СИСТЕМЫ, СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВО ЗАДЕЛКИ ПОСЕВНОЙ БОРОЗДЫ
SYSTEMS, METHODS AND DEVICE FOR SEALING OF SOWING FURROW

Уровень техники
Системы заделки, встроенные в имеющиеся на рынке сеялки и рядовые сеялки, могут заделывать посевную борозду с агрономически недостаточной оптимальной эффективностью. Эффективность таких систем заделки может зависеть от факторов окружающей среды (например, от влажности почвы, состава частиц, плотности и растительных остатков) и эксплуатационных факторов (например, скорости посева, глубины борозды и прижимного усилия высевающей секции).
Таким образом, в данной области существует необходимость в усовершенствованных системах, способах и устройстве для заделки посевной борозды.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлен вид сверху варианта осуществления сельскохозяйственной сеялки.
На фиг.2 представлен вертикальный вид сбоку варианта осуществления высевающей секции сеялки.
На фиг.3 представлен вертикальный вид сбоку варианта осуществления системы заделки.
На фиг.4 представлен вид в перспективе системы заделки фиг.3.
На фиг.5 представлен вид спереди системы заделки фиг.3, при этом некоторые компоненты не показаны с иллюстративными целями.
На фиг.6 представлен вертикальный вид сбоку еще одного варианта осуществления системы заделки.
На фиг.6A представлен вертикальный вид сбоку справа еще одного варианта осуществления системы заделки.
На фиг.7A, 7B и 7C представлены виды сбоку справа, сверху и снизу, соответственно, варианта осуществления системы заделки.
На фиг.7D представлен вид снизу системы заделки фиг.7C, увеличенный, чтобы показать приспособление для фиксации.
На фиг.7E представлен вид в перспективе системы заделки фиг.7A, увеличенный, чтобы показать приспособление для регулировки глубины для опорных рычагов.
На фиг.8 представлен вид сбоку справа еще одного варианта осуществления с приспособлением для внесения жидкости.
На фиг.9 представлен вид сзади системы заделки фиг.7A.
Подробное описание изобретения
Далее со ссылкой на чертежи, на которых одинаковые ссылочные номера обозначают идентичные или соответствующие детали на нескольких изображениях, на фиг.1 представлен трактор 5, буксирующий сельскохозяйственное орудие, например, сеялку 10, содержащую брус 14 для навешивания рабочих органов, функционально поддерживающий множество высевающих секций 200. В кабине трактора 10 предпочтительно находится блок 50 управления орудия, предпочтительно содержащий центральное процессорное устройство («ЦПУ»), память и графический интерфейс пользователя («ГИП») (например, сенсорный интерфейс). На тракторе 10 предпочтительно установлен приемник 52 системы глобального позиционирования («ГПС»).
Обращаясь к фиг.2, представлен вариант осуществления, в котором высевающей секцией 200 является высевающая секция сеялки. Высевающая секция 200 предпочтительно шарнирно соединена с брусом 14 для навешивания рабочих органов с помощью параллелограммного навесного устройства 216. Исполнительный механизм 218 предпочтительно выполнен с возможностью приложения к высевающей секции 200 подъемного и/или прижимного усилия. Электромагнитный клапан 290 предпочтительно соединен с возможностью прохождения текучей среды с исполнительным механизмом 218 для изменения подъемного и/или прижимного усилия, прикладываемого исполнительным механизмом.
Высевающая секция 200 содержит систему 234 нарезки, которая предпочтительно содержит два нарезающих диска 244, установленных с возможностью качения на продолжающейся вниз стойке 254 вспомогательной рамы 250 высевающей секции и выполненных с возможностью нарезки v-образной борозды 38 в почве 40. Пара рычагов 260 копирующих колес шарнирно поддерживает пару соответствующих копирующих колес 248; глубину борозды 38 устанавливает высота копирующих колес 248 относительно нарезающих дисков 244. Балансир 268 регулировки глубины ограничивает ход рычагов 260 копирующих колес вверх и, таким образом, ход копирующих колес 248 вверх. Датчик 292 прижимного усилия предпочтительно выполнен с возможностью генерирования сигнала, связанного с величиной усилия, прикладываемого копирующими колесами 248 к почве 40; в некоторых вариантах осуществления датчик 292 прижимного усилия содержит измерительный штырь, вокруг которого балансир 268 шарнирно соединен с высевающей секцией 200, такой как те измерительные штыри, которые раскрыты в находящейся на рассмотрении патентной завке США заявителя № 12/522253 (Pub. № US 2010/0180695), раскрытие которой включено настоящим в настоящее описание посредством ссылки.
