ПЛАВАЮЩАЯ СИСТЕМА ЖАТКИ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ С СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫМ ВИНДРОУЭРОМ ИЛИ КОМБАЙНОМ
FLOATING SYSTEM OF HEADER FOR USE WITH AGRICULTURAL WINDROWER OR HARVESTER

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к сельскохозяйственным уборочным машинам и, более конкретно, к подъемным и плавающим системам, использующимся на жатках для таких уборочных машин.
Уровень техники
Сельскохозяйственная уборочная машина, такая как комбайн или виндроуэр, представляет собой большую машину, используемую для уборки различных сельскохозяйственных культур с поля. В случае комбайна, во время уборочных работ жатка в передней части комбайна срезает созревшую сельскохозяйственную культуру с поля. Приемная камера молотилки, поддерживающая жатку, перемещает сельскохозяйственную культуру в комбайн. Молотильный и разделительный узлы в комбайне удаляют зерно из сельскохозяйственной культуры и перемещают очищенное зерно в зерновой бункер для временного хранения. Оставшаяся после отделения зерна часть сельскохозяйственной культуры выходит из задней части комбайна. Выгрузной шнек перемещает зерно из зернового бункера в грузовой автомобиль или прицеп для зерна для транспортировки или в другой приемный бункер для хранения.
В случае виндроуэра во время уборочных работ жатка в передней части виндроуэра срезает созревшую сельскохозяйственную культуру с поля. Сельскохозяйственная культура перемещается в заднюю часть жатки, и формующие щитки образуют валок сельскохозяйственной культуры между покрышками транспортного средства для естественной просушки сельскохозяйственной культуры. Последующая полевая операция подбирает валки для дальнейшей обработки, такой как разделение и очистка в случае зерновых культур или прессование в тюки или измельчение в случае сена.
Платформенные жатки и жатки с полотенными транспортерами являются разновидностями жаток, широко использующихся при уборке сельскохозяйственных культур, таких как мелкие зерновые, горох, чечевица и рис. Во время уборочных работ с использование жаток данного типа необходимо поддерживать заданную высоту среза. Для этого, как известно, используется плавающая система жатки или система огибания рельефа местности, позволяющая жатке повторять изменяющийся рельеф земли без вспахивания или зарывания в грунт.
За много лет компании-изготовители разработали ряд плавающих систем жаток для использования на уборочных машинах, таких как комбайны, виндроуэры и др. В патентах США 3717995, 3623304 и 4724661 описаны примеры плавающих систем жаток с использованием упругой подвески для подвешивания жатки, тем самым уменьшая кажущийся вес жатки, позволяя ей легко скользить по земле по изменяющемуся рельефу местности. В патентах США 3597907, 4622803 и 5471823 описаны примеры подобных плавающих систем, но с использованием динамической подвески для подвески жатки. В патентах США 5577373, 6041583, 6758029 В2 описаны примеры систем огибания рельефа местности, которые динамически управляют положением жатки, таким образом регистрируя и изменяя вертикальное положение жатки для огибания изменяющегося рельефа земли.
В данной области техники существует необходимость в плавающей системе для жатки, которая регулирует не только высоту среза, но и наклон жатки, и распределение нагрузки между жаткой и тяговым средством.
Сущность изобретения
В одном виде настоящее изобретение относится к сельскохозяйственной уборочной машине, содержащей тяговое средство и жатку для уборки сельскохозяйственной культуры, соединенную с тяговым средством. Жатка содержит основную раму с правой стороной и левой стороной. Правое копирующее колесо соединено с возможностью перемещения с правой стороной основной рамы, и правый гидравлический цилиндр подсоединен между правым копирующим колесом и основной рамой. Первый гидравлический контур соединен с правым гидравлическим цилиндром и выполнен с возможностью регулирования рабочей высоты правого копирующего колеса. Левое копирующее колесо соединено с возможностью перемещения с левой стороной основной рамы, и левый гидравлический цилиндр подсоединен между левым копирующим колесом и основной рамой. Второй гидравлический контур соединен с левым гидравлическим цилиндром и выполнен с возможностью регулирования рабочей высоты левого копирующего колеса. Второй гидравлический контур является независимым от первого гидравлического контура. Третий гидравлический контур соединен с гидравлическим цилиндром вертикального положения и выполнен с возможностью приведения в действие при заданном рабочем давлении, посредством чего часть веса жатки переносится на тяговое средство. Третий гидравлический контур является независимым от первого гидравлического контура и второго гидравлического контура.
В одном из вариантов осуществления уборочная машина может представлять собой виндроуэр и дополнительно содержать подъемную раму, установленную с возможностью перемещения на основной раме, при этом плавающий цилиндр может быть подсоединен между подъемной рамой и основной рамой жатки. В одном из вариантов гидравлический цилиндр вертикального положения может представлять собой подъемный цилиндр, соединенный с тяговым средством для подъема жатки.
