БУКСИРУЕМОЕ ОРУДИЕ С СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ, ИМЕЮЩЕЙ КАК КОЛЕСНЫЕ УЗЛЫ, ТАК И СОШНИКИ
TOWED DEVICE WITH CONTROL SYSTEM, HAVING BOTH WHEEL ASSEMBLIES, AND COLTERS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к буксируемому орудию, в частности к орудию, имеющему как колесные узлы, так и сошники для управления орудием.
Уровень техники
Существует растущая необходимость в управлении буксируемым сельскохозяйственным орудием, таким как, но не ограничиваясь, сеялки. Необходимость в управлении диктуется несколькими факторами. Во-первых, при повышенным внимании к точному размещению семян важно, чтобы орудие было точно расположено. Современные системы автоматического управления на тракторах способны точно удерживать трактор на линии, называемой А-В. Однако во время работы на косогоре или на рельефной местности орудие не будет следовать по линии А-В, а будет следовать в пределах рельефа и склона где-то по косогору. Одно решение, как удержать орудие на линии А-В, состоит в том, чтобы установить на орудие GPS-приемник, а затем направлять трактор за пределами линии А-В таким образом, чтобы орудие находилось на линии А-В. Еще одно решение состоит в том, чтобы обеспечить орудие возможностями управления и GPS-приемником как на орудии, так и на тракторе и направлять и орудие и трактор, чтобы они оставались на линии А-В.
Второе требование к управлению орудием состоит в том, чтобы облегчить выравнивание орудия с требуемой линией А-В после осуществления поворота в конце ряда в поле. За счет управления орудием при повороте облегчается точное расположение орудия, вместо того чтобы полагаться на то, что трактор будет тянуть орудие с необходимым расположением. Третье требование к управлению орудием состоит в том, чтобы облегчить поворот в процессе транспортировки орудия к полю и от него.
Было разработано несколько систем управления орудиями. Одна система состоит в том, чтобы для управления орудием, когда оно задействовано в поле, использовать сошники. Подобная система поставляется Orthman Manufacturing под торговым названием «Orthman Tracker». Недостаток сошников для управления состоит в том, что они пригодны для управления орудием, только когда орудие используется в поле. При осуществлении поворотов в конце рядов или при транспортировке орудия сошники поднимают из земли. Второе решение управления состоит в том, чтобы обеспечить возможность управления взаимодействующим с землей опорным колесам орудия. Это удовлетворяет требованию управления при поворотах в конце рядов и транспортировке. Однако, когда орудие задействовано в поле, шины обладают пониженной способностью управления. В процессе использования высевающие секции сеялки взаимодействуют с землей. За счет переноса массы с рамы на высевающие секции к высевающим секциям прикладывается дополнительное заглубляющее усилие. Оно уменьшает массу шин, понижая возможность шин к управлению орудием. Таким образом, остается необходимость в системе управления, которая является эффективной как во время использования в поле, так и в процессе поворотов в конце рядков.
Раскрытие изобретения
Орудие, выполненное с возможностью буксирования транспортным средством, имеет раму и множество взаимодействующих с землей инструментов, установленных на раме. Узлы опорных колес, установленные на раме, могут перемещаться относительно рамы для поднятия и опускания рамы между рабочим и нерабочим положениями, в которых в рабочем положении инструменты взаимодействуют с землей, а в нерабочем положении инструменты не взаимодействуют с землей. Каждый колесный узел установлен с возможностью поворота вокруг соответствующей оси поворота колеса. Сошники также установлены на раме и взаимодействуют с землей только в рабочем положении рамы. Каждый сошник установлен на раме с возможностью поворота вокруг соответствующей оси поворота сошника. В заключение, для управления орудием механизм управления выполнен с возможностью поворота каждого из колесных узлов и сошников вокруг их соответствующих осей поворота.
Когда рама находится в рабочем положении, сошники обеспечивают дополнительные усилия поворота для управления орудием, чтобы компенсировать пониженные усилия поворота колесных узлов вследствие переноса массы на высевающие секции.
