МАШИНА ДЛЯ УБОРКИ ТАКИХ КОРНЕПЛОДОВ, КАК СВЕКЛА, СОДЕРЖАЩАЯ СРЕДСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКИ УБОРОЧНОГО АГРЕГАТА
MACHINE FOR HARVESTING ROOTS SUCH AS BEETS, HAVING MEANS FOR AUTOMATIC ADJUSTMENT OF HARVESTING UNIT

Настоящее изобретение относится к уборочной машине для уборки высаженных в землю рядами корнеплодов, например свеклы, а также к способу уборки, предусмотренному для такой машины.
Для уборки корнеплодов, расположенных с выравниванием продольными рядами, после их созревания, в частности, для уборки сахарной свеклы, машина известного типа, раскрытая в частности в документе EP-B1-1772050, содержит узел, расположенный на передней части самоходного трактора, содержащий последовательно, начиная спереди, копирующие колеса, агрегат для отрезания основной части ботвы, агрегат горизонтальной обрезки головок свеклы для удаления остатков ботвы и очистки свеклы и уборочный агрегат, выполненный с возможностью копки земли под свеклой для ее извлечения, удаления земли и ее подъема к средству накопления.
Далее в данном документе термин «свекла» будет включать в себя все типы корнеплодов, которые могут убирать посредством данных машин.
Агрегат обрезки головок свеклы содержит для каждого ряда горизонтальное режущее лезвие, имеющее прямо перед собой вертикальный копир-водитель или кулачок, имеющий параллельные прутки, образующие кривую, поднимающуюся спереди таким образом, чтобы скользить по обрезаемой верхушки свеклы и заканчивающуюся сзади и немного выше лезвия.
Для каждого ряда свеклы агрегат обрезки установлен по существу на уравновешенной опоре, обеспечивающей возможность подъема и опускания копир-водителя, последовательно опирающегося на верхушку каждой свеклы. Таким образом, следующее сзади лезвие, будучи отрегулированным так, что оно расположено несколько ниже данного копир-водителя, горизонтально обрезает свеклу прямо под ее верхушкой.
Уборочный агрегат, расположенный за данным агрегатом обрезки, также содержит средство позиционирования по высоте, связанное с уровнем режущего лезвия таким образом, чтобы осуществлять копку почвы согласно предварительно заданной высоте относительно уровня обрезки. Таким образом, достигается оптимизация глубины копки почвы для свеклы, имеющей стандартную высоту.
Тем не менее, такой тип автоматической регулировки уровня уборочного агрегата оптимизирован не для всех случаев. В частности, если свекла более мелкая и имеет небольшую высоту или в случае ее отсутствия, копка земли будет слишком глубокой или бесполезной при слишком большом расходе горючего для работы машины. И наоборот, если свекла более крупная и имеет более значительную высоту, то возникает вероятность повреждения ее основания и потери части урожая из-за того, что копка будет произведена недостаточно глубоко.
Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков уровня техники.
Для решения указанной задачи предложена уборочная машина для уборки корнеплодов, высаженных в землю с выравниванием рядами, содержащая агрегат горизонтальной обрезки головки корнеплодов, снабженный средством автоматической регулировки уровня его режущего лезвия в зависимости от уровня данной головки, за которым расположен уборочный агрегат, выполненный с возможностью копки земли под корнеплодами на относительной высоте ниже уровня обрезки, отличающаяся тем, что она содержит средство определения высоты верхушки корнеплода и средство регулировки относительной высоты уборочного агрегата по отношению к уровню обрезки в зависимости от этой высоты.
Преимущество данной машины заключается в том, что в зависимости от высоты верхушки корнеплода, указываемой средством определения высоты, можно затем отрегулировать уборочный агрегат точно на нужную глубину. Таким образом, обеспечена оптимальная копка почвы, что позволяет снизить расход горючего за счет менее глубокой копки, когда свекла расположена высоко, и снижена вероятность повреждения корнеплодов за счет более глубокой копки, когда свекла расположена глубоко.
Машина для уборки корнеплодов согласно изобретению может дополнительно содержать один или несколько следующих признаков, которые могут быть скомбинированы между собой.
