Устройство программного управления дождевальной машиной кругового действия Советский патент 1984 года по МПК A01G25/16 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при орошении широкозахватными многоопорными дождевальными машинами кругового действия.

Известно устройство управления концевой тележкой многоопорной дождевальной машины, содержашее гидропривод тележки с клапаном-регулятором, установленным на заданную постоянную скорость движения машины 1 .

Недостатком устройства является отсутствие программного управления скоростью дождевальной машины (ДМ) в зависимости от конкретных условий - рельефа местности, почвенных условий и др.

Известно также устройство программного управления дождевальной машиной кругового действия, включаюш,ее регулятор скорости машины, связанный с краном-задатчиком скорости ведушей тележки с гидроприводом и клапаном-распределителем 2.

Недостатком известного устройства является низкое качество полива и регулирования из-за отсутствия непрерывного моделирования расхода воды с учетом рельефа и других условий совместно с осадками дождемера, а также отсутствия пошагового контроля баланса накопленной воды.

Целью изобретения является повышение качества полива.

Эта цель достигается тем, что устройство снабжено кольцом с дисками и упорами, установленными на неподвижной опоре машины, и трубкой гидроуправления краномзадатчиком скорости, а регулятор скорости выполнен в виде параллельно включенных регулируемых вентилей и гидравлических переключателей, штоки которых установлены с возможностью взаимодействия с упорами на диске, причем между переключателями и краном-задатчиком на трубке управления установлены последовательно соединенные дождемер, гидроаккумулятор с поплавковым обратным клапаном и мембранный привод с регулируемой пружиной, при этом привод кинематически связан через зубчатую передачу с краном-задатчиком.

Кроме этого, клапан-распределитель имеет вторую управляемую золотником полость, соединенную с одной стороны со сливом, а с другой - с гидроаккумулятором.

На фиг. 1 показано устройство программного управления дождевальной машиной, например «Фрегат, при пошаговом регулировании скорости ДМ; на фиг. 2 - вариант исполнения гидравлического аккумулятора для реализации старт-стопного режима управления скорости движения ДМ.

На неподвижной опоре 1 дождевальной машины установлено кольцо 2, на котором по диаметру в любом месте на линии, соответствующей участкам орошаемого поля.

крепится кронштейн 3 с закрепленными на нем дисками на два фиксированных положения с упорами 4, которые установлены напротив соответствующих штоков параллельно включенных гидравлических.переключателей 5, на выходе которых установлены регулировочные вентили 6. Выходы вентилей 6 соединены параллельно и через гидравлический канал связи - трубку управления 7, проложенную по подвижному трубопроводу 8 ДМ, - соединены с гидравлическим аккумулятором 9, в верхней части которого установлен поплавковый обратный клапан 10 и дождемер 11. Нижняя часть гидравлического аккумулятора 9 расширена

и представляет собой мембранный привод 12, в котором установлены мембрана 13, пружина 14, направляющие втулки с регулировочной гайкой 15. Мембранный привод устанавливается на ведущей тележке ДМ при помощи крепления 16.

К нижней части гидравлического аккумулятора 9 подключен гидравлический канал 17, соединенный через клапан-распределитель 18 гидроцилиндра 19 со сливом воды. Мембрана 13 через крепящую пластину со штоком 20 соединена с краном-задатчиком 21 скорости движения, вход которого соединен гидравлической линией с подвижным трубопроводом 8, а выход соединен с клапаном-распределителем 18. На регулирующей оси крана-задатчика 21 скорости

движения закреплено зубчатое колесо 22, в зоне движения которого находится привод колеса дождевальной машины, например, толкатель 23 привода рабочего колеса ДМ. На толкателе 23 закреплена пластина 24

с двумя пальцами 25, установленными сверху и снизу зубчатого колеса 22 в зоне его перемешения.

Кольцо 2, кронштейн 3 с закрепленными на нем дисками с упорами 4 являются программным задатчиком скорости дождевальной машины.

Количество кронштейнов 3 и количество закрепленных на них дисков и упоров определяется соответственно количеством участков поля и количеством норм полива, а также необходимостью управления концевым дождевальным аппаратом. При этом усилие вывода дисков из фиксированного положения должно быть больше усилия, необходимого для переключения гидравлического

переключателя 5, что позволяет при движении трубопровода ДМ 8 сначала переключить переключатели 5, а затем при одном из крайних положений штока переключателя 5 силой перемешения трубопровода 8 вывести диск из фиксированного положения

и при последующем движении трубопровода 8 вокруг неподвижной опоры 1 перевести диск с упорами 4 в другое фиксированное положение. Регулирующие вентили б установлены для регулировки на месте расхода каждого из переключателей 5 в соответствии с обозначенной для них нормой полива ДМ (скоростью движения). В качестве гидравлического канала связи 7 используется существующая на ДМ типа «Фрегат трубка для переключения концевого дождевального аппарата.

