УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ ПЛУГ Российский патент 2017 года по МПК A01B11/00 

Представленная заявка на патент на изобретение относится к усовершенствованному плугу.

Плуги применяли в сельском хозяйстве с самых ранних времен для перемещения почвы и ее подготовки для дополнительных работ или непосредственно для посева.

С исторической точки зрения, плуг представляет собой своего рода эволюцию мотыги. В прошлом его тянул вол или люди. Сегодня, в развитых странах, его тянут механические трактора.

В странах с развитым сельским хозяйством тяга является механической, а плуги устанавливают на трактора и прикрепляют к буксировочному крюку, опирая на колеса (так называемые буксируемые плуги). В качестве альтернативы, всегда буксируемые трактором плуги прикрепляют к гидравлическому механизму для подъема (так называемые навесные плуги, которые выступают из трактора без опоры на колеса). Для обычной работы используют главным образом навесные плуги, потому что они облегчают перемещение по дорогам.

Существующие модели плугов могут быть сгруппированы по различным категориям согласно типу системы, используемой для крепления к автотранспортному средству (буксируемые плуги, полунавесные плуги и навесные плуги), типу инструмента (фиксируемый единственный или многочисленный инструмент и вхолостую вращающийся инструмент) и типу регулирования и системе управления рабочими деталями (инструментами), установленными на каждом типе плуга.

Все типы плуга снабжены некоторыми общими частями, которые можно разделить на три категории согласно их функциям: рабочие инструменты, такие как резак (или нож), чизель, лемех и отвал; соединительные, опорные и направляющие устройства, такие как грядиль, горизонтальный брус; и регулировочные устройства для управления операциями заделки и засыпки рабочих инструментов и регулирования рабочей глубины и ширины.

Фиг.1 показывает традиционный плуг согласно предшествующему уровню техники, который, в общем, обозначен ссылочной позицией (100), установленный на автотранспортное средство, конкретно трактор на фиг.1, обозначенный ссылочной позицией (200).

Фиг.2 представляет собой увеличенное изображение традиционного плуга согласно предшествующему уровню техники, показанного на фиг.1.

Плуг (100) согласно предшествующему уровню техники содержит:

лемех (6), используемый для подрезания почвы,

отвал (7), соединенный с лемехом (6), используемый для переворачивания комьев почвы, подрезаемых лемехом,

грядиль (1), соединяющий узел лемеха-отвала с автотранспортным средством (200).

В целом, грядиль (1) поддерживает все усилие пропахивания, прикладываемое через различные инструменты, используемые для обработки почвы (6), которые являются наиболее изнашиваемыми деталями.

Плуг (100) дополнен регулировочными устройствами (3), которые управляют процессами заделки и врезания грядиля вместе со всеми рабочими инструментами и регулируют глубину и ширину борозд.

Несмотря на широкое практическое применение вспашка ухудшается посредством нескольких недостатков.

Вспашка плугом предшествующего уровня техники является очень дорогой операцией в показателях электроэнергии, с высоким расходом топлива в результате для автотранспортного средства. Кроме того, вспашка согласно предшествующему уровню техники оставляет большие комья на поверхности почвы по причине слабого образования борозды, создаваемой в почве рабочими деталями плуга вследствие нарезки. Вследствие этого, часто необходимо выполнять работы по подготовке семенного ложа, удлиняя таким образом время, необходимое для посева, затрудняя ротацию сельскохозяйственных культур, подразумевая повышенные топливные расходы и ухудшение структуры почвы вследствие повторяющихся проходов плуга.

Для того чтобы преодолеть, по меньшей мере частично, упомянутые выше недостатки, известно использование вибратора, применяемого на плуге.

Известно использование вибраторов с шатунно-кривошипной системой с предварительно заданным ходом.

EP1108349 раскрывает приводной механизм, содержащий шатунно-эксцентриковую передачу, соединенную с рамой (грядилем) плуга. Шатун соединен с полотном плуга посредством штанг. Полотно установлено в рифленой направляющей отвала с возможностью скольжения. Таким образом, полотно отвала делает возвратно-поступательное движение приблизительно с 7-8 м ходом с частотой (вибрациями) в диапазоне 500-1200 в минуту. Полотно отвала соединено с рамой плуга посредством шатуна и рычагов. Следовательно, ход полотна фиксирован и не может регулироваться во время вспашки.