В другом виде настоящее изобретение относится к гидравлической системе для использования с жаткой сельскохозяйственной уборочной машины. Гидравлическая система содержит первый гидравлический контур, соединенный с гидравлическим цилиндром первого копирующего колеса, прикрепленного с возможностью перемещения к основной раме жатки. Второй гидравлический контур соединен с гидравлическим цилиндром второго копирующего колеса, прикрепленного с возможностью перемещения к основной раме жатки. Второй гидравлический контур является независимым от первого гидравлического контура. Третий гидравлический контур соединен с цилиндром вертикального положения, который используется для вертикального перемещения жатки относительно транспортного средства. Третий гидравлический контур является независимым от первого гидравлического контура и второго гидравлического контура. Устройство управления выполнено с возможностью независимого управления первым гидравлическим контуром, вторым гидравлическим контуром и третьим гидравлическим контуром, посредством чего рабочая высота первого копирующего колеса регулируется посредством регулирования объема гидравлической текучей среды в первом гидравлическом контуре, рабочая высота второго копирующего колеса регулируется посредством регулирования объема гидравлической текучей среды во втором гидравлическом контуре, а часть веса жатки, переносимая на первое копирующее колесо и второе копирующее колесо, регулируется посредством регулирования давления текучей среды в третьем гидравлическом контуре.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой вид сбоку уборочной машины в виде комбайна, иллюстрирующий вариант осуществления жатки согласно настоящему изобретению;
Фиг.2 представляет собой вид сбоку жатки, в соответствии с фиг.1, показанной прикрепленной к передней части виндроуэра (показан частично);
Фиг.3 представляет собой частичный вид в перспективе сзади жатки, показанной на фиг.1 и 2, показывающий копирующее колесо и соединенный с ним гидравлический цилиндр;
Фиг.4 представляет собой схематичный вид варианта осуществления гидравлического контура, используемого с жаткой, показанной на фиг.1-3; и
Фиг.5 представляет собой частичный вид в перспективе сзади другого варианта осуществления жатки согласно настоящему изобретению.
Подробное описание изобретения
Со ссылкой на чертежи и, более конкретно, на фиг.1, показан вариант осуществления сельскохозяйственной машины в виде самоходного комбайна 10, широко используемого в зерновом хозяйстве для уборки различных сельскохозяйственных культур с поля. Комбайн 10 обычно содержит тяговое средство 12, которое содержит жатку 14 в своем переднем конце.
Тяговое средство 12 содержит бортовой двигатель 16, который приводит в движение комбайн 10, при этом колеса 18 сцепления с грунтом поддерживают и обеспечивают перемещение комбайна 10. Оператор управляет комбайном 10 с рабочего места оператора, расположенного в кабине 20 в передней части тягового средства 12. Электронный блок 22 управления (ECU) принимает команды из устройств для ввода команд оператора и датчиков и управляет различными функциями комбайна 10.
Приемная камера 24 молотилки прикреплена с возможностью поворота в передней части комбайна 10, поддерживая жатку 14, которая съемно прикреплена к передней части приемной камеры 24 молотилки. Пара подъемных цилиндров 26 поддерживают и шарнирно соединяют приемную камеру 24 молотилки из комбайна 10, обеспечивая подъем и опускание жатки 14 относительно земли. Подъемными цилиндрами 26 могут быть гидравлические цилиндры одностороннего или двухстороннего действия, соединенные с основным гидравлическим контуром на комбайне 10.
Во время уборочных работ комбайн 10 перемещается вперед по полю с жаткой 14, опущенной до рабочей высоты. Жатка 14 срезает и перемещает сельскохозяйственную культуру в приемную камеру 24 молотилки, которая в свою очередь перемещает сельскохозяйственную культуру в комбайн 10. Внутри комбайна молотильный и разделительный узлы 28 удаляют зерно из сельскохозяйственной культуры и перемещают его в зерновой бункер 30 для временного хранения. Оставшаяся после отделения зерна часть сельскохозяйственной культуры выходит из задней части комбайна 10. Выгрузной шнек 32 перемещает зерно из зернового бункера 30 в грузовой автомобиль или прицеп для зерна для транспортировки или в другой приемный бункер для хранения.
На фиг.2 показана жатка 14, соединенная с тяговым средством в виде виндроуэра 40 (показан частично) вместо комбайна 10, как показано на фиг.1. Наличие одной плавающей жатки 14, которая может соединяться с разными видами тяговых средств (например, с комбайном или виндроуэром), обеспечивает снижение эксплуатационных затрат.