Продолжая со ссылкой на фиг.2, дозатор 230 семян, такой как датчик, раскрытый в находящейся на рассмотрении международной патентной заявке заявителя № PCT/US2012/030192, раскрытие которой включено настоящим в настоящее описание посредством ссылки, предпочтительно выполнен с возможностью помещения семян 42 из бункера 226 в борозду 38, например, через семяпровод 232, выполненный с возможностью направления семян в сторону борозды. В некоторых вариантах осуществления дозатор приводится в действие электрическим приводом 215, выполненным с возможностью приведения в действие высевающего диска внутри дозатора семян. В других вариантах осуществления привод 215 может представлять собой гидравлический привод, выполненный с возможностью приведения в действие высевающего диска. Датчик 205 семян (например, оптический или электромагнитный датчик семян, выполненный с возможностью генерирования сигнала, означающего прохождение семени) предпочтительно установлен на семяпроводе 232 и выполнен с возможностью направления световых или электромагнитных волн поперек пути семян 42. Система 300 заделки (схематично проиллюстрированная на фиг.2), содержащая одно или более заделочных колес, шарнирно соединена с высевающей секцией 200 и выполнена с возможностью заделки борозды 38.
Для удобства в остальной части описания компоненты высевающей секции 200 и иные варианты осуществления системы 300 заделки, которые состоят из левого и правого компонентов, обозначены соответствующим индексом «-1» и «-2». Однако, поскольку на большинстве фигур чертежей представлен только вертикальный вид сбоку справа, левые компоненты (обозначенные как «-1») не видны, но должно быть понятно, что левые компоненты имеют такую же конструкцию, что и правые компоненты, если не показано и описано иное.
Со ссылкой на на фиг.3-5 представлена усовершенствованная система 300А заделки. Система 300А заделки предпочтительно содержит вспомогательную раму 350, имеющую передний конец, установленный на заднем конце вспомогательной рамы 250 высевающей секции. На вспомогательной раме 350 предпочтительно установлен дисковый узел 310, который предпочтительно выполнен с возможностью разрезания почвы 40 при качении рядом с бороздой 38, нарезаемой высевающей секцией 200 по мере того, как высевающая секция движется по полю. На вспомогательной раме 350 предпочтительно установлен узел 320 заделочных колес, который предпочтительно выполнен с возможностью упругого зацепления почвы 40 при качении рядом с бороздой и предпочтительно выполнен с возможностью заделки борозды 38 (например, посредством защемления) по мере того, как высевающая секция движется по полю. На вспомогательной раме 350 предпочтительно установлен узел 330 завершающей обработки, который предпочтительно выполнен с возможностью сгребания почвы вбок в сторону борозды 38 и завершающей обработки (например, разравнивания) почвы, возвращаемой в борозду.
Дисковый узел 310 предпочтительно содержит пару опорных рычагов 314, предпочтительно жестко установленных на противоположных сторонах вспомогательной рамы 350. На нижнем конце опорных рычагов 314 предпочтительно установлена с возможностью качения (например, с помощью подшипникового узла) пара дисков 312. Диски 312-1, 312-2 предпочтительно зацепляют (например, разрезают при качении) почву 40 вдоль плоскостей A-1, A-2, соответственно. Плоскости A-1, A-2 предпочтительно расположены под углом относительно продольной вертикальной плоскости, например, вертикальной плоскости вдоль направления движения орудия. Плоскости A-1, A-2 предпочтительно по существу параллельны или параллельны боковым стенкам 39-1, 39-2 борозды 38; однако в альтернативных вариантах осуществления плоскости A-1, A-2 могут быть расположены под углом вокруг вертикальной оси (например, с передними кромками, смещенными внутрь от своих задних кромок). Плоскости A-1, A-2 предпочтительно расположены в боковом направлении наружу от борозды 38 и предпочтительно рядом с боковыми стенками 39-1, 39-2, соответственно. Передние края дисков 312-1, 312-2 предпочтительно продольно смещены; например, передняя кромка правого диска 312-2 предпочтительно смещена от передней кромки 312-1 вперед. Вертикальное положение и продольное (т.е. вдоль направления движения) положение опорных рычагов 314 относительно вспомогательной рамы 350 (и таким образом вертикальное и продольное положения дисков 312) предпочтительно можно регулировать путем выборочной установки (например, с помощью съемных болтов) одного из множества установочных отверстий 316 в опорном рычаге 314 на одно из множества установочных отверстий 356 во вспомогательной раме 350.
