КОМБИНАЦИЯ ТЯГАЧА И БУКСИРУЕМОЙ ИМ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ УБОРОЧНОЙ МАШИНЫ
COMBINATION OF TOWING VEHICLE AND AGRICULTURAL MACHINE TOWED BY IT

Область техники
Настоящее изобретение относится к комбинации (сцепке) тягача и буксируемой им сельскохозяйственной уборочной машины в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения.
Уровень техники
При уборке зеленых кормов часто используются сельскохозяйственные уборочные машины, такие как тюковые прессы или погрузочные тележки, которые буксируются тягачом по полю. При этом в зависимости от конструкции и размеров уборочные машины должны снабжаться от тягача также приводной мощностью для привода рабочих аппаратов уборочной машины, которые служат для транспортирования и/или обработки убранной массы. В случае пресса для формирования прямоугольных тюков рабочими аппаратами являются, например, прессовальный поршень, подгребатель, в определенных случаях режущее устройство, подборщик. В используемых в сельском хозяйстве тягачах, таких как тракторы, для этой цели имеется задний вал отбора мощности, который может кинематически соединяться с приводным валом уборочной машины. Вал отбора мощности тягача, как правило, приводится от его (главного) приводного двигателя. При этом приводной двигатель тягача, вал отбора мощности и приводной вал уборочной машины образуют существенные элементы приводной трансмиссии для привода рабочих аппаратов уборочной машины.
При работе на уборке буксируемого трактором по полю тюкового пресса, рабочие аппараты которого приводятся от трактора, трудность для водителя трактора-тягача состоит в том, чтобы иметь надежный обзор всего комплекса непрерывно изменяющихся рабочих параметров, которые имеют значение для осуществления процесса уборки во время движения по полю. Так, значительное влияние на процесс уборки оказывают такие факторы, как вид, количество, объемы, влажность или другие свойства собираемой массы. Далее, на процесс уборки влияют факторы машины, такие как резерв мощности и число оборотов приводного двигателя трактора, скорость движения трактора (и буксируемого им пресса), скорость и нагрузка отдельных рабочих аппаратов пресса (например, подборщика, режущего ротора, подгребателя, прессовального поршня) и т.д.
Факторы находятся в сложной частичной взаимосвязи друг с другом и по большей части непрерывно изменяются в ходе уборки. В этих обстоятельствах перед водителем стоит особая задача в выборе скорости движения. При выбранной не слишком высокой скорости движения комбинация из трактора и пресса при рабочем ходе в процессе уборке может работать с достаточным резервом мощности приводного двигателя, например, во избежание остановки двигателя при внезапном изменении условий уборки и/или привода. Однако для выбора такой «не слишком высокой» скорости водитель должен учитывать множество факторов. На практике это, как правило, приводит к тому, что по соображениям надежности водитель выбирает более низкую скорость, чем это позволяют реальные условия. В этом случае потенциал мощности комбинации используется не полностью. Если же водитель при рабочем движении желает добиться дополнительных и/или альтернативных целей, для этого от него требуются знания и опыт. Неудачный выбор скорости движения может иметь и другие неблагоприятные последствия, такие как ухудшение качества спрессованных тюков (плохая форма тюка, расплющивание убранной массы).
Раскрытие изобретения
С учетом изложенного задачей настоящего изобретения является создание комбинации указанного типа, которая освобождает водителя от нагрузки при выборе подходящей скорости движения.
Поставленная задача решается в комбинации по пункту 1 формулы изобретения. Она отличается тем, что содержит устройство управления, выполненное с возможностью работы в режиме уборки, чтобы в зависимости от воспринятых рабочих параметров уборочной машины и тягача задавать скорость движения для комбинации. В соответствии с изобретением за счет этого надежно обеспечивается выбор скорости движения при непрерывном учете факторов влияния всей комбинации. При этом может надежно устраняться риск остановки или повреждений машины вследствие перегрузки рабочих аппаратов. Кроме того, в результате полного наблюдения за тягачом и уборочной машиной даже для менее опытного водителя может непрерывно обеспечиваться особенно эффективная эксплуатация комбинации, например, вблизи нагрузочных пределов или вблизи оптимального качества. Для водителя задание скорости движения в соответствии с изобретением представляет значительное облегчение.
Согласно простому примеру осуществления изобретения задание скорости движения может выполняться в форме рекомендации водителю, например, в виде оптического указания или акустического сигнала. В этом случае водитель может сам решать, будет ли он следовать указанию и в какой мере.
