УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ Российский патент 2023 года по МПК A01B33/06 A01B33/10 A01B33/08 A01B63/30 

Уровень техники

Существует множество устройств для обработки почвы [1, 2, 3].

Прототип [4].

Раскрытие сущности изобретения

Технический результат – расширение ассортимента устройств для рыхления почвы.

Сущность изобретения состоит в том, что рабочий орган выполненный в виде одного или нескольких спиралевидных зубьев, посредством силового привода ввинчивается в почву, а с помощью обгонной муфты извлекается из почвы без вращательных движений производя ее рыхление.

Краткое описание чертежей.

На Фиг. 1 вариант реализации устройства. Транспортное средство 1 в виде четырехколесной тележки 2 состоящей из платформы 3 и колес 4, обладает способностью перемещаться по почве 5, под воздействием ручного силового привода, за рукоятку 6. На платформе 3 находятся две стойки 7, 8 неподвижно закрепленные на платформе 3. Стойки 7,8 могут быть закреплены как перпендикулярно к платформе 3, так и под углом к ней. В данном варианте изобретения, стойки закреплены перпендикулярно. Со стойками 7,8 образует подвижное соединение электродвигатель 9, который является частью силового привода для обработки почвы 5. Электродвигатель 9 соединен со стойками 7,8 посредством втулок 10 с соединительными планками 11, соединяющими электродвигатель 9 и втулки 10, и обладает возможностью перемещаться по стойкам 7,8 вверх и вниз. Втулки 10 могут быть просто надеты на стойки 7, 8 и перемещаться по ним вверх и вниз преодолевая силу трения, так и могут быть снабжены подшипниками скольжения, для уменьшения силы трения. Посредством ручного блока управления 12 закрепленного на рукоятке 6 подается электрический ток от аккумулятора 13, закрепленного на платформе 3 на электродвигатель 9. Электрический ток от аккумулятора 13 к блоку управления 12 и к электродвигателю 9 подается по проводам 14. Вал 15 электродвигателя 9, снабженный резьбой, образует с гайкой находящейся в платформе 3 винтовую или шарико-винтовую пару. Устройство содержит приспособление 16 для передачи вращения вала 15 электродвигателя 9, входящего в состав силового привода на рабочий орган только в одном направлении вращения. В данном варианте реализации этим устройством является обгонная муфта 16 [5]. При вращении вала 15 двигателя 9 по часовой стрелке - вид сверху, происходит передача вращения вала 15 на рабочий орган 17 выполненный в виде одного или нескольких спиралевидных зубьев. После окончания процесса ввинчивания зубьев 17 в почву 5, происходит переключение, посредством ручного блока управления 12, режима работы двигателя 9 и вал 15 двигателя 9 начинает вращаться против часовой стрелки, вид сверху. Обгонная муфта 16 передает вращение вала 15 на рабочий орган 17 при вращении по часовой стрелке и не передает при вращении вала 15 двигателя 9 против часовой стрелки. То есть при вращении вала 15 двигателя 9 против часовой стрелки рабочий орган 17 не вывинчивается из почвы, а вытягивается из почвы 5, производя ее рыхление. На данном чертеже гайка образующая с валом 15 винтовую или шарико-винтовую пару находится в середине платформы и на чертеже не показана. При вращении вала 15 по часовой стрелке винтовая или шарико-винтовая пара находящаяся в середине платформы, обеспечивает перемещение рабочего органа 17 находящегося на валу 15 вниз, а при вращении вала 15 против часовой стрелки вверх. Соответственно двигатель 9 также будет перемещаться вниз и вверх по стойкам 7,8. В данном варианте реализации рабочий орган 17 содержит один зуб спиралевидной формы и ввинчивается в землю аналогично штопора. Платформа 3 может быть изготовлена из металла или дерева или пластмассы или из композиционного материала. В данном варианте реализации приспособлением для передачи вращения вала 15 только в одном направлении является обгонная муфта 16.

На Фиг. 2 изображен внешний вид рабочего органа 17, прикрепленного к обгонной муфте 16. Обгонная муфта 16 представляет собой деталь в форме цилиндра с боковой поверхностью цилиндра 18, и основаниями цилиндра. Основание цилиндра обращенное к почве является нижним основанием цилиндра 19, на котором закреплен рабочий орган в виде спиралевидных винтовых зубьев 17, ввинчивающихся в почву при вращении вала 15, по часовой стрелке и не вращающиеся вместе с валом 15 при вращении вала 15 против часовой стрелки. В данном варианте реализации рабочий орган содержит один зуб спиралевидной формы и ввинчивается в землю аналогично штопора. Верхнее основание 20 цилиндра обращено к платформе 3. Верхнее основание 20 содержит отверстие 21, в которое входит вал 15.

