КОМБИНИРОВАННЫЙ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИЙ АГРЕГАТ Российский патент 1999 года по МПК A01B49/00 A01B67/00 

Изобретение относится к сельскокозяйственнону машиностроению, в частности к комбинированным почвообрабатывающим орудиям и агрегатам, и может использоваться при основной обработке почвы, культивации и внесении удобрений и/или мелиорантов.

Известен комбинированный почвообрабатывающий агрегат (А.С. 906406, М.кл. A 01 B 49/04, опубл. 1982), содержащий трактор, секции дисковых рабочих органов, рыхлящих плоскорежущих рабочих органов, центральный вильчатый и боковые рычаги, шарнирно связанные с нижней осью механизма навески и бруса, на котором устанавливаются плоскорежущие рабочие органы и гидроцилиндр, трактор соединен с орудием гидроцилиндром.

Недостатками известной конструкции являются низкая производительность, плохая маневренность и излишнее разрушение почвенной структуры.

Известен комбинированный почвообрабатывающий агрегат (А.С. 1757490, М. кл. A 01 B 49/02, опубл. 1993), являющийся прототипом заявляемого технического решения. Агрегат-прототип содержит трактор и почвообрабатывающее орудие, указатель загрузки двигателя трактора и механизм связи, а почвообрабатывающее орудие имеет основную и дополнительную рамы и секции рыхлящих и дисковых почвообрабатывающих органов, причем дополнительная рама соединена шарнирно с основной, секции дисковых рабочих органов установлены на дополнительной раме и снабжены механизмом их периодического подъема, который гидравлически связан с гидрораспределителем трактора через механизм связи, выполненный в виде поворотного сектора, соединенного посредством тяг с рычагом переключения скоростей коробки передач трактора и рычагом включения гидрораспределителя трактора.

Комбинированный почвообрабатывающий агрегат-прототип позволяет рационально обрабатывать почву полей с солонцовыми пятнами. Однако недостатком прототипа является низкая производительность, ограниченная необходимостью субъективного определения оператором момента входа и выхода из солонцового пятна и оперативного переключения скоростей тягового средства. Установлено, что уже после одного часа работы способность человека мгновенно реагировать на показания указателя загрузки и принимать адекватные решения по управлению агрегатом снижается в несколько раз. Несвоевременный подъем рабочих органов, которые интенсивно воздействуют как на пятна солонцов, так и на зональные черноземные почвы, приводит также к излишнему разрушению почвенной структуры последних, к увеличению нерациональных расходов энергии и топлива. Кроме того, ухудшаются условия труда тракториста из-за возросшей информационной нагрузки, вызывающей нервную усталость, и из-за увеличения числа воздействий на управляющие органы агрегата (количества переключений), вызывающего утомляемость.

Задача заявляемого технического решения - исключение необходимости определения оператором моментов входа и выхода из солонцового пятна и переключения воздействующих на почву рабочих органов. Это позволяет повысить производительность обработки различных по типу почв с одновременным повышением качества их обработки. По сравнению с прототипом и другими известными комбинированными почвообрабатывающими агрегатами заявляемое техническое решение обеспечивает достижение нового технического результата - возможность своевременного изменения параметров агрегата в зависимости от свойств почвы в динамическом режиме непосредственно в процессе обработки различных по типу почв, что в конечном итоге обеспечивает повышение производительности на 15-20% и полностью исключает интенсивное воздействие на зональные черноземные почвы.

