ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ ОРУДИЕ С УСТРОЙСТВОМ ОБРАТНОГО ПРИКАТЫВАНИЯ Российский патент 2018 года по МПК A01B49/02 A01B63/22 

Настоящее изобретение относится к буксируемому почвообрабатывающему орудию согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Буксируемое почвообрабатывающее орудие имеет, как правило, большую ширину рабочего захвата и, таким образом, большое количество расположенных в ряд и последовательно друг за другом почворыхлительных инструментов, сведенных вместе в одной зоне и предназначенных для взрезания или вскрытия поверхности пахотного грунта, также для его рыхления и перемешивания с остатками урожая.

Кроме этого, сзади этой инструментальной зоны расположено, как правило, устройство обратного прикатывания, частично снова уплотняющее разрыхленный и размельченный грунт, чтобы обеспечить для последующего посева капиллярное водоснабжение посевных побегов. Так как для этих широких почвообрабатывающих орудий необходима очень большая тяговая сила, трактор-буксир попадает на границу скольжения, т.е. его приводные колеса начинают буксовать и перестают обеспечивать тяговое усилие. Подход к решению этой проблемы представлен в документе DE 102011050195 В4 и в документе DE 202011107598 U1, согласно которым мобильное тяговое устройство и сцепленные с ним гидроцилиндры регулируют перенос части веса оборудования с повышением силы тяги на сцепное устройство трактора. Однако такой вариант выполнения, в частности, на неровной местности постоянно меняет направление тяги, проходящее между местами крепления почворыхлительного оборудования и сцепным устройством трактора. В этом случае сложно обеспечить неизменную рабочую глубину почворыхлительного оборудования, не смотря на наличие расположенных перед оборудованием регулирующих глубину захвата колес. Изменяющаяся линия тяги и фактическое распределение сил вынуждает постоянно регулировать силу давления на сцепное устройство трактора. Другой путь решения раскрыт в описании документа DE 102008032592 А1, в котором буксируемое устройство соединено с трехточечной гидравликой трактора, а вес оборудования, а также часть нагрузки на переднюю ось трактора посредством дополнительных накопителей энергии эффективно и с увеличением силы тяги переложены на заднюю ось трактора. Неподвижная установка буксирного устройства обеспечивает постоянное направление линии тяги от мест крепления почворыхлительного оборудования к месту его подвеса на тракторе. Однако на неровной местности рабочая глубина почворыхлительного оборудования может отклоняться от заданного значения. В результате почва только частично обработана или возникает превышающая тяговые возможности трактора необходимая для почвообрабатывающего орудия сила тяги. В другом описании документа DE 102007011297 А1 раскрыта схема буксируемого сошника, в которой один или два двухдисковых сошника опираются на несущее колесо, на несущей консоли которого закреплены с возможность регулирования прижимного давления дополнительные прижимные катки, закрывающие посевные борозды.

Опираясь на уровень техники, задача изобретения состоит в устранении вышеназванных недостатков и в обеспечении стабильности регулирования рабочей глубины буксируемого почвообрабатывающего орудия.

Эту задачу решают посредством признаков отличительной части пункта 1 формулы изобретения.

При условии, что рабочая глубина почворыхлительного оборудования задана устройством установки рабочей глубины, опорное давление на грунт которого ограничивает или регулирует устройство управления и регулирования, большая часть веса оборудования нагружает устройство обратного прикатывания и обеспечивает его эффективность, а другая часть веса оборудования нагружает через сцепное устройство заднюю ось трактора. При повышении или понижении опорного давления устройства установки рабочей глубины органы установки посредством устройства управления и регулирования подстраивают высоту установки устройства обратного подкатывания относительно почворыхлительного оборудования. При заданном весе оборудования предпочтительно происходит постоянное распределение веса оборудования между сцепным устройством, устройством установки рабочей глубины и устройством обратного подкатывания.