Согласно отличному от него удобному решению задание скорости движения производится посредством автоматического регулятора скорости движения, который автоматически регулирует заданную скорость движения на тягаче. В этом случае водитель при работе в режиме уборки полностью освобожден от выбора скорости движения.
Предпочтительно при эксплуатации в режиме уборки заданная устройством управления скорость движения выбирается таким образом, что комбинация при обеспечении надежной работы, особенно при устранении перегрузок рабочих аппаратов или других нежелательных явлений, достигает, по меньшей мере, одной цели уборки, задаваемой оператором машины. Другими словами, при задании скорости движения устройство управления учитывает (по меньшей мере) одну цель уборки, то есть оно пытается выбрать задание скорости движения на основе имеющихся действительных рабочих параметров, при котором желаемый результат может достигаться в наибольшей возможной степени. При этом может идти речь о единственной цели уборки, такой как достижение высокой производительности или достижение высокого качества или плотности.
Поскольку на практике часто одновременно имеют значение различные цели уборки, согласно предпочтительному решению по развитию изобретения устройство управления выполнено с возможностью (одновременного) учета нескольких целей уборки, причем оператором машины может задаваться соотношение весомости целей уборки. Так, например, в случае тюкового пресса могут быть одновременно установлены цель производительности и цель качества, причем путем задания весомости возможно задание приоритетности целей уборки. Предпочтительно, по меньшей мере, одной целью уборки может быть достижение высокой производительности и/или достижение высокого качества убранной массы, в частности, достигаемого посредством высокой плотности.
Для определения подходящей скорости движения целесообразно, чтобы на устройство управления подавалось множество воспринимаемых рабочих параметров, которые воспринимаются, например, датчиками. При этом понятие рабочих параметров следует толковать в широком смысле, то есть это могут быть факторы влияния всех видов. В частности, под рабочими параметрами имеются в виду величины, которые в широком смысле связаны с процессом уборки и/или с занятыми в нем компонентами машин.
Согласно предпочтительному решению по развитию изобретения в качестве рабочих параметров уборочной машины учитывается, по меньшей мере, одна величина, характеризующая механическую нагрузку одного или нескольких рабочих аппаратов, в частности, такая как их скорость, крутящий момент, рабочее давление и/или подобная величина.
Далее, согласно предпочтительному решению по развитию изобретения в качестве рабочих параметров уборочной машины учитывается, по меньшей мере, одна относящаяся к процессу уборки величина, такая как влажность убранной массы, объем убранной массы, плотность прессования, размеры пакета (размеры порции, подаваемой в прессовальную камеру, которые опять-таки позволяют делать выводы о плотности убранной массы), производительность и/или подобная величина.
Предпочтительно в качестве рабочих параметров тягача учитывается нагрузка его приводного двигателя и/или действительное передаточное отношение передаточного механизма привода хода тягача. Возможны и другие параметры, такие как проскальзывание колес, оставшийся запас топлива и другие.
Для достижения как можно более точного и удобного задания скорости движения предпочтительно устройство управления при задании скорости движения учитывает параметры тягача, уборочной машины и/или комбинации. Этими параметрами могут быть мощность двигателя, длина, вес (или несущая способность) тягача, уборочной машины или комбинации. Учет таких параметров облегчает эксплуатацию уборочной машины с различными тягачами (и наоборот). Предпочтительно передача параметров между тягачом и уборочной машиной может осуществляться предпочтительно через шинную систему данных.
В предпочтительном решении по развитию изобретения предусмотрено, что устройство управления выполнено с возможностью установления верхней границы для скорости движения, когда величина одного рабочего параметра или величины комбинации рабочих параметров являются показателем угрозы перегрузки или общего нежелательного состояния уборочной машины, тягача или комбинации. Благодаря этой мере безопасности при наличии ограничивающих граничных условий (например: достижение границы нагрузки двигателя, превышение влажности убранной массы, превышение поступающего объема убранной массы, превышение нагрузки рабочего аппарата и т.д.) скорость движения ограничивается независимо от возможных установленных целей уборки во избежание повреждений любых видов. Соответственно, установленные цели уборки преследуются только тогда, когда ни один из рабочих параметров не является ограничением.
Согласно предпочтительному дальнейшему решению по развитию изобретения скорость движения, задаваемая устройством управления в зависимости от рабочих параметров, основана на эмпирически определенных величинах.
Существуют различные возможности расположения устройства управления. Предпочтительно оно связано с уборочной машиной и выполнено с возможностью установления сигнальной связи с тягачом, в частности, посредством шинной системы данных, для приема рабочих параметров, воспринимаемых на тягаче. Принадлежность к уборочной машине дает то преимущество, что устройство управления может быть настроено и запрограммировано на специальные, часто сложные условия и данные уборочной машины (множество рабочих аппаратов, система датчиков). В этом случае устройство управления способно управлять скоростью движения тягача. Это также предпочтительно осуществляется через шинную систему данных.
