Машина для междурядной и приствольной обработки почвы Российский патент 2023 года по МПК A01B39/08 A01B39/16 A01B63/32 G05D1/02 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к конструкциям машин для обработки почвы, и может быть использовано в качестве машины для междурядной и приствольной обработки почвы в плодопитомниках, молодых садах, лесопитомниках и овощных хозяйствах.

Известна машина для междурядной и приствольной обработки почвы, состоящая из рамы, содержащей навесное устройство и кронштейны, опорных колес и модулей, каждый из которых состоит из двух ротационных рабочих органов с вертикальной осью вращения, установленных на поворотных рамках, шарнирно соединенных с рамой с возможностью поворота в вертикальной плоскости, рычагов управления, соединенных с поворотными рамками, причем рабочие органы состоят из вала, в нижней части которого установлен диск с пальцами, а в верхней части установлен шкив, предназначенный для соединения с механизмом привода, снабженным редуктором, содержащим клиноременные передачи и обеспечивающим вращение рабочих органов модуля в разные стороны. На раме установлены сиденья для операторов (патент на полезную модель №214424 РФ).

Также известен культиватор EcoMulti-row компании Univerco, состоящий из рамы, содержащей навесное устройство и кронштейны, опорных колес и модулей, каждый из которых состоит из двух ротационных рабочих органов с вертикальной осью вращения, установленных на поворотных рамках, шарнирно соединенных с рамой с возможностью поворота в вертикальной плоскости, рычагов управления, соединенных с поворотными рамками, причем рабочие органы состоят из вала, в нижней части которого установлен диск с пальцами, а в верхней части вал соединен с выходным валом гидромотора. На раме установлены сиденья для операторов (см. сайт компании https://univerco.com, https://univerco.com/tn/product//weeder-eco-milti-row/)

К недостаткам аналогов относятся: отсутствие комфортных условий труда операторов, обусловленное ручным управлением рабочих органов и повышенной запыленностью рабочих мест, которые находятся вблизи обрабатываемых рабочими органами зон, и приводящее к снижению производительности машины; повышенные требования безопасности операторов; невозможность изменения количества рабочих органов машины в соответствии с количеством рядков, которые необходимо обрабатывать одновременно; сложный механизм привода рабочих органов.

Известен пассивный ротационный рабочий орган, содержащий рабочие элементы рамочной формы, между которыми звездообразно натянута проволока. Верхние концы рабочих органов прикреплены болтами к ступице, а нижние - к подрезающему кольцу. Лопастные рабочие органы также состоят из двенадцати лопастей, соединенных с подрезающим кольцом и через поводки со ступицей. Рабочий орган установлен под углом 10° к поверхности почвы (Захаров, П. В. Орудия и рабочие органы для ухода за почвой в рядах лесных культур / П.В. Захаров. - Текст: непосредственный // Молодой ученый. - 2010. - №3 (14). - С. 23-26. - URL: https://moluch.ru/archive/14/1294/ (дата обращения: 07.12.2022).

Также известен пассивный ротационный рабочий орган, состоящий из диска, установленного на наклонной относительно вертикали оси, с размещенными по периферии стойками (втулками), на каждой из которых с возможностью вращения установлен ротор, содержащий зубья (пальцы), установленные под углом к стойке (авторское свидетельство №1055359 СССР).

Недостатком аналогов является отсутствие механизма управления положением рабочих органов относительно рядка.

В качестве прототипа выбрана машина для междурядной и приствольной обработки почвы, состоящая из рамы, содержащей поперечную балку, навесное устройство и кронштейны, а также опорных колес и модулей. Каждый модуль состоит из корпуса, на котором шарнирно установлены поворотные рамки с возможностью поворота в вертикальной плоскости и который присоединен к поперечной балке с возможностью перемещения вдоль этой балки с одной степенью свободы посредством винтового механизма, состоящего из винта и гайки. Винт относительно поперечной балки имеет одну степень свободы с возможностью вращения посредством приводного устройства (сервопривода, шагового двигателя), установленного на раме, а гайка установлена на корпусе. Поворотные рамки посредством тяг соединены со штоком гидроцилиндра, установленного на корпусе и гидравлически посредством трубопроводов соединенного с гидрораспределителем, также гидравлически соединенным с гидросистемой трактора и электрически посредством электропроводов соединенным с контроллером, который также электрически соединен с пультом управления, датчиком скорости машины, приводными устройствами и видеосистемами, которые также электрически соединены с дисплеем. На каждой поворотной рамке установлен ротационный рабочий орган (патент на изобретение №2767791 РФ).