В специальном варианте осуществления изобретения минимальное расстояние между устройством установки рабочей глубины и почворыхлительным оборудованием меньше минимального расстояния между зоной почворыхлительного оборудования и устройством обратного подкатывания. Это обеспечивает при малых ходах органов установки дополнительный запас регулировки высоты устройства обратного подкатывания с одновременным повышением точности регулировки.

В другом варианте осуществления изобретения устройство установки рабочей глубины выполнено с возможностью ступенчатой или плавной предварительной установки или регулировки опорного давления. Предварительная установка регулируемого опорного давления просто реагирует на различное качество грунта и повышает за счет этого качество регулировки опорного давления. Предварительная установка регулируемого опорного давления возможна как через устройство управления и регулирования, так и через дополнительное устройство ввода на тракторе, которое осуществляет обмен данными с устройством управления и регулирования.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения опорное давление на грунт устройства установки рабочей глубины определяют с помощью средств измерения. Средства измерения соединены с устройством управления и регулирования. Посредством непосредственного соотнесения измерительного приспособления, например штыревого датчика силы или пленочного тензодатчика, с устройством установки рабочей глубины просто по факту определяют силу прилегания или опорное давление напрямую или через известные рычажные пропорции. Возможна также частичная пружинная подвеска устройства установки рабочей глубины. Силу прилегания или опорное давление высчитывают посредством определения хода пружины подвески или пружины, например, с датчиком перемещения на основе известной жесткости пружины. Положение устройства установки высоты можно изменять также посредством изменения вертикального расстояния между органами регулировки и почворыхлительным оборудованием или рамой. Необходимое для этого рабочее усилие органов регулировки или, например, гидравлическое давление регулировки определяют с помощью датчиков и используют для вычисления силы прилегания или опорного давления с помощью устройства управления и регулирования.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения рабочее усилие органов регулировки для установки высоты устройства обратного прикатывания фиксируют с помощью устройства управления и регулирования и используют для регулировки опорного давления устройства установки рабочей глубины. Фиксированием рабочих усилий органов регулировки для установки высоты устройства обратного прикатывания можно с помощью устройства управления и регулирования при известных или замеренных геометрии и размерах рамы высчитывать и задавать в качестве выходной величины опорное давление устройства установки рабочей глубины.

В одном из вариантов выполнения почвообрабатывающего орудия использованы дополнительные органы приведения рамы в рабочее положение, зафиксированные рабочие усилия которых служат для установки опорного давления устройства установки рабочей глубины и для его регулирования посредством устройства управления и регулирования.

Возможно также выполнение устройства управления и регулирования в виде трехпозиционного регулятора. Такое выполнение обеспечивает возможность простого направления цифровых сигналов управления от устройства управления и регулирования на органы регулировки и элементы центрирования. Речь идет, в частности, о двухпозиционных регулирующих гидроклапанах и гидравлических или пневматических регулирующих цилиндрах в качестве органов регулировки. Возможна также, например, установка веретенных электроприводов.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения устройство управления и регулирования выполнено с возможностью управления элементами регулировки и центрирования трактора. Управление, например, гидроклапанами управления трактора, соединенными с органами регулировки почвообрабатывающего орудия, обеспечивает возможность отказа с целью экономии, например, от дополнительных клапанов управления на почвообрабатывающем орудии. Передачу данных между устройством управления и регулирования и элементами регулирования и центровки трактора осуществляют электро-аналоговым или цифровым способом через систему шин данных или беспроводным способом по радио.

В одном из вариантов осуществления изобретения устройства установки рабочей глубины расположены сбоку зоны почвообрабатывающего орудия. Расположение сбоку зоны почвообрабатывающего орудия обеспечивает возможность высокой точности установки рабочей глубины. В предпочтительном варианте осуществления изобретения зона почворыхлительного оборудования, по меньшей мере, ее первые ряды, выполнены с трапециевидным расположением почворыхлительного оборудования. Окружающая почворыхлительное оборудование виртуальная трапециевидная окантовка образует свободное пространство, в котором устройство установки рабочей глубины расположено относительно рамы сбоку от первого ряда оборудования и перед самым внешним инструментом последующих рядов оборудования. Это дополнительно в значительной мере обеспечивает точность установки рабочей глубины. Кроме этого, обеспечена возможность полноплощадной обработки грунта до границы пашни без выхода устройства установки рабочей глубины за пределы этой зоны и предотвращает его столкновение, например, с препятсивями. Трапециевидное расположение почворыхлительного оборудования обеспечивает возможность лучшей боковой управляемости оборудования по колее и его стабилизацию.

