Адаптивная система управления жесткостью крепления рабочих секций чизельно-дискового орудия Российский патент 2024 года по МПК A01B61/04 A01B63/32 A01B49/02 

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения и может быть использовано для автоматической настройки рабочих секций чизельно-дисковых орудий (ЧДА) на резонансный режим работы.

Известно устройство и способ определения и защиты телескопического гидравлического цилиндра подъемного крана. Устройство для определения и защиты телескопического гидравлического цилиндра подъемного крана, содержащее датчик давления в большой полости, датчик давления в малой полости, контроллер, телескопический гидравлический цилиндр, и регулятор телескопического гидравлического цилиндра, при этом датчик давления в большой полости соответственно соединен с телескопическим гидравлическим цилиндром и контроллером; датчик давления в малой полости соответственно соединен с телескопическим гидравлическим цилиндром и контроллером; контроллер соединен с регулятором телескопического гидравлического цилиндра; регулятор телескопического гидравлического цилиндра соединен с телескопическим гидравлическим цилиндром (Патент на изобретение RU 2664030 С1, опубл. 14.08.2018, Бюл. №23).

Известно устройство комбинированного чизельно-дискового культиватора ЧДА-7 VELES, который предназначен для основной обработки почвы без оборота пласта на глубину до 30 см, ухода за парами, предпосевной обработки почвы. Культиватор VELES является энергосберегающим, противоэрозионным орудием, уничтожающим сорняки и сохраняющим влагу в почве. Ширина захвата 7000 мм. Агрегатируется с трактором мощностью 360-420 л.с. Перевод в транспортное и рабочее положение полностью механизирован, выполняется одним механизатором. Производительность 10,5 га/час.

В рассматриваемой конструкции применена система гидравлической защиты рабочих секций от перегрузки. В состав гидравлической системы входит: гидравлические рукава с соединительными муфтами, выполненных в виде тройников; узел манометра; гидроаккумуляторы; гидравлические цилиндры, установленные на каждую рабочую секцию ЧДА. В гидравлической защите рабочих секций предусмотрена регулировка усилия срабатывания гидроцилиндра в зависимости от типа почвы и условий работы. Регулировка осуществляется за счет изменения давления в гидравлическом контуре.

К недостаткам можно отнести отсутствие в рассматриваемой конструкции адаптивной системы регулировки давления в гидравлическом контуре, позволяющей автоматически настраивать в рабочих секциях необходимое давление.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является система и способ мониторинга состояния почвы на поле.

Система включает в себя сельскохозяйственное орудие, включающее в себя раму и навесной инструмент в сборе, поддерживаемый относительно рамы. Навесной инструмент в сборе включает в себя панель инструментов, соединенную с рамой, и множество инструментов для захвата почвы, соединенных с панель инструментов. Система также включает в себя первый датчик, установленный совместно с агрегатом навесных инструментов и сконфигурированный для обнаружения движения агрегата навесных инструментов при перемещении сельскохозяйственного орудия по полю.

Система также включает в себя второй датчик, отдельный от первого датчика. Кроме того, второй датчик сконфигурирован для определения ориентации навесного рабочего органа в сборе относительно, по меньшей мере, одного из полей или рамы в качестве сельскохозяйственного оборудования (Патент US 11191204 В2, опубл. 07.12.2021 г.).

К недостаткам можно отнести отсутствие в рассматриваемой конструкции адаптивной системы автоматической регулировки жесткости крепления.

Задачей изобретения является автоматическая настройка давления в гидравлической системе рабочих секций почвообрабатывающих орудий.

Техническим результатом изобретения является проведение автоматической настройки давления в гидравлической системе рабочих секций почвообрабатывающих орудий на резонансный режим работы с поддержанием данного режима при изменяющихся физико-механических характеристиках почвенного фона.

Технический результат достигается адаптивной системой управления жесткостью крепления рабочих секций чизельно-дискового орудия, включающей гидравлическую систему, состоящую из гидравлических рукавов с соединительными муфтами, выполненных в виде тройников, узел манометра, гидроаккумуляторы, гидравлические цилиндры, установленные на каждую стойку рабочей секции чизельно-дискового орудия, при этом на стойке рабочей секции чизельно-дискового орудия устанавливается акселерометр с действительным диапазоном линейной работы не менее 10 g и частотным диапазоном 7-10 Гц для регистрации значений горизонтальных ускорений секции в продольном направлении с погрешностью чувствительности не более 1,5% в полном температурном диапазоне -20-180°С, узел манометра с гидравлическим краном оборудован системой сервопривода Ya-AVO01, позволяющей снижать давление в гидравлической системе с минимальным шагом 0,05-0,07 бар, и связанной с системой управления посредством электропроводов, при этом система управления запитана от электросети трактора и состоит из блока питания и микроконтроллера ESP8266.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 показана структурная схема адаптивной системы управления жесткостью крепления рабочих секций ЧДА. ЗУ - задающее устройство, СУ - сравнивающее устройство (микроконтроллер); ИМ - исполнительный механизм; ОУ - объект управления; ИУ - измерительное устройство.

Предлагаемая адаптивная система работает следующим образом. При переводе ЧДА в рабочее положение путем открытия крана, установленного перед манометром, создается рабочее давление в контуре гидравлической системы защиты стоек (80-100 бар). В начале движения по поверхности поля контроллер считывает сигнал, поступающий с датчика ускорения стойки. Если величина сигнала не соответствует заданной полосе значений ускорения рабочей секции, контроллер подает кратковременный сигнал на сервопривод гидравлического крана, что приводит к повороту запорного шара крана на расчетный угол. Открытое положение крана позволяет осуществить сброс рабочей жидкости в контуре защиты стоек в контур складывания секций, и тем самым уменьшить рабочее давление в контуре защиты стоек. Следующий сигнал контроллер подает на закрытие крана. Время между двумя сигналами, а также величина угла поворота запорного шара оптимизируется таким образом, чтобы за один цикл «открытия-закрытия» крана давление в контуре защиты снижалось с минимальным шагом 0,05-0,07 бар. При новом значении величины давления в контуре защиты происходит новая регистрация сигнала с датчика ускорения контроллером. Данный алгоритм будет продолжаться до тех пор, пока уровень сигнала с датчика ускорения не будет соответствовать заданной расчетной величине.

