ПЛУГ С УСТРОЙСТВОМ КОМПЕНСАЦИИ БОКОВОГО УСИЛИЯ ВО ВРЕМЯ ВСПАШКИ
PLOUGH WITH DEVICE FOR LATERAL FORCE COMPENSATION DURING PLOUGHING

Данное изобретение относится к области сельскохозяйственной техники, а именно, к орудиям обработки земли, сцепленным с трактором во время использования, и его объектом является навесной или полунавесной плуг с устройством компенсации бокового усилия, создаваемого плугом в ходе использования.
Навесные или полунавесные плуги, относящиеся к изобретению, являются плугами, в основном содержащими раму, на которой установлены рабочие корпуса и которая соединена через шарнирную конструкцию, возможно, включающую в себя дышло, с фронтальным сцепным устройством. Кроме того, такой плуг содержит по меньшей мере одно колесо для опоры на землю, которое соединено с указанной рамой через устройство крепления колеса, являющееся или нет частью несущей тележки, например, промежуточной или соединенной с задней частью указанной рамы. Указанное по меньшей мере одно опорное колесо установлено с возможностью поворота или ориентации вокруг по меньшей мере одной оси, ориентированной вертикально относительно поверхности качения данного опорного колеса.
Пример полунавесного плуга указанного типа представлен на фиг. 1 документа WO-А-2016192712.
Плуг, показанный на этой фигуре, имеет дышло 24, и шарнирная соединительная конструкция включает в себя спереди после фронтального сцепного устройства (например, трехточечной сцепки) кардан, состоящий из вертикального поворотного шарнира 9 и из горизонтального поворотного шарнира 21.
Такой плуг производит вспашку, разбивает комки, осуществляет заделку и перемешивание. Это орудие является сложным с учетом способа его действия, его регулировок и многочисленных устройств, которые влияют на производимую работу.
Известно, что во время вспашки рабочая ширина изменяется (реальная ширина отличается от теоретической ширины), так как плуг реагирует на условия работы, когда они изменяются. Эта реакция воспринимается на уровне трактора и влияет на его вождение и его боковую устойчивость по отношению к линии движения.
Усилия, действующие во время вспашки на отдельные рабочие корпуса, расположенные под наклоном назад, можно представить в виде общей точки приложения, находящейся в продольном направлении примерно в середине рамы 2 плуга: эту общую точку приложения называют виртуальной точкой тяги (обозначена позицией 20 на фиг. 1 вышеупомянутого документа WO).
При рассмотрении фиг. 1 вышеупомянутого документа WO можно отметить, что тяговое усилие, создаваемое трактором 7 для буксировки одноколесного полунавесного плуга, действует вдоль линии тяги 27 между виртуальной точкой тяги 20 и вертикальной осью шарнира 9. В идеале эта линия тяги 27 проходит через центр задней колесной оси 25 трактора. Однако в действительности линия тяги 27 проходит на расстоянии (обозначенном (а) на этой фиг. 1) по отношению к центру задней колесной оси 25.
Это расстояние создает момент сил или плечо рычага, которое действует, с одной стороны, на опорное колесо, как было указано выше, и, с другой стороны, на трактор 7 с учетом тягового усилия. Тракторист компенсирует усилие, возникающее в результате действия этого момента сил (и называемое боковым усилием), посредством поворота руля в сторону края борозды. Боковое усилие отрицательно сказывается на управлении трактором и требует более значительного тягового усилия. Это требует от тракториста повышенного внимания и приводит к увеличению расхода топлива.
Тяговое усилие меняется по интенсивности и по положению в зависимости от числа рабочих корпусов и от ширины захвата плуга, и боковое усилие меняется в зависимости от тягового усилия.
Влияние этого бокового усилия отличается при вспашке «вне борозды», так как трактор движется по невспаханной части земли: его четыре колеса находятся за пределами борозды. При этом типе вспашки очень сложно сохранять боковую устойчивость трактора по причине изменений положения центра реакции усилий вспашки, которые действуют на плуг относительно центра тяги трактора.
Таким образом, в вышеупомянутом контексте существует вытекающая отсюда проблема смещения линии тяги по отношению к центру трактора, в результате чего появляется боковое усилие, которое отрицательно сказывается на эффективности вспашки, на ее экономичности и на легкости ее осуществления трактористом.
