联合收割机振动与冲击测试关键技术及实际应用案例

联合收割机在农业生产中起着至关重要的作用，然而其振动与冲击问题不仅影响机器本身的性能和寿命，还关乎作业质量和操作人员的舒适度。本文将深入探讨联合收割机振动与冲击测试的关键技术，并结合实际应用案例进行详细分析，帮助读者全面了解相关知识与实践情况。

一、联合收割机振动与冲击产生的原因

联合收割机在作业过程中，多种因素会导致振动与冲击的产生。首先，其发动机的运转是一个主要源头。发动机内部的活塞往复运动、曲轴的旋转等部件的动态工作，不可避免地会产生周期性的力，这些力通过机体等结构传递，进而引发振动。例如，当发动机的转速不稳定时，产生的振动幅度会明显增大。

其次，收割部件的工作也会带来振动与冲击。像割台在切割作物时，刀具与作物之间的相互作用并非完全平稳，作物的不同生长状态、密度等都会使得切割力产生波动，这种波动传递到整个收割机结构上，就形成了振动。而且割台的升降、输送装置的运转等也会因自身的机械运动特性而产生一定的振动。

再者，行走机构同样是不可忽视的因素。联合收割机在不同地形行走，如在不平整的农田里，车轮的颠簸、履带的起伏等都会使机器受到冲击，这些冲击会进一步转化为振动在机体内部传播。特别是在高速行驶或者跨越田埂等障碍物时，行走机构带来的振动与冲击会更加显著。

二、振动与冲击对联合收割机的影响

振动与冲击会对联合收割机的机械结构产生损害。长期处于振动环境下，收割机的各个连接部位，如螺栓、焊点等，容易出现松动现象。因为振动会使这些连接部位不断受到交变应力的作用，久而久之，就可能导致螺栓脱落、焊点开裂等问题，从而影响机器的整体结构稳定性。

对于收割机的工作性能而言，振动与冲击也有着负面影响。例如，在脱粒环节，过度的振动可能会使脱粒滚筒的转速不稳定，进而影响脱粒的效果，导致谷物脱粒不净或者破碎率增加。而且振动还会干扰收割台上作物的输送，使得输送过程不顺畅，甚至出现堵塞的情况，降低了收割效率。

从操作人员的角度来看，强烈的振动与冲击会极大地降低其工作的舒适度。长时间在振动的驾驶室内操作，操作人员会感到疲劳、不适，甚至可能出现身体损伤，如脊柱、关节等部位的疼痛，这不仅影响了操作人员的工作状态，也不利于收割作业的持续高效开展。

三、振动与冲击测试的重要性

通过振动与冲击测试，能够准确地了解联合收割机在实际作业中的振动与冲击特性。这有助于我们掌握机器在不同工况下，如不同作物种类、不同收割速度、不同地形等情况下的振动水平，从而为后续的优化设计提供数据支撑。比如，我们可以根据测试结果确定在何种收割速度下振动最小，以便在实际作业中选择合适的工作参数。

测试还能够及时发现联合收割机潜在的结构问题。在机器制造完成后或者经过一定时间的使用后进行测试，如果发现某个部位的振动异常强烈，就可以针对性地检查该部位的结构完整性，看是否存在零部件损坏、安装不当等问题，以便及时进行修复和调整，避免问题进一步恶化，保障机器的正常运行。

另外，对于新研发的联合收割机型号，振动与冲击测试更是必不可少的环节。它可以帮助研发人员评估新设计的合理性，看是否满足舒适性、工作性能等方面的要求，从而对设计进行改进和完善，提高新机型的整体质量和竞争力。

四、振动测试的关键技术——传感器的选择与安装

在联合收割机振动测试中，传感器的选择至关重要。加速度传感器是常用的一种，它能够准确地测量物体的加速度变化，进而反映出振动的情况。对于联合收割机这种复杂的机械设备，需要根据不同的测试部位选择合适的加速度传感器。例如，在发动机部位，由于振动频率相对较高且振动幅度较大，需要选择灵敏度高、测量范围大的加速度传感器。

应变片传感器也是常用的传感器类型之一。它主要通过测量物体的应变来反映振动情况。在联合收割机的一些关键结构部位，如大梁、支架等，安装应变片传感器可以很好地监测这些部位在振动过程中的变形情况，从而判断其结构的稳定性。在安装应变片传感器时，要注意其粘贴的位置和方法，确保能够准确地测量到所需部位的应变。

传感器的安装位置同样关键。对于发动机，一般会将加速度传感器安装在发动机机体的几个关键节点上，如曲轴箱、缸体等部位，以便全面准确地测量发动机的振动情况。而对于收割台等部件，传感器要安装在能够反映其整体振动特性的位置，比如收割台的框架边缘等部位，这样才能获取到准确的振动数据用于分析。

五、振动测试的关键技术——测试系统的搭建与数据采集

搭建振动测试系统需要考虑多个方面。首先要选择合适的数据采集设备，如数据采集卡等。数据采集卡的采样频率、分辨率等参数要满足联合收割机振动测试的需求。一般来说，联合收割机的振动频率范围较广，所以数据采集卡的采样频率要足够高，以确保能够准确地采集到不同频率下的振动数据。

