控制葡萄收割机的挤压性能

2015年7月15日

葡萄和橄榄的收割通常在陡坡的湿地上进行，这样的条件下会把牵引力的控制用到非常极限的情况。Oxbo 的通用答复为：这是一个电液控制系统的挑战，为了在减轻操作人员的负担的同时，节省燃料。

2015年6月8日，Jeff Herrin, Danfoss Power Solutions | 《液压及气动》

葡萄收割设备的行业标准在几个世纪的葡萄酒酿酒历史中发生了非常巨大的变化。通常情况下，机械代替了原始的手工收割，然而陡峭的山坡，狭窄的葡萄树列和不同的采摘要求持续地给现今制造葡萄园机械的工程师们带来挑战。

Oxbo 6000系列葡萄和橄榄收割设备借助于Danfoss PLUS+1 控制系统来控制速度，扭矩，功率，以实现驱动轮的最佳牵引力控制，速度精确控制以及高燃油效率。

一个行业领先的设备制造商，Oxbo 全球，Lynden，Wash，在设计和研发先进葡萄收割机方面拥有近20年的经验，着手为全球客户提供在这一苛刻环境下的解决方案。Oxbo 6000 系列葡萄和橄榄收割机是当时最先进的葡萄园收割机。这个三/四轮设备的产品家族运用了最先进的电液控制技术和液压解决方案，来确保设备安全，高效地在葡萄园里运行。

该设备主要应用于加利福尼亚州的葡萄产业，6000系列的收割机被设计为，能够覆盖炎热，高产量，11英尺列距的地区；到低产量，带有斜坡的6英尺列距的地区(有时为30%的斜坡或陡坡)。Oxbo 设计工程师 Tom Vander Wilt ---在6000系列设备的初期就致力于6000系列设备的开发，他说：“现有的那么多型号的设备是为了满足不同的葡萄园的配置要求，而最大的一个挑战是能否使用相同的液压, 控制, 和基本的框架系统来搭建整个6000系列家族的设备。”

一款成熟的收割机在这样一种环境中工作的时候，需要液压元件能够承受重载的使用要求，并且具有能够和电子控制集成的兼容性，以确保设备安全高效地运行。而且这些部件必须具有足够灵活性，以适应特定客户的需求和对不同操作习惯的响应。

吸取以前的经验

1998年，Korvan制造了第一台葡萄收割机，Korvan后来也成为了Oxbo国际的一员。这个最初的三轮驱动的机型---3016，今天仍然非常受欢迎。6000系列设备就是基于这个最初的设备的成功经验和相关知识的基础上所建立起来的。

3016机型使用的是丹佛斯动力系统Ames, Iowa,生产的手动控制变量泵，并用模拟量进行控制。手柄，开关，操纵杆和简单的输出部件来控制及监控这台机器，需要操作人员的大量参与。虽然这款早期的设备在山上工作表现良好，并且在高质量采摘和清洗机构方面异常出色，但牵引力控制被认为是需要改进及提高的地方。

3016系列的牵引力控制需要分流阀。这样的系统在有短暂的牵引工作时运行良好，例如跨越一块泥泞的区域。但是，如果在葡萄园的斜坡面上持续地依赖于分流阀进行工作，系统会耗费大量的功率（燃油）用在系统发热上，这点对于液压系统来说是有害的。上坡时，车辆操作员会手动减小前轮马达的排量；下坡时则手动减小后轮马达的排量，使马达进入高速-低扭矩的模式。

在2000年的年中，Korvan成为Oxbo全球的一员，在对葡萄收割机的将来进行评估的时候，官方渠道所得到的信息为，葡萄园场主希望这类设备能够有更多的电控功能，并在牵引力控制方面有更高的要求。从这个时候开始，竞争对手的设备也开始了同期的交付。

开发新的液压行走驱动

要想解决牵引力控制和电子控制方面的顾虑，所需要做的第一步就是把6000系列设备的液压行走驱动作彻底的翻新。在评估了竞争对手的市场，并考虑到客户对设备性能和效率的期望， Oxbo 在 Berendsen Fluid Power，Seattle，Wash，和Danfoss Power Solutions 的帮助下，开始对设备的行走驱动系统作彻底的翻新，从三个驱动轮调整为四个驱动轮。然而，想完成这样一个改动并不是简单的增加一根轴就可以了。

葡萄园收割机在高位配备了一个输送通道(大约7英尺高)，通道的宽度可以在2.5到5.25 英尺范围内进行缩放。整个通道穿过设备的中部，那里集成安装了采摘，清洗和分类机构。操作人员必须驾驶设备以每小时1至3英里的速度安全的，一致的穿过葡萄树列，确保格架所采摘的果实完全地通过收割机的输送通道。