К недостаткам прототипа относятся: сложный механизм привода рабочих органов; отсутствие возможности ограничения перемещения модулей, что повышает вероятность возникновения аварийной ситуации; недостаточная для преодоления силы сопротивления почвы при поперечном перемещении модуля мощность приводного устройства, обусловленная низким напряжением бортовой сети трактора; отсутствие регулировки минимального и максимального значений зазора между рабочими органами.

Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении изобретения, заключается в: отсутствии комфортных условий труда операторов, обусловленном ручным управлением рабочих органов и повышенной запыленностью рабочих мест, которые находятся вблизи обрабатываемых рабочими органами зон, и приводящем к снижению производительности машины; повышенных требованиях безопасности операторов; невозможности изменения количества рабочих органов машины в соответствии с количеством рядков, которые необходимо обрабатывать одновременно; сложном механизме привода рабочих органов; отсутствии возможности ограничения перемещения модулей, что повышает вероятность возникновения аварийной ситуации; недостаточной для преодоления силы сопротивления почвы при поперечном перемещении модуля мощности приводного устройства, обусловленной низким напряжением бортовой сети трактора; отсутствии регулировки минимального и максимального значений зазора между рабочими органами.

Решение этой технической проблемы достигается тем, что в машине для междурядной и приствольной обработки почвы, состоящей из рамы, содержащей поперечную балку, навесное устройство и кронштейны, а также опорных колес и модулей, каждый из которых состоит из корпуса, на котором шарнирно установлены поворотные рамки с возможностью поворота в вертикальной плоскости и который присоединен к поперечной балке с возможностью перемещения вдоль этой балки с одной степенью свободы посредством винтового механизма, состоящего из винта и гайки, винт которого относительно поперечной балки имеет одну степень свободы с возможностью вращения посредством приводного устройства, установленного на раме, а гайка установлена на корпусе, причем поворотные рамки посредством тяг соединены со штоком гидроцилиндра, установленного на корпусе и гидравлически посредством трубопроводов соединенного с гидрораспределителем, также гидравлически соединенным с гидросистемой трактора и электрически посредством электропроводов соединенным с контроллером, который также электрически соединен с пультом управления, датчиком скорости машины, приводными устройствами и видеосистемами, которые также электрически соединены с дисплеем, причем на каждой поворотной рамке установлен ротационный рабочий орган, предусмотрены следующие отличия: приводное устройство выполнено в виде гидромотора, гидравлически соединенного с сервоклапаном, гидравлически соединенным с гидросистемой трактора и электрически соединенным с контроллером, который также электрически соединен с ограничителями перемещения штока гидроцилиндра, установленными на корпусе, и ограничителями перемещения модуля, установленными на раме, а ротационный рабочий орган выполнен пассивным.

Обеспечение более комфортных и безопасных условий труда операторов, повышение производительности машины достигается за счет внедрения автоматизированной системы управления рабочими органами, исключающей нахождение операторов вблизи обрабатываемых рабочими органами зон; обеспечение возможности изменения количества рабочих органов машины достигается применением принципа модульности; упрощение механизма привода рабочих органов достигается за счет установки пассивных ротационных рабочих органов; снижение вероятности возникновения аварийной ситуации достигается за счет установки ограничителей перемещения модуля; обеспечение достаточной для преодоления силы сопротивления почвы при поперечном перемещении модуля мощности приводного устройства достигается за счет установки гидромотора в качестве приводного устройства и сервоклапана в качестве элемента управления гидромотором; обеспечение регулировки минимального и максимального значений зазора между рабочими органами достигается за счет установки ограничителей перемещения штока гидроцилиндра.

Техническая сущность предложенного технического решения поясняется чертежом, на котором: на фиг. 1 изображена схема машины, агрегатированной с трактором, вид сверху; на фиг. 2 изображен вид А фиг. 1 (вариант 1); на фиг. 3 изображен вид А фиг. 1 (вариант 2).

Кроме этого, на чертеже дополнительно обозначено следующее:

- стрелками показаны направления вращения дисков рабочих органов и роторов;

- линией со стрелкой показано направление движения машины;

- штрихпунктирные линии характеризуют расположение рядков обрабатываемых культурных растений.

