随着我国畜牧业的高速发展,玉米青饲收获机的需求越来越高,青贮饲料机械化收获将成为国内的发展趋势。近年来我国自走式青饲机需求日益增多,其作业可靠性以及稳定性亟须提升,但目前在设计制造时缺乏田间作业时各关键部件功率分布等基础数据,这导致产品在功耗、体积、重量以及可靠性等方面与国外的先进机型差距较大。因此开展自走式青饲机在线监测技术研究,对于提升我国的自走式青饲机整机质量具有重要的意义。本论文以五征公司生产的4QZ-4500型自走式青饲机为研究对象,在分析了国内外收获机械监测系统的基础上,设计了一套自走式青饲机田间作业状态在线监测系统。论文主要研究内容包括:1.系统需求分析并确定监测模块,并对各模块监测参数测量的基本原理和方法进行分析。在分析自走式青饲机工作过程的基础上,明确了在线监测系统的主要功能为关键作业部位工况监测以及采集作业过程中各关键部位转速、转矩以及功率等基础数据。确定了系统的监测模块包括转速扭矩测量模块、喂入量测量模块以及割台高度测量模块,明确了各模块的监测参数以及监测基本原理和方法。2.系统硬件设计。研究设计以LPC2109型MCU为核心的监控节点,并基于该机器特定的结构,设计了一种基于霍尔传感器和光电编码器的旋转零件转速信号监测装置;采用了应变式的转矩监测装置;设计了基于位移传感器的割台高度监测装置;设计了电容传感器以及信号采集电路来预测自走式青饲机的质量流量;设计了基于位移传感器的喂入装置前喂入辊间开度监测装置,并利用前喂入辊间的开度来预测实际收获中的喂入量。本文所监测的多个独立测控节点通过CAN总线进行集成技术的研究,搭建起CAN总线网络,最终实现监测信号信息的共享,并将这些监测信号信息上传至上位机系统,进行数据存储。3.系统软件设计。其中系统上位机软件选择G语言为编程语言,选择LabVIEW为软件开发环境,主要功能包括数据的采集、显示、储存以及与监控节点之间的通讯的功能。系统下位机软件采用C语言作为编程语言,采用Keil MDK-ARM作为下位机软件开发环境,主体程序包括脉冲信号采集子程序、AD转换子程序、CAN通讯子程序等。4.田间试验研究与数据分析。主要进行扭矩静态标定试验、喂入量测量试验以及田间作业功率分布试验。其中扭矩静态标定试验确定了各个扭矩传感器输出频率与扭矩值之间的关系;喂入量测量实验中基于电容法的喂入量测量试验建立了电容值变化量与青饲料质量流量和青饲料含水率之间的二元回归模型,模型的决定系数R~2=0.942;喂入量测量实验中基于前喂入辊间开度的喂入量测量试验建立了前喂入辊开度与喂入量之间的线性关系,相关系数R~2为0.92;功率分布试验分析了不同作业工况下各关键部位的功率分布,结果表明风机驱动功率所占比例为7%~8%,行走驱动功率所占比例为7%~10%,切碎辊驱动功率所占比例为24%~28%,籽粒破碎辊驱动功率所占比例为13%~21%,割台驱动功率所占比例为0.3%~2%。