在测试系统中，还需要配备相应的信号调理电路。信号调理电路的作用是对传感器采集到的原始信号进行放大、滤波等处理，使得信号能够更适合数据采集设备进行采集。例如，传感器采集到的信号可能比较微弱，通过信号调理电路的放大作用，可以将信号增强到合适的强度，便于后续的数据采集。

数据采集的过程也需要严格规范。在联合收割机实际作业过程中，要按照预定的时间间隔进行数据采集，确保采集到的数据能够完整地反映机器在整个作业周期内的振动情况。同时，要对采集到的数据进行及时的存储和标注，标注内容包括采集时间、机器的工况等信息，以便后续对数据进行分析和处理。

六、冲击测试的关键技术——冲击源的模拟与测量

在联合收割机冲击测试中，模拟冲击源是一项关键技术。由于联合收割机在实际作业中主要受到来自行走机构的冲击，所以可以通过专门的冲击试验台来模拟车轮或履带的颠簸情况。冲击试验台可以设置不同的冲击参数，如冲击幅度、冲击频率等，来模拟联合收割机在不同地形上行走时所遇到的各种冲击情况。

在模拟冲击源的过程中，要准确地测量冲击的相关参数。例如，使用加速度传感器来测量冲击产生的加速度大小，通过应变片传感器来测量冲击对结构部件产生的应变情况。这些测量数据对于评估联合收割机在冲击环境下的性能和结构完整性至关重要。

此外，在冲击测试过程中，还需要考虑冲击的持续时间和重复频率等因素。不同的地形和作业情况会导致冲击的持续时间和重复频率有所不同，所以在模拟冲击源时要尽可能地贴近实际情况，以便获得更准确的测试结果。

七、冲击测试的关键技术——冲击响应分析

冲击响应分析是联合收割机冲击测试中的重要环节。当联合收割机受到冲击后，其各个结构部件会产生相应的响应，如位移、速度、加速度等的变化。通过对这些响应的分析，可以了解各个部件在冲击环境下的动态特性。例如，通过分析脱粒滚筒在冲击后的加速度变化，可以判断其是否会因冲击而导致转速不稳定，进而影响脱粒效果。

在冲击响应分析中，常用的方法有模态分析和有限元分析等。模态分析可以帮助我们确定联合收割机各个部件的固有频率和振型，从而判断在冲击过程中是否会发生共振现象。如果发生共振，那么部件受到的破坏将会更加严重。有限元分析则可以更详细地模拟联合收割机在冲击环境下的结构变形情况，为优化设计提供更准确的依据。

同时，冲击响应分析还可以为联合收割机的维护和修理提供指导。如果在分析过程中发现某个部件在冲击后出现了异常的响应，那么就可以针对性地检查该部件的结构完整性，看是否需要进行维修或更换，从而保障机器的正常运行。

八、实际应用案例——某型号联合收割机振动测试

以某型号联合收割机为例，在其研发过程中进行了全面的振动测试。首先，根据机器的结构特点和测试需求，选择了合适的加速度传感器和应变片传感器。在发动机部位，安装了高灵敏度、大测量范围的加速度传感器，在大梁等关键结构部位，安装了应变片传感器。

然后，搭建了完善的振动测试系统，包括选择了合适的数据采集卡和配备了信号调理电路。数据采集卡的采样频率满足了机器振动频率范围的要求，信号调理电路对传感器采集到的原始信号进行了有效的放大、滤波等处理。

在实际测试过程中，按照预定的时间间隔采集数据，并对采集到的数据进行了及时的存储和标注。通过对采集到的数据进行分析，发现发动机部位的振动频率主要集中在某一区间，且在高速运转时振动幅度有所增加。同时，大梁等关键结构部位的应变情况也在可接受范围内，但在某些特殊工况下，如满载且高速行驶时，应变略有增加。根据这些测试结果，研发人员对发动机的减震措施进行了优化，对关键结构部位的强度进行了适当调整，提高了机器的整体性能。

九、实际应用案例——某型号联合收割机冲击测试

同样以某型号联合收割机为例，在其冲击测试中，首先利用冲击试验台模拟了机器在不同地形上行走时的冲击情况。冲击试验台设置了不同的冲击幅度、冲击频率等参数，以模拟农田、田埂等不同地形的情况。

在模拟冲击源的过程中，使用加速度传感器和应变片传感器准确地测量了冲击产生的加速度大小和对结构部件产生的应变情况。通过对这些测量数据的分析，发现机器在跨越田埂等障碍物时，冲击产生的加速度较大，且对大梁等关键结构部位的应变影响较大。

随后，进行了冲击响应分析。通过模态分析，确定了机器各个部件的固有频率和振型，发现部分部件在模拟冲击过程中存在接近共振的情况。于是，研发人员根据分析结果对这些部件进行了调整，如增加减震装置、改变部件的安装位置等，以避免共振现象的发生，提高了机器在冲击环境下的性能和结构完整性。