В другом варианте осуществления изобретения сцепное устройство оборудовано дополнительным органом регулировки, чтобы переложить часть веса почвообрабатывающего орудия на трактор. Это обеспечивает возможность гибкого варьирования распределения веса между трактором и устройством обратного подкатывания. Продолжение регулирования опорного давления в устройстве установки рабочей глубины обеспечивает за счет дополнительного органа регулировки поддержание также постоянного распределения веса между трактором и почвообрабатывающим орудием. В частности, перенос веса на трактор посредством усилителя тяги в качестве органа регулировки, взаимодействующего с трехточечной гидравликой трактора, не оказывает отрицательного влияния на качество регулирования опорного давления устройства установки рабочей глубины.

Также предложено оснащение почвообрабатывающего орудия транспортным шасси, выполненным предпочтительно с возможностью регулировки по высоте. Такая форма выполнения обеспечивает возможность простой транспортировки почвообрабатывающего орудия по дорогам общего пользования. Расположение шасси между зоной почворыхлительного оборудования и устройством обратного подкатывания обеспечивает особенно высокую маневренность сцепки трактора и оборудования. Если из соображений условий обработки почвы отказываются от полноплощадного обратного подкатывания, транспортное шасси полностью или частично выполняет задачу устройства обратного подкатывания или служит органом регулировки опорного давления устройства установки рабочей глубины.

В другом варианте осуществления изобретения транспортное шасси выполнено с возможностью регулировки по высоте с помощью органов регулировки по схеме последовательного включения с органами регулировки высоты устройства обратного подкатывания. Таким образом, с помощью манипулятора обеспечен режим максимального управление опорным давлением устройства установки рабочей глубины и выведением шасси.

Изобретение относится, в частности, к почвообрабатывающему орудию, выполненному в виде вилочного культиватора или компактного дискового культиватора. В частности, такое оборудование нуждается с увеличением рабочей глубины в высокой тяговой силе и в преимуществах регулируемой установки рабочей глубины.

Изобретение отличается, в частности, тем, что при примерно неизменном давлении на устройство обратного прикатывания создана постоянная линия тяги "буксир-оборудование", обеспечивающая неизменные тяговые характеристики трактора-буксира, за счет ограничения и регулирования опорного давления устройства установки рабочей глубины на грунт. Обеспечена также возможность простого применения усилителя тяги на буксире, так как вследствие большой удаленности органов регулировки от усилителя тяги отсутствует отрицательное воздействие на работу усилителя тяги. Устройство установки рабочей глубины оптимально работает при постоянном контакте с грунтом с регулируемым опорным давлением, в частности, и на неровной местности и обеспечивает неизменный рабочий результат почвообрабатывающего орудия без каких-либо перегрузок Остающаяся неизменной рабочая глубина и уменьшение пробуксовки трактора сокращает необходимый объем приводной энергии и тем самым сокращает до минимума расход топлива и выброс СО².

Детали и другие преимущества объекта изобретения приведены в нижеследующем описании и соответствующих чертежах, на которых показан вариант осуществления изобретения с соответствующими подробностям и деталями. На чертежах представлено следующее:

Фиг. 1 - боковая проекция связки трактора и буксируемого почвообрабатывающего орудия.

Фиг. 2 - аксонометрия буксируемого почвообрабатывающего орудия.