Для удобного управления водителем предпочтительно для устройства управления предназначен операторский блок, который предпочтительно расположен в кабине водителя тягача и выполнен с возможностью установления связи с устройством управления.
Как было описано выше, устройство управления может работать в режиме уборки. Этот режим уборки, в котором скорость движения задается с учетом действительных рабочих параметров, подходит для движения при уборке с приемом убранной массы, например, вдоль уложенного валка убранной массы. Однако после обработки такого валка комбинация, как правило, доходит до места поворота (также «поворота на краю поля», «края поля»). Обычно там прием убранной массы прерывается, и комбинация должна совершить маневр поворота, чтобы принимать следующий валок. Для того чтобы в этой ситуации также вести комбинацию с подходящей скоростью, в предпочтительном решении по развитию изобретения предусмотрено, что устройство управления альтернативно режиму уборки может работать в режиме движения на краю поля, в котором устройство управления задает для комбинации скорость движения, подходящую для надежного и удобного поворота комбинации на краю поля. Здесь задаваемая скорость движения может, например, настраиваться водителем в соответствии с личным желанием.
Для простого контроля соответствующего активизированного режима эксплуатации предпочтительно смена между работой устройства управления в режиме уборки и в режиме движения на краю поля выполнена с возможностью запуска вручную оператором машины, например, путем нажима клавиши.
В следующем предпочтительном решении по развитию изобретения предусмотрено, что, по меньшей мере, смена режима работы устройства управления в режиме движения на краю поля на режим уборки осуществляется автоматизированно, в частности, с управлением от события. Смена режимов работы может инициироваться различными событиями, например, такими как распознавание (например, с помощью камеры) того, что перед уборочной машиной и/или на компонентах уборочной машины снова находится убираемая масса (переход в режим уборки), или того, что там уже нет убираемой массы (переход в режим движения на краю поля). Альтернативно или дополнительно изменение может выполняться в зависимости от достижения определенных положений (или граничных областей) на поле, особенно при использовании систем определения положения, таких как спутниковая система навигации (GPS).
Краткий перечень чертежей
Далее со ссылками на прилагаемые чертежи будут подробно описаны примеры осуществления изобретения. На чертежах:
фиг. 1 схематично изображает на виде сбоку комбинацию при движении в режиме уборки,
фиг. 2 изображает функциональную схему для пояснения задания скорости движения для комбинации, такой как показана на фиг. 1.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 схематично показана на виде сбоку комбинация 1, которая включает в себя тягач в виде трактора 2 и буксируемую им сельскохозяйственную уборочную машину в виде тюкового пресса 3 (для формирования прямоугольных тюков) при движении на поле. Альтернативно тюковому прессу 3 буксируемая сельскохозяйственная уборочная машина может быть другой машиной, предназначенной для транспортирования и/или обработки убранной массы, такой как погрузочная тележка.
Тюковой пресс 3 содержит различные рабочие аппараты 4, 5, 6, 7 для транспортирования и/или обработки убранной массы. Спереди находится подборщик 4, с помощью которого уложенная в виде валка S убранная масса G подбирается с поля, сводится поперечно с боковых сторон и подается для дальнейшей обработки в канал подачи тюкового пресса 3. Далее убранная масса G проходит через выполненное в виде режущего ротора режущее устройство 5 и затем предварительно уплотняется подгребателем 6, периодически совершающим ходы сбора и заполнения для порционной подачи убранной массы (посредством хода заполнения подгребателя 6), в прессовальную камеру, в которой прессовальный поршень 7 возвратно поступательного движения прессует убранную массу G в тюки В. Готовые тюки В выходят из тюкового пресса 3 сзади.
Рабочие аппараты 4, 5, 6, 7 тюкового пресса 3 снабжаются приводной мощностью от трактора 2 через приводной вал 8, который соединен с задним валом отбора мощности трактора 2. Для этого трактор 2 оснащен приводным двигателем 9, который может кинематически соединяться с валом отбора мощности, так что приводной двигатель 9 трактора 2, вал отбора мощности и приводной вал 8 образуют приводную трансмиссию для тюкового пресса 3. Для распределения передаваемой на тюковой пресс 3 приводной мощности на отдельные рабочие аппараты служат не описываемые здесь передаточные механизмы.