Колесные узлы и сошники могут быть установлены на кареточных узлах, установленных на раму с одним колесным узлом и одним сошником на каждом кареточном узле. Каждый кареточный узел может иметь коромысло, шарнирно установленное на раму.
Система управления может иметь обычный исполнительный механизм для поворота как колесных узлов, так и сошников.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой вид сверху орудия, имеющего систему управления, которая описана ниже.
Фиг. 2 представляет собой вид сбоку высевающей секции сеялки орудия, показанного на фиг. 1.
Фиг. 3 представляет собой вид в перспективе участка рамы и двух кареточных узлов.
Фиг. 4 представляет собой вид сбоку кареточного узла с рамой в опущенном рабочем положении.
Фиг. 5 представляет собой вид сбоку кареточного узла фиг. 4 с рамой в поднятом нерабочем положении.
Фиг. 6 представляет собой вид сверху в перспективе передней части кареточного узла, иллюстрирующий сошник и механизм управления.
Фиг. 7 представляет собой вид снизу в перспективе передней части кареточного узла, иллюстрирующий сошник и механизм управления, если смотреть вверх.
Фиг. 8 представляет собой вид снизу центральной части рамы орудия, если смотреть вверх.
Подробное описание изобретения
Со ссылкой на фиг. 1 показано орудие 10, имеющее раму 12 в виде расположенного в поперечном направлении бруса 14 для навешивания рабочих органов. Впереди от бруса 14 для навешивания рабочих органов расположено дышло 16, выполненное с возможностью соединения с буксирующим транспортным средством, таким как сельскохозяйственный трактор (не показан). Брус 14 для навешивания рабочих органов образован из центральной секции 18, правой секции 20 и левой секции 22. Левая и правая секции соединены с центральной секцией 18 с помощью шарнирных соединений 24 и 26, соответственно обеспечивающих возможность складывания левой и правой секций 20, 22 вперед в суженное положение для транспортировки по дороге. Шарнирные соединения 24 и 26 обеспечивают возможность поворота вокруг по существу вертикальных осей. Дополнительное шарнирное соединение 28 в правой секции 20 делит правую секцию на две, обеспечивая возможность поворота участка 30 внешнего крыла вокруг продолжающейся продольно горизонтальной оси 32. Это позволяет правой секции рамы следовать контурам земли. Аналогичным образом, шарнир 34 в левой секции обеспечивает возможность поворота участка 36 внешнего крыла вокруг оси 38, чтобы следовать контурам земли.
К брусу 14 для навешивания рабочих органов прикреплено множество взаимодействующих с землей инструментов в виде высевающих секций 40 сеялки. Высевающие секции описаны более подробно ниже со ссылкой на фиг. 2. На брусе 14 для навешивания рабочих органов также установлен ряд кареточных узлов 44. Кареточные узлы установлены между высевающими секциями 40. Кареточные узлы будет описаны более подробно ниже со ссылкой на фиг. 3-5. Теперь же достаточно, что каждый кареточный узел содержит колесный узел 46, поддерживающий раму над землей. Таким образом, орудие 10 с дышлом 16 и колесными узлами 46 выполнено с возможностью буксирования транспортным средством, таким как трактор.