DE1557822 раскрывает вибратор, содержащий статически уравновешенный эксцентриковый диск вместо эксцентрикового груза, который передает вибрации. Собственно говоря, указанный вибратор передает колебания совсем как кривошип (эксцентрик) и шатун. Размер колебаний зависит от удвоения значения эксцентриситета эксцентрика, что гарантирует колебание вокруг центра вращения подвижной системы.

Следовательно, плуг типа, раскрытого в EP1108349 и DE1557822, может подвергаться заклиниванию в случае препятствий, таких как камни или более твердые материалы.

Известно, что вибраторы с эксцентриковыми грузами по меньшей мере частично решают эти недостатки.

DE2604415 раскрывает вибратор, расположенный на опоре в непосредственной близости от лемеха плуга, и упругое средство для ослабления вибрации и предотвращения ее распространения на раму трактора.

GB519046 раскрывает отвал, соединенный с рамой плуга с помощью упругого средства (упругие опоры). Эксцентриковый вал соединен непосредственно с конструкцией отвала. Эксцентриковый вал приводится в действие шкивом, приводимым в движение ремнем таким образом, чтобы приводить отвал в вибрацию с высокой частотой. Эксцентриковый вал может приводиться в действие электрическим двигателем или трактором и может обеспечивать вибрации в ультразвуковом диапазоне.

Хотя они не имеют фиксированного хода, вибраторы с эксцентриковыми грузами, раскрытые в DE2604415 и GB519046, имеют недостаток в том, что они работают с предварительно заданным возбуждающим усилием, которое не может быть изменено во время работы плуга согласно типу обрабатываемой почвы.

Задача представленного изобретения состоит в устранении недостатков предшествующего уровня техники и в частности в уменьшении топливных расходов, составляющих одни из наиболее затратных по электроэнергии показателей вспашки.

Еще одной задачей представленного изобретения является обеспечение более хорошего разрушения комьев, а также более хорошо образованной борозды, облегчая таким образом подготовку семенного ложа.

Плуг по изобретению характеризуется тем, что он содержит по меньшей мере один вибратор.

Плуг содержит грядиль и отвал, прикрепленный к указанному грядилю. Отвал содержит переднюю вогнутую поверхность, обращенную в направлении автотранспортного средства, и заднюю поверхность, обращенную в противоположном направлении относительно передней вогнутой поверхности. Отвал содержит верхний край и нижний край.

Вибратор содержит верхний конец и нижний конец и закреплен на задней поверхности отвала.

Плуг содержит лемех, расположенный впереди указанного отвала и используемый для произведения горизонтального подреза в почве в результате продвижения плуга вперед, обеспечивая таким образом отвалу возможность поднимать и переворачивать полосу почвы. Вследствие этого, лемех должен проникать глубоко в почву, преодолевая силу трения, прикладываемую почвой.

Для того чтобы содействовать проникновению узла в почву и переворачиванию почвы на отвале, указанный вибратор предпочтительно расположен на задней поверхности отвала, в непосредственной близости от нижнего края для того, чтобы уменьшить трение, вызываемое контактом между почвой и плугом и, в частности, отвалом, который дольше остается в контакте с почвой.

Очевидно, частями плуга, которые необходимо подвергать вибрации, являются лемех и отвал. Учитывая тот факт, что для того, чтобы не мешать обработанной почве, вибратор должен оставаться вне почвы, чем меньше расстояние между вибратором и лемехом плуга, тем более эффективной будет вибрация, с точки зрения более низкого гашения вибраций, передаваемых вибратором на указанный лемех.

Кроме того, более высокая интенсивность вибраций, передаваемых вибратором на лемех и на отвал плуга, соответствует ослабленному эффекту трения почвы, отделенной от земли, подлежащей вспашке.

Следует отметить, что правильная частота вибраций вносит вклад в уменьшение потерь электроэнергии и потребления топлива согласно типу плуга и почвы.

Вследствие этого, плуг по изобретению обеспечивает возможность устранения недостатков предшествующего уровня техники, получая более хорошо образованные борозды и более глубокое проникновение лемеха, при одном и том же уровне электроэнергии, а также более хорошем разбивании комьев.

Очевидно, чем ниже трение, которое необходимо преодолевать узлу лемеха и отвала плуга для того, чтобы проникать, подрезать, поднимать и переворачивать почву, тем ниже будет электроэнергия, необходимая плугу для вспашки. Применение вибратора снижает потребление топлива трактором во время вспашки на 10-30% согласно условиям и типу почвы.