Задача решается тем, что в комбинированном почвообрабатывающем агрегате, содержащем тяговое средство, включающее двигатель с турбонаддувом, коробку передач и гидросистему, основную и шарнирно соединенную с ней дополнительную рамы, с установленными на них соответственно основными и дополнительными почвообрабатывающими рабочими органами, снабженными механизмом периодического подъема дополнительных почвообрабатывающих органов, гидравлически связанным с гидрораспределителем тягового средства, а также средство определения загрузки двигателя, последнее выполнено в виде автоматического измерителя загрузки, содержащего датчик давления наддува турбокомпрессора двигателя и последовательно соединенный с ним согласующий усилитель, а в агрегат дополнительно введены первое исполнительное устройство перемещения, выход которого соединен посредством тяги с рычагом включения гидрораспределителя тягового средства, второе исполнительное устройство перемещения, выход которого соединен посредством тяги с рычагом переключения скоростей коробки передач тягового средства, и управляющее устройство, при этом автоматический измеритель загрузки двигателя соединен со входом управляющего устройства, выход которого соединен с первым и вторым исполнительными устройствами. Кроме того, управляющее устройство выполнено в виде сравнивающего элемента, задающего элемента и компаратора, причем, выход автоматического измерителя загрузки соединен с первым входом сравнивающего устройства, второй вход которого связан с выходом задающего элемента, а выход сравнивающего элемента соединен со входом компаратора.

Заявленное техническое решение отличается от прототипа тем, что средство определения загрузки комбинированного агрегата выполнено в виде автоматического измерителя загрузки, включающего датчик давления наддува турбокомпрессора двигателя и последовательно соединенный с ним согласующий усилитель, а в агрегат дополнительно введены первое исполнительное устройство перемещения, выход которого соединен посредством тяги с рычагом включения гидрораспределителя тягового средства, второе исполнительное устройство перемещения, выход которого соединен посредством тяги с рычагом переключения скоростей коробки передач тягового средства, и управляющее устройство, при этом автоматический измеритель загрузки двигателя соединен со входом управляющего устройства, выход которого соединен с первым и вторым исполнительными устройствами. Кроме того, заявленное техническое решение отличается тем, что управляющее устройство выполнено в виде сравнивающего элемента, задающего элемента и компаратора, причем выход автоматического измерителя загрузки соединен с первым входом сравнивающего устройства, второй вход которого связан с выходом задающего элемента, а выход сравнивающего элемента соединен со входом компаратора.

Замена указателя загрузки устройством для измерения загрузки двигателя в динамическом режиме с формированием электрического информационного сигнала, пропорционального измеряемой величине, и введение в указанной связи новых по сравнению с прототипом конструктивных блоков обеспечивают достижение нового технического результата - своевременное автоматическое изменение конструктивных параметров агрегата (исключение влияния субъективных характеристик оператора на процесс управления агрегатом) при обработке почвы с изменяющимися свойствами на полях, где зональные почвы перемежаются с солонцовыми пятнами, что позволяет исключить непроизводительные энергетические затраты, а следовательно, повысить производительность и снизить разрушение почвенной структуры черноземных (зональных) участков при обработке солонцово-черноземных комплексов.

Заявленное техническое решение поясняется чертежами. На фиг. 1 схематически изображен комбинированный почвообрабатывающий агрегат (вид сбоку), на фиг. 2 - функциональная схема электрических соединений агрегата.

На чертежах приняты следующие обозначения:
1 - тяговое средство;
2 - датчик давления наддува турбокомпрессора двигателя;
3 - основная рама;
4 - дополнительная рама;
механизм подъема: (5 - подвижная тяга, 6 - стояк, 7 - гидроцилиндр, 8 - гидрораспределитель, 9 - рычаг управления, 10 - гидронавеска);
11 - автоматический измеритель загрузки двигателя;
12 - первое исполнительное устройство перемещения;
13 - второе исполнительное устройство перемещения;
14 - управляющее устройство;
15 - рычаг переключения скоростей коробки передач трактора;
16 - согласующий усилитель;
17 - сравнивающий элемент;
18 - задающий элемент;
19 - компаратор.

Агрегат состоит из тягового средства, например трактора 1, с установленным на турбокомпрессоре двигателя датчиком 2 давления наддува и комбинированного почвообрабатывающего орудия, имеющего основную 3 и дополнительную 4 рамы, на которых расположены почвообрабатывающие основные и дополнительные рабочие органы. Механизм подъема соединяет дополнительную раму с основной и содержит подвижную тягу 5, стояк 6 и гидроцилиндр 7, управление которым осуществляется через гидрораспределитель 8 с помощью рычага управления 9. Трактор соединен с комбинированным орудием через гидронавеску 10, работающую независимо от гидроцилиндра 7. Агрегат содержит также автоматический измеритель загрузки 11 двигателя тягового средства, первое 12 и второе 13 исполнительные устройства перемещения, управляющее устройство 14. Выходы исполнительных устройств перемещения связаны механическими тягами: первого 12 - с рычагом управления 9 гидрораспределителя, второго 13 - с рычагом 15 переключения скоростей коробки передач трактора 1.