Диски 312 дискового узла 310 могут быть плоскими (как проиллюстрировано) или вогнутыми и могут содержать шипы или рифление, расположенные по своему периметру. Следует иметь в виду, что в некоторых вариантах осуществления дисковый узел 310 может содержать еще один узел рыхления почвы, использующий другой тип или комбинацию рыхлительных устройств (например, шипованных катков, рыхлительных лап, ножей), выполненных с возможностью рыхления почвы рядом с бороздой.
В других вариантах осуществления дисковый узел 310 может быть расположен и выполнен с возможностью рыхления почвы рядом с посевной бороздой, как описано выше, но установлен в ином продольном положении и/или на других компонентах высевающей секции сеялки. В некоторых вариантах осуществления дисковый узел 310 может быть установлен на вспомогательной раме 250 высевающей секции (например, позади или впереди нарезающих дисков вдоль направления движения). В других вариантах осуществления дисковый узел 310 может быть установлен на установочном кронштейне или поворотном рычаге узла очистителя рядка, расположенного впереди вспомогательной рамы высевающей секции (например, очистителя рядка, имеющего общие признаки с вариантами осуществления, раскрытыми в патенте США № 8550020, включенном в настоящее описание посредством ссылки). В других вариантах осуществления дисковый узел может быть жестко, шарнирно или упругого установлен на брусе 14 для навешивания рабочих органов.
Дополнительно или альтернативно на дисковом узле 310 (например, на одном или обоих опорных рычагах 314) может быть установлен наконечник для внесения дополнительных сельскохозяйственных материалов, выполненный с возможностью внесения дополнительных сельскохозяйственных материалов (например, жидкого или гранулированного удобрения; жидкого или гранулированного инсектицида).
Узел 320 заделочных колес предпочтительно содержит пару заделочных колес 322 (например, резиновых колес, чугунных колес, чугунных колес, имеющих резиновый входящий в соприкосновение с почвой периметр, почвообрабатывающих катков, например, шипованных катков), выполненных с возможностью зацепления почвы во время работы при качении. Каждое заделочное колесо предпочтительно установлено с возможностью качения (например, с помощью подшипникового узла) на заднем конце поворотного рычага 324. Каждый поворотный рычаг 324 предпочтительно шарнирно установлен на вспомогательной раме 350. Как проиллюстрировано на фиг.9, ось 999 поворота каждого поворотного рычага 324 предпочтительно расположена под углом относительно горизонтальной плоскости, таким образом, что усилие, прикладываемое каждым заделочным колесом 322 к почве, находится под углом относительно вертикальной плоскости, которая выровнена с продольной осью узла заделочных колес в направлении движения; таким образом, прижимное усилие, прикладываемое к заделочным колесам 322 (например, смещающим узлом 340, описанным ниже), имеет большую горизонтальную составляющую, чем вертикальная составляющая, уменьшая за счет этого величину прикладываемого прижимного усилия, требующегося для заделки (например, для «обжимной» заделки) посевной борозды. Заделочные колеса предпочтительно расположены под углом относительно вертикальной продольной плоскости; например, с расположением «v», как лучше всего проиллюстрировано на фиг.5., на каждом поворотном рычаге 324 предпочтительно жестко установлен проходящий вперед зубец 326 таким образом, что каждый зубец поворачивается с соответствующим поворотным рычагом; однако следует иметь в виду, что другая установочная конструкция может быть выполнена иным образом, предоставляя в то же время место установки для пружин смещающего узла 340, описанного ниже. На фиг.9 показаны соответствующие векторы 900-1, 900-2 сил от заделочных колес 332-1, 332-2.