По иллюстрационным причинам, описание усовершенствованного плуга согласно представленному изобретению продолжается со ссылкой на приложенные чертежи, которые имеют только иллюстративное, не ограничивающее значение.

Фиг.1 представляет собой вид сбоку плуга согласно предшествующему уровню техники, установленного на тракторе.

Фиг.2 представляет собой увеличенный вид плуга согласно предшествующему уровню техники, показанного на фиг.1.

Фиг.3 представляет собой вид сзади в перспективе трактора и плуга согласно представленному изобретению.

Фиг.4 представляет собой вид сбоку плуга согласно представленному изобретению с противоположной стороны по сравнению с фиг.3.

Фиг.5 представляет собой аксонометрический вид плуга согласно представленному изобретению.

Фиг.6 представляет собой схематичный вид типового вибратора.

Фиг.7 представляет собой схематичный вид традиционного вибратора.

Фиг.8 представляет собой схематичный вид инновационного вибратора.

Фиг.9 представляет собой схематичный вид иной версии вибратора фиг.8.

Фиг.10 представляет собой схематичный вид инновационного вибрационного узла.

Фиг.11 представляет собой блок-схему автоматической вибрационной системы согласно представленному изобретению.

Фиг.3 показывает плуг (100) согласно представленному изобретению, соединенный с автотранспортным средством (200).

Также со ссылкой на фиг.4 и 5, плуг (100) содержит грядиль (1), лемех (6), чизель (5) и отвал (7). Хотя на приложенных чертежах не показано, плуг по изобретению также может содержать резак, соединенный с грядилем или непосредственно с чизелем.

Грядиль (1) содержит горизонтальную часть (12) и вертикальную часть (13). Горизонтальная часть (12) грядиля (1) снабжена свободным концом (120), на котором вертикальная часть (13) грядиля (1) прикреплена болтами (14).

Вертикальная часть (13) грядиля (1) содержит переднюю сторону (130), обращенную в направлении движения плуга (100) вперед, и заднюю сторону (131), обращенную в противоположном направлении относительно направления движения плуга (100) вперед.

Отвал (7) плуга закреплен в соответствии и на указанной передней стороне (130) вертикальной части (13) грядиля.

Отвал (7) в основном изготовлен из листовой стали и состоит из передней вогнутой поверхности, обращенной в направлении движения плуга вперед, и задней поверхности (71), противоположной передней вогнутой поверхности. Отвал (7) прикреплен к вертикальной части (13) грядиля, а задняя поверхность (71) отвала находится в контакте с передней стороной (130) вертикальной части (13) грядиля.

Отвал (7) содержит верхний край (710) и нижний край (711).

Наклонный брус (9) соединяет отвал (7) с горизонтальным брусом (91). Горизонтальный брус (91) изготовлен из плоского металлического листа с вертикальной рабочей стороной, направленной в направлении движения плуга вперед, и нижним углом в положении, параллельном направлению почвы. Горизонтальный брус (91) расположен непрерывно с чизелем (5), который, в свою очередь, расположен непрерывно с лемехом (6). Если смотреть сверху, лемех (6) и горизонтальный брус (91) образуют угол проникновения в почву.

Вертикальная стенка горизонтального бруса (91) выполнена с возможностью опоры о вертикальную стенку борозды по мере того, как ее создают резак и чизель (5) вдоль направления движения плуга вперед, и она образуется по причине действия лемеха (6) и отвала (7). Вследствие этого, горизонтальный брус (91) специально выполнен, чтобы выступать в качестве направляющей и опоры для всего плуга на невспаханной почве для по существу прямолинейного направления борозды.

Форма плуга носит ориентировочный характер, при этом диапазон известных плугов является очень большим. Применение вибратора на плуге для того, чтобы повысить эффективность вспашки, определяет некоторые изменения в конфигурации плуга согласно конкретному типу плуга.

Вследствие этого, наклонный брус (9) выступает в качестве усиления и соединения между отвалом (7) и горизонтальным брусом (91).

Со ссылкой на фиг.5, лемех (6) предшествует отвалу (7), в показателях контакта с почвой, с наклонным поперечным положением по сравнению с направлением плуга (100) вперед.