Автоматический измеритель загрузки 11 двигателя тягового средства состоит из датчика 2 давления наддува турбокомпрессора и последовательно включенного согласующего усилителя 16. В качестве датчика 2 может использоваться тензо- или пьезоэлектрический датчик давления. Управляющее устройство 14 состоит из сравнивающего элемента 17, задающего элемента 18 и компаратора 19. Первый вход сравнивающего элемента 17, являющийся входом управляющего устройства 14, соединен с выходом автоматического измерителя загрузки 11 двигателя, второй вход сравнивающего элемента 17 связан с выходом задающего элемента 18, а выход - со входом компаратора 19. Сравнивающий элемент 17 может быть выполнен на базе микросхемы дифференциального (операционного) усилителя. Задающий элемент 18 в простейшем случае может быть потенциометрическим делителем напряжения, с выхода которого напряжение подается на второй вход сравнивающего элемента 17. Компаратор 19 может быть выполнен на базе двухполупериодного усилителя-ограничителя со схемой задержки и электромеханическим реле. Выход компаратора 19, являющийся одновременно выходом управляющего устройства 14, соединен со входами исполнительных устройств перемещения 12 и 13. Исполнительные устройства перемещения 12 и 13 могут быть реализованы на базе типовых реверсивных злектродвигательных, соленоидных или гидравлических исполнительных элементов, которые питаются от бортовых систем трактора (например, электродвигательное исполнительное устройство может состоять из электродвигателя, питающегося от бортовой сети трактора, и понижающего редуктора с ходовым винтом). Исполнительное устройство 12 обеспечивает включение/выключение гидроцилиндра 7 подъема и опускания дополнительных рабочих органов (например, ротационных секций игольчатых дисков) через дополнительную раму 4, а исполнительное устройство 13 - включение (или выключение) повышенной передачи трактора. В транспортном положении исполнительные устройства 12 и 13 могут отключаться.

Агрегат работает следующим образом (На примере использования в качестве тягового средства трактора К-700, который рекомендуется использовать при основной обработке почвы в III режиме и на II передаче).

В исходном состоянии агрегат движется по зональной черноземной почве, рычаг 9 включения гидрораспределителя 8 находится в положении "Н" - нейтральное, а рычаг 15 переключения скоростей - в положении 3. Включается питание схемы измерения и управления. При заезде на солонцовое пятно нагрузка на двигатель возрастает, давление газов (наддува) в турбокомпрессоре увеличивается, электрический непрерывный сигнал, поступающий с датчика 2 через усилитель 16 на вход управляющего устройства 14, растет. При достижении этим сигналом уровня, задаваемого задающим элементом 18, на выходе сравнивающего элемента 17 появляется положительный скачок напряжения (импульс), который поступает на вход компаратора 19. Последний обеспечивает формирование импульса такой полярности, амплитуды и длительности, которые необходимы для срабатывания поляризованного реле (или другого коммутирующего устройства) и подключения электродвигателей (или электрически управляемых клапанов, соленоидов и т.п.) на время, необходимое для опускания дополнительных почвообрабатывающих органов (например, ротационных секций для дробления почвенных глыб). При формировании импульса требуемой длительности в компараторе 19 может использоваться, например, схема задержки, выполненная по схеме ждущего мультивибратора. Сигнал управления с выхода управляющего устройства 14 обеспечивает включение в работу исполнительных устройств 12 и 13 в течение времени, требуемого на операции опускания дополнительных рабочих органов и переключения передачи в коробке передач трактора. Исполнительное устройство 12 осуществляет перемещение рычага 9 гидрораспределителя из положения "Н" - нейтральное в положение "Пл" - плавающее. Произойдет опускание дополнительных рабочих органов. Исполнительное устройство 13 производит перемещение рычага 15 переключения скоростей из положения 3 до положения 2, соответствующего рекомендуемой передаче. Происходит уменьшение скорости поступательного движения трактора и увеличение его тяговой мощности, что обеспечивает рациональную загрузку двигателя.

