新技术在甘蔗联合收割机上的应用

袁紫运

摘要：我国甘蔗种植业主要分布在南方地区的广西、云南、广东、海南等地。长期以来我国甘蔗种植收获机械化程度低，导致甘蔗生产成本增加，其中甘蔗在收获期耗费最大劳动力和时间，这也是成本中最昂贵的部分。因此我们要应用新技术加快甘蔗收获机械化发展，缓解劳动力，降低甘蔗生产成本。

关键词：新技术;甘蔗联合收割机;应用

前言：中国是世界第三大蔗糖生产国，早在2010年种植面积就已经达到了16万平方公里，在2008/2009年甘蔗产量约1.1亿吨，糖产量为1350万吨。在国外，甘蔗的收获基本上已经机械化。在中国，甘蔗收获还是主要以人工收获为主、劳动强度大、生产成本高、甘蔗收割成本约占甘蔗价格的1/4。随着中国加入世贸组织，中国的制糖业由于成本高昂而逐渐受到国外的挤压。甘蔗生产机械化的发展，对提高我国蔗糖业的竞争力，大幅度提高劳动生产率和经济效益具有重要的现实意义。

一、甘蔗收割机种类

目前我国甘蔗收获机主要有切断式甘蔗联合收获机和整杆式甘蔗联合收获机两类。该切断式甘蔗联合收割机的工作一般是切稍、扶蔗、割根、喂入、切断、吹风和采收，主要优点是操作效率高、功能齐全、收集方便和适应性强。虽然有许多优点，但也有缺点，切断的甘蔗必须在16小时内送到糖厂加工，否则糖分容易损失和变质。而整杆式甘蔗收获机则可以有效保留了整根甘蔗不受损失外，还大大降低了含杂率。这种收割机的工作一般是切稍、扶蔗、割根、喂入、剥叶、分叶和采收甘蔗。其中剥叶干净程度直接影响到收割效果和剥叶机构耐用度以及后期维护成本，而收集整杆甘蔗势必会加大收获机后部的集蔗斗导致整机变得更长，不合适小地块收割。两者均成为整杆式甘蔗收割机设计难点和关键点。但得益于制糖工艺、糖厂管理系统等方面的影响，未来甘蔗联合收获机发展将以整杆式甘蔗联合收获機为主。

二、应用技术与发展前景

（一）液压传输技术

甘蔗联合收获机有多种工作机构，各工作机构分布在整机的各个功能系统中。如果采用传统的齿轮、链条、皮带传动方式来实现这些机械动作一方面机构比较复杂，潜在故障也较多。另一方面，甘蔗收获机的可靠性会降低，难以保证其正常运行。液压传动具有传动力强、传动平稳、转矩大、实现长距离传动、易于实现过载保护等优点。将该技术应用于甘蔗联合收割机有以下优点：首先，简化收割机的结构有利于各工作部件之间的功率分配、节拍集成和优化，提高整机可靠性;第二，采用液压行走驱动装置能实现大范围内无级调速，提高步行驱动系统的性能;第三，液压控制使收获机的操纵变得更方便、更省力，无论是离合器、转向器、制动器、差速锁、变速箱等执行机构，都可以通过操纵力极小的手柄、按纽、开关、转向盘等进行操纵。

（二）PLC控制应用技术

PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。与传统的控制方式不同，PLC技术结合了现代信息技术，主要由电源、存储器、输出输入数据链接口、内部编程器、外部扩展槽5部分组成，通过数据连接将各个部分形成一个完整的系统，并且形成相应的制动方案。它具有控制系统电路简单、体积小、功耗低、速度快、可靠性高、维修方便等优点。

甘蔗联合收割机在收获过程中要完成许多动作，工况复杂多变，需要对各作业部件进行调节和控制，使其处于最佳参数状态。应用PLC技术预先为甘蔗联合收获机编程输入CPU来控制各种电磁阀门的移动，从而实现自动控制各种功能和动作。

（三）传感器应用技术

传感器是一种检测装置，用于感知被测量的信息，并根据一定的规则将被检测信息转换成电信号或其他形式的信息输出，以满足传输、处理、存储、显示、记录和控制信息的要求。它是实现自动检测和自动控制的第一环节。将传感技术应用于甘蔗联合收割机可以提高其工作性能。第一，检测切割甘蔗根的高度。甘蔗联合收割机在收获过程中必须随时调整砍伐高度。由于土地不是很平坦，可以为甘蔗联合收获机安装一个模拟装置传感器，以检测甘蔗和地垄高度变量，并将其转换为电信号，再传输回计算机CPU控制中心，在进行比较后该中心将电信号发送到液压系统中驱动电磁阀门运动，从而实现自动控制。第二，检测液压管路的泄漏。由于甘蔗联合收割机的工作环境恶劣，管道容易老化，当管道破裂泄漏液压油时，司机很难发现，如果不及时关闭发动机，液压泵仍然在不间断的供油，容易造成更多泄露。为了解决这个问题，可以在油箱上安装油位传感器，当管道泄漏液位发生变化时，传感器快速感应发出信号传回驾驶室仪表显示，提醒司机液压系统有异常或自动切断油泵工作。第三，检测液压油温变化，同样给甘蔗联合收获机加装油温传感器来检测液压系统中各管路油温，当检测到某部位油温偏高时，油温传感器也将快速发出信号传回驾驶室仪表上，提醒司机需要停机检查该部分是否存在故障。

（四）GPS应用技术

GPS是一种以人造地球卫星为基础的高精度无线电导航的定位系统，它在全球任何地方以及近地空间都能够提供准确的地理位置、车行速度及精确的时间信息。GPS自问世以来，就以其高精度、全天候、全球覆盖、方便灵活应用在军事、工业、农业等领域。通过在甘蔗联合收获机应用GPS技术，可以实现对甘蔗联合收获机当前位置、行驶路线、行驶速度等运行状态进行监测，另外GPS还可以根据甘蔗联合收获机行驶轨迹对作业量进行统计。未来GPS技术还将在甘蔗联合收获机无人驾驶和远程控制上发挥着举足轻重的作用，真正意义上实现了甘蔗收获机械智能化。

结语：随着科学技术的飞速发展和新技术的出现，甘蔗联合收割机将朝着功能完备、经济实惠、性能优良、效率高、智能化的方向发展。利用各种先进技术研制新一代甘蔗联合收割机是今后一个重要的研究课题。因此，为了推动我国甘蔗联合收割机技术的进一步发展，相关人员必须要不断的努力，从而提高其收割效果。

参考文献：

[1]陈远玲，梁 式，李尚平，宋 江. 甘蔗联合收割机及其液压技术应用[J]. 流体传动与控制，2005，（3）：19- 21.

[2]李明峰，冯宝红，刘三枝. GPS 定位技术及其应用[M]. 北京：国防工业出版，2006.

[3]田瑞庭. 可编程控制器应用技术[M]. 北京：机械工业出版社，1994.

[4]孟立凡，蓝金辉.传感器原理与应用[M]. 北京：电子工业出版社，2007.