Машина для междурядной и приствольной обработки почвы состоит из рамы 1, содержащей поперечную балку 2, навесное устройство 3 и кронштейны 4, а также опорных колес 5 и модулей.

Каждый модуль состоит из корпуса 6, на котором шарнирно установлены поворотные рамки 7 с возможностью поворота в вертикальной плоскости и который присоединен к поперечной балке 2. Корпус 6 имеет возможность перемещения с одной степенью свободы вдоль поперечной балки 2 посредством винтового механизма, состоящего из винта 8 и гайки 9. Винт 8 относительно поперечной балки 2 имеет одну степень свободы с возможностью вращения посредством установленного на раме 1 приводного устройства, выполненного в виде гидромотора 10. Гайка 9 установлена на корпусе 6.

Поворотные рамки 7 посредством тяг 11 соединены со штоком гидроцилиндра 12, установленного на корпусе 6 и гидравлически посредством трубопроводов 13 соединенного с гидрораспределителем 14, также гидравлически соединенным с гидросистемой трактора и электрически посредством электропроводов 15 соединенным с контроллером 16.

Гидромотор 10 гидравлически соединен с сервоклапаном 17, гидравлически соединенным с гидросистемой трактора и электрически соединенным с контроллером 16, который также электрически соединен с пультом 18 управления, датчиком 19 скорости машины, ограничителями 20 перемещения (выполненными в виде, например, датчиков приближения) штока гидроцилиндра 12, установленными на корпусе 6, ограничителями 21 перемещения (выполненными в виде, например, датчиков приближения) модуля, установленными на раме 1, и видеосистемами 22, которые также электрически соединены с дисплеем 23.

На каждой поворотной рамке 7 установлен пассивный ротационный рабочий орган 24, состоящий из диска 25, установленного на оси 26, закрепленной под острым углом а к вертикали. Рабочий орган 24 может быть выполнен по двум вариантам. По варианту 1 по периферии диска 25 под острым углом Р к оси 26 закреплены втулки 27. На каждой втулке 27 установлены с возможностью вращения роторы 28, на каждом из которых под острым углом γ к его оси вращения расположены пальцы 29. По варианту 2 пальцы 29 по периферии диска 25 жестко закреплены.

Предложенная машина работает следующим образом.

Вследствие имеющихся углов наклона оси 26 к вертикали, а также: по варианту 1 - втулок 27 к оси 26 и пальцев 29 к оси вращения ротора 28, а по варианту 2 - пальцев 29 к оси 26 пальцы 29 каждого рабочего органа 24 заглубляются на разную величину, что при движении машины в рабочем положении приводит к возникновению сил сопротивления почвы разной величины. Это влечет за собой неравномерное расположение сил реакции относительно центра вращения диска 25, под действием которых происходит вращение диска 25 и, по варианту 1, роторов 28. За счет этого пальцами 29 осуществляется рыхление почвы и механическое удаление сорняков в междурядьях и приствольных зонах культурных растений.

На контроллер 16 от датчика 19 скорости машины и каждой из видеосистем 22, в обзор которых попадают обрабатываемые рядки, поступают видеоряды. В процессе обработки видеоряда контроллер 16 производит расчет расстояния до ближайшего культурного растения по рядку Δх и расстояния до этого же растения поперек рядка Δу и на основании этого подает сигнал на гидрораспределитель 14 и сервоклапан 17. Гидрораспределитель 14, в свою очередь, воздействует на шток гидроцилиндра 12, что посредством тяг 11 приводит к сведению (разведению) рабочих органов 24, а сервоклапан 17 - на выходной вал гидромотора 10, вращение которого приводит к вращению винта 8 и, следовательно, перемещению гайки 9, а вместе с ней и корпуса 6 вдоль поперечной балки 2 в ту или иную сторону.

Видеоряды с видеосистем 22 также передаются на дисплей 23, по которому оператор способен отслеживать работу машины. При необходимости оператор управляет положением рабочих органов 24 посредством пульта 18 управления.

При попадании модуля в поле действия ограничителей 21 перемещения модуля сигнал с них поступает на контроллер 16, с которого затем подается сигнал на сервоклапан 17, что приводит к остановке модуля. При попадании штока гидроцилиндра 12 в поле действия ограничителей 20 перемещения штока гидроцилиндра 12 сигнал с них поступает на контроллер 16, с которого затем подается сигнал на гидрораспределитель 14, что приводит к остановке штока гидроцилиндра 12 и, как следствие, прекращению поворота поворотных рамок 7.