На Фиг. 3 вариант реализации устройства обгонной муфты 16. Внутри муфты 16 - вид сверху без верхнего основания 20, расположена деталь 22, неподвижно соединенная с валом 15. Внутри муфты 16 расположены шарики или ролики 23, подпружиненные пружинами 24, постоянно прижимающие шарики или ролики 23 к внутренней поверхности. При вращении вала 15 по часовой стрелке - вид сверху, шарики или ролики 23 будут прижиматься между внутренней поверхностью 25 и деталью 22. Деталь 22 будет передавать вращение вала 15 на цилиндр 18, и зубья расположенные на нижней части 19 цилиндра будут ввинчиваться в почву. После изменения режима работы двигателя, посредством блока управления, при вращении вала 15 против часовой стрелки - вид сверху, шарики или ролики 23, не будут прижиматься к внутренней поверхности 25 цилиндра 18 и деталью 22, и деталь 22 будет проворачиваться внутри цилиндра не передавая вращение оси 15 на цилиндр и закрепленные на нем зубья. Рабочий орган 17 будет вытягиваться из почвы и одновременно производить рыхление почвы. Ось 15 может быть закреплена на детали 22 любым известным способом - склейка, сварка. Составные части обгонной муфты 16, находящиеся внутри цилиндра могут работать как без смазки, так и иметь смазку залитую в объем цилиндра, для уменьшения трения между составными частями.

На Фиг. 4 вариант реализации обгонной муфты. Для уменьшения трения между движущимися частями обгонной муфты 16, имеются один или два упорных подшипника 26. Один из них может быть расположен в нижней части цилиндра, для уменьшения трения между деталью 22 и внутренней поверхностью нижнего основания 19 цилиндра, другой может быть расположен в верхней части цилиндра, для уменьшения трения между деталью 22 и внутренней поверхностью верхнего основания 20 цилиндра 18, при вытягивании рабочего органа 17 из почвы. На чертеже изображен упорный подшипник в верхней части цилиндра - вид сверху.

На Фиг. 5 вариант расположения винтовой пары в платформе 3. Винтовая пара образуется валом 15, соединенным с двигателем 9 и гайкой 27. Гайка 27 крепится к платформе 3 посредством болтового соединения 28. При вращении вала 15 по часовой стрелке, вид сверху, будет происходить преобразование вращательного движения вала 15 в осевое перемещение вниз, в направлении почвы, ввинчивая рабочий орган 17 в виде зубьев в почву, а при вращении вала 15 против часовой стрелки осевое перемещение вала будет направлено вверх и будет вытягивать рабочий орган из почвы. Гайка 27 может крепиться к платформе 3 любым известным способом, например пайка или сварка.

На Фиг. 6 вариант расположения шарико-винтовой пары в платформе 3. Шарико-винтовая пара образуется валом 15, соединенным с двигателем 9 и гайкой 29. Гайка 29 крепится к платформе 3 посредством болтового соединения 28. При вращении вала 15 по часовой стрелке, вид сверху будет происходить преобразование вращательного движения вала 15 в осевое перемещение вниз, в направлении почвы, ввинчивая рабочий орган 17 в виде зубьев в почву, а при вращении вала 15 против часовой стрелки осевое перемещение вала будет направлено вверх и будет вытягивать рабочий орган из почвы. Гайка 29 может крепиться к платформе 3 любым известным способом, например пайка или сварка.

На Фиг. 7 вариант реализации обгонной муфты 16 с неподвижно закрепленным на ней рабочим органом 17 в виде спиралевидных зубцов. При вращении обгонной муфты 16 по часовой стрелке зубцы 17 ввинчиваются в почву, а при вращении против часовой стрелки вытягиваются из почвы. Возможно применение любых видов и форм спиралевидных зубцов[6-14]. Рабочий орган 17 в виде спиралевидных зубцов неподвижно закреплен на нижнем основании 19 цилиндра.

На Фиг. 8 вариант реализации обгонной муфты 16 с приспособлением для замены рабочего органа на другой, в случае его поломки или другой формы зубьев в зависимости от вида почвы. В данном варианте реализации рабочий орган является съемным. На середине нижнего основания 19 цилиндра закреплена цилиндрическая деталь 30. На цилиндрической детали 31, закреплен рабочий орган 17, в виде спиралевидных зубьев. Детали 30 и 31 помещены во втулку 32. Болтовые соединения 33, 34 закрепляют детали 30,31 во втулке 32. Посредством втулки 32 с закрепленными в ней деталями 30,31, вращение цилиндра 18 передается на рабочий орган 17.