Высевающие секции 40 по существу идентичны друг другу, но это не обязательно. Каждая высевающая секция 40 содержит раму 50, которая прикреплена к брусу 14 для навешивания рабочих органов посредством параллельных рычагов 52. Рычаги 52 обеспечивают возможность перемещения высевающей секции вверх и вниз относительно бруса 14 для навешивания рабочих органов для того, чтобы следовать земле. Рама 50 высевающей секции несет двойной дисковый бороздооткрыватель 54 для образования семенной борозды 55 в почве или земле 56. Предусмотрена пара копирующих колес 58, по одному на внешней стороне каждого диска двойного дискового бороздооткрывателя. Копирующие колеса функционируют в качестве элементов регулирования глубины борозды. Более конкретно, каждое копирующее колесо 58 расположено немного позади и непосредственно рядом с внешней стороной соответствующего диска двойного дискового бороздооткрывателя 54. (При необходимости, копирующие колеса могут быть расположены в других местах по отношению к дискам бороздооткрывателя.) Копирующие колеса 58 регулируются в вертикальном направлении по отношению к дискам бороздооткрывателя для регулирования глубины бороздки 55, которую нарезает в почве двойной дисковый бороздооткрыватель 54. Регулировочное звено 59, шарнирно установленное на раме в точке 60, фиксирует на своем месте верхние части поворотных рычагов 62, несущих копирующие колеса, и плотно прилегает к ним. Таким образом, регулировочное звено 59 ограничивает перемещение вверх копирующих колес относительно дисков бороздооткрывателя.
Также на раме 50 высевающей секции расположен дозатор 64 семян. Дозатор 64 семян принимает семена из семенного бункера 66, расположенного над дозатором семян на раме 50. Привод дозатора семян не показан; хорошо известно множество типов механизмов привода. Дозатор 64 семян последовательно доставляет семена в семяпровод 68, через который семена под действием силы тяжести падают в борозду 55. Дозатор 64 семян и семяпровод 68 образуют распределитель продуктов для распределения продукта в борозду 55. Второй бункер 70 несет сыпучие удобрения или другие химические вещества, которые распределяются другой дозирующей системой и трубопроводом (не показаны).
Позади копирующих колес следует пара заделывающих колес 72, которые расположены по существу на одной линии с двойным дисковым бороздооткрывателем 54. Заделывающие колеса 72 предпочтительно смещены в направлении вниз и имеют периферийную кромку, форма которой может варьироваться в зависимости от применения. Заделывающие колеса 72 толкают почву назад в борозду 55 на помещенные в нее семена или продукт. Известно множество типов и видов заделывающих колес или устройств.
Для введения бороздооткрывателя 54 в землю необходимо иметь достаточное усилие, действующее вниз на высевающую секцию. Сила противодействия почвы, действующая вверх на бороздооткрыватель, показана стрелкой Fo. Для получения силы Fc противодействия почвы, воздействующей на заделывающие колеса 72, необходимо дополнительное направленное вниз усилие на высевающую секцию. Любое избыточное направленное вниз усилие на высевающей секции сверх суммы Fo и Fc прикладывается к копирующим колесам и показано как Fr. Для получения противодействующей силы Fr, большей чем ноль, на высевающей секции должно иметься достаточное направленное вниз усилие. Если Fr составляет ноль, то нет уверенности, что Fo и Fc являются достаточными для того, чтобы бороздооткрыватель и заделывающие колеса осуществляли свои соответствующие функции. Единственным естественным направленным вниз усилием на высевающей секции является сила тяжести, показанная стрелкой Fg.
Для обеспечения достаточного направленного вниз усилия, высевающей секции добавляют систему дополнительных направленных вниз сил. Система дополнительных направленных вниз сил включает в себя исполнительный механизм 76 направленного вниз усилия высевающей секции в виде регулируемой пневматической прижимной пружины 78 на каждой высевающей секции 40. Пружина 78 действует между брусом 14 для навешивания рабочих органов и рычагами 52 для приложения к высевающей секции дополнительного усилия Fd. В качестве альтернативы пневматической пружине для обеспечения направленного вниз усилия может быть использована регулируемая цилиндрическая пружина. Пневматическая или цилиндрическая пружина прикладывает направленное вниз усилие за счет переноса массы с рамы 12 на высевающую секцию. В результате данного переноса массы, когда высевающие секции взаимодействуют с землей, нормальные силы, действующие на колесные узлы, уменьшаются по сравнению с нормальной силой, действующей на колесные узлы, когда высевающие секции поднимают от земли, как описано ниже. Вследствие уменьшенной нормальной силы на колесных узлах, когда высевающие секции взаимодействуют с землей, колесные узлы не являются так же эффективными для управления орудием, когда высевающие секции опущены по сравнению с тем, когда высевающие секции подняты, например, в процессе осуществления поворотов в концах поля.