Гидравлический аккумулятор содержит верхнюю часть высотой более 1 м с малой площадью и с накопительной емкостью в месте установки клапана 10, и нижнюю часть с соотнощением площадей верхней и нижней части более 1/100, что позволяет преобразовать статический напор столба верхней части в давление воды на мембрану 13, достаточное для перемещения пружины 14 в крайнее нижнее (сжатое) положение. Втулка при помощи гайки 15 может перемещаться относительно крепления 16 и изменять регулировочные параметры пружины 14, которые выбираются такими, чтобы давление столба воды обеспечило перемещение щтока 20 в крайнее нижнее положение. Мембрана 13, пружина 14, втулка с регулирующей гайкой 15 и креплением 16 образуют мембранный привод. Количество зубцов колеса 22 выбирается более 30, что обеспечивает дискретность регулирования расхода воды (скорости ДМ) через кран-задатчик в пределах менее 5% на один зубец. Профиль зубцов колеса 22 должен обеспечивать его сцепление с пальцами 25 при перемещении щтока 20 в крайнее верхнее и нижнее положение. Пластина 24 выбирается такого сечения, чтобы обеспечивалась прочность всей конструкции при передаче усилия от толкателя ДМ 23 через пальцы 25 на зубчатое колесо 22 привода крана-задатчика 21.

Клапан-распределитель 18 выполнен с тремя проходами для переключения работы j-идроцилиндра 19 в соответствии с его положением и для выполнения добавочной функции - обеспечения синхронного со скоростью движения ДМ слива воды из аккумулятора 9 через гидравлический канал 17 и клапан-распределитель 18.

Использование обратного клапана 10 улучщает динамические характеристики мембранного привода крана-задатчика скорости ДМ, так как при закрытии клапана 10 давление воды из гидравлической линии связи 7 отжимает мембрану 13 и мембрана перемещается совместными силами пьезометрического столба воды аккумулятора 9 и дйвления воды из трубки 7.

Старт-стопный режим работы гидроцилиндра ДМ обеспечивается полным открытием и закрытием крана-задатчика скорости при каждом щаге ДМ. Устройство управления ДМ в таком варианте исполнения должно содержать программное устройство 26.

гидравлическую линию связи 27, привод 28 клапана-задатчика 29 скорости ДМ, клапанраспределитель 30 ДМ и вентиль 31 (фиг. 2). Устройство работает следующим образом, Пусть на орощаемом свекловичном поле в аридной зоне требуется осуществить секторный (по участкам поля) чередующийся полив: днем - освежительной нормой 200 , ночью - увлажнительной нормой 1000 с последующим чередованием

О участков так, чтобы в результате полива колебания уровня влажности всего поля были минимальными.

Перед работой устройство настраивается на ровном месте вентилем 6, гайкой 15 и

5 краном-задатчиком 21 на соответствие нормы полива для каждого из переключателей 5. Норму полива каждого участка поля, например 15-ти участков, задают установкой по линии границы этих участков кронщтейна 3 с двумя дисками с упорами 4, установлен0 ными напротив гидравлических переключателей 5, например верхнего в положении «Включить норму полива 200 , а нижнего - «Включить норму полива 1000 . После включения ДМ в работу и при ее

5 движении подвижный трубопровод ДМ 8 подходит к очередному участку и штоки переключателей 5 взаимодействуют с упорами 4, при этом включается верхний переключатель и отключается нижний переключатель. При последующем движении ДМ

0 верхний диск с упорами 4 устанавливается в положение «Отключить норму полива 200 , а нижний диск с упорами 4 устанавливается в фиксированное положение «Включить норму полива 1000 . Это позволяет через круг работы ДМ автоматически сменить норму полива этого участка с 200 до 1000 .

Смоделированная вентилем 6 норма полива расходом воды по гидравлическому

каналу связи 7 поступает в верхнюю часть гидравлического аккумулятора 9 и сливается по гидроканалу 17 синхронно с перемещением гидроцилиндра 19 при нерабочем ходе через клапан-распределитель 18. Если заданная скорость не соответствует скорости

ДМ, например норма полива была 1000м /га, а необходимо установить 200 , то уровень воды в аккумуляторе 9 повыщается до закрытия обратного клапана 10, вода накапливается в накопительной емкости,

давление статического напора столба воды отжимает пружину 14 с мембраной 13 и она под действием веса столба воды перемещается в крайнее нижнее положение до зацепления зубчатого колеса 22 с нижним пальцем 25, и при очередном движении толкателя 23 на щаговое перемещение колеса ДМ толкатель 23 переместит зубчатое колесо на соответствующее число (например, 20) делений, что соответствует изменению положения крана-задатчика 21 на 40%. Затем при обратном ходе гидроцилиндра 19 открывается клапан-распределитель 18, и вода из аккумулятора 9 сливается через гидроканал 17. По мере слива воды мембрана 13 силой пружины 14 отжимается, так как давление слитого столба воды в гидроаккумуляторе 9 уменьшилось. Колесо 22 выходит из зацепления с пальцем 25 и при обратном ходе толкателя 23 не происходит его зацепления, с пальцем 25.