На Фиг. 9 вариант реализации устройства на транспортном средстве 1 в виде трехколесной тележки 35, где вместо платформы используется рама 36 в качестве несущей конструкции для составных частей устройства. На раме 36 установлен силовой привод, обеспечивающий передвижение устройства по почве. Электродвигатель 37 входящий в силовой привод, закреплен на раме 36, посредством планок 38,39 и соединительных планок 40,41, прикрепленных к электродвигателю 37 и планкам 38,39. При вращении вала 42 двигателя 37 колеса 2 соединенные с валом 42 вращаются и транспортное средство 1 движется. На обоих концах вала 42 закреплены колеса, на данном чертеже второе колесо находится с другой тележки 35 и на чертеже не показано. В носовой части тележки 35 расположено колесо 43, направляющее движение транспортного средства 1. Для изменения направления движения тележки 35 имеется силовой привод, содержащий электродвигатель 44, при подаче напряжения питания на который, изменяется угол поворота колеса 43 и транспортное средство меняет направление своего движения. Электродвигатель 44 связанный с колесом 43, закреплен на раме 36 посредством планок 45 и 46. На раме 36 расположен двигатель 9, на стойках 7,8, обеспечивающих движение электродвигателя 9 вверх и вниз. Вал 15 двигателя 9 является частью винтовой или шарико-винтовой пары образуемый валом 15 с гайкой 47, закрепленной на пластине 48, прикрепленной к поперечным пластинам 38 и 49. Стойки 7,8 также установлены на пластине 48. Под пластиной 48 находится муфта 16 и рабочий орган 17 с зубцами. На полке 50 находится аккумулятор 13, соединенный с электронным блоком управления 51. Электронный блок управления 51 обеспечивает управление всеми силовыми приводами входящими в устройство. Он может функционировать как по заложенной в него программе, либо от внешнего источника сигналов, например, от компьютера 52 или устройства мобильной связи посредством антенны 53, закрепленной на блоке управления 51 и компьютере 52. Электрический ток от блока управления 51 к электродвигателям подается по проводам 14. Провода 14 могут прикрепляться к раме посредством хомутов 54. Ток от блока управления 51 на электродвигатели подается по двужильному проводу 14, на чертеже они показаны одной линией. Подразумевается, что это двужильный провод в изоляции. Аккумулятор 13 соединен с блоком управления 51 проводниками 55,56. Питание устройства может осуществляться как от автономного источника питания, так и от любого внешнего источника питания.

На Фиг. 10 вариант реализации устройства содержащего приспособление для внесения семян в почву. На задней части платформы 3, находится робот манипулятор 57, который забирает семена 58 из емкости 59 и вносит их в почву 5.

На Фиг. 11 робот манипулятор 57, вносит семена 58 в почву 5.

Осуществление изобретения

Обгонная муфта [5] - самодействующая механическая муфта, полумуфты которой могут самостоятельно автоматически соединяться и разъединяться в зависимости от направления их относительного вращения или в зависимости от относительной разницы скоростей их вращения. В данном изобретении обгонная муфта передает вращение силового привода, только в одном направлении.

Под силовым приводом понимается совокупность устройств, предназначенных для приведения в действие машин, в данном изобретении понимается совокупность приводов для ввинчивания рабочего органа в почву и извлечения из нее, перемещения устройства по почве и изменения направления его движения.

Блок питания - устройство, предназначенное для формирования напряжения, необходимого для функционирования, силового привода, в данном изобретении силовых приводов. Блок питания может быть совмещен с устройством, так и быть внешним, не находящимся на транспортном средстве.

Блок управления может быть выполнен в виде микропроцессорного блока управления[16, 17, 18], например, в виде микроконтроллера. Блок управления осуществляет управление всеми электронными устройствами, в частности управление работой силовых приводов, по заданной программе. Блок управления может находиться как на самом транспортном средстве, так и быть совмещенным с внешними устройствами, например, с внешним компьютером или устройством мобильной связи. Управление от внешнего блока управления может осуществляться по беспроводной связи[19, 20].

Винтовая пара или шарико-винтовая пара-цилиндрическое резьбовое соединение, предназначенное для преобразования вращательного движения в осевое перемещение.