Предпочтительно, средство определения выполнено с возможностью определения, помимо высоты верхушки корнеплода, продолжительности прохождения копир-водителя обрезки по данной верхушке, при этом средство регулировки обеспечивает возможность регулировки относительной высоты уборочного агрегата по отношению к уровню обрезки в зависимости от данной высоты и от данной продолжительности прохождения по верхушке.
Преимущество такой уборочной машины заключается в том, что в зависимости от высоты верхушки корнеплода, указываемой средством определения высоты, и размера, на который указывает продолжительность прохождения, увеличенную, когда эти корнеплоды крупнее, и уменьшенную, когда эти корнеплоды мельче, можно легко вывести указания на их размер и в этом случае оптимизированным образом отрегулировать уборочный агрегат точно на нужную глубину. Таким образом, обеспечена оптимальная копка почвы, что позволяет снизить расход горючего за счет менее глубокой копки, когда свекла расположена высоко, и уменьшить вероятность повреждения корнеплодов за счет более глубокой копки, когда свекла расположена глубоко.
Предпочтительно, средство определения продолжительности прохождения по верхушке корнеплода содержит средство, выполненное с возможностью определения усилия или деформации гибкого держателя режущего лезвия агрегата обрезки. Данный тип датчика простым способом обеспечивает указание на продолжительность прохождения головки обрезки по каждому корнеплоду.
В этом случае лезвие агрегата обрезки установлено на параллелограмме, задавая во время прохождения копир-водителя обрезки по корнеплоду движение данного параллелограмма, измеряемое посредством датчика углового положения. Таким образом, в течение времени подъема параллелограмма одновременно определяют высоту свеклы и размер верхушки свеклы.
Предпочтительно, средство регулировки относительной высоты уборочного агрегата содержит гидравлический цилиндр, выполненный с возможностью его приведения в действие посредством электронного модуля управления. Так как гидравлические цилиндры развивают значительные усилия, они обеспечивают большие ускорения, создавая таким образом хорошую динамику.
Предпочтительно, уборочная машина содержит устройство, обеспечивающее возможность предварительного задания машинистом, для каждого ряда, среднего уровня уборочного агрегата до его автоматической регулировки средством регулировки. Таким образом, обеспечивается в среднем уменьшение хода, который необходимо выполнить для регулировки относительной высоты уборочного агрегата.
Предпочтительно, каждый уборочный агрегат содержит датчик высоты. Таким образом, обеспечена возможность регулировки его высоты посредством управления по замкнутому циклу.
Другим объектом изобретения является способ функционирования уборочной машины для уборки корнеплодов, высаженных в землю с выравниванием рядами, содержащей агрегат горизонтальной обрезки головки корнеплодов, снабженный средством автоматического регулирования уровня его режущего лезвия в зависимости от уровня данной головки, за которым расположен уборочный агрегат, выполненный с возможностью копки земли под корнеплодами на относительной высоте ниже уровня обрезки, причем данный способ обеспечивает определение высоты верхушки корнеплода, и затем регулировку относительной высоты уборочного агрегата по отношению к уровню обрезки в зависимости от данной высоты.
Предпочтительно, способ содержит этап, на котором определяют продолжительность прохождения по корнеплоду агрегата обрезки, при этом регулировку относительной высоты уборочного агрегата по отношению к уровню обрезки выполняют в зависимости от данной продолжительности прохождения по корнеплоду.
Предпочтительно, способ функционирования содержит предварительный этап, на котором предварительно задают средний уровень уборочного агрегата.
Предпочтительно, способ функционирования содержит этап, на котором, начиная со средней относительной высоты, увеличивают данную относительную высоту в случае значительной продолжительности прохождения агрегата обрезки по корнеплоду, сохраняют данную относительную высоту в случае средней продолжительности, и уменьшают данную относительную высоту при небольшой продолжительности.
Предпочтительно, способ функционирования содержит этап, на котором устанавливают относительную высоту на минимум в случае определения отсутствия корнеплода.