Со ссылкой на фиг.4 и 5, плуг (100) содержит вибратор (20). Вибратор (20) механизирован и содержит двигатель с валом, на котором закреплены шпонками эксцентриковые грузы.

Вращение эксцентриковых грузов вибратора (20) генерирует вибрации. Изменяемая частота вибраций регулируется согласно типу плуга и почвенным условиям посредством изменения скорости вращения приводного вала, тогда как интенсивность вибраций определяется эксцентриситетом и массой эксцентриковых грузов.

Предпочтительно, частота вибраций, генерируемых указанным вибратором (20), установленным на плуге (100), составляет 1000-3000 вибраций/мин, предпочтительно 2000 вибраций/мин. Мощность вибратора (20) зависит от размера плуга (100) и составляет 0,3-2,0 кВт, предпочтительно 0,5 кВт.

Применение вибратора (20), установленного на плуге (100) и вибрирующего с частотой, равной 2000 вибраций/мин, обеспечивает возможность экономии 10-30% мощности, необходимой плугу (100) для вспашки, и, следовательно, экономии 10-30% топлива, используемого трактором во время вспашки.

Вибратор (20), установленный на плуге (100), содержит верхний конец (21) и нижний конец (22). Вибратор (20) прикреплен болтами (23) к задней поверхности (71) отвала (7) плуга (100). В частности, вибратор (20) прикреплен к задней поверхности (71) отвала таким образом, чтобы располагаться в наиболее нижней точке задней поверхности (71) отвала.

Кроме того, вибратор (2) расположен в пространстве между наклонным брусом (9) и горизонтальным брусом (91) отвала (7).

Для того чтобы вибрация, передаваемая вибратором (20) отвалу (7), была эффективной, направление вибрации отвала (7) должно быть по существу перпендикулярно рабочей поверхности отвала. Кроме того, вибрации вибратора (20) должны больше «ощущаться» в области отвала, который больше всего вовлечен в переворачивание почвы.

Положение вибратора (20) на плуге (100) строго связано с эффективностью вибраций, передаваемых на указанный лемех (6) и отвал (7) плуга (100).

В частности, если вибратор (20) установлен на плуге (100) таким образом, что нижний конец (22) вибратора (20) как можно ближе находится к нижнему краю (711) задней поверхности (71) отвала (7), указанный вибратор (20) расположен на коротком расстоянии от лемеха (6) плуга (100) и, вследствие этого, вибрации, генерируемые вибратором (20) и передаваемые на указанный лемех (6), ослабляются незначительно.

Со ссылкой на фиг.3, плуг (100), установленный на тракторе, в общем обозначен ссылочной позицией (200).

Вибратор (20), установленный на плуге (100), содержит кабель или трубку (24) подачи электропитания, выполненную с возможностью подачи электроэнергии на указанный вибратор (20). Приведение в действие вибратора (20) может быть либо гидравлическим, либо пневматическим, либо электрическим, согласно типу питания, используемого для трактора (200), на котором закреплен плуг (100).

В частности, если вибратор (20) имеет гидравлический привод, вибратор (20) имеет гидравлический двигатель и гидравлический насос, приводимый в действие двигателем внутреннего сгорания трактора (200), для подачи мощности на указанный гидравлический двигатель посредством насоса с фиксируемым или изменяющимся рабочим объемом. И наоборот, если вибратор (20) имеет электрический привод, вибратор (20) приводится в действие от постоянного тока посредством присоединения указанного кабеля (24) подачи электропитания к батарее, предоставленной на тракторе (200).

Вибратор (20) также может приводиться в действие от переменного тока. В этом случае, предоставлен электрический генератор, приводимый в действие непосредственно двигателем трактора (или опциональным двигателем внутреннего сгорания).

Альтернативные варианты осуществления плугов согласно изобретению предусматривают наличие двух или более вибраторов, которые приводятся в действие раздельно на различных частях плуга (лемехе, отвале и других частях).

Со ссылкой на фиг.6, типичный вибратор может быть снабжен только одним эквивалентным грузом (M) (а также множеством грузов), соединенным с вращающимся валом (A), приводимым во вращение двигателем вокруг своей оси со скоростью вращения (n). Груз (M) имеет эксцентриковый центр тяжести (B) относительно оси (A) вращения вращающегося вала со значением эксцентриситета (E).

Масса (M) выражается в килограммах, скорость вращения (n) в оборотах в минуту (об/мин), а эксцентриситет (E) в метрах.