Транспортное средство - устройство, предназначенное или используемое для перевозки – в данном изобретении транспортное средство служит для транспортировки по обрабатываемой поверхности составных частей устройства.

В данном изобретении используются два вида шасси, это рамное шасси и шасси транспортного средства с несущим кузовом - основание транспортного средства, связывающее агрегаты трансмиссии, агрегаты ходовой части и механизмы управления, в данном изобретении это один из вариантов изобретения содержащий платформу.

Рабочий орган в данном изобретении это один или несколько винтовых спиралевидных зубьев для ввинчивания в почву, и извлечения из нее, они могут быть как заточенными, так и незаточенными.

Устройство может содержать навигационную систему [21, 22, 23.24], для обработки участка земли, с заданными координатами.

Например, может использоваться система агронавигатор, - система параллельного вождения, представляет собой прибор, использующий систему спутниковой навигации, с помощью которого сельхозтехника обрабатывает поля по заданным траекториям. Маршрут при этом задается координатами, а набор функций устройства позволяет контролировать управление машинами.

Источники информации:

1. 112582 RU

2. 2269880 RU

3. 2321195 RU

4. 2286035 RU

5. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3 т./ под ред. И.Н. Жестковой. - 8-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 2001. - Т. 2. - 912 с. - ББК 34.42я2. - УДК 621.001.66 (035)(G). - ISBN 5-217-02964-1.

6. SUN 1187731

7. USN5441118A,

8. ЕР 0264711 A1

9. 119199 RU

10. 120832 RU

11. 2153787 RU

12. 151534 RU

13. 85287 RU

14. DE 29916634 U1

15. Шаляпин В.В. Основы микропроцессорной техники: учеб пособие / Шаляпин В.В. / 2011. - 214 с. Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, 2011

16. Новожилов, О.П. Основы микропроцессорной техники в 2-х томах Кн.1: Учебное пособие / О.П. Новожилов. - М.: РадиоСофт, 2007. - 432 с.

17. Новожилов, О.П. Основы микропроцессорной техники в 2-х томах Кн.2: Учебное пособие / О.П. Новожилов. - М.: РадиоСофт, 2007. - 336 с.

18. Ю.И. Иванов, В.Л. Югай. Микропроцессорные устройства систем управления: Учебное пособие. - Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2005. - 133 с.

19. Беспроводные сети Wi-Fi. - М.: Интернет-университет информационных технологий, Бином. Лаборатория знаний, 2013. - 216 с.

20. Wi-Fi. Беспроводная сеть. Автор: Джон Росс. Издательство: НТ Пресс. Год издания: 2007.

21. Балабанов В.И., Железова С.В., Березовский Е. В., Беленков А.И., Егоров В.В. Навигационные системы в сельском хозяйстве. Координатное земледелие. Под общ. ред. проф. В.И. Балабанова. Допущено УМО по агрономическому образованию. - М.: Из-во РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, 2013. 143 с.

22. Якушев В.В. ТОЧНОЕ ЗЕМЛЕДЕЛИЕ: ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА. - СПб.: ФГБНУ АФИ, 2016 год. - 364 с.

23. Соловьев Ю.А., Спутниковая навигация и ее приложения. М. Эко-Трендз, 2003. - 326 стр.

24. Разработка беспилотных транспортных средств. Автор: Шаошань Лю, Лиюнь Ли, Цзе Тан, Шуаш By, Жан-Люк Годье. Издательство: ДМК Пресс. Год: 2022.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Устройство для обработки почвы содержит транспортное средство с размещенным на нем силовым приводом и блок управления. С силовым приводом соединен рабочий орган для обеспечения его введения в почву ввинчиванием и извлечения из почвы без вывинчивания. Для передачи вращения вала электродвигателя, входящего в состав силового привода, на рабочий орган, предусмотрено приспособление в виде обгонной муфты. Обеспечивается расширение ассортимента устройств для рыхления почвы. 5 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Устройство для обработки почвы, содержащее транспортное средство с размещенным на нем силовым приводом, рабочий орган, соединенный с силовым приводом, обеспечивающим его введение в почву ввинчиванием и извлечение из почвы без вывинчивания, блок управления, отличающееся тем, что содержит приспособление для передачи вращения вала электродвигателя, входящего в состав силового привода, на рабочий орган, в виде обгонной муфты.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит съёмный рабочий орган.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит ручной блок управления.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит электронный блок управления.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит рабочий орган в виде спирального зуба.

6. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что содержит рабочий орган в виде нескольких спиралевидных зубьев.