雖然聯(lián)合收割機越來(lái)越有能力收獲更多的小麥、玉米和其他農作物，但它們對農業(yè)產(chǎn)品的由收割環(huán)節到進(jìn)入市場(chǎng)的盈利貢獻受到了限制。
堪薩斯州的Tribine Harvester公司希望克服這一挑戰，這是一家最近進(jìn)入農業(yè)收割機市場(chǎng)的公司，它已經(jīng)開(kāi)始設計并生產(chǎn)一種創(chuàng )新的機器，而幫助Tribine公司有別于傳統的收割機是其獨特的智能電動(dòng)推桿。
傳統收割機的技術(shù)局限性
在田間，傳統的聯(lián)合收割機將糧食從其存儲箱中轉移到運輸車(chē)輛上，比如拖拉機。當拖拉機裝滿(mǎn)糧食時(shí)，在從田地里運輸到大卡車(chē)上，然后糧食進(jìn)入到市場(chǎng)。
然而，因為聯(lián)合收割機的存儲箱較小，通常小于拖拉機的運輸量，所以要想裝滿(mǎn)拖拉機，就需要拖拉機在聯(lián)合收割機旁邊跟蹤很長(cháng)一段距離。
反過(guò)來(lái)，這就要求拖拉機在卸貨后迅速返回聯(lián)合收割機，或者使用多輛拖拉機配合聯(lián)合收割機。這將會(huì )在田地上進(jìn)行持續不斷的交通，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收割機的創(chuàng )始人認識到，提高生產(chǎn)力需要更精確地控制脫粒和大容量的存儲糧倉。
優(yōu)化脫粒運動(dòng)
Tribine收割機將作物切碎到一個(gè)直徑38英寸且旋轉的圓筒上，這個(gè)圓筒比大多數傳統的聯(lián)合收割機都要大。
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)推桿調整
根據不同的作物，以及作物在收割時(shí)的狀態(tài)，收割機需要調整圓筒的運轉速度和凹槽的間隙。 Tribine收割機的控制系統工程師Russell Secrest說(shuō):“我們需要從接近零間隙開(kāi)始進(jìn)行調整，也就是農作物被強制夾在圓筒上的研磨棒之間，直到兩英寸間隙，即農作物被脫粒?！睘榱送瓿蛇@項任務(wù)，Tribine收割機團隊決定需要一個(gè)具有先進(jìn)的位置控制和和具有自鎖定功能的直線(xiàn)電動(dòng)推桿總成。
“我們必須能夠精確地測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)鎖定在適當的位置，這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，我們需要電動(dòng)推桿有足夠的力量來(lái)微調位置，以最大限度地發(fā)揮脫粒性能，”Secrest繼續說(shuō)。
選擇合適的智能電動(dòng)推桿
在選擇執行機構時(shí)，Tribine收割機團隊迅速排除了傳統的液壓執行機構的方案。
他們需要實(shí)現準確和可靠的位置反饋。這些液壓組件不僅復雜而且通常不可靠，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收割機的設計者也排除了傳統的電動(dòng)推桿，如果用傳統的推桿，就得需要它們的模擬信號，這就需要額外的外部設備布線(xiàn)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設計周期中，THOMSON推出了一款重型智能直線(xiàn)電動(dòng)推桿，帶有板載系統，可以直接與can總線(xiàn)通訊。
可以提供團隊所需的速度和負載性能以及可靠性的控制功能。
正確的解決方案
Tribine收割機設計者使用了三個(gè)湯姆森HD直線(xiàn)推桿，用這些執行器打開(kāi)和關(guān)閉圓筒周?chē)陌伎?，?shí)現對整個(gè)行程長(cháng)度的最大控制。
HD執行器允許擴展,使得使用者能夠知道當前位置,而且具備很好的靜態(tài)保持功能,這些電動(dòng)推桿可以輕松地調整凹面大小并能很好的自鎖,” Secrest說(shuō)。這主要歸功于推桿的板載系統，使他能夠使用一個(gè)控制器來(lái)編程多種運行方式。
THOMSON智能電動(dòng)推桿僅使用四根導線(xiàn):兩根用于連接通信總線(xiàn)，另兩根用于連接電源。 這種簡(jiǎn)單的結構使Tribine收割機設計團隊能夠通過(guò)J1939 CAN總線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行通信，這種控制是傳統電動(dòng)推桿或液壓系統無(wú)法實(shí)現的。
Secrest說(shuō):“CAN通訊使得操作變得快速和容易?！薄癏D電推桿的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，一旦你給它們供電，它們就存在于通信端。
智能電動(dòng)推桿
HD智能電動(dòng)推桿只需要四根線(xiàn):兩條連接電源，兩條連接控制網(wǎng)絡(luò )。 這種簡(jiǎn)單的架構使得Tribine收割機設計團隊能夠編寫(xiě)程序來(lái)同步多個(gè)電動(dòng)推桿。
實(shí)現挑戰
每個(gè)電動(dòng)推桿與CAN總線(xiàn)的實(shí)時(shí)通訊以及它內置的位置反饋，幫助Secrest克服了在構建執行機構總成時(shí)遇到的一些特殊的問(wèn)題。
為了縮小圓筒和凹面之間的間隙，當第三個(gè)執行機構縮回時(shí)，另外兩個(gè)執行機構必須伸長(cháng)。但當間隙需要增大時(shí)，兩個(gè)直線(xiàn)推桿
會(huì )縮回，而另一個(gè)則會(huì )伸長(cháng)。
如果沒(méi)有連續的反饋指令，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(xiàn)完成。
“我們不希望任何電推桿之間的同步超過(guò)10-12毫米，”編寫(xiě)這種精確同步代碼的Secrest說(shuō)?！懊總€(gè)電動(dòng)推桿提供其位置或故障反饋給通信總線(xiàn)，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箱中。
大容量的存儲箱是通過(guò)頂部的加長(cháng)門(mén)實(shí)現的，它比傳統的存儲箱容量大得多。在不存儲糧食時(shí)，加長(cháng)門(mén)折疊收回，這就要求必須同步，以避免對折疊門(mén)的損壞。
為了同步存儲倉門(mén)操作，Tribine收割機在倉的兩側安裝了四個(gè)HD執行機構，每個(gè)電動(dòng)推桿都是與總線(xiàn)通訊，HD接收系統的報文指令并實(shí)時(shí)反饋自己的位置和狀態(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)推桿在折疊門(mén)的側面，每一個(gè)都是通過(guò)J1939 CAN總線(xiàn)通訊的。
領(lǐng)域內的成功
Tribine 收割機已經(jīng)證明了這一先進(jìn)的收割設備選擇湯姆森的 HD電動(dòng)推桿是正確的，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)電推桿在相反方向運行的獨特方案已經(jīng)被證明是成功的，并且不可能在沒(méi)有CAN總線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )的情況下輕易實(shí)現。
HD執行機構也提供了足夠推力，并在適當的位置保持自鎖，并將所有信息實(shí)時(shí)反饋給操作員，包括每個(gè)執行機構的位置，速度，故障代碼等等。
同樣地，存儲箱上的折疊門(mén)執行機構也證明了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電動(dòng)推桿內部，Tribine收割機的設計者和他們的客戶(hù)都受益于比任何其他驅動(dòng)技術(shù)帶來(lái)的更緊湊的安裝空間。