Для улучшения управления орудием все время, орудие 10 снабжено как управляющими колесными узлами, так и управляющими сошниками, при этом сошники взаимодействуют с землей, только когда рама находится в рабочем положении с высевающими секциями, взаимодействующими с землей. См. фиг. 3-8. Следует отметить, что для ясности крепежное оборудование не показано. Колесные узлы и сошники расположены на кареточных узлах 46. Каждый кареточный узел 44 содержит коромысло 80. Рама 12 содержит установочные кронштейны 82, прикрепленные к брусу 14 для навешивания рабочих органов, с одним установочным кронштейном 82 для каждого коромысла 80. Установочные кронштейны 82 содержат шарниры 84 под брусом 14 для навешивания рабочих органов, на которых шарнирно установлены коромысла 80. Каждый из шарниров 84 образует продолжающуюся в поперечном направлении ось 86 поворота, обеспечивающую возможность перемещения коромысла в пределах по существу вертикальных плоскостей, расположенных продольно орудию. Коромысла 80 выполнены в виде сварных конструкций, имеющих отделенные промежутком в поперечном направлении боковые пластины 88 и 90 и продолжающиеся в поперечном направлении поперечные элементы 92 и 94. Шарнир 84 установлен между двумя боковыми пластинами 88, 90.
Колесный узел 46 содержит обод 96 и шину 98, установленные на ступицу 100 с возможностью вращения вокруг оси 102 качения шины. Ступица установлена на вилку 104, которая является частью установочного кронштейна 106 самоустанавливающегося колеса. Кронштейн 106 содержит шпиндель 108, который установлен с возможностью вращения на поперечном элементе 92, обеспечивая кронштейну 106 возможность поворота вокруг оси 110 поворота колеса. Кронштейн 106 дополнительно содержит рычаг 112 управления колесом, продолжающийся в радиальном направлении от оси 110 в направлении по существу вперед между двумя боковыми пластинами 88, 90.
Аналогичным образом, сошник 116 установлен на коромысле 80, но на конце коромысла, расположенном напротив колесного узла 46 с шарниром 54 между колесным узлом 46 и сошником 116. Сошник установлен с возможностью вращения на вилке 118, которая, в свою очередь, шарнирно установлена на поперечном элементе 94 с возможностью поворота вокруг оси 120 поворота сошника. Верхняя пластина 122 вилки 118 образует рычаг 124 управления сошником, продолжающийся в радиальном направлении от оси 120 поворота сошника к прорези 126. Рычаг управления сошником продолжается назад в направлении рычага 112 управления колесом. Для обеспечения использования неразрезной поперечной рулевой тяги для поворота как колесного узла, так и сошника, для изменения направления перемещения между поперечной рулевой тягой и сошником предусмотрен рычаг 130 переключения. Рычаг Рычаг 130 переключения шарнирно установлен на поперечном элементе 94 и имеет один конец 132, зашплинтованный в прорези 126 в верхней пластине 122 вилки 118 сошника. Штифт 134 продолжается сквозь прорезь 136 в поперечном элементе 94. Рычаг 130 переключения шарнирно установлен на поперечном элементе 94 на стержне 138. Противоположный конец 140 рычага 130 переключения и конец рычага 112 управления колесом соединены с поперечной рулевой тягой 150 с помощью штифтового соединения 152. Поперечная рулевая тяга 150 является вытянутой и продолжается сквозь отверстия 156 в боковых пластинах 88, 90 коромысла 80. Как показано на фиг. 8, положение поперечной рулевой тяги регулируется исполнительным механизмом в виде гидравлического цилиндра 154. Конец основания цилиндра 154 соединен с коромыслом 80 одного кареточного узла 44 с возможностью перемещения вместе с ним. Конец штока цилиндра 154 соединен с поперечной рулевой тягой 150. Поперечная рулевая тяга и цилиндр перемещаются вместе с коромыслом 80. Поперечная рулевая тяга 150 и гидравлический цилиндр 154 образуют систему управления.