На Фигуре 1 показано почвообрабатывающее орудие 1 в боковой проекции. Оно соединено посредством сцепного устройства 2 и навесной рамы 15 с верхней и нижней тягами 16, 17 трехточечной гидравлики трактора-буксира 3. Трехточечная гидравлика приподнимает переднюю зону почвообрабатывающего орудия 1. Кроме этого, трактор 3 обеспечивает через непоказанную детально проводку гидравлическое и электроснабжение почвообрабатывающего орудия 1 и устройства 10 управления и регулирования. Устройство 10 управления и регулирования выполнено в виде мобильного контроллера, обрабатывающего и обсчитывающего данные измерительных средств 11 и сигнальных датчиков и передающего необходимые сигналы управления на органы или средства 8 регулировки. Сигналы управления поступают на средства 8 регулировки напрямую или через непоказанные детально коммутаторы в виде силовых электровыключателей или гидро- или пневмоклапанов. Одновременно параллельно могут быть задействованы и дополнительные средства регулировки 12, 13, 28, 36, 40. Устройство 10 управления и регулирования соединено с непоказанным блоком индикации или пультом управления на оборудовании или на тракторе 3. На навесной раме 15 закреплено на шарнире с несколькими степенями свободы сцепное устройство 2, компенсирующее повороты относительно поперечной оси, качания и рулевые движения между трактором 3 и почвообрабатывающим орудием 1. Над сцепным устройством 2 на шарнире, между сцепным устройством 2 и навесной рамой 15 установлено средство регулировки 13 в виде гидроцилиндра, обеспечивающее переложение веса с оборудования или передней оси трактора на заднюю ось трактора и выполняющее функцию усилителя тяги. Сцепное устройство 2, с одной стороны, закреплено на раме 4 и опирается через подкос 18 на также закрепленную на раме 4 стойку 20, закрепленную на раме 4 дополнительными подкосами 19. На раме 4 с продольными и поперечными промежутками закреплено поперечными рядами почворыхлительное оборудование 5, 5', 5'' в виде односторонних стрельчатых культиваторов. Виртуальное обрамление этой схемы расположения почворыхлительного оборудования 5 в вертикальной проекции образует примерно трапециевидную форму с расширением назад. Сбоку рамы 4 закреплены с возможностью регулировки высоты устройства 9 установки рабочей глубины. Устройство 9 установки рабочей глубины включает опорной каток 26, установленный с возможностью вращения на поворотном рычаге 25, установленном с возможностью вертикального смещения на раме 4 и опирающемся стяжной муфтой 24 на плоскую серьгу 27, опирающуюся средством установки 28 в виде гидроцилиндра на раму 4. Измерительное средство 11 в виде штыревого датчика силы, соединяющего плоскую серьгу 27 со стяжной муфтой 24, определяет опорное давление или силу прилегания устройства 9 установки рабочей глубины на грунт 7. Для определения опорного давления устройства 9 установки рабочей глубины применяют также датчик давления в гидромагистрали средства установки 28. Вместо опорного катка 26 могут быть также использованы полозки, копирующие башмак, или другие средства установки рабочей глубины.

За рамой 4 вертикально, с возможностью поворота установлена на шарнирах 22 дополнительная рама 21, несущая устройство 6 обратного подкатывания. Между рамой 21 и стойкой 20 с промежутком относительно шарнира 22 установлено дополнительное средство регулировки 8 в виде удлиненного гидроцилиндра.

Изменение длины этого средства установки 8 устройством 10 управления и регулирования поворачивает раму 21 с устройством 6 обратного подкатывания вокруг оси шарнира 22 и обеспечивает возможность изменения высоты устройства 6 обратного подкатывания относительно почворыхлительного оборудования 5, 5', 5''.

