СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АГРЕГАТОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК A01B69/04 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а конкретнее к способу и устройству управления агрегатом, и машинам для обработки почвы, рыхления грунта и уничтожения сорной растительности.

Известны способ и устройство управления агрегатом с плоскорезами для рыхления почвы и уничтожения сорняков без оборота пласта с максимальным сохранением пожнивных остатков для снижения эрозии почвы. Плоскорезы имеют на раме стойки большое сопротивление и уплотнение почвы, а также трудность прочесывания сорняков и очистки рабочих органов усиливают энергозатраты, а трудность совмещения функций усугубляет этот недостаток. Оценка пути, скорости, площади, распределения и расхода материалов по частоте вращения вносит ошибку из-за буксования, достигающего 17-50%
Наиболее близким прототипом предложенного объекта является агрегат, реализующий способ обработки почвы перемещением рабочих органов относительно энергетического модуля для получения движущей силы.

Трудности противоэррозионной обработки почвы борьбы с сорной растительностью и совмещения операций рыхления, защиты почвы и сбора корневищных сорняков, ограничивают возможности широкого использования в различных условиях. Буксование ведущего колеса затрудняет определение пути, скорости, площади и удельного расхода материала и топлива.

Целью изобретения является устранение упомянутых недостатков и снижение буксования, металлоемкости и тягового класса, облегчение вождения, повышение точности, надежности и ресурса.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве регулируемого параметра используют энергопоток к рабочим органам технологического модуля, при этом в качестве источника движущей силы используют толкатель.

В качестве прокладчика маршрута, дорожки для движителей, следа и базовой линии используют рабочий орган, при этом прокладчик следа и энергетический модуль движутся по краям захвата технологического модуля.

Борозду используют в качестве маркерной линии для вождения широкозахватного агрегата. Ведущее колесо работает в режиме свободного качения, датчика действительной скорости, пути, площади и удельного расхода топлива и других материалов на единицу пути и площади.

Энергетический модуль расположен на границе захвата агрегата. Рабочий орган имеет стройку-толкатель в виде почвенного крыла и две режущие грани для поочередной работы. На границе захвата технологического модуля установлен рабочий орган для прокладки дорожки.

Энергетический и технологические модули соединены с возможностью работы движителей в качестве следоуказателя. Граница захвата используется в качестве маркерной линии.

Основой изобретения являются обобщение, совмещение, согласование и обратимость функций энергопотоков, рабочих органов движителей, средств управления и других элементов агрегата, также энергетического и технологического модулей, способ повышения мощности, производительности без повышения металлоемкости и тягового класса, выполнение энергетическим модулем транспортных и технологических процессов-движение по следу крайнего рабочего органа широкозахватного агрегатов в режиме свободного качения.

На фиг. 1 чертежа изображена схема агрегата для реализации способа и обработки почвы; на фиг. 2 схема траектории движения; на фиг. 3 схема рабочего органа; на фиг. 4 схема рабочего органа, вид на стойку-толкателя; на фиг. 5 схема рабочего органа, вид сверху; на фиг.6 схема возникновения движущих сил стойки-толкателя-почвенного крыла при его перемещении приводом; на фиг. 7 схема реверсивного возвратно-поступательного движения рабочего органа, как показано стрелками.

Способ управления реализуют устройством, содержащим энергетический модуль 1 (фиг. 1) с валом отбора мощности приводом 2 технологического модуля 3 и возвратно-поступательным приводом 4 секций рабочих органов-движителей 5, на границе захвата которых установлен рабочий орган (корпус плуга) 6 следопрокладчик для вождения по фигурной траектории 7 (фиг. 2).

Рабочий орган-движитель 5 имеет ось 8 (фиг. 3, 4, 5) поворота и перемещения, стойку-толкатель 9 с режущими гранями 10 и лемех 11 с режущими гранями 12 для поочередной работы и получения неравновешанной движущей силы при реверсивном перемещении (фиг. 6, 7), а также граблину 13 с зубьями 14.

Энергетический модуль 1 может приводами 2, 4 сообщить рабочим органам 5 возвратно-поступательное движение в противофазе, тянуть корпус 6 для прокладки дорожки, линии полива и движения, а также транспортировать орудие и грузы при соединении с транспортным модулем. Технологический модуль может быть с граблиной для сбора сорняков или без него для сохранения растительности и защиты почвы от эрозии. В каждом случае возможно получение движущей реактивной силы.

Устройство для реализации способа работает следующим образом.

Энергетический модуль 1 в виде мощного и легкого трактора или автомобиля посредством привода 2 обеспечивает энергией технологический модуль 3 и приводом 4 сообщает рабочим органам 5 возвратно-поступательное движение и поворачивает вокруг оси 8 для поочередной работы, поверхностей толкателя 9 и режущих граней 10, 12 его и лемеха 11. При этом выполняются технологические операции и создается реактивная движущая сила. Граблина 13 с зубьями 14 собирает сорную растительность на границе захвата. Угол поворота толкателя и скорость перемещения определяются приводом 4 так, чтобы тыльная сторона стойки имела просвет около стенки почвы, получала толкающую силу, направленную вперед.

Агрегат имеет, как правило, две секции рабочих органов, перемещающихся в противофазе при движении энергетического модуля по траектории 7.

При этом поперечные силы уравновешиваются, а неуравновешенная продольная сила служит движущей. Борозду корпуса 6 используют в качестве дорожки для движения, следа для вождения, маркерной линии и линии полива в южной зоне.

Рабочий орган 6 на границе захвата технологического модуля прокладывает дорожку для колес и следовую линию для вождения широкозахватного агрегата.