Когда поперечная рулевая тяга 150 движется вправо, как видно на фиг. 8, вилка 104 колеса и обод и шина поворачиваются по часовой стрелке вокруг оси поворота 110 колеса. Рычаг 130 переключения поворачивается против часовой стрелки вокруг штифта 138, вызывая перемещение конца 132 рычага переключения влево, как видно на фиг. 8. Данный поворот рычага переключения также вызывает поворот вилки 118 сошника по часовой стрелке вокруг оси 120 поворота сошника. Как сошник 116, так и колесный узел 46 поворачиваются в одном и том же направлении вокруг своих соответствующих осей поворота. Перемещение поперечной рулевой тяги влево вызывает поворот колесных узлов 46 и сошников 116 в противоположном направлении. Со ссылкой на фиг. 1, для поворота четырех колесных узлов и сошников в центре орудия предоставлены одна поперечная рулевая тяга и рулевой цилиндр. Правая поперечная рулевая тяга и рулевой цилиндр предусмотрены для двух колесных узлов с правой стороны орудия, а левосторонняя поперечная рулевая тяга и рулевой цилиндр предусмотрены для двух колес и сошников с левой стороны орудия. В зависимости от ширины орудия используют больше или меньше колесных узлов, сошников, поперечных рулевых тяг и рулевых цилиндров. Гидравлические рулевые цилиндры являются управляемыми для перемещения согласованно друг другу.
Каждое коромысло удерживается на своем месте гидравлическим цилиндром 160. Цилиндр 160 имеет один конец, прикрепленный к установочному кронштейну 82, а другой конец цилиндра прикреплен к коромыслу 80. С втянутым цилиндром коромысло 80 находится в положении, показанном на фиг. 4. В данном положении как колесный узел 46, так и сошник 116 взаимодействуют с землей. Высевающие секции 40, установленные на раме, также взаимодействуют с землей. Это рабочее положение рамы. Когда цилиндр 160 выдвинут, коромысло 80 поворачивается относительно рамы против часовой стрелки, как видно на фиг. 4 и 5, в положение, показанное на фиг. 5. Оно поднимает раму относительно колесного узла 46, поднимая высевающие секции 40 от земли. Это нерабочее положение рамы. В нерабочем положении рамы сошник 166 также поднят от земли.
Как в рабочем, так и внерабочем положениях рамы рулевой цилиндр функционирует с возможностью поворота колесных узлов 46 и сошников 116. Когда рама находится в рабочем положении, с высевающими секциями, взаимодействующими с землей, как колесные узлы 46, так и сошники 116 будут работать с возможностью управления орудием. Добавленные силы поворота сошников 116 компенсируют уменьшенные силы поворота колесных узлов вследствие уменьшенной массы на колесных узлах, когда высевающие секции взаимодействуют с землей. Когда рама поднята в нерабочее положение, вся масса орудия ложится на колесные узлы, а они тогда способны обеспечивать все усилия поворота, необходимые для управления орудием.
Как описано, рычаг 130 переключения обеспечивает поворот как колесных узлов, так и сошников в одном и том же направлении с общей поперечной рулевой тягой, расположенной между колесными узлами и сошниками в продольном направлении. Длины рычагов переключения, рычагов управления сошниками и рычагов управления колесами определяют таким образом, чтобы создавать необходимый угол вращения колесных узлов и сошников. Несмотря на то, что кареточные узлы показаны с сошниками впереди и колесными узлами сзади, их соответствующие местоположения можно поменять местами. Также вместо гидравлического управляющего цилиндра 154 может быть использован электрический исполнительный механизм.
После описания орудия становится понятно, что могут быть выполнены различные изменения, не выходящие за рамки объема правовых притязаний, который определен в сопровождающей формуле изобретения.