Изобретение станет более понятно, а другие признаки и преимущества изобретения станут более очевидными из нижеследующего описания, приведенного в качестве примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
- на фиг. 1 показан вид в продольном разрезе высаженной в землю свеклы, готовой для уборки;
- на фиг. 2a, 2b и 2c показан вид в поперечном разрезе шести рядов свеклы, соответствующих ширине обрезки уборочной машины;
- на фиг. 3 показан вид сбоку уборочной машины согласно одному варианту осуществления изобретения;
- на фиг. 4 показан вид в поперечном разрезе уборочных агрегатов данной машины;
- на фиг. 5 показано функционирование данной машины на виде в продольном разрезе одного ряда свеклы;
- на фиг. 6 показано на том же виде в разрезе выигрыш в глубине выкапывания, обеспечиваемый уборочной машиной; и
- на фиг. 7 показан вид в продольном разрезе одного ряда свеклы согласно другому варианту осуществления изобретения.
Следует отметить, что следующие ниже схемы и пояснения основаны на уборочной машине с шестью рядами. Точно так же изобретение применимо к уборочным машинам, предназначенным для меньшего или большего числа рядов. В частности, чем больше число выкапываемых рядов, тем значительнее выгоды, связанные с изобретением. Действительно, неравномерностей участка и свеклы больше в случае восьми, девяти или двенадцати рядов, чем в случае шести рядов. Следовательно, оптимизация глубины уровня уборки каждого ряда приведет к увеличению выгоды.
На фиг. 1 показана свекла 2, расположенная в почве, имеющей уровень 6 поверхности, которую необходимо убрать после ее созревания.
Для осуществления уборки сначала необходимо горизонтально обрезать верхушку каждой свеклы 2 по уровню 12 обрезки, расположенному несколько ниже ее верхушки 4, чтобы удалить ботву, растущую на данной свекле. При этом при обрезке верхушки 4 свеклы оставляют плоскость обрезки, имеющую ширину L, зависящую от величины данной свеклы.
Уборочная машина, известная из уровня техники, содержащая средство автоматической регулировки уровня обрезки, снабжена впереди режущего лезвия копир-водителем, который при перемещении следует по внешнему контуру свеклы 2, чтобы обеспечить расположение лезвия на правильном уровне 12 обрезки.
Уровень 8 уборки, расположенный в почве, представляет собой идеальный уровень копки почвы для уборки свеклы 2, прямо под ее основным объемом. Слишком глубокая копка бесполезно расходует больше энергии для питания корнеуборочной машины, и приводит к извлечению слишком большого количества земли вместе со свеклой 2, в то время как недостаточно глубокая копка создает вероятность повреждения данной свеклы.
Затем для каждой свеклы получают относительную высоту Н, заключенную между плоскостью 12 обрезки и уровнем 8 уборки, которая может варьироваться в пределах одного и того же ряда в зависимости от многочисленных параметров, включая, в частности, качество местной почвы, ее влажность, расстояние в продольном направлении между двумя корнеплодами свеклы, степень заглубления в землю данной свеклы и урожайность для каждой свеклы.
На фиг. 2a, 2b и 2c показаны различные возможные деформации подлежащего уборке поля, которые распространяются в продольном направлении по всему данному полю на одновременно убираемых шести рядах свеклы.
Линия 22 отображает общий наклон уборочной машины, верхняя кривая 6 показывает уровень поверхности почвы, а нижняя кривая 8 показывает желаемый уровень уборки, устанавливаемый индивидуально для каждого ряда, соответствующий основанию боковых лезвий 60 уборочного агрегата, осуществляющего копку земли прямо под каждой свеклой.
На фиг. 2а показан вид в поперечном сечении поверхности 6 почвы, которая является выпуклой, так как уровень 8 уборки рядов со второго по пятый должен быть поднят.
На фиг. 2b показан вид в поперечном сечении поверхности 6 почвы, опускающейся с правой стороны, например, на краю поля, в этом случае уборочная машина наклонена. Уровень 8 уборки рядов со второго по четвертый должен быть поднят, уровень шестого ряда должен быть понижен.
На фиг. 2c показан вид в поперечном сечении поверхности 6 почвы, содержащей между вторым и третьим рядами зазор 20, который был утрамбован в результате прохождения машины с образованием колеи. Уровень 8 уборки второго и третьего рядов должен быть понижен.