Кроме того, обычным образом приводной двигатель трактора 2 является компонентом приводной трансмиссии ходовой части трактора 2, то есть служит для привода колес трактора 2. В зависимости от числа оборотов приводного двигателя 9 и от выбранного передаточного отношения передаточного механизма трактор 2 буксирует тюковой пресс 3 по полю со скоростью v движения, обозначенной стрелкой.
В соответствии с изобретением комбинация 1 отличается наличием устройства 10 управления, которое задает скорость v движения для комбинации 1 в зависимости от рабочих параметров уборочной машины 3 и тягача 2 в ходе эксплуатации на уборке.
В показанном примере осуществления устройство 10 управления принадлежит тюковому прессу 3 и связано с трактором 2 шинной системой 13 данных, предпочтительно в виде системы ISOBUS. В частности, для этого в кабине 12 водителя трактора 2 расположен легко доступный для водителя операторский блок 11, который может связываться с устройством 10 управления с помощью шинной системы 13 данных. Операторский блок 11 помимо элементов управления оснащен также устройством отображения, например, для отображения рабочих параметров. Посредством шинной системы 13 данных устройство 10 управления связано также с регулятором 17 хода трактора 2 и может оказывать на него влияние. Другими словами, с помощью сигнальной связи между устройством 10 управления и регулятором 17 хода уборочная машина 3 может задавать трактору 2 скорость v движения.
В соответствии с изобретением это задание скорости производится на основе непрерывно воспринимаемых рабочих параметров как трактора 2, так и тюкового пресса 3. Для этой цели устройство 10 управления снабжено множеством сигнальных входов, причем, по меньшей мере, поступающие от трактора 2 сигналы предпочтительно подаются к устройству 10 управления по шине 13 данных. При этом можно обойтись без отходящих от шинного кабеля подсоединений между трактором 2 и тюковым прессом 3.
В показанном примере осуществления трактор 2 оснащен датчиком 15 нагрузки приводного двигателя 9. Воспринимаемая действительная нагрузка двигателя передается через шину 13 данных на устройство 10 управления. Предпочтительно на устройство 10 управления могут также передаваться действительная скорость движения и/или действительное передаточное отношение передаточного механизма привода ходовой части трактора 2 или другие рабочие данные двигателя и передаточных механизмов. Вполне возможно, что устройство 10 управления получает через шину 13 данных дополнительные рабочие параметры трактора 2, которые имеют значение для задания скорости v движения.
Тюковой пресс 3 оснащен множеством датчиков, которые воспринимают различные рабочие параметры тюкового пресса 3. В первую очередь, ими являются датчики (не показаны) для восприятия нагрузочных состояний рабочих аппаратов, таких как подборщик 4, режущее устройство 5, подгребатель 6, прессовальный поршень 7. Путем восприятия скорости, приводного момента или рабочего давления отдельных компонентов машины (барабана подборщика, режущего ротора, кривошипа подгребателя) датчики непосредственно или опосредованно воспринимают нагрузку соответствующих рабочих аппаратов.
Далее, для тюкового пресса предназначены датчики для восприятия величин, связанных с процессом уборки. К ним относятся, например, датчик 16 влажности для восприятия влажности убранной массы G, расположенная перед подборщиком 4 камера 4 для восприятия поперечного сечения (а следовательно и величины) подбираемого валка S убранной массы, датчик для восприятия величины подаваемого к прессовальной камере пакета убранной массы, датчик производительности для восприятия количества обработанной убранной массы. Возможны и другие датчики для восприятия рабочих параметров.
Поскольку устройство 10 управления непрерывно получает величины воспринятых рабочих параметров, теперь оно может задавать скорость v движения в зависимости от условий уборки и действительной мощности трактора 2 и пресса 3. Это будет описано далее.
Устройство 10 управления может работать альтернативно в двух рабочих режимах.
Для показанного на фиг. 1 движения уборки вдоль валка S активизируют так называемый «режим уборки». На фиг. 2 показана функциональная схема для пояснения задания скорости движения в режиме уборки, то есть для показанной ситуации уборки комбинации 1. В качестве примера в верхней области показаны четыре ограничительных индикатора: 1. (Подлежащий приему) Объем убранной массы, 2. Влажность убранной массы, 3. Нагрузка приводного двигателя, 4. Крутящий момент на подгребателе. Каждый из индикаторов (возможны и другие) представляет входную величину в процессе регулирования и оценивается непрерывно. При достижении критической величины (1. Повышенный объем убранной массы, Повышенная влажность убранной массы, 3. Критическая нагрузка двигателя, 4. Критический крутящий момент на подгребателе) распознается, что достигнут предел. В этом случае скорость v движения ограничивается до величины, при которой предел не превышается, во избежание ошибок, повреждений или потерь качества. На регулятор 17 хода подается соответствующий ограничительный сигнал.