Решение этой проблемы в случае полунавесного плуга, раскрытого в вышеупомянутом документе WO-А-2016192712, предназначенное для сохранения оптимального угла плуга с направлением движения, состоит в блокировке вращения вокруг вертикальной оси шарнира 9 кардана сцепного устройства при помощи накопителя 10 энергии. Таким образом, в ходе вспашки воспроизводится работа навесного плуга. Накопитель 10 энергии представляет собой одноступенчатый силовой цилиндр.
Кроме необходимости увеличения параметров, связанного с большими действующими напряжениями, для соответствующих частей сцепного устройства и применяемого средства, недостатком этой системы блокировки, раскрытой в этом документе WO, является необходимость ее разблокировки каждый раз в конце поля, чтобы трактор и полунавесной плуг могли совершить требуемый разворот.
Задача изобретения состоит в создании альтернативного решения для устранения вышеупомянутой проблемы, которое не имеет основных недостатков вышеупомянутой системы.
Кроме того, предложенное изобретением решение должно быть применимым как для навесных, так и для полунавесных плугов с одним колесом или с несущей тележкой.
Эта цель достигается изобретением для плуга, упомянутого во вступлении, за счет того, что он содержит также устройство регулировки угла поворота или ориентации указанного по меньшей мере одного опорного колеса по отношению к указанной по меньшей мере одной оси и/или по отношению к нормальному направлению движения плуга во время вспашки.
Изобретение будет более понятно из нижеследующего описания предпочтительных вариантов осуществления, представленных в качестве неограничивающих примеров, со ссылками на прилагаемые схематичные чертежи, на которых:
на фиг. 1 и фиг. 2 показана сцепка трактор + плуг, содержащая полунавесной одноколесный плуг, оснащенный устройством регулировки в соответствии с изобретением, с указанием индивидуальных усилий и общего усилия, действующих на рабочие корпуса и на плуг, момента сил и отклонения, возникающих в результате этого, а также коррекции, получаемой при применении заявленного решения, виды сверху;
на фиг. 3 показан навесной плуг, содержащий устройство регулировки в соответствии с изобретением, вид сверху;
на фиг. 4 показан другой вариант выполнения полунавесного одноколесного плуга, содержащего устройство регулировки в соответствии с изобретением, при этом плуг сцеплен также с трактором, вид сверху;
на фиг. 5 показан полунавесной плуг с несущей тележкой, содержащий устройство регулировки в соответствии с изобретением и сцепленный с трактором, вид сверху.
На фиг. 1-5 показан навесной или полунавесной плуг 1, в основном содержащий раму 2, на которой установлены рабочие корпуса 3 и которая соединена посредством шарнирной конструкции 4, возможно, включающей в себя дышло 4’, с фронтальным сцепным устройством 12. Кроме того, указанный плуг 1 содержит по меньшей мере одно колесо 5, 5’ опоры на землю, которое соединено с указанной рамой 2 посредством устройства 6 крепления колеса, являющееся или нет частью несущей тележки 7, промежуточной или соединенной с задней частью указанной рамы 2. Несущая тележка 7 может быть встроена в промежуточную или центральную часть плуга 1 или может быть соединена с такой частью.
Указанное по меньшей мере одно опорное колесо 5, 5’ установлено с возможностью поворота или ориентации вокруг по меньшей мере одной оси Х, ориентированной вертикально относительно поверхности качения указанного опорного колеса 5, 5’.
Как показано также на этих фигурах, плуг 1 может содержать единственное опорное колесо 5 (навесная или полунавесная одноколесная версия) или по меньшей мере два опорных колеса 5 и 5’ (версия с несущей тележкой).
Кроме того, шарнирная конструкция 4 плуга 1, соединяющая его раму 2 с его устройством 12 сцепки с трактором 11, может содержать, например, параллелограмм (фиг.3) или кардан 4”, связанный с дышлом 4’ (фиг. 4 и 5).
Плуги этих различных типов известны, например, из документов ЕР 2 353 351 (полунавесной плуг с тележкой), ЕР 2 524 583 (полунавесной одноколесный плуг) и ЕР 2 158 798 (навесной плуг), поданных на имя заявителя.