На фиг. 3 показана корнеуборочная машина, содержащая спереди два независимых копирующих колеса 30, предназначенных для следования по рядам свеклы и соединенных с машиной посредством шарнирных стержней 32, каждый из которых снабжен датчиком 34 положения, выполненным с возможностью отправки сигнала в электронный модуль 54 управления.
Копирующие колеса 30 обеспечивают возможность определения линии 22, представляющей собой общий наклон уборочной машины, при этом индивидуальные уровни уборки каждого ряда 8 определяют по отношению к данной прямой.
Далее, имеется ботворежущий агрегат 35, выполненный с возможностью удаления основной части свекольной ботвы.
Далее, имеются шесть независимых агрегатов 36 обрезки головки свеклы, выровненных в поперечном направлении, каждый из которых перед горизонтально режущим лезвием содержит изогнутое спереди средство копирования, выполненное с возможностью скольжения по верхушке каждой свеклы, чтобы регулировать высоту данного лезвия, расположенного непосредственно сзади.
Предварительно заданную высоту агрегата 36 обрезки измеряют посредством датчика 38.
Каждый агрегат 36 обрезки содержит копир-водитель и режущее лезвие, установленные на деформируемом параллелограмме, снабженном датчиком 40 углового положения, обеспечивающим возможность измерения относительной высоты копир-водителя при его прохождении по свекле 2 и, следовательно, высоту верхушки 4 данной свеклы. Данный датчик 40 углового положения также позволяет измерить время, в течение которого копир-водитель и режущее лезвие подняты, что позволяет вывести из этого размер свеклы 2.
Данные о высоте агрегата 36 обрезки и деформации параллелограмма 40 поступают в электронный модуль 54 управления. Таким образом, получают последовательность сигналов во времени, дающую при известной скорости перемещения вперед уборочной машины указание на ширину каждой свеклы путем измерения, посредством датчика 40 углового положения, времени подъема параллелограмма, и указание на высоту верхушки 4 свеклы исходя из наклона данного параллелограмма.
Позади каждого агрегата 36 обрезки свеклы имеется уборочный агрегат 48, содержащий колесо, имеющее с каждой стороны последовательность лезвий 60, обеспечивающих возможность копки земли прямо под каждой свеклой для ее выкапывания и отправки к задней части, где ее забирает подъемная система 58.
Каждый из шести уборочных агрегатов 48 имеет заданный средний уровень по отношению к уборочной машине, устанавливаемый цилиндром 44 в зависимости от положения ботвореза 35.
Для каждого ряда свеклы машинист может в зависимости от общего состояния поверхности 6 почвы данного ряда, как показано на фиг. 2a, 2b и 2c, предварительно задать средний уровень каждого уборочного агрегата 48. Каждый уборочный агрегат 48 снабжен более чем одним независимым гидравлическим цилиндром 50 для изменения его высоты по отношению к предварительно заданной средней высоте, который выполнен с возможностью добавления или убавления небольшой величины для обеспечения регулируемой относительной высоты H, и который приводится в движение гидравлическими клапанами 56, выполненными с возможностью управления посредством электронного модуля 54 управления.
В зависимости от всех получаемых данных, в частности, данных от датчика 40 углового положения, указывающего на продолжительность и высоту, электронный модуль 54 управления очень быстро реагирует для обеспечения точной регулировки относительной высоты H, чтобы получить надлежащий уровень 8 уборки, предназначенный для каждой только что обрезанной свеклы 2.
В альтернативном варианте, обнаружение обрезки свеклы может быть выполнено с использованием другого измерительного средства, например датчика давления или усилия, физического измерительного щупа, многомерного сканера или трехмерной камеры.
На фиг. 5 показана кривая 10 уровня обрезки, выдаваемая датчиком 40 углового положения, и сигнал 80, посылаемый данным датчиком, содержащий прямоугольники, указывающие на отсутствие подъема параллелограмма, поддерживающего режущее лезвие, и промежутки L между данными прямоугольниками, указывающие на время прохождения по свекле копир-водителя режущего лезвия.
Принятая стратегия, проиллюстрированная группами свеклы, включающими по порядку, начиная с левой стороны чертежа, первую группу 70, вторую группу 72, третью группу 74, четвертую группу 76 и промежуток 78, оставленный пустым, следующая.