При повышении измеренного опорного давления устройства 9 установки рабочей глубины на грунт 7, например, при наезде на неровность грунта устройство 10 управления и регулирования выдает сигнал средству установки 8 на продолжение движения до достижения устройством 10 установки рабочей глубины заданного опорного давления. При понижении измеренного опорного давления устройство 10 управления и регулирования действует наоборот и выдает средству установки 8 сигнал на заглубление до достижения устройством 9 установки рабочей глубины снова заданного опорного давления на грунт 7. Таким образом, обеспечены постоянный контакт и опорное давление устройства 9 установки рабочей глубины с грунтом 7 и сохранение заданной рабочей глубины почворыхлительным оборудованием 5, 5', 5'' даже при движении по неровной и бугристой местности. При этом нагрузка на устройство 6 обратного прикатывания остается примерно неизменной, а линия тяги между навесной рамой 15 и почворыхлительным оборудованием 5, 5', 5'' соответствует идеальному направлению. Перед устройством 6 обратного прикатывания установлен комплект разравнивающего оборудования 23 в виде подрезанных под углом вращающихся пустотелых дисков, снова заравнивающих поднятые последним рядом почворыхлительного оборудования 5'' насыпи рыхлого грунта. Кроме этого, на раме 21 на шарнирном соединении установлено с возможностью вертикального смещения транспортное шасси 14, включающее, как правило, раму шасси 38, опорную ось 39 и опорные колеса 41 и на которое нацепляют с помощью средств регулировки 40 в виде гидроцилиндров почвообрабатывающее орудие 1 для транспортировки и реверсивного режима работы. Гидроцилиндры получают масло под давлением от трактора. Во время обработки почвы транспортное шасси 14 приподнимается, как показано, над грунтом 7.

На Фигуре 2 показана аксонометрия того же почвообрабатывающего орудия 1. Рама 4 включает центральную часть 30 и две соединенные с ней с возможностью поворота боковые части 29, 29'. Четыре средства регулировки 12 откидывают боковые части 29, 29' из вертикального, неширокого транспортного положения в горизонтальное, как показано, рабочее положение. Благодаря рычажному действию средств регулировки 12 с осью в шарнирах 31 и расположенных на отстоянии от шарниров 31 устройств 9 установки рабочей глубины штыревые датчики силы или приборы измерения давления определяют усилия установки для средств регулировки 12 и тем самым устройство 10 управления и регулирования определяет и регулирует опорное давление устройства 9 установки рабочей глубины на грунт 7. Так же, как и передняя рама 4, заднее устройство 6 обратного подкатывания выполнено с возможностью раскладывания для перевода из транспортного положения в рабочее положение. Устройство 6 обратного подкатывания включает переднюю и заднюю пары катков 32, 33, причем каждый из катков занимает одну половину агрегата. Катки 32, 33 установлены с возможностью вращения в раме 34 катков. В свою очередь, рама 34 катков установлена маятниковым образом на каждом из поворотных рычагов 35, выполненных с возможностью поворота из рабочего положения в транспортное положение посредством средств регулировки 36. Схема расположения выполнена в этом случае с зеркальной симметрией. Средства регулировки 36 и поворотные рычаги 35 установлены на центральной раме 37, относящейся к раме 21. Возможно также наличие только одной пары катков в качестве боковой пары. Возможно также самое разнообразное выполнение катков, в том числе в виде шинных почвоуплотнителей, которые можно использовать и для транспортировки оборудования по дорогам общего пользования. Устройство 6 обратного подкатывания уплотняет разрыхленный грунт 7 по всей площади. Однако возможно и обратное подкатывание и полосами. Устройство 6 обратного подкатывания выполнено многообразно подвижным с несколькими степенями свободы. Решающее значение для функционирования имеет только возможность регулирования по вертикали или по высоте устройства 6 обратного подкатывания относительно почворыхлительного оборудования 5, 5', 5''.