Характеристиками вибратора являются:

f(Гертц) = n/60 (частота возбуждения)

F(N) = M 4(πf)²·E (центробежная сила возбуждения)

Фиг.7 показывает вибратор (20) традиционного типа, содержащий два груза (m, m') с одинаковой массой и расположенные с одинаковым эксцентриситетом (e) относительно оси (A) вращающегося вала (S). Грузы (m, m’) соединены с вращающимся валом (S), но смещены в угловом направлении на угол (α), означая что две прямые линии, проходящие через центры тяжести двух грузов и ось вращающегося вала, образуют угол (α).

Вследствие этого, с подобным вибратором (20), снабженным двумя грузами, теоретически возможно изменять взаимное угловое положение двух грузов (m, m’), т.е. угол (α), таким образом, чтобы изменять результирующий вектор эквивалентной центробежной силы F, в показателях масштаба, результат «M*E», который отображает силу F возбуждения вибратора. Когда два груза (m, m’) находятся в противофазе (на 180°), сила F возбуждения является нулевой (общий эксцентриситет E=0). Когда два груза (m, m’) находятся в фазе (0°), возбуждение F является максимальным (результирующая для эквивалентной массы M=2m, расположенная с эксцентриситетом E=e).

Однако, в традиционном вибраторе (20) фиг.7, два груза (m, m’) могут быть смещены только при ручном воздействии на вибратор, после остановки и частичном его демонтаже. Вследствие этого, вибрация традиционного вибратора (20) может регулироваться только посредством регулирования скорости (n) вращения вращающегося вала.

Частота (f) возбуждения может быть изменена на любом традиционном вибраторе традиционного типа.

В случае гидравлического вибратора (с приводом от гидравлического двигателя посредством насоса, перемещаемого непосредственно посредством отбора мощности трактора), частота вибрации, которая строго связана со скоростью вращения вибратора, изменяется посредством изменения гидравлической емкости гидравлического двигателя. Это может быть сделано посредством вмешательства в рабочее состояние насоса, в случае переменного рабочего объема насоса, или гидравлического двигателя, в случае переменного рабочего объема.

В случае электрического вибратора (с приводом от электрического двигателя), необходимо воздействовать на подачу электроэнергии, вырабатываемой генератором переменного тока. Между генератором переменного тока и электрическим двигателем (обратный преобразователь) должен быть расположен преобразователь частоты электрического тока. Поэтому, посредством изменения частоты электрического тока, изменяется скорость «n» вращения вибратора и, следовательно, частота «f» возбуждения вибратора.

Для того чтобы изменять усилие (F) возбуждения, были разработаны инновационные вибраторы, которые проиллюстрированы ниже.

Фиг.8 показывает вибратор (320), в котором первый груз (m) прикреплен к вращающемуся валу (S), а второй груз (m') установлен с возможностью вращения относительно вращающегося вала таким образом, чтобы изменять угловое расстояние двух грузов (m, m’), т.е. угол (α) между радиальными прямыми линиями, которые соединяют центр тяжести двух грузов (m, m’) с осью (A) вращающегося вала. Вибратор (320) содержит систему (300) регулирования, выполненную с возможностью изменения углового положения «α» двух грузов (m, m’). Устройство (300) регулирования заставляет второй груз (грузы) вращаться относительно вала (S) вибратора таким образом, чтобы получать необходимое угловое положение. Кроме того, оно блокирует второй груз (m') в необходимом угловом положении во время вращения вала (S) вибратора.

На основании вышеизложенного, сила «F» возбуждения может варьироваться от нулевого минимального значения до максимального значения посредством системы (300) регулирования.

Вариант осуществления системы (300) регулирования может содержать двигатель обратного хода, установленный со встраиванием на вибратор, например бесщеточный двигатель и планетарный редуктор, если предусмотрено, для осуществления необходимого взаимного смещения между двумя грузами (m, m’). Таким образом, вибратор (320) может автоматически регулироваться во время его работы без демонтажа.

Фиг.9 показывает альтернативный вариант осуществления, в котором вибратор (320) содержит четыре эксцентриковых груза (m, m’), расположенных попарно (C1, C2) на одном и том же ведущем валу с осью (A) вращения. Каждая пара грузов содержит первый груз (m), прикрепленный к ведущему валу, и второй груз (m'), который вращается относительно ведущего вала таким образом, чтобы изменять угол (α) между двумя грузами. Второй груз (m') каждой пары грузов соединен с системой (300) регулирования.