Кроме того, предпочтительно указанный плуг 1 содержит также систему (не показана) регулировки рабочей ширины (например, ручного типа, известную под названием “MULTI”, или гидравлического типа, известную под названием “VARI”), и/или механизм 10 смещения рамы 2.
Согласно изобретению, этот плуг 1 содержит также устройство 8 регулировки угла поворота или ориентации указанного по меньшей мере одного опорного колеса 5, 5’ по отношению к указанной по меньшей мере одной оси Х и/или по отношению к нормальному направлению движения А вперед плуга 1 во время вспашки. Это устройство 8 выполнено специально для компенсации отклонения плуга 1 во время вспашки. Отклонение является положительным или отрицательным в зависимости от рабочей конфигурации плуга 1 при бороздовой вспашке или при вспашке «вне борозды» и от числа рабочих корпусов 3. Угол поворота опорного колеса 5, 5’, регулируемый устройством 8, показан на фиг. 2. Угол ас компенсации или коррекции находится между направлением качения опорного колеса 5, 5’, показанным сплошной линией (коррекция в соответствии с изобретением), и направлением качения опорного колеса, схематично показанным пунктирной линией (отсутствие коррекции - уровень техники). Показанное пунктирной линией направление является параллельным направлению движения А трактора 11.
На фиг. 1 и 2 для плуга с восемью рабочими корпусами, работающего в режиме вспашки «вне борозды», символически показаны индивидуальные усилия (F1), действующие на каждый из рабочих корпусов (фиг. 1), и общее усилие (FG = сумма индивидуальных усилий F1), действующее на виртуальную точку тяги РТ (фиг. 2). На фиг.2 показаны расстояние (а) между линией тяги (проходящей через РТ) и центром задней колесной оси трактора 11, а также момент С, появляющийся в результате действия общего усилия FG на уровне переднего кардана 4”, который вызывает отклонение плуга и занос опорного колеса по причине бокового усилия EL, создаваемого на уровне этого колеса. Следовательно, ориентация опорного колеса перестает соответствовать нормальному направлению движения плуга во время вспашки.
На этих двух фигурах (фиг. 1 и фиг. 2) опорное колесо 5 без возможности изменения угла (то есть согласно известному решению) схематично показано в виде прямоугольника пунктирными линиями.
Во время перехода от работы с правыми корпусами к работе с левыми корпусами на реверсивном плуге угол ас компенсации не меняется. Во время переворачивания устройство 8 регулировки угла поворота не изменяется/не приводится в действие. Угол ас сохраняется, и, следовательно, автоматически воспроизводится предыдущая коррекция.
Благодаря вышеупомянутому устройству 8 регулировки, в рамках изобретения можно устанавливать и блокировать угол или ориентацию указанного по меньшей мере одного опорного колеса 5, 5’ и тем самым компенсировать боковое усилие EL плуга 1 и, следовательно, восстанавливать центровку линии тяги по отношению к трактору 11. При такой компенсации бокового усилия EL на уровне колеса 5, 5’ управление трактором становится менее трудоемким для тракториста, и расход топлива трактора уменьшается. Основным преимуществом этого устройства 8 регулировки для плуга является то, что реальная рабочая ширина близка к теоретической рабочей ширине. Это исключительно важно в плане управления движением трактора 11 и, в частности, плуга 1 при помощи устройства GPS. Другим преимуществом является то, что работающие детали, такие как носки лемехов, полевые доски и отвалы рабочих корпусов 3, ориентируются в конструктивно предусмотренное положение. При такой ориентации условия работы являются оптимальными, и износ работающих деталей замедляется. Износ полевых досок является более равномерным, так как контакт со стенкой борозды происходит по всей ее длине, при этом контакт является плоским. Следовательно, в отличие от своего нормального положения во время использования плуга 1 соответствующее опорное колесо 5, 5’ наклоняется относительно полевых досок рабочих корпусов 3 благодаря действию заявленного устройства.