纵观整个设备的设计，每个车轮由单个Danfoss M46 变量马达控制，也可选择Danfoss H1 变量马达以实现更好的牵引效果。为了配置这些液压马达，Oxbo 工程师指定了两个Danfoss H1 53cc的泵进行串联，一半的液压流量为前轮马达供油，另一半为后轮马达供油。而剩下的功能，例如转向，采摘头，传送，和清洁风扇均由一个45系列轴向柱塞泵所驱动的开式系统进行供油。

根据以往使用Danfoss产品的经验， Oxbo的工程师们对Danfoss产品的性能非常熟悉，并对这次重新设计的行走控制系统的测试中，Danfoss产品所表现出来的高效性留下了深刻的印象。不仅如此，使用Danfoss产品所得到的支持和益处能够使Oxbo的设备更快地做好测试的准备，缩短了产品开发周期。

集成PLUS+1控制系统

在关注完液压方面的问题及开发新版本的地面行走驱动系统后，Oxbo把注意力集中在了电气控制部分。考虑到大多数采用的均为Danfoss的与PLUS+1兼容的元件，因此采用Danfoss PLUS+1电子元件来完成自动高度控制这个功能，是作为系统更新的第一选择。即便这条产品线只是刚刚开始， Oxbo的工程师仍然不断的介绍使用PLUS+1的潜在能力所开发的其余电气控制功能。

有了Danfoss PLUS+1，工程师们在针对特有的需求来开发相应的软件时，显得更为灵活。使用了GUIDE-一种PLUS+1图形化软件开发工具，开发者们无需编写底层代码。甚至，他们只需要把图形化元件进行拖拽/放置操作，并组合起来，就可以将设备的控制逻辑功能表现出来。

“正是因为有了PLUS+1，那些知道设备应该如何工作的工程师才能够开发对应设备的软件”，Christian Daley-Danfoss资深系统应用工程师这样解释道，“这样能够在极大程度上缩短新设备的开发周期”。

考虑到操作过程中设备的表现所可能发生的变化，例如驾驶过程中的转弯或翻越小山坡，Oxbo的工程师们为了最大化设备的效率和性能而定义了必要的输入信号。一旦这些信号被确定下来，Oxbo的工程师们就为收割机开发了一种高效的操作系统。这些前置的分析系统把操作人员对收割机的控制作了一定的限制。

升级所带来的收益

为了实现Oxbo葡萄收割机的机群管理，现有的PLUS+1开发了一种操作系统，使得操作者能够接触到并使用更多的设备资源，把原来超出设备控制极限的一些猜想都变成了实际有效的操作。Oxbo 6000系列的设备均采用了Danfoss电子控制类产品，包括50针控制器，I/O扩展模块，以及DP700显示器，使得操作者能够更为直观地操作设备。

在现今的葡萄收割机上，PLUS+1和液压元件的集成系统提供了设备终端控制功能，例如自动高度和水平调平系统，采摘头的自动速度控制，自动转向控制，以及对地驱动速度控制。这些功能都如同预期的一样得到了拓展。

作为PLUS+1终端用户应用的补充，电控系统能够使得设备的生产及服务更有效率，使其便准化。用于地面行走驱动的Danfoss液压产品，电控系统，以及PLUS+1变成环境之间的互换性，使得“即插即用”的设备生产成为现实。PLUS+1不仅仅可以用来创立每一台设备的客户代码，工程师们甚至可以运用PLUS+1应用库来起草软件并将其应用到更为广泛的其他收割机设备上。而且，PLUS+1的自动数组标定功能可以将原来手动变量标定所花费的大量时间都节省出来。

Oxbo的Vander Wilt补充道，“为了精确的手动标定轮子的速度，技术人员必须观察轮子的运动轨迹。不同的人对于轮子的运动轨迹的观察点是不同的，这一点会导致不同设备的标定不一致。而使用PLUS+1系统对轮子的速度进行标定，可以使机群中的设备都保持一致的高性能。”这种标定操作对于高性能的终端操作来说是必须的。

更多的收益

使用了PLUS+1系统，售后服务同样可以从中受益。Berendsen和Danfoss都能够从系统设计的各个方面来简化售后服务，正是基于Danfoss产品的实用性，Oxbo能够把收割机无法工作的时间降到最低。即使是在设备出现故障或是无法工作的时候，PLUS+1下载完的程序也能自动生成错误代码，提升售后服务的效率或帮助维修收割机。

从生产到维修操作，Oxbo 6000系列葡萄收割机的PLUS+1控制部件及液压元件的集成系统帮助提高了设备的效率和可靠性。这条设备生产线从2010年开始正式运行，现在又添加进了2014年最新发布的型号6120。

Jeff Herrin是丹佛斯动力系统研发部门(Ames, Iowa)的副总裁。
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