Со ссылкой на фиг.10, вместо использования единственного вибратора с одним из двух грузов в переменном угловом положении во время движения, может быть принят вибрационный узел (420), содержащий два вибратора (20a, 20b) традиционного типа (т.е. с неизменным угловым положением грузов во время движения). В этом случае, должна быть предоставлена система (400) регулирования и управления для регулирования и управления скоростью вращения валов вибратора и взаимным смещением грузов двух вибраторов таким образом, чтобы изменять взаимное смещение грузов и поддерживать одинаковую скорость вращения валов двух вибраторов.

Таким образом, узел из двух традиционных вибраторов (20a, 20b) и система (400) управления и регулирование должны рассматриваться как вибрационная система с изменяемым угловым положением грузов двух вибраторов (20a, 20b), с вибраторами в движении.

В данном случае, каждый вибратор (20a, 20b) приводится в действие двигателем (MTa, MTb). Два двигателя (MTa, MTb) являются аналогичными и снабжены датчиком положения (кодовым датчиком) (ENa, ENb) для определения положения грузов. Кодовый датчик может быть внешним или внутренним по отношению к двигателю. Каждый двигатель снабжен источником электроэнергии (ALa, ALb), обычно переменного тока, под управлением блока управления (UC) на основании данных, определяемых кодовыми датчиками (ENa, ENb). Вследствие этого, система (400) управления и регулирования содержит кодовые датчики (ENa, ENb), источник электроэнергии (ALa, ALb) и блок управления (UC).

Двигатель (MTa) представляет собой первичный или главный двигатель, а другой двигатель (MTb) представляет собой вторичный или ведомый двигатель. Координация между главным и ведомым происходит посредством блока управления (UC), которым может быть выделенный (встроенный) контроллер и PLC (программируемый) контроллер. Двигатели (MTa, MTb) могут быть иного типа относительно бесщеточного двигателя (со встроенным кодовым датчиком) или любого другого типа индукционного двигателя (асинхронного, пошагового или с постоянными магнитами).

Система (400) управления и регулирования обеспечивает вращение вращающихся валов вибраторов (20a, 20b) в одном и том же направлении, чтобы иметь всенаправленную вибрацию, или в противоположном направлении, чтобы иметь однонаправленную вибрацию. В действительности, согласно конфигурации почвы, однонаправленная вибрация узла лемеха-отвала может давать более хорошие результаты в показателях эффективности вспашки и экономии электроэнергии. Кроме того, направление однонаправленной вибрации и скалярная величина силы возбуждения (связанная с направлением) может регулироваться согласно смещению, прикладываемому к грузам двух вибраторов.

Вследствие этого, на отдельном вибраторе (320), который содержит по меньшей мере два груза (m, m’) с регулируемым положением во время движения, или на вибрационном узле (420), который содержит два вибратора (20a, 20b), снабженных системой (400) управления и регулирования, может быть проведено двухэтапное воздействие.

1. Воздействие на количество оборотов (n) (индивидуального или двойного вибратора), которое включает варьирование частоты (f) возбуждения и, следовательно, также силы (F) возбуждения.

2. Воздействие на угловое положение между двумя грузами индивидуального или двойного вибратора, с последующим варьированием силы (F) возбуждения.

Первое или второе действие могут применяться независимо или двойное действие может проводиться в каскадном режиме - первое или второе действие - для того, чтобы иметь суммирующий эффект, если первое действие является неэффективным.

Как показано на фиг.11, трактор изобретения содержит контроллер (500) для обеспечения автоматического управления вибрационным узлом (20; 320; 420). Фиг.11 показывает вибратор (320), при этом понятно, что может использоваться любой тип вибратора.

Контроллер (500) представляет собой электронное устройство, например, ПИД типа (пропорционально-интегрально-дифференциальное регулирование), снабженное выделенным программным обеспечением, и частично параметризацией, для конкретного применения. В качестве альтернативы ПИД, логические схемы управления могут относиться к типу нечеткой логики.

Задача автоматического управления состоит в получении наиболее эффективного результата вибрации (эффект вибрационного возбуждения) на узле лемеха-отвала плуга для того, чтобы получить экономию электроэнергии во время вспашки с минимальным тяговым усилием для плуга.