Предпочтительно указанное или каждое устройство 6 крепления колеса содержит колесный рычаг 6’, шарнирно соединенный с частью 2’ рамы, на которой установлены рабочие корпуса 3 или которая принадлежит к несущей тележке 7, и, в случае необходимости, с задней частью дышла 4’, при этом указанный колесный рычаг 6’ обеспечивает ориентированное направление указанного по меньшей мере одного опорного колеса 5, 5’.
Кроме того, устройство 8 регулировки указанного или каждого опорного колеса 5, 5’ предпочтительно расположено между вышеупомянутой частью 2’ рамы и соответствующим колесным рычагом 6’. Устройство 8 регулировки позволяет восстанавливать центровку линии тяги плуга 1 по трактору 11 как во время бороздовой вспашки, так и во время вспашки «вне борозды». Боковое усилие на колесо 5, 5’ и, следовательно, отклонение меняются в зависимости от режима вспашки. При бороздовой вспашке отклонение увеличивается, когда увеличивается ширина захвата рабочих корпусов 3. С другой стороны, отклонение увеличивается, когда ширина захвата рабочих корпусов 3 уменьшается во время вспашки «вне борозды». В обоих случаях в рамках изобретения угол колеса 5, 5’ будет увеличиваться, чтобы противодействовать отклонению.
Таким образом, получают простую и прочную конструкцию с устройством 8 регулировки, находящимся в пределах габарита плуга 1.
Согласно первому варианту осуществления, показанному на фиг. 3 и 4, в случае навесного или полунавесного одноколесного плуга 1 можно предусмотреть, чтобы ось Х поворота опорного колеса 5 соответствовала оси шарнирного соединения между рамой 2 и колесным рычагом 6’, являющимся частью устройства 6 крепления колеса.
Согласно второму варианту осуществления, представленному в качестве примера на фиг. 5, в случае полунавесного плуга 1 с несущей тележкой 7 с двумя опорными колесами 5, 5’ можно предусмотреть, чтобы каждое колесо 5, 5’ было установлено отдельно и независимо на шасси 7’ тележки 7 и соединено с этим шасси через его рычаг 6’ крепления. Предпочтительно опорное колесо 5, угол ориентации которого установлен положительно или отрицательно в зависимости от случая, является колесом, которое не проходит в уже существующей борозде во время перемещения плуга 1 в ходе вспашки.
На фиг. 4 представлен плуг 1 в конфигурации бороздовой вспашки, то есть когда все колеса одной и той же стороны трактора 11 движутся в борозде, вскрытой во время предыдущего прохода. Плуг 1 содержит механизм 10 смещения рамы 2. Этот механизм 10 позволяет плугу 1 производить бороздовую вспашку или вспашку «вне борозды» с самыми разными тракторами 11 при любой колее и при любой установке шин на колесах рассматриваемого трактора 11. Предпочтительно механизм 10 расположен между дышлом 4, 4’ и рамой 2, 2’. Механизм 10 содержит тяги смещения и силовой цилиндр смещения. Механизм 10, показанный на фиг. 4, отрегулирован в конфигурации бороздовой вспашки, и его положение адаптировано к колее трактора 11. В другом варианте осуществления механизм 10 представляет собой устройство для перемещения рамы 2, 2’ относительно дышла 4, 4’, например, регулируемую штангу или телескопическое устройство.
На фиг. 5 представлена конфигурация так называемой вспашки «вне борозды», то есть когда все колеса трактора 11 движутся по невспаханной части поля. Трактор 11 движется только по невспаханному участку земли. Рама 2 смещена относительно трактора 11. Механизм 10, показанный на фиг. 5, отрегулирован для конфигурации вспашки «вне борозды» и по ширине трактора 11.
Одно 5’ из опорных колес тележки 7 движется в борозде, проделанной находящимся впереди него рабочим корпусом 3, а другое опорное колесо 5, регулируемое по ориентации устройством 8, движется за пределами борозды и вспаханного участка.
При наличии независимой колесной оси на каждое колесо 5, 5’ и использовании колеса 5 вне борозды для получения компенсирующего усилия, конфигурация вспаханного участка не мешает регулировке ориентации (отсутствие риска упора в стенку борозды).