В других вариантах осуществления узла заделочных колес ось поворота поворотных рычагов 324 может быть горизонтальной, в то время как заделочные колеса установлены с возможностью качения на рычагах под углом относительно вертикальной плоскости, выровненной с продольной осью системы заделки в направлении движения. В некоторых вариантах осуществления заделочные колеса и/или ось поворота поворотных рычагов можно располагать под составным углом относительно как горизонтальной, так и вертикальной плоскости, выровненной с продольной осью системы заделки в направлении движения. В других вариантах осуществления ось поворота поворотных рычагов 324 может быть расположена под первым углом (например, 12 градусов ниже горизонтали) относительно вертикальной плоскости, в то время как заделочные колеса расположены с наклоном под вторым углом (например, 12 градусов ниже горизонтали) относительно поворотных рычагов таким образом, что общий угол заделочных колес относительно вертикальной плоскости составляет сумму первого и второго углов. В любом из приведенных выше вариантов осуществления получающийся в результате угол заделочного колеса к вертикальной плоскости (только от поворотного рычага, только от заделочного колеса или при объединении поворотного рычага и заделочного колеса) больше 0° и, как правило, составляет до 40°. В других вариантах осуществления угол больше чем 0°-30°, или больше чем 5°-25°, или больше чем 5°-24°, или больше чем 5°-20°, или больше чем 5°-15°.
Смещающий узел 340 предпочтительно регулируемо смещает заделочные колеса 320 относительно почвы 40. Смещающий узел 340 предпочтительно содержит одну или более пружин 348, прикрепленных на передних концах к проходящим вперед зубцам 326. На задних концах пружины 348 предпочтительно прикреплены к брусу 342 регулировки поворота на его боковых концах 344-1, 344-2. Брус 342 регулировки поворота предпочтительно поворачивается относительно его центральной части, таким образом, что боковые концы 344 могут поворачиваться относительно центральной части и таким образом, что заделочные колеса 322 могут независимо поворачиваться и вертикально смещаться друг относительно друга, позволяя таким образом колесам независимо следовать за изменяющейся топографией и, кроме того, обеспечивая наклонную ориентацию оси поворота, описанную в настоящем описании. Регулировка положения рукоятки 346 предпочтительно регулирует продольное положение центральной части бруса 342 регулировки поворота, регулируя таким образом натяжение пружин 348 и прижимное усилие между заделочными колесами 322 и почвой 40. В некоторых вариантах осуществления одна или обе пружины 348 могут быть заменены одним или более пневматическими, электрическими, электропружинными, электрогидравлическими или гидравлическими исполнительными механизмами или пневматической воздушной подушкой; в некоторых таких вариантах осуществления единственный исполнительный механизм или воздушная подушка может быть выполнен с возможностью придания смещения заделочным колесам в направлении, противоположном смещению, придаваемому оставшейся пружиной. В еще одном варианте осуществления брус 342 регулировки поворота является неподвижным. Когда регулировочный брус 342 является неподвижным, усилия не передаются между заделочными колесами 322-1, 322-2. Когда регулировочный брус 342 не является неподвижным, повышенное усилие на одно из заделочных колес 322-1 или 322-2 (например, когда одно из заделочных колес 322-1 или 322-2 сталкивается с камнем или мусором, толкая одно из заделочных колес вверх) будет передаваться на другое заделочное колесо для уравновешивания нагрузки между заделочными колесами 322-1 и 322-2.