Вследствие этого, должны быть предоставлены датчики, а сигналы должны посылаться на вход контроллера (500). На основании входных сигналов контроллер производит выходной сигнал, который должен посылаться в вибратор (320) для того, чтобы изменить количество оборотов (n) и/или угол (α) между грузами (m, m’) вибратора.

Со ссылкой на фиг.4 и 11, трактор должен содержать датчик (Ss) усилия, такой как тензометрический датчик, применяемый на грядиле (1) плуга для выявления среднего значение «σ_m» силы пропахивания. Как упоминалось, усилие пропахивания зависит от различных параметров вспашки, включая грунтовые условия и сопротивление почвы.

Оптимизация результатов, полученных системой управления, основана на идеальном значении вибрации для обеспечения минимального усилия пропахивания и, следовательно, достижения экономии электроэнергии, обеспечиваемой применением вибратора (320) на плуге (100).

Вследствие этого контроллер (500) получает значения (σ_m) усилия, стремящиеся к минимальному усилию (σ_min). Минимальное усилие (σ_min) следует за воздействием на вибрационный узел (либо отдельный, либо двойной), иначе говоря на количество оборотов (n) вибратора и/или угол (α) между грузами вибратора.

При необходимости, плуг содержит датчик (Sp) мощности, такой как ваттметр (в случае электрического вибратора) или другой тип датчика (в случае гидравлического или пневматического вибратора), соединенный с вибратором (320) для выявления поглощения энергии (Pa) вибратора (320). В этом случае, контроллер (500) также получает значения поглощения энергии (Pa), стремящиеся к максимальному необходимому значению (P/σ)_max соотношения между энергией, поглощаемой вибратором, и усилием на грядиле.

При необходимости, плуг также содержит датчик (Sv) вибрации, такой как акселерометр, применяемый на узле лемеха (5) - отвала (7) для определения среднего значения вибрации (a_m). Предпочтительно, датчик (Sv) вибрации расположен на противоположной стороне относительно рабочей поверхности отвала (7).

С наличием датчика (Sv) вибрации, в дополнение к основному датчику (Ss) усилия, контроллер (500) сравнивает значения, определяемые указанными датчиками, с необходимым соотношением (a/σ)_max между вибрацией и усилием, которое может быть задано в установке контроллера (500).

К вариантам осуществления изобретения может быть сделано множество вариантов и модификаций, которые находятся в рамках понимания эксперта в данной области техники, попадая в то же время в рамки объема изобретения, определенного в приложенной формуле изобретения.

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности усовершенствованному виброплугу. Плуг содержит лемех, отвал, соединенный с лемехом, грядиль, соединяющий узел лемеха-отвала с автотранспортным средством, вибрационный узел, соединенный с отвалом для осуществления вибрации узла лемеха-отвала, датчик усилия, соединенный с грядилем для определения усилия пропахивания на грядиле, контроллер, соединенный с датчиком усилия и вибрационным узлом для управления вибрацией вибрационного узла согласно значению усилия, выявленному датчиком усилия, при этом указанный контроллер установлен таким образом, чтобы получать значения усилия от датчика усилия, стремящиеся к минимальному усилию через управление вибрационным узлом. Такое конструктивное решение направлено на уменьшение тягового сопротивления. 9 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Плуг (100), содержащий:

лемех (6), используемый для подрезания почвы,

отвал (7), соединенный с лемехом (6) и используемый для переворачивания комьев почвы, подрезаемых лемехом,

грядиль (1), соединяющий узел лемеха-отвала с автотранспортным средством (200),

вибрационный узел (20; 320; 420), соединенный с отвалом (4) для осуществления вибрации узла лемеха-отвала,

отличающийся тем, что он также содержит:

датчик (Ss) усилия, соединенный с грядилем (1) для определения усилия (σ_m) пропахивания на грядиле (1),

контроллер (500), соединенный с датчиком (Ss) усилия и вибрационным узлом (20; 320; 420) для управления вибрацией вибрационного узла (20; 420) согласно значению усилия, определяемому указанным датчиком (Ss) усилия, при этом указанный контроллер (500) установлен таким образом, чтобы получать значения (σ_m) усилия от датчика усилия, стремящиеся к минимальному усилию (σ_min), посредством управления вибрационным узлом (20; 320; 420).