В обоих вышеупомянутых вариантах осуществления можно отметить, что шарнирное поворотное соединение между рычагом 6’ крепления и шасси 2 находится на большом расстоянии от вертикальной шарнирной оси AV соединительной конструкции 4, предпочтительно на уровне задней части указанной рамы 2. При незначительном изменении угла или ориентации опорного колеса 5, 5’ (N.B.: всего несколько градусов) и благодаря получаемому большому плечу рычага, такая конструкция позволяет создавать компенсирующее усилие достаточной интенсивности, чтобы получить необходимую коррекцию для линии тяги.
Согласно первой конструктивной версии, указанное или каждое устройство 8 регулировки представляет собой раздвижной элемент ручной регулировки, такой как штанга регулируемой длины или телескопическая распорка.
Согласно второй конструктивной версии, указанное или каждое устройство 8 регулировки представляет собой раздвижной или распорный элемент, регулируемый по длине при помощи гидравлического или электрического привода, такой как силовой цилиндр или аналогичный механизм.
Устройство 8 регулировки согласно обеим версиям выполнено с возможностью обеспечения регулировки в две стороны, то есть чтобы противодействовать как отрицательному, так и положительному отклонению плуга 1. В случае раздвижного элемента типа штанги оно выполнено с возможностью компенсации отклонения в две стороны. В случае раздвижного элемента типа силового цилиндра, последний является двухступенчатым силовым цилиндром.
В рамках этой второй версии можно предусмотреть, чтобы устройство 8 регулировки было функционально связано с устройством 9 контроля, автоматически обеспечивающим коррекцию или компенсацию в зависимости от данных измерения, предпочтительно получаемых в режиме реального времени во время использования плуга 1. Устройство 9 контроля, показанное на фиг. 1 и 5, находится на тракторе 11 или на плуге 1.
Благодаря устройству 8 регулировки, опорное колесо 5, 5’ становится направляющим, чтобы противодействовать отклонению и чтобы реальная ширина захвата плуга 1 соответствовала теоретической ширине захвата. В варианте, плуг 1 может быть оснащен ведущим опорным колесом 5, 5’. В альтернативном варианте опорное колесо 5, 5’ заменено гусеничной системой. Вышеупомянутое устройство 8 регулировки выполнено также с возможностью блокировать угол или ориентацию указанного по меньшей мере одного опорного колеса 5, 5’ во время транспортировки плуга 1 по дороге или во время маневров в конце поля.
Вышеупомянутые данные измерения могут, например, поступать:
- либо от устройства GPS, которым оснащен указанный плуг 1 и/или трактор 11, с которым он сцеплен во время использования,
- либо от датчиков, установленных на указанном плуге 1 и/или на тракторе 11, с которым он сцеплен во время использования.
Рама 2 или по меньшей мере один из рабочих корпусов 3 оснащен одним или несколькими датчиками, чтобы обнаруживать отклонение плуга 1, и электроника выполнена с возможностью автоматически производить коррекцию угла или ориентации опорного колеса 5, 5’. Например, отклонение может обнаруживать датчик давления, установленный на одной из полевых досок, предпочтительно на последней полевой доске плуга 1. Согласно другой возможности, спереди на полунавесном плуге 1, показанном на фиг. 4 и 5, можно разместить датчик угла на уровне вертикальной шарнирной оси (AV) кардана 4”, связанного с дышлом 4’. Кроме того, можно также использовать датчик типа камеры, который позволяет определить угол посредством анализа изображений. Наконец, гироскопический датчик угла тоже позволяет определять угол и корректировать его через устройство 8 регулировки.
Предпочтительно устройство 8 регулировки может быть отрегулировано таким образом, чтобы адаптироваться к зонам карты рекомендованной обработки поля. В этом случае антенна GPS 9’ трактора 11 и/или плуга 1 позволяет определить положение плуга 1 на поле и автоматически или вручную корректировать ориентацию опорного колеса 5, 5’. Карта рекомендованной обработки моделирует различные зоны поля в зависимости от типа почвы, например, легкой почвы, средней почвы или твердой почвы. Эти различные типы почвы напрямую влияют на боковое усилие во время вспашки.
Разумеется, изобретение не ограничивается описанными и показанными на прилагаемых чертежах вариантами осуществления. В них можно вносить изменения, в частности, с точки зрения состава различных элементов или путем замены технических эквивалентов, не выходя при этом за рамки объема защиты изобретения.