Регулирование глубины обработки достигается изменением положения опорных колес 5 относительно кронштейнов 4 по вертикали.

Таким образом, использование предлагаемой машины для междурядной и приствольной обработки почвы приводит к: обеспечению более комфортных и безопасных условий труда операторов; обеспечению возможности изменения количества рабочих органов машины; повышению производительности машины; упрощению механизма привода рабочих органов; снижению вероятности возникновения аварийной ситуации; обеспечению достаточной для преодоления силы сопротивления почвы при поперечном перемещении модуля мощности приводного устройства; обеспечению регулировки минимального и максимального значений зазора между рабочими органами.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Машина для междурядной и приствольной обработки почвы состоит из рамы (1), содержащей поперечную балку (2), навесное устройство (3), кронштейны (4), опорные колеса (5) и модули. Каждый из модулей состоит из корпуса (6), на котором шарнирно установлены поворотные рамки (7) с возможностью поворота в вертикальной плоскости и который присоединен к поперечной балке (2) с возможностью перемещения вдоль этой балки (2) с одной степенью свободы посредством винтового механизма, состоящего из винта (8) и гайки (9). Винт (8) винтового механизма относительно поперечной балки (2) имеет одну степень свободы с возможностью вращения посредством приводного устройства, выполненного в виде гидромотора (10), установленного на раме (2), а гайка (8) установлена на корпусе (6). Поворотные рамки (7) посредством тяг (11) соединены со штоком гидроцилиндра (12), установленного на корпусе (6) и гидравлически посредством трубопроводов (13) соединенного с гидрораспределителем (14), также гидравлически соединенным с гидросистемой трактора и электрически посредством электропроводов (15) соединенным с контроллером (16), который также электрически соединен с пультом (18) управления, датчиком (19) скорости машины, приводными устройствами (10) и видеосистемами (22), которые также электрически соединены с дисплеем (23). На каждой поворотной рамке (7) установлен пассивный ротационный рабочий орган (24). Гидромотор (10) гидравлически соединен с сервоклапаном, (17) гидравлически соединенным с гидросистемой трактора и электрически соединенным с контроллером (16), который также электрически соединен с ограничителями (20) перемещения штока гидроцилиндра (12), установленными на корпусе (6), и ограничителями (21) перемещения модуля, установленными на раме (2). Обеспечиваются более комфортные и безопасные условия работы операторов, возможность изменения количества рабочих органов машины, повышение производительности работы машины, упрощение механизма привода рабочих органов, снижение вероятности возникновения аварийной ситуации, достаточная для преодоления силы сопротивления почвы при поперечном перемещении модуля мощность приводного устройства, регулировка минимального и максимального значений зазора между рабочими органами. 3 ил.

Машина для междурядной и приствольной обработки почвы, состоящая из рамы, содержащей поперечную балку, навесное устройство и кронштейны, а также опорных колес и модулей, каждый из которых состоит из корпуса, на котором шарнирно установлены поворотные рамки с возможностью поворота в вертикальной плоскости и который присоединен к поперечной балке с возможностью перемещения вдоль этой балки с одной степенью свободы посредством винтового механизма, состоящего из винта и гайки, винт которого относительно поперечной балки имеет одну степень свободы с возможностью вращения посредством приводного устройства, установленного на раме, а гайка установлена на корпусе, причем поворотные рамки посредством тяг соединены со штоком гидроцилиндра, установленного на корпусе и гидравлически посредством трубопроводов соединенного с гидрораспределителем, также гидравлически соединенным с гидросистемой трактора и электрически посредством электропроводов соединенным с контроллером, который также электрически соединен с пультом управления, датчиком скорости машины, приводными устройствами и видеосистемами, которые также электрически соединены с дисплеем, причем на каждой поворотной рамке установлен ротационный рабочий орган, отличающаяся тем, что приводное устройство выполнено в виде гидромотора, гидравлически соединенного с сервоклапаном, гидравлически соединенным с гидросистемой трактора и электрически соединенным с контроллером, который также электрически соединен с ограничителями перемещения штока гидроцилиндра, установленными на корпусе, и ограничителями перемещения модуля, установленными на раме, а ротационный рабочий орган выполнен пассивным.