Узел 330 завершающей обработки предпочтительно содержит поворотную опору 332. Опора 332 предпочтительно шарнирно соединена со вспомогательной рамой 350 для поворота вокруг оси, поперечной направлению движения высевающей секции. Устройство 338 завершающей обработки предпочтительно шарнирно соединено с опорой 332 и выполнено с возможностью завершающей обработки почвы. В проиллюстрированном варианте осуществления устройство 338 завершающей обработки содержит щиток. Щиток предпочтительно выполнен с ориентацией с наклоном вперед таким образом, чтобы узел завершающей обработки собирал почву внутрь в сторону зоны позади посевной борозды вдоль направления движения высевающей секции. Щиток предпочтительно сделан из гибкого и предпочтительно упругого материала (например, из резины или из набора щетинок, образующих упругую щетку) таким образом, что щиток упруго зацепляет поверхность почвы во время посевных работ. В других вариантах осуществления устройство 338 завершающей обработки может представлять собой другие зацепляющее почву устройства завершающей обработки, известные в данной области, такие как прикатывающий каток, один или более заделочных дисков, или цепь. Устройство 336 создания прижимного давления предпочтительно выполнено с возможностью создания прижимного давления с регулируемой величиной между устройством завершающей обработки и поверхностью почвы. В проиллюстрированных вариантах осуществления устройство 336 создания прижимного давления содержит пружину натяжения, выполненную с возможностью приложения к опоре 332 направленного вниз усилия. Предпочтительно пользователь может регулировать натяжение пружины путем выбора положения рукоятки 334. В других вариантах осуществления устройство 336 создания прижимного давления может представлять собой другие известные устройства, такие как пневматический или гидравлический исполнительный механизм.
Со ссылкой на фиг.6 представлен альтернативный вариант осуществления системы 300B заделки. Система 300B заделки предпочтительно шарнирно установлена на вспомогательной раме 250 высевающей секции. В проиллюстрированном варианте осуществления система 300B заделки предпочтительно поворачивается вокруг вертикальной оси относительно вспомогательной рамы 250; система 300B заделки предпочтительно шарнирно соединена со вспомогательной рамой 250 высевающей секцией вокруг вертикального шарнира 390 для поворота вокруг вертикальной оси, образованной вертикальным шарниром 390. Во время работы, когда орудие выполняет повороты, система заделки предпочтительно поворачивается относительно вспомогательной рамы для того, чтобы лучше следовать по траектории орудия. В проиллюстрированном варианте осуществления дисковый узел 310 предпочтительно установлен на вспомогательной раме 250 высевающей секции (предпочтительно впереди шарнира 390 и предпочтительно позади нарезающих дисков высевающей секции), но предпочтительно в остальном является аналогичным или идентичным дисковому узлу 310 варианта осуществления 300A, описанного выше.
На фиг.6A представлен альтернативный вариант осуществления системы 300B заделки, аналогичный фиг.6, но в этом варианте осуществления рыхлящие почву диски 312-1, 312-2 дискового узла 310 соединены с поворотными рычагами 501-1 и 501-2, соответственно, которые шарнирно соединены со вспомогательной рамой 250 посредством шарниров 502-1 и 502-2, соответственно. Смещающие элементы 503-1 и 503-2 соответственно соединены со вспомогательной рамой 250 и поворотными рычагами 501-1 и 501-2. Примеры смещающих элементов 503-1 и 503-2 включают, без ограничения, пружины, пневматические, электрические, электропружинные, электрогидравлические или гидравлические исполнительные механизмы или пневматическую воздушную подушку.
