随着我国农业现代化进程的加快,农业机械化程度不断提高,大中型农业机械的市场占有率逐年递增。由于市场需求的增长,农业机械的复杂程度和复合科技集成度不断提高,以及复杂的工作环境和不同气候因素的影响,农业机械使用过程中经常故障频发,甚至出现事故,导致农业生产效率降低,维修成本提高,甚至造成不可估计的财产损失。因此,在农业机械现代化进程中,迫切需要发展农业机械技术状态诊断与检测技术。
农业机械技术状态诊断与检测是利用一系列技术方法预测农业机械可能出现的故障或即将发生的故障,并在故障发生时判断和检测故障原因和故障位置,及时进行故障处置。它可以有效预防故障发生并及时排除故障,极大地降低故障发生和不必要的损失,提高农业机械作业能力。随着现代电子计算机技术、数字图像处理技术及控制系统理论等相关技术的应用,农业机械技术状态诊断与检测技术已逐渐成为一门系统学科。农业机械故障的特点是因果关系复杂、隐形故障不易被发现、随机性较大、失效原因不集中以及故障的突发性、缓发性和偶然性,因此,农业机械技术状态诊断与检测难度较大。常见故障表现为磨损、腐蚀、疲劳及老化等,利用合理的科学技术和故障检测常识,对系统及机械故障进行科学的技术状态诊断与检测,快速响应并进行维修,可以有效提高农业机械效率和实现资源节约型农业生产。
农业机械技术状态诊断与检测的方法很多,常用诊断方法包括振动和噪声信号的检测、部件温度的测定、润滑油中磨损碎片的测定等技术。随着现代科学技术的进步,最常用的诊断与检测方法采用时域诊断法、频域诊断法和时频诊断法等。
时域信号诊断与检测利用振动传感器等信号检测器件采集、传输和显示农业机械设备在使用过程中随时间变化的振动信号,从而得到农业机械在不同时间历程中的振幅、相位和频率等振动信息。但由于时域信号信息量巨大,难以快速处理,需借助其他检测手段进行分析。频域信号诊断与检测利用示波器等信号处理器件,基于快速傅里叶变换原理,通过频域信号转换和分析,得到故障信号的频域特性。频域信号易采集和监测,通过频率变化可有效预测故障发生。时频信号诊断与检测通过时间和频率的联合函数表达信号,利用振动信号产生的显著频域或时域故障特征,将动态非平稳信号简化为平稳信号进行处理。
农业机械技术状态诊断与检测的发展趋势表现在以下几个方面:首先,通用机械故障诊断技术为农业机械状态诊断提供支持,通过振动信号获取故障信息,并通过核心部件工作状态实时检测故障,提高诊断的时效性和准确性。其次,人工智能技术逐步应用于农业机械技术状态诊断与检测,利用专家系统、神经网络、模糊控制理论和遗传算法等智能诊断方法,结合新兴智能技术,形成智能化科学诊断方法。最后,通用多学科融合、资源共享和诊断方法互补技术改变单一故障诊断方式,通过诊断手段的多样性和学科融合的合理性,提高故障诊断的准确性,逐步扩大和发展多形式的故障诊断方法,成为农业机械技术状态诊断与检测技术发展的新趋势。
由于农业机械运行条件复杂、环境恶劣、负荷变化大、工作时间长以及主要部件多为封闭或半封闭式,非常规性故障难以被发现且不易维修。农业机械技术状态诊断与检测原理的完善能够提高使用与维修人员的科学技术知识和实践操作与维修技能,增强故障诊断和定期维修保养意识。通过建立常规性的农业机械使用与维修管理制度,提高使用与维修的规范性和科学性。同时,探索农业机械技术状态诊断与检测的新理论和新方法,减少故障发生频率,提高故障检测能力,增强农业机械的有效使用率和科技含金量。