Такой цикл перевода крана-задатчика на новую скорость будет повторяться до тех пор (20 шагов ДМ), пока смоделированный программой работы расход воды через гидроаккумулятор будет выполняться и уровень воды в гидроаккумуляторе 9 не будет достигать обратного клапана 10. При этом зубчатое колесо 22 займет промежуточное положение между верхним и нижним пальцами 25 и регулирование положения краназадатчика 21 прекратится. Если теперь по метеоусловиям уменьшилась испаряемость с дождевой струи ДМ на 5%, то уменьшается поступление воды в гидроаккумулятор 9 от дождемера 11. При этом средний уровень столба воды в гидроаккумуляторе 9 уменьшается настолько, что пружина 14 отжимает мембрану 13 в крайнее верхнее положение, что обеспечивает зацепление зубчатого колеса 22 с верхним пальцем 25 на 1 зубец. Теперь при очередном ходе гидроцилиндра 19 толкатель 23 переместит зубчатое колесо 22 на увеличение нормы полива на 2%, и при последуюших шагах ДМ регулирование положения крана-задатчика 21 будет продолжаться до тех пор, пока колебание столба воды в гидроаккумуляторе 9 не будет в заданных при его регулировке пределах.

Аналогичным образом осуществляется изменение скорости ДМ и при ее движении по уклону или при изменении сопротивления перекатыванию ДМ, так как эти изменения изменяют время движения гидроцилиндра 19

и нарушают заданный баланс воды в гидроаккумуляторе 9.

Таким образом, благодаря непрерывной обратной связи и контролю нормы полива осуществляется пошаговая регулировка нормы полива простыми гидравлическими устройствами, обеспечивается стабилизация расхода воды ДМ над полем и программный полив участков поля.

Старт-стопный режим работы ДМ согласно фиг. 2 обеспечивается аналогично работе устройства по фиг. 1: после задания нормы полива программным устройством 26 смоделированная норма полива поступает по гидроканалу связи 27 в гидравлический аккумулятор 9 и сливается совместно с осадками дождемера 11 через гидроканал 27, клапан-распределитель 30 и вентиль 31. Особенностью работы устройства по фиг. 2 является его срабатывание на каждом шаге ДМ, т. е. заполнение аккумулятора 9, срабатывание привода 28 и открытие клапанараспределителя 30. Это позволяет регулировать время начала открытия крана-задатчика 30 в соответствии с программой полива и динамикой поступления воды от дождемера 11. Устройство в этом варианте четко, отрабатывает любую . программу полива и имеет простую конструкцию.

Выполнение описанных операций обеспечивает автоматическое управление работой машины для программного обеспечения заданной нормы полива на гидравлическом принципе без использования посторонних источников энергии.

Технико-экономическая эффективность использования устройства заключается в технической реализации программного полива всего орошаемого поля, в увеличении равномерности полива, в оптимизации режима влажности почвы и в возможности повышения урожайности до . Годоврй экономический эффект составляет около 17 руб./га.

-i

/;

w28

26

27

Ill

Т

w

/T

Ju

31

иг.2

1. УСТРОЙСТВО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ДОЖДЕВАЛЬНОЙ МАШИНОЙ КРУГОВОГО ДЕЙСТВИЯ, включающее регулятор скорости машины, связанный с краном-задатчиком скорости ведущей тележки с гидроприводом и клапаном-распределителем, отличающееся тем, что, с целью повышения качества полива, устройство снабжено кольцом с дисками Дч д - -7 --fe-7 и упорами, установленными на неподвижной опоре машины, и трубкой гидроуправления краном-задатчиком скорости, а регулятор скорости выполнен в виде параллельно включенных регулируемых вентилей и гидравлических переключателей, штоки которых установлены с возможностью взаимодействия с упорами на диске, причем между переключателями и краном-задатчиком на трубке управления установлены последовательно соединенные дождемер, гидроаккумулятор с поплавковым обратным клапаном и мембранный привод с регулируемой пружиной, при этом привод кинематически связан через зубчатую передачу с краном-задатчиком. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что клапан-распределитель имеет вторую I управляемую золотником полость, соединенную с одной стороны со сливом, а с другой- с гидроаккумулятором. 7/ СО о ю