Со ссылкой на фиг.7A-9 представлен еще один вариант осуществления системы 30°C заделки. Вспомогательная рама 250 высевающей секции показана пунктирной линией, чтобы лучше проиллюстрировать компоненты, которые в противном случае были бы скрыты из виду. Вспомогательная рама 350 также может поворачиваться вокруг шарнира 390, а чтобы удерживать вспомогательную раму 350 под требуемым углом, образованным между вспомогательной рамой 350 и системой 234 нарезки, добавлены дополнительные детали. Вспомогательная рама 350 имеет две секции 350-A и 350-B, при этом секция 350-B находится позади шарнира 390, а секция 350-A впереди шарнира 390. Как лучше всего видно на фиг.7B, секции 350-A и 350-B имеют отверстия 370, которые выровнены друг с другом, когда секция 350-B поворачивается вокруг шарнира 390. В отверстия 370 может быть вставлен штырь 371 для фиксации ориентации секции 350-B относительно секции 350-A. Это позволяет вспомогательной раме 350 при необходимости не поворачиваться вокруг шарнира 390. Также, когда поворот не нужен, разные отверстия 370 обеспечивают разные углы между секциями 350-A и 350-B. Это позволяет добиться выравнивания системы 30°C заделки с системой 234 нарезки, чтобы сохранять выравнивание системы 30°C заделки с системой 234 нарезки с учетом различий в оборудовании. Также для транспортировки секцию 350-B можно поворачивать приблизительно до 90 градусов относительно секции 350-A для укорочения длины высевающей секции 200 (особенно когда высевающая секция находится на крыле бруса для навешивания рабочих органов, которое складывают для транспортировки (не показано)). Еще одной опцией в дополнение или вместо отверстий 370 и штыря 371 является фиксатор. Например, как проиллюстрировано на фиг.7D, на переднем конце 352 секции 350-B имеются язычки 351-1 и 351-2. Когда секция 350-B поворачивается вокруг шарнира 390, язычки 351-1 и 351-2, расположенные на секции 350-A, зацепляют фиксаторы 351-1 или 351-2, помогая удерживать систему 300 заделки в выбранном положении (слева или справа). Также это может использоваться для укорочения высевающей секции 200 для транспортировки.
Еще одной особенностью, лучше всего видной на фиг.7E, является регулировка глубины для дисков 312-2 и 312-1. Каждый из опорных рычагов 314-1, 314-2 имеет переднюю выемку 315-1A, 315-2A и заднюю выемку 315-1B, 315-2B для приема язычков 319-1A, 319-1B и 319-2A, 319-2B, соответственно, регулировочных пластин 318-1, 318-2. Болт 371-1, 317-2 проходит через соответствующие крылья 353-1, 353-2 секции 350-A и контактирует с регулировочными пластинами 318-1, 318-2. Болты 317-1, 317-2 удерживаются на своем месте одной или более соответствующими гайками 399-1, 399-2. Опорные рычаги 314-1, 314-2 прикреплены к секции 350-A соответствующими болтами 398-1, 398-2 (на фиг.7A). Болты 317-1, 317-2 регулируют так, чтобы образовать верхний контакт для регулирующих глубину пластин 318-1, 318-2.
Со ссылкой на фиг.8 показано приспособление 400 для внесения жидкости. Приспособление 400 для внесения жидкости может содержать нож 410, прикрепленный к опорному рычагу 314. Снова для удобства показан только вертикальный вид сбоку справа приспособления 400 для внесения жидкости. Таким образом, должно быть понятно, что компоненты, показанные индексом «-2», обозначающим компоненты правой стороны, имеют соответствующий компонент на левой стороне, который не виден на фиг.8. С задней стороны 410-2 расположена трубка 411-2 для доставки жидкости, которая соединена с помощью соединительного приспособления 412-2 с линией 413-2 доставки жидкости, которая сообщается с источником жидкости (не показано), обеспечивая за счет этого добавление жидкости, такой как удобрение, в почву рядом с бороздой 38.
Следует иметь в виду, что варианты осуществления системы заделки согласно настоящему изобретению, которые встроены в высевающие секции сеялки, также могут быть встроены в другие посевные машины (например, рядовые сеялки, пневматические сеялки), которые нарезают одну или более борозд для размещения семян. Варианты осуществления системы заделки согласно настоящему изобретению также могут быть использованы в других орудиях, которые нарезают борозды для других целей (например, для обработки почвы, измерения характеристик почвы).
Предшествующее описание представлено, чтобы позволить рядовому специалисту в данной области сделать и применять изобретение, и представлено в контексте патентной заявки и ее требований. Различные модификации предпочтительного варианта осуществления устройства и общие принципы и признаки системы и способов, описанные в настоящем описании, будут легко понятны специалистам в данной области. Таким образом, настоящее изобретение не должно быть ограничено вариантами осуществления устройства, системы и способов, описанных выше и проиллюстрированных на фигурах чертежей, но должно иметь самый широкий охват, согласованный с сущностью и объемом правовых притязаний приложенной формулы изобретения.