На основании анализа гидравлической схемы управления рабочими секциями чизельно-дискового агрегата предложена адаптивная система управления жесткостью крепления рабочих секций к раме орудия, включающая в себя: блока питания, микроконтроллера ESP8266, узел манометра с гидравлическим краном, оборудованным системой сервопривода Ya-AVO01, секция чизеля, оборудованная датчиком ускорения (акселерометром).

Предлагаемая система позволяет проводить автоматическую настройку рабочих секций ЧДА на резонансный режим работы, и поддерживать данный режим при изменяющихся физико-механических характеристиках почвенного фона.

Пример конкретного выполнения 1

Адаптивная система управления жесткостью крепления рабочих секций чизельно-дискового орудия, включающая гидравлическую систему, состоящую из гидравлических рукавов с соединительными муфтами, выполненных в виде тройников, узел манометра, гидроаккумуляторы, гидравлические цилиндры, установленные на каждую стойку рабочей секции чизельно-дискового орудия.

На стойке рабочей секции чизельно-дискового орудия устанавливается акселерометр с действительным диапазоном линейной работы не менее 10 g и частотным диапазоном 7 Гц для регистрации значений горизонтальных ускорений секции в продольном направлении с погрешностью чувствительности не более 1,5% при температуре -20°С.

Узел манометра с гидравлическим краном оборудован системой сервопривода Ya-AVO01, позволяющей снижать давление в гидравлической системе с минимальным шагом 0,05 бар, и связанной с системой управления посредством электропроводов, при этом система управления запитана от электросети трактора и состоит из блока питания и микроконтроллера ESP8266.

Пример конкретного выполнения 2

Адаптивная система управления жесткостью крепления рабочих секций чизельно-дискового орудия, включающая гидравлическую систему, состоящую из гидравлических рукавов с соединительными муфтами, выполненных в виде тройников, узел манометра, гидроаккумуляторы, гидравлические цилиндры, установленные на каждую стойку рабочей секции чизельно-дискового орудия.

На стойке рабочей секции чизельно-дискового орудия устанавливается акселерометр с действительным диапазоном линейной работы не менее 10 g и частотным диапазоном 10 Гц для регистрации значений горизонтальных ускорений секции в продольном направлении с погрешностью чувствительности не более 1,5% при температуре 180°С.

Узел манометра с гидравлическим краном оборудован системой сервопривода Ya-AVO01, позволяющей снижать давление в гидравлической системе с минимальным шагом 0,07 бар, и связанной с системой управления посредством электропроводов, при этом система управления запитана от электросети трактора и состоит из блока питания и микроконтроллера ESP8266.

Таким образом, заявленная адаптивная система управления жесткостью крепления рабочих секций чизельно-дискового орудия проводит автоматическую настройку давления в гидравлической системе рабочих секций почвообрабатывающих орудий на резонансный режим работы с поддержанием данного режима при изменяющихся физико-механических характеристиках почвенного фона.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Адаптивная система управления жесткостью крепления рабочих секций чизельно-дискового орудия включает гидравлическую систему, состоящую из гидравлических рукавов с соединительными муфтами, выполненных в виде тройников, узел манометра, гидроаккумуляторы, гидравлические цилиндры, установленные на каждую стойку рабочей секции чизельно-дискового орудия. На стойке рабочей секции чизельно-дискового орудия устанавливается акселерометр с действительным диапазоном линейной работы не менее 10 g и частотным диапазоном 7-10 Гц для регистрации значений горизонтальных ускорений секции в продольном направлении с погрешностью чувствительности не более 1,5% в полном температурном диапазоне -20-180°С. Узел манометра с гидравлическим краном оборудован системой сервопривода Ya-AVO01, позволяющей снижать давление в гидравлической системе с минимальным шагом 0,05-0,07 бар и связанной с системой управления посредством электропроводов. Система управления запитана от электросети трактора и состоит из блока питания и микроконтроллера ESP8266. Обеспечивается проведение автоматической настройки давления в гидравлической системе рабочих секций почвообрабатывающих орудий на резонансный режим работы с поддержанием данного режима при изменяющихся физико-механических характеристиках почвенного фона. 1 ил.

Адаптивная система управления жесткостью крепления рабочих секций чизельно-дискового орудия, включающая гидравлическую систему, состоящую из гидравлических рукавов с соединительными муфтами, выполненных в виде тройников, узел манометра, гидроаккумуляторы, гидравлические цилиндры, установленные на каждую стойку рабочей секции чизельно-дискового орудия, отличающаяся тем, что на стойке рабочей секции чизельно-дискового орудия устанавливается акселерометр с действительным диапазоном линейной работы не менее 10 g и частотным диапазоном 7-10 Гц для регистрации значений горизонтальных ускорений секции в продольном направлении с погрешностью чувствительности не более 1,5% в полном температурном диапазоне -20-180°С, узел манометра с гидравлическим краном оборудован системой сервопривода Ya-AVO01, позволяющей снижать давление в гидравлической системе с минимальным шагом 0,05-0,07 бар и связанной с системой управления посредством электропроводов, при этом система управления запитана от электросети трактора и состоит из блока питания и микроконтроллера ESP8266.