Пропашной культиватор Российский патент 2025 года по МПК A01B39/04 A01B39/24 A01B51/04 A01B63/12 A01B63/30 

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к почвообрабатывающим орудиям - культиваторам.

Известно техническое решение по модернизации секции универсального пропашного культиватора (патент РФ №2631388, опубл. 21.09.2017), взятое в качестве прототипа.

Особенностью данной конструкции является грядиль с двойным комплектом рабочих органов, который шарнирно установлен на оси с возможностью вращения и фиксации требуемого набора рабочих органов.

Достоинством конструкции является расширение функциональных возможностей и сезонной загрузки машины при возделывании пропашных культур.

Недостатком такой секции является необходимость поочередного ручного разворота каждого грядиля машины с последующей фиксацией при помощи стопорного кольца. Для разворота грядилей крайних секций культиватора оператор может находиться сбоку от этих секций, а для регулировки остальных ему требуется занимать позиции в опасных зонах между рамой машины и блоком рабочих органов, которые он разворачивает. Производимая регулировка в ограниченном пространстве может привести к травмам оператора.

Технической задачей изобретения является снижение затрат рабочего времени на переналадку путем дистанционного управления секциями с рабочими органами, исключающего ручное воздействие на них оператора-наладчика.

Технический результат достигается тем, что пропашной культиватор, содержащий секции с блоком параллелограммного механизма с опорным колесом и грядилем с двойным комплектом рабочих органов, отличается тем, что каждая секция оснащена индивидуальным дистанционно управляемым шаговым электродвигателем, приводной вал которого посредством зубчатой передачи выполняет поворот каждого грядиля на 180° вокруг оси его крепления вначале для нечетных секций пропашного культиватора, а после фиксации их в рабочем положении через 15-20 секунд производит поворот грядилей четных секций, при этом на каждом грядиле в нижней части крепятся рабочие органы для выполнения первой операции, а в верхней части – для выполнения второй операции.

Сущность изобретения поясняется фигурами.

На фиг. 1 приведена предлагаемая схема модернизации секции пропашного культиватора с параллелограммной подвеской и поворотным грядилем, где: 1 - звено параллелограммного механизма; 2 - зубчатая пара; 3 - грядиль; 4 - кронштейн; 5 - стойка рабочего органа; 6 - кронштейн крепления боковых рабочих органов; 7 - ось вращения; 8 - шаговый электродвигатель.

На фиг. 2 - поворотный узел, где: 9 - шарнирно установленная втулка; 10 - зубчатое колесо и шпонка 11 для его крепления.

Секция состоит из двух основных узлов: первого, включающего в себя блок параллелограммного механизма 1 с регулируемым по высоте опорным колесом и имеющего ось вращения 7, направленную вдоль движения агрегата, и второго, представляющего собой шарнирно установленный грядиль 3 с двойным комплектом рабочих органов. Ось вращения 7 поворотного грядиля 3 (фиг. 1) жестко крепится в монтажном блоке подвесной части параллелограммной секции культиватора. На оси 7 шарнирно установлена втулка 9 (фиг. 2), к которой приварены полосы грядиля. На грядиле при помощи кронштейнов крепятся комплекты рабочих органов. Для крепления зубчатого колеса 10 на втулке 9 используется шпоночное соединение; часть шпонки входит в паз втулки, а часть - в паз ступицы колеса 10. Передача крутящего момента от вала шагового электродвигателя к грядилю осуществляется при помощи шпоночного соединения. Ведущая шестерня закреплена на валу электродвигателя, а ведомая - на втулке грядиля секции. Шестерня вала шагового электродвигателя находится в зацеплении с зубчатым колесом втулки грядиля.

Для повышения универсальности и снижения затрат времени на переналадку машины предлагается секция пропашного культиватора, имеющая ось вращения грядиля, привод которого осуществляется шаговым электродвигателем, расположенным на блоке параллелограммного механизма с опорно-регулируемым колесом. Шаговый двигатель крепежными винтами монтируется на планке монтажной части параллелограммной секции пропашного культиватора и управляется через контроллер. Число импульсов, поступающих на шаговый двигатель, порядок работы и направление вращения отдельных секций контролируется блоком управления с запрограммированной последовательностью движения двигателей.

На валу ротора шагового двигателя 8 устанавливается зубчатое колесо, имеющее зацепление с зубчатым венцом 2 поворотного грядиля. На грядиле 3 в нижней части располагаются рабочие органы 5 для выполнения первой операции (например: односторонние лапы-бритвы и центрально установленные стрельчатые лапы), а в верхней части - для выполнения второй операции (например: подкормочные ножи и центральный корпус окучника). Центральные рабочие органы устанавливаются в кронштейн 4, а боковые - при помощи брусов, в кронштейн 6.