Если в отличие от этого ни один из индикаторов не показывает критической величины, определяется скорость v движения, при которой комбинация 1 при обеспечении надежной работы достигает, по меньшей мере, одной цели уборки, заданной оператором машины. Такой целью уборки является, например, достижение высокой производительности и/или достижение высокого качества убранной массы. В показанном примере (фиг. 2) оператор машины может с помощью (например, виртуального) движкового регулятора, который предпочтительно может приводиться в действие на операторском блоке 11 в кабине 12 водителя, устанавливать в качестве выбора пользователя приоритетность «плотности» (качества) или «производительности». В одном экстремальном случае оператор выбирает в качестве цели уборки только плотность, в другом экстремальном случае пользователь выбирает в качестве цели уборки только производительность. Однако движковый регулятор позволяет выбирать промежуточные приоритеты, в результате чего при задании скорости движения будут учитываться одновременно обе цели уборки, однако может быть отрегулировано определенное пользователем соотношение весомости целей уборки. В зависимости от предпринятой регулировки устройство 10 управления определяет скорость v движения с учетом нескольких целей уборки. При этом водитель выгодным образом освобождается от задачи непрерывно наблюдать за профилем валка S убранной массы, нагрузкой двигателя, нагрузкой уборочной машины, качеством убираемой массы. Возможность назначения приоритетности дает то преимущество, что даже неопытный оператор может соблюдать стратегию уборки (с выбором приоритетности производительности и/или качества), причем обеспечивается надежная эксплуатация рабочих аппаратов и приводного двигателя. При этом задание скорости, которое непрерывно адаптируется к условиям уборки и рабочим параметрам машин, обеспечивает оптимальную эксплуатацию комбинации вблизи границы ее мощности.
Для определения подлежащей заданию скорости v движения предпочтительно устройство 10 управления привлекает эмпирически определенные величины, то есть те величины скорости, которые, например, были выбраны для комбинации опытным водителем и соответствующим образом записаны в память. Далее, предпочтительно при задании скорости v движения устройство 10 управления учитывает технические параметры (длину, вес, инерционность, мощность) тягача 2, уборочной машины 3 и/или комбинации 1 для того, чтобы, например, приводить эмпирически определенные величины машин, в частности тракторов, в соответствие с указанными параметрами.
0
0
0
Альтернативно описанному режиму уборки устройство 10 управления может работать в режиме движения на краю поля. Предпочтительно режим движения на краю поля активизируется, когда комбинация трактора с уборочной машиной достигает конца поля или конца валка. В этом случае обычно комбинация должна произвести маневры на краю поля, чтобы перейти к следующему валку. Соответственно, эксплуатация в режиме движения на краю поля предусматривает, что устройство 10 управления задает для комбинации 1 соответствующую скорость v движения, чтобы повернуть комбинацию 1 на краю поля. Эта скорость v движения, как правило, значительно ниже предыдущей скорости, чтобы обеспечить возможность безопасного и удобного поворота. Предпочтительно оператор машины может ввести вручную в устройство 10 управления предпочтительную скорость v движения при поворотах.
Переход между режимом уборки и режимом движения на краю поля может осуществляться различными путями. С одной стороны, рабочий режим может выбираться оператором машины вручную, предпочтительно посредством возможности выбора через операторский блок 11.
Особенно удобный переход осуществляется автоматизированным путем, в частности, путем переключения в зависимости от события. Для этого возможны различные варианты. В предпочтительном примере осуществления с помощью системы распознавания убранной массы (например, обеспечиваемой камерой 14) устанавливается, происходит ли прием убранной массы G. Если это имеет место, активизируется режим уборки, если же нет, то активизируется режим движения на краю поля. Обеспечение такого автоматического регулирование скорости на краю поля дополняет регулирование в режиме уборки, так что водитель освобожден от выбора скорости движения в ходе всего процесса работы на поле.
Перечень позиций
1
Комбинация
2
Трактор
3
Тюковой пресс
4
Подборщик
5
Режущее устройство
6
Подгребатель
7
Прессовальный поршень
8
Приводной вал
9
Приводной двигатель
10
Устройство управления
11
Операторский блок
12
Кабина водителя
13
Шинная система данных
14
Камера
15
Датчик нагрузки
16
Датчик влажности
17
Регулятор хода
S
Валок
G
Убранная масса
В
Сформированный тюк
V
Скорость движения