2. Плуг (100) по п. 1, дополнительно содержащий датчик (Sp) мощности, соединенный с вибрационным узлом (20; 320; 420) для определения поглощения энергии (Pa) вибрационного узла, при этом указанный контроллер (500) установлен таким образом, чтобы получать значения поглощения энергии (Pa) от датчика (Sp) мощности, стремящиеся к максимальному необходимому значению (P/σ)_max соотношения между поглощением энергии вибратора и усилием грядиля через управление вибрационным узлом (20; 320; 420).

3. Плуг (100) по п. 1, дополнительно содержащий датчик (Sv) вибрации, соединенный с узлом лемеха-отвала для определения вибрации (a_m) узла лемеха-отвала, при этом указанный контроллер (500) установлен таким образом, чтобы получать значения поглощения вибрации (Pa) от датчика (Sv) вибрации, стремящиеся к максимальному необходимому значению (a/σ)_max соотношения вибрация/усилия через управление вибрационным узлом (20; 320; 420).

4. Плуг (100) по п. 1, в котором указанный вибрационный узел содержит по меньшей мере один вибратор (20; 320; 20a, 20b), содержащий вращающийся вал (S), соединенный по меньшей мере с двумя грузами (m, m’), при этом указанное управление вибрационным узлом выполняют посредством изменения количества оборотов (n) вращающегося вала (S) вибратора.

5. Плуг (100) по п. 1, в котором указанный вибрационный узел содержит вибратор (320), содержащий:

вращающийся вал (S),

первый груз (m), соединенный с вращающимся валом (S),

второй груз (m'), установленный с возможностью вращения на вращающемся валу (S), при этом прямые линии, проходящие через центры тяжести двух грузов (m,m’) и ось (A) вращающегося вала, образуют угол (α), который идентифицирует угловое положение двух грузов (m, m’),

отклоняющее устройство (300), соединенное с указанным вторым грузом (m') для перемещения указанного второго груза (m') относительно первого груза таким образом, чтобы изменять угловое положение двух грузов (m, m’) и блокировать указанный второй груз (m') на своем месте таким образом, чтобы поддерживать необходимое угловое положение;

при этом указанное управление вибрационным узлом (320; 420) обеспечивается посредством изменения углового положения двух грузов (m, m’) отклоняющим устройством (300).

6. Плуг (100) по п. 4, в котором указанным отклоняющим устройством (300) является двигатель обратного хода или бесщеточный двигатель.

7. Плуг (100) по п. 5, в котором указанный вибрационный узел содержит вибратор (320), содержащий по меньшей мере две пары (C1, C2) грузов (m, m’), при этом в каждой паре грузов первый груз (m) прикреплен к вращающемуся валу (S), а второй груз (m') вращается относительно вращающегося вала (S), при этом указанное отклоняющее устройство (300) соединено с указанным вторым грузом (m').

8. Плуг (100) по п. 1, в котором указанный вибрационный узел (420) содержит:

два вибратора (20a, 20b), каждый из которых имеет по меньшей мере один груз, соединенный с вращающимся валом,

два двигателя (MTa, MTb), приводящих во вращение соответственно вращающиеся валы указанных вибраторов (20a, 20b),

систему (400) управления и регулирования, используемую для регулирования и управления скоростью вращения валов вибраторов (20a, 20b) и взаимным смещением грузов двух вибраторов таким образом, чтобы изменять взаимное смещение грузов двух вибраторов и поддерживать одинаковую скорость вращения, как у валов двух вибраторов,

при этом указанное управление вибрационным узлом (420) обеспечивается посредством регулирования и управления скоростью вращения валов вибраторов (20a, 20b) и взаимного смещения грузов двух вибраторов посредством указанной системы (400) управления и регулирования.

9. Плуг (100) по п. 8, в котором указанная система (400) управления и регулирования содержит:

два кодовых датчика (ENa, ENb), соединенных с двумя вибраторами для определения углового положения грузов двух вибраторов,

два источника электроэнергии (ALa, ALb), соединенные с двигателями (MTa, MTb) вибраторов, и

один блок управления (UC), соединенный с указанными кодовыми датчиками (ENa, ENb) и источниками электроэнергии (ALa, ALb) для управления скоростью вращения двигателей и взаимным смещением грузов вибраторов.

10. Плуг (100) по п. 9, в котором указанная система (400) управления и регулирования обеспечивает вращение вращающихся валов вибраторов в одном и том же направлении для обеспечения всенаправленной вибрации или в противоположном направлении для обеспечения однонаправленной вибрации.