Предлагаемая конструкция работает следующим образом.

Перед началом использования машины, оборудованной согласно предлагаемой схеме (фиг. 1), специалистом при помощи программного кода задаются в правильном порядке номера контактов для подачи питания через драйвер на катушки шагового двигателя. Далее вводятся команды для задания значения скорости вращения вала шагового двигателя, а также количество шагов. Для вращения вала против часовой стрелки оператором вводится нужное число шагов со знаком "минус". Код программы загружается в плату управления, которая может размещаться на раме машины или в кабине трактора, и машина программируется на работу с заданным комплектом рабочих органов. Управление работой четными и нечетными секциями осуществляется при помощи тумблёров для каждой линии отдельно, которые вынесены на приборную панель трактора и подключены к плате управления. Для более точной настройки может быть задействован потенциометр.

При выполнении предпосадочной (предпосевной) сплошной обработки почвы задействуют первый комплект рабочих органов, а при переезде на другой рабочий участок и выполнении запланированной следующей операции, оператор должен развернуть поочередно на 180° шарнирно закрепленные грядили, установить в рабочее положение требуемый набор.

Первоначально производится поворот нечетных секций машины, после фиксации их в рабочем положении, через некоторый интервал времени (15-20 секунд), производится поворот грядилей четных секций.

Управление шаговыми двигателями 8 каждой секции производится от программируемого блока управления (или бортовой компьютерной системы), в программном коде которого имеется возможность смены направления тока в обмотках для привода шагового двигателя (ШД) и установки требуемого комплекта рабочих органов для выполнения с.-х. операции. В зависимости от конструктивного исполнения ШД секция может дооснащаться электромагнитом, который отключает ШД, удерживает грядиль в рабочем положении и снижает энергопотребление с.-х. машины. Применение шагового двигателя в системе привода позволяет с высокой точностью преобразовывать цифровой электрический сигнал непосредственно в дискретные угловые перемещения (шаги) ротора. Управление линиями питания шаговыми двигателями осуществляется отдельными драйверами, установленными на плате управления. Контролер подаёт импульсы на обмотки электродвигателя, вал которого начинает вращаться, и через зубчатую передачу проворачивает на 180° грядиль с рабочими органами. Угол поворота определяется числом импульсов, которые были поданы на шаговый электродвигатель. Питание платформы (например, Arduino Mega 2560) может осуществляться от USB-порта ноутбука при помощи адаптера AC/DC или аккумуляторной батареи.

Переключением тумблера №1 производится разворот нечетных секций, а затем при помощи тумблера №2 - четных.

Преимуществом заявляемого изобретения по сравнению с прототипом является программируемое и дистанционное раздельное управление поворотом на 180° для грядилей четных и нечетных секций пропашного культиватора с параллелограммной подвеской рабочих органов, что позволит сократить затраты времени на переналадку почвообрабатывающей машины и увеличить её сезонную загрузку. Программируемое поочередное управление каждой секцией исключает аварийные поломки при одновременном развороте соседних секций.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Пропашной культиватор содержит секции с блоком параллелограммного механизма с опорным колесом и грядилем с двойным комплектом рабочих органов. Каждая секция оснащена индивидуальным дистанционно управляемым шаговым электродвигателем, приводной вал которого посредством зубчатой передачи выполняет поворот каждого грядиля на 180° вокруг оси его крепления вначале для нечетных секций пропашного культиватора, а после фиксации их в рабочем положении через 15-20 секунд производит поворот грядилей четных секций. На каждом грядиле в нижней части крепятся рабочие органы для выполнения первой операции, а в верхней части – для выполнения второй операции. Обеспечивается снижение затрат рабочего времени на переналадку путем дистанционного управления секциями с рабочими органами, исключающего ручное воздействие на них оператора-наладчика. 2 ил.

Пропашной культиватор, содержащий секции с блоком параллелограммного механизма с опорным колесом и грядилем с двойным комплектом рабочих органов, отличающийся тем, что каждая секция оснащена индивидуальным дистанционно управляемым шаговым электродвигателем, приводной вал которого посредством зубчатой передачи выполняет поворот каждого грядиля на 180° вокруг оси его крепления вначале для нечетных секций пропашного культиватора, а после фиксации их в рабочем положении через 15-20 секунд производит поворот грядилей четных секций, при этом на каждом грядиле в нижней части крепятся рабочие органы для выполнения первой операции, а в верхней части – для выполнения второй операции.