При изменении физико-механических свойств почвы или же при заезде агрегата с пятна солонцов на зональные черноземные почвы тяговое сопротивление комбинированного орудия уменьшается, следовательно, уменьшается и загрузка двигателя, снижается и давление наддува турбокомпрессора, что приводит к уменьшению уровня сигнала с датчика давления 2. Уровень сигнала, поступающего на первый вход сравнивающего элемента 17 с выхода автоматического измерителя загрузки 11, становится ниже уровня опорного напряжения, подаваемого на второй вход сравнивающего элемента 17 с задающего элемента 18. В результате сигнал на выходе сравнивающего элемента 17 и управляющий сигнал на выходе управляющего устройства 14 меняют полярность, что приводит к реверсированию привода исполнительных устройств 12 и 13. В результате произойдет перемещение рычага 9 гидрораспределителя из положения "Пл" в положение "П" - выглубления и подъема дополнительных рабочих органов. Одновременно происходит перемещение рычага 15 в обратную сторону из положения 2 в положение 3, при этом повышается передача и увеличивается скорость движения трактора 1. Уровень сигнала, подаваемого на сравнивающий элемент 17 с задающего элемента 18, устанавливается вручную предварительно при контрольном проходе агрегата и примерно должен соответствовать тяговому сопротивлению орудия при вхождении в солонцовое пятно. При следующем заезде на солонцовое пятно процесс повторяется.

Изобретение относится к средствам, используемым при основной обработке почвы, культивации и внесении удобрений и/или мелиорантов. Агрегат содержит тяговое средство, включающее двигатель с турбонаддувом, коробку передач и гидросистему. Основная и шарнирно соединенная с ней дополнительная рамы с установленными на них соответственно основными и дополнительными почвообрабатывающими рабочими органами снабжены механизмом периодического подъема дополнительных почвообрабатывающих органов. Он гидравлически связан с гидрораспределителем тягового средства. Агрегат также имеет автоматический измеритель загрузки двигателя, первое и второе исполнительные устройства и управляющее устройство. Измеритель загрузки двигателя включает датчик давления наддува турбокомпрессора двигателя и последовательно соединенный с ним согласующий усилитель. Автоматический измеритель загрузки двигателя соединен со входом управляющего устройства, выход которого соединен с первым и вторым исполнительными устройствами. Это позволяет исключить необходимость определения оператором моментов входа и выхода из солонцового пятна и переключения воздействующих на почву рабочих органов. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Комбинированный почвообрабатывающий агрегат, содержащий тяговое средство, включающее двигатель с турбонаддувом, коробку передач и гидросистему, основную и шарнирно соединенную с ней дополнительные рамы с установленными на них соответственно основными и дополнительными почвообрабатывающими рабочими органами, снабженными механизмом периодического подъема дополнительных почвообрабатывающих органов, гидравлически связанным с гидрораспределителем тягового средства, а также средство определения загрузки двигателя, отличающийся тем, что средство определения загрузки двигателя выполнено в виде автоматического измерителя загрузки, содержащего датчик давления наддува турбокомпрессора двигателя и последовательно соединенный с ним согласующий усилитель, а в агрегат дополнительно введены первое исполнительное устройство перемещения, выход которого соединен посредством тяги с рычагом включения гидрораспределителя тягового средства, второе исполнительное устройство перемещения, выход которого соединен посредством тяги с рычагом переключения скоростей коробки передач тягового средства, и управляющее устройство, при этом автоматический измеритель загрузки двигателя соединен со входом управляющего устройства, выход которого с первым и вторым исполнительными устройствами. 2. Комбинированный почвообрабатывающий агрегат по п.1, отличающийся тем, что управляющее устройство выполнено в виде сравнивающего элемента, задающего элемента и компаратора, причем выход автоматического измерителя загрузки соединен с первым входом сравнивающего элемента, второй вход которого связан с выходом задающего элемента, а выход сравнивающего элемента соединен со входом компаратора.