В группе 70 свекла 2 крупная, а ее верхушка расположена на среднем уровне почвы. Данные характеристики определяют посредством датчика 40 углового положения параллелограмма режущего лезвия и на основании значительного времени прохождения по свекле. Относительную высоту Н увеличивают так, чтобы не повредить нижнюю часть данной свеклы.
В группе 72 свекла 2 крупная и выросла за пределы земли. Данные характеристики определяют посредством датчика 40 углового положения параллелограмма режущего лезвия и на основании времени прохождения по свекле. Также имеет значение относительная высота H, но так как высота верхушки свеклы большая, то уборочный агрегат будет поднят по сравнению с его средним положением.
В случае группы 76 имеется мелкая свекла, которая выросла относительно высоко над уровнем почвы. Поэтому уборочный агрегат будет поднят так, чтобы учесть небольшую относительную высоту H и высокую верхушку свеклы. Если не будет обнаружено ни одной свеклы, что соответствует отсутствию обнаружения датчиком 40 углового положения, относительная высота H будет установлена на минимум. Данная характеристика представлена пустым промежутком 78.
На фиг. 6 показана область черного цвета, соответствующая разности высоты между постоянным уровнем 90 уборки, используемым уборочными машинами, известными из уровня техники, и уровнем 8 уборки, оптимизированным посредством способа согласно данному варианту осуществления изобретения. Можно констатировать отсутствие повреждения свеклы 2 и, одновременно, регулировку данного уровня 8 уборки на максимально возможную высоту, обеспечивающую экономию энергии на силу тяги машины и меньшее количество бесполезно извлекаемой почвы.
В альтернативном варианте регулировка относительной высоты Н уборочного агрегата 48 по отношению к уровню 10 обрезки может осуществляться только в зависимости от высоты верхушки 4 корнеплода 2, определенной средством обнаружения.
В такой конфигурации каждое устройство 36 обрезки содержит копир-водитель и режущее лезвие, установленные на деформируемом параллелограмме, снабженном датчиком 40 углового положения, обеспечивающим возможность измерения относительной высоты копир-водителя при его прохождении по свекле 2, и, следовательно, высоты верхушки 4 данной свеклы. Затем данные поступают в электронный модуль 54 управления, который регулирует относительную высоту Н в зависимости от высоты верхушки 4 данной свеклы, чтобы получить уровень 8 уборки, адаптированный к каждой только что обрезанной свекле 2.
Таким образом, принятая в данном случае стратегия по существу идентична стратегии, описанной ранее, с тем отличием, что электронный модуль 54 управления осуществляет регулировку относительной высоты Н только в зависимости от высоты верхушки 4, как если бы размер корнеплода считался постоянным.
Предпочтительно, в данном случае датчик 40 углового положения обеспечивает возможность измерения максимальной высоты, соответствующей высоте верхушек 4 корнеплодов, и минимальной высоты, соответствующей высоте без корнеплодов, при этом электронный модуль 54 управления содержит фильтр, обеспечивающий сглаживание смещения уборочного агрегата 48 в зависимости от отфильтрованной средней высоты верхушек 4 свеклы.
На фиг. 7 показана кривая уровня 10' обрезки, выдаваемую датчиком 40 углового положения, при этом кривая уровня 8' уборки, оптимизированная посредством способа согласно данному варианту осуществления изобретения, соответствует сглаживанию кривой 10'. Другими словами, способ функционирования данной уборочной машины содержит этап, на котором выполняют сглаживание смещения уборочного агрегата 48 в зависимости от отфильтрованной средней высоты верхушек 4 свеклы.
При этом такая конфигурация является по существу менее точной, чем конфигурация, в которой средство определения помимо высоты верхушки корнеплода определяет продолжительность прохождения копир-водителя обрезки по данной верхушке, при этом средство регулировки обеспечивает возможность регулировки относительной высоты уборочного агрегата по отношению к уровню обрезки в зависимости от этой высоты и от этой продолжительности прохождения по верхушке. Тем не менее, одним из преимуществ данной конфигурации является то, что требуется меньший расход энергии и, следовательно, меньший расход горючего.