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к почвообрабатывающим орудиям. Почворыхлительным оборудованием буксируемого трактором почвообрабатывающего орудия управляет устройство установки рабочей глубины с возможностью регулировки опорного давления для обеспечения возможности постоянной загруженности установленного сзади регулируемого устройства обратного подкатывания и при работе на неровной местности при сохранении оптимального направления линии тяги между трактором и почвообрабатывающим орудием. Таким конструктивным решением обеспечивается стабильность регулирования рабочей глубины буксируемого почвообрабатывающего орудия. 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Буксируемое почвообрабатывающее орудие (1), в частности, культиватор глубокого разрыхления или компактный дисковый культиватор, включающий сцепное устройство (2) для подвески на трактор (3) и соединенную со сцепным устройством (2) раму (4), и соединенное с рамой (4) почворыхлительное оборудование (5), причем за почворыхлительным оборудованием (5) установлено устройство (6) обратного подкатывания для уплотнения рыхлого грунта (7), причем устройство (6) обратного подкатывания выполнено с возможностью регулировки по высоте относительно почворыхлительного оборудования (5) посредством по меньшей мере одного средства регулировки (8) под воздействием третьей силы, причем рядом с зоной почворыхлительного оборудования (5) расположено по меньшей мере одно устройство (9) установки рабочей глубины, отличающееся тем, что средства регулировки (8) высоты устройства (6) обратного подкатывания выполнены с возможностью регулирования опорного давления на грунт (7) устройства (9) установки рабочей глубины с помощью устройства (10) управления и регулирования, причем таким образом, что при повышении или понижении опорного давления устройства (9) установки рабочей глубины регулировку по высоте устройства (6) обратного подкатывания подстраивают устройством (10) управления и регулирования с помощью средства регулировки (8).

2. Почвообрабатывающее орудие по п. 1, отличающееся тем, что минимальный промежуток между устройством (9) установки рабочей глубины и одним из почворыхлительных приспособлений выполнен меньше, чем минимальное расстояние между зоной почворыхлительного оборудования (5) и устройством (6) обратного подкатывания.

3. Почвообрабатывающее орудие по п. 1 или 2, отличающееся тем, что опорное давление устройства (9) установки рабочей глубины на грунт (7) задается и регулируется ступенчато или плавно.

4. Почвообрабатывающее орудие по п. 1 или 2, отличающееся тем, что опорное давление устройства (9) установки рабочей глубины на грунт (7) определяется с помощью измерительных средств (11), установленных на устройстве (9) установки рабочей глубины.

5. Почвообрабатывающее орудие по п. 1 или 2, отличающееся тем, что установочные усилия средств регулировки (8) для изменения высоты устройства (6) обратного подкатывания фиксируют с помощью устройства (10) управления и регулирования и используют для регулирования опорного давления устройства (9) установки рабочей глубины.

6. Почвообрабатывающее орудие по п. 1 или 2, отличающееся тем, что установлены дополнительные средства (12) регулировки рамы (4) для перевода рамы в рабочее положение, установочные усилия которых позволяют определить опорное давление устройства (9) установки рабочей глубины и их используют для его регулировки с помощью устройства (10) управления и регулирования.

7. Почвообрабатывающее орудие по п. 1 или 2, отличающееся тем, что устройство (10) управления и регулирования выполнено в виде трехточечного регулятора.

8. Почвообрабатывающее орудие по п. 1 или 2, отличающееся тем, что устройство (10) управления и регулирования выполнено с возможностью воздействия на органы управления или регулировки трактора (3).

9. Почвообрабатывающее орудие по п. 1 или 2, отличающееся тем, что устройство (9) установки рабочей глубины расположено сбоку зоны почворыхлительного оборудования (5).

10. Почвообрабатывающее орудие по п. 1 или 2, отличающееся тем, что зона почворыхлительного оборудования (5) по меньшей мере в его первых рядах образует трапециевидную схему распределения почворыхлительного оборудования (5).

11. Почвообрабатывающее орудие по п. 1 или 2, отличающееся тем, что со сцепным устройством (2) соотнесено по меньшей мере одно дополнительное средство регулировки (13), выполненное с возможностью переноса части веса почвообрабатывающего орудия (1) на трактор (3).

12. Почвообрабатывающее орудие по п. 1 или 2, отличающееся тем, что с почвообрабатывающим орудием (1) соотнесено предпочтительно регулируемое по высоте транспортное шасси (14).

13. Почвообрабатывающее орудие по п. 1 или 2, отличающееся тем, что транспортное шасси (14) вместе со средствами регулировки (40) предназначено для включения последовательного режима работы со средствами регулировки (8) для изменения по высоте устройства (6) обратного подкатывания.