Энергетический модуль 1 на границе захвата технологического модуля обеспечивает энергоснабжение, движение по дорожке (следу) и управление режимами при движении по следу прокладчика дорожки. Его движители работают в качестве следоуказателей, борозда используется в качестве маркерной линии, а корпус рабочий орган в качестве маркера широкозахватного агрегата. Движущую силу толкателей используют для тяги прокладчика-дорожки-борозды-линий вождения.

Граблина 13 с зубьями 14 рыхлит почву, собирает сорняки на границе захвата. При противоэррозионной обработке почвы граблина 13 снимается.

Ведущее колесо при качении по дну борозды без буксования работает в качестве датчика действительной скорости. При этом радар и процессор для измерения пути не требуется. В качестве регулируемого параметра используют дополнительную движущую силу, при этом ведущее колесо переводят в режим ведомого и свободного качения с возможностью снижения буксования до нуля и равенства теоретической и действительной скоростей.

V=πDП; S=πDП′, W=S•B, g_s=G/S; g_W=G/W; π=3,14
где D диаметр ведущего колеса;
V, S, W скорость, путь и площадь;
П диаметр и частота вращения колеса;
S, П путь и суммарное число оборотов колеса;
W, B- площадь и ширина захвата агрегата;
g_s удельный расход топлива на путь;
G часовой расход топлива;
g_w удельный расход топлива на площадь.

При качении по дну борозды без буксования функции ведущего колеса, датчика скорости и пройденного пути можно получить нормировочные показатели. Ровное дно борозды снижает влияние микрорельефа поля и изменение радиуса качения, допускает расширение, совмещение и согласование функций ведущего колеса, средства контроля, измерения скорости, пути, площади и расхода материалов. Это облегчает регулирование режимов работы по такой информации и оценку удельных показателей расхода топлива и материалов на единицу пути, времени, площади, применение электроники. Разгрузка ведущих колес, снижение погрешности информации и буксования без дополнительного датчика и указателя обеспечивает работу оператора и средств автоматического управления, а также создает условия для познавательной, экономической и экологической оценки, снижения уплотнения почвы, потерь энергии, ресурса и урожая, диагностики и рационального использования материалов.

Когда функции ведущего колеса энергетического модуля, датчика действительной скорости, пройденного пути, обработанной площади и удельного расхода топлива, посевного материала на путь и площадь совмещают, буксование, скорость буксования и действительную скорость измеряют без радаров и без расчета этих параметров.

Качение колеса по ровному дну борозды снижает еще влияние микрорельефа поля на курсовую устойчивость, точность определения скорости, пути, площади и удельных расходов топлива и материалов, а также облегчает вождение по борозде. При формировании траектории водитель или автоводитель сравнивает действительную траекторию с целевой. Отсутствие разницы воспринимается как свидетельство нормального движения. При изменении реакций почвы действие одного борта усиливается, а другого уменьшается, причем разность реакций воспринимается как сигнал отклонения (ошибка) и дают команду (сигнал) бортовым движителям устранить его, движители дают рассогласование действий в сторону устранения последствий различия реакций почвы и снижения ошибки до нуля. Выходной сигнал действий бортов обратным знаком подается на вход управления и реализуется без торможения движителей.

При формировании режима работы ведущего колеса-многофункционального датчика действия рабочих органов-толкателей и источников ведущей силы, а также сопротивлений сравнивают, отклонение работы колеса от режима свободного качения воспринимают как разницу и свидетельство отклонения от нормального изменения как сигнал (ошибку) и дают команду (сигнал) рабочим органам устранить его, рабочие органы регулируют соотношение сил движения и торможения (скорость, глубина почвообработки и т.д.). При отсутствии такой возможности оператор должен изменить структуру рабочих органов или расход материала.

При использовании способа и устройства облегчается движение широкозахватного агрегата и вождение без сложных маркеров и следоуказателя, снижается уплотнение почвы, металлоемкость, число проходов по полю, потери энергии, ресурса и урожая, обеспечивается самоочистка рабочих органов при культивации, прочесывание почвы и уничтожение сорной растительности. Совмещение операций снижает число проходов и уплотнение почвы.

Снижение буксования колеса и погрешности измерения скорости, пути, площади, работы и расхода материалов облегчает применение процессоров, оценку техники, технологий и управление.

Использование: сельскохозяйственное машиностроение, в частности управление агрегатом при обработке почвы. Сущность изобретения: Способ заключается в вождении агрегата по базовой линии, поворота агрегата в конце гона и регилировании скорости движения и нагрузки. При этом рабочие органы перемещают относительно трактора быстрее, чем вперед, образуют просвет между тыльной стороной рабочего органа и почвой, а реакцию почвы направляют на раму, разгружая ходовую часть трактора. Ведущие колеса трактора направляют по дну борозды, являющейся базовой линией. Колеса трактора агрегата используют в качестве маркеров, а борозду в качестве маркерной линии. Устройство содержит механизмы управления энергосредством и технологическим оборудованием и рабочие органы с возвратно-поступательным приводом. Лемех и стойка каждого рабочего органа для обработки почвы установлены поворотно на подвижной оси. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ управления агрегатом, включающий вождение по базовой линии, поворот в конце гона и регулирование скорости движения и нагрузки движителей, отличающийся тем, что рабочие органы перемещают относительно трактора быстрее, чем вперед, образуют просвет между тыльной стороной рабочего органа и почвой и реакции почвы направляют на раму, разгружая ходовую часть трактора. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ведущие колеса направляют по дну борозды базовой линии. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что колеса трактора агрегата используют в качестве маркеров, а борозду в качестве маркерной линии. 4. Устройство управления агрегатом, содержащее механизмы управления энергосредством и технологическим орудием, рабочие органы с возвратно-поступательным приводом, отличающееся тем, что у рабочего органа для обработки почвы лемех и стойка установлены поворотно на подвижной оси.