Proiectarea și cercetarea sistemului de monitorizare a slăbirii șuruburilor în combinele agricole bazate pe senzor cu circuit punte Wheatstone

Combinele de recoltat, ca mașini cu mai multe componente ce includ o masă de tăiere, un transportor, un tambur de treierat și alte elemente, se confruntă cu stresuri semnificative și defecte ale șuruburilor în structurile dintre masa de tăiere și transportor, datorită excitărilor inerente și designului în consolă al mesei de tăiere.

Pentru a aborda monitorizarea slăbirii șuruburilor în îmbinările critice, acest articol a proiectat un sistem de monitorizare wireless bazat pe circuite cu punte Wheatstone și un senzor cu mai multe canale de tip Wheatstone, permitând monitorizarea mai multor șuruburi pe combine de recoltat.

Utilizând comunicația wireless LoRa, sistemul depășește în mod eficient complexitatea cablajului și dificultățile de implementare ale sistemelor tradiționale de monitorizare a șuruburilor în utilaje agricole.

Senzorul cu punte Wheatstone poate monitoriza precis forțele de prestrângere de până la 150 kN pentru șuruburi M12–M24.

Un test de calibrare realizat pe baza tehnicii de warping dinamic (DTW) a ajustat exact răspunsul senzorului la presiune și deplasare, obținând coeficienți de determinare de 0.9780 și 0.9753.

Ulterior, un test de validare axat pe șuruburile de legătură a relevat o suprapunere de 95.12% între intervalul de măsurare simulat și intervalul de calibrare în condiții de prestrângere.

Mai mult, curbele de potrivire pentru măsurările simulate în raport cu cuplul de strângere și unghiul de strângere au avut coeficienți de determinare de 0.9945 și 0.9939, demonstrând o potrivire precisă a condițiilor de prestrângere și stabilind intervalul de monitorizare cuprins între 3.02 × 10^12 și 3.49 × 10^12.

În final, combinând rezultatele simulărilor cu testele de teren, o verificare de performanță în câmp a confirmat capacitatea senzorului de a detecta reduceri mici de 5% ale preîncărcării, de a transmite date în 200 ms către un computer gazdă și de a menține transmiterea fără pierderi pe o distanță de peste 1,2 km.

Acest design de senzor și sistem a oferit o referință valoroasă pentru monitorizarea slăbirii șuruburilor în combine de recoltat și alte utilaje agricole..