损失，避免收割机发生故障，提高收割机的工作质量和工作效率。(1)开关报警装置。开关报警装置的主要部件是传感器，实际上是一只常开触头微动开关，当开关受到外界压力时，触点闭合，电路接通，指示灯亮，同时音响器发出响声。图3-105所示为逐稿器开关报警装置。它一般安装在脱粒机构顶盖上，传感器片受扭簧的作用，常压在触点开关上，此时报警电路不通。当逐稿器上方茎秆增多至超负载时，茎秆推动传感器片向上方倾斜，其上端脱离触点开关而使电路接通，驾驶室内的逐稿器堵塞信号灯亮，同时音响器发出响声。如图3-106所示为粮箱报警装置，装有各部件的塑料罩壳安装在粮箱侧壁上方，传感器片一端露出罩壳之外，当粮箱满到规定高度时，传感器片受到谷粒的压力，使动触点和定触点接触，电路接通，驾驶室内的信号灯亮，同时发出报警音响。(2)转速监视装置。收割机各工作部件是否达到正确的转速，是保证收割机质量和工作效率的关键。现在联合收割机的关键部位都安装有转速监视器，以防止部件的堵塞和损坏，提高使用可靠性、工作质量和工作效率。转速监视器一般由传感器和仪表两部分组成。传感器装在需要监视的传动轴上，用于获取信号；仪表安装在驾驶室内，用以显示信号，供驾驶员观察。如图3-107所示是缺口圆盘式转速监视器，开有缺口的圆盘固定在轴端随轴一起转动，固定在机架上不动的感应线圈产生脉冲信号，记录和处理每转和单位时间内的脉冲数目即可得到转速数值和相应的信号。根据需要，可以在工作部件的转速低于设计值的10%〜20%时发出声光信号，提醒操作人员做适当的处理，因而转速监视器是减少谷物损失、提高工作质量和防止部件堵塞和受损的有效保障。转速监视器也可以装在逐稿器、推运器、升运器的轴上，监视其转速是否正常或是否有堵塞故障。（3）谷粒损失监视装置。谷粒损失监视装置由传感器和仪表两部分组成，传感器安装在逐稿器和筛子的出口，仪表安装在驾驶员便于观察的位置。图3-108所示为电压传感器，传感器的感受元件是塑料膜片，膜片安装在传感器体内的阻尼垫上，在膜片下方专门的圆形凹入部分粘贴压电晶体片。当谷粒冲击膜片时，膜片传播声波，声波对压电晶体起作用，电压信号通过导线传给仪表盒，通过系统的分辨对比，即可在仪表上显示出单位时间内的谷粒损失。三、联合收割机的总体电路联合收割机的总体线路比较复杂，在分析电路时，应抓住其内在的规律，按照电路连接的基本原则，进行故障的分析、判断和排除。1、电路连接的基本原则（1）采用单线制。用电设备用一根导线与电源的同一极性相连，而另一条线路通过机体搭铁与电源相连。（2）用电设备一般从电源开关处开始分开，与电源采用并联连接。（3）开关、保险、和仪表串联在回路中。（4）由蓄电池向用电设备供电的回路，要经过电源开关和电流表，起动机主电路不经过电流表。（5）调节器链接在发电机和蓄电池的充电电路中，电流表串联在充电电路中。（6）多数用电设备采用两级开关控制，用时需先接通电源开关，然后再接通分支开关。（7）蓄电池搭铁极性与发电机搭铁极性应一致，以发电机搭铁极性为主。硅整流发电机一般为负极搭铁。2、总体电路分析联合收割机的总体电路可分解为起动电路、电源电路、照明及信号装置、工作监视和故障报警电路等。（1）起动电路。起动电路用来控制起动机的起动和发动机的预热。一般包括起动机主电路、控制电路和预热电路，主要由蓄电池、起动机、电源开关、起动预热开关和预热器组成。1）起动主电路。蓄电池通往起动机的电路，由蓄电池、起动机和启动指示灯等组成。2）起动控制线路。控制主电路接通或断开的电路，由起动开关、起动继电器和起动机电磁开关等组成。3）预热电路。蓄电池通往发动机进气管中预热器的电路，由蓄电池、起动预热开关和预热器等组成。（2）电源电路。电源电路适用于向用电设备供电，并将多余的电能储存起来的电路，可分为充点电路、励磁电路和充电指示电路。1）充电电路。充电电路由发电机、电流表、电源开关和蓄电池等组成。2）励磁电路。励磁电路由蓄电池、保险丝、电流表、起动开关、调节器、励磁线圈等组成。3）充电指示电路。充电指示电路由发电机、开关、保险丝、充电指示灯组成，发动机充电时指示灯不亮。（3）照明及信号线路。照明及信号电路是为联合收割机夜间作业及公路行驶而设置的。他们的匹配原则是：同时使用的灯光接在同一开关的同一挡上，交替使