Так же как и комбайн 10, виндроуэр 40 содержит ходовую часть 42 транспортного средства, поддерживающую кабину 44 оператора. Виндроуэр 40 также обычно содержит, по меньшей мере, один бортовой ECU 22, обычно расположенный в удобном месте в кабине 44, как показано. Следует понимать, что ECU 22 может быть выполнен и/или запрограммирован другим способом, отличающимся от ECU 22, показного на фиг.1, поскольку функции данных блоков отличаются. ECU 22 включает в себя логику управления для приведения в действие электроники и гидравлики, связанных с жаткой 14, как будет более подробно описано ниже. Ряд гидравлических шлангов (конкретно не показаны), расположенных на жатке 14, соединены с основными гидравлическими контурами виндроуэра 40 для выполнения различных гидравлических функций, которые также более подробно описаны ниже.
Виндроуэр 40 содержит подъемную раму 46, которая прикреплена с возможностью поворота к ходовой части 42 транспортного средства и соединяет с возможностью отсоединения ходовую часть 42 транспортного средства с жаткой 14. Пара подъемных цилиндров 48, подсоединенных между ходовой частью 42 транспортного средства и подъемной рамой 46, используется для перемещения жатки 14 на выбранную рабочую высоту или высоту транспортировки. Механический привод 50, проходящий сбоку из подъемной рамы 46, известным образом соединен с приводимыми в движение механическими элементами (например, режущим аппаратом) на жатке 14.
Подъемная рама 46 содержит пару нижних соединителей 52 и один верхний соединитель 54. Каждый нижний соединитель 52 соединен обычным способом быстрого прикрепления с наружным концом соответствующего нижнего звена 56. Верхний соединитель 54 соединен с наружным концом верхнего звена 58, в показанном варианте осуществления выполненного в виде цилиндра наклона. Когда жатка 14 отсоединена от виндроуэра 40, подъемная рама 46 остается прикрепленной с возможностью поворота к ходовой части 42 транспортного средства.
Подъемная рама 46 обладает преимуществом простого и непосредственного соединения жатки 14 с ходовой частью 42 транспортного средства виндроуэра 40. Может быть также использована промежуточная опорная рама между подъемной рамой 46 и жаткой 14. При отсоединении от подъемной рамы 46 промежуточная опорная рама будет оставаться прикрепленной к жатке 14 и будет обладать преимуществом удерживания верхнего звена 58 в постоянной ориентации для более удобного последующего соединения с подъемной рамой 46.
Со ссылкой на фиг.2 и 3, в показанном варианте осуществления жатка 14 выполнена в виде жатки с полотенным транспортером, но она может быть также выполнена в виде жатки другого типа, такой как жатка со шнековым погрузчиком. Кроме того, жатка 14 с полотенным транспортером показана как выполненная в виде полотенного транспортера с жесткой рамой, но она может быть также выполнена в виде полотенного транспортера с гибкой рамой.
Жатка 14 обычно содержит основную раму 60, поддерживающую узел 62 мотовила, узел режущего аппарата (не показан), и узел полотенного транспортера (не показан). Система 64 плавающей подвески, соединенная с основной рамой 60, прежде всего, поддерживает жатку 14 из подъемной рамы 46, при этом пара узлов 66 копирующих колес служит для дополнительной опоры жатки 14 от земли. Узлы 66 копирующих колес соединены, соответственно, с правой и левой сторонами основной рамы 60. Каждый узел 66 копирующих колес содержит копирующее колесо 68, соединенное с возможностью перемещения с основной рамой 60, и гидравлический цилиндр 70, подсоединенный между копирующим колесом и основной рамой 60.
Со ссылкой на фиг.2-4, система 64 плавающей подвески содержит нижние звенья 56, верхнее звено 58, узлы 66 копирующих колес и гидравлическую систему 72. Гидравлическая система 72 содержит пару гидравлических цилиндров 70, соединенных с каждым узлом 66 копирующих колес, а также гидравлические цилиндры 74 вертикального положения. В показанном варианте осуществления каждый гидравлический цилиндр 74 вертикального положения выполнен в виде плавающего цилиндра, который соединяет основную раму 60 с соответствующим нижним звеном 56. Гидравлические цилиндры 70, соединенные с каждым узлом копирующих колес, и пара гидравлических цилиндров 74 вертикального положения, соответственно, образуют три независимых гидравлических контура под управлением ECU 22. Более конкретно, первый гидравлический контур 76 соединен с гидравлическим цилиндром 70 на правой стороне основной рамы 60, второй гидравлический контур 78 соединен с гидравлическим цилиндром 70 на левой стороне основной рамы 60, и третий гидравлический контур 80 соединен с парой гидравлических цилиндров 74 вертикального положения в центре основной рамы 60. Каждый гидравлический контур 76, 78 и 80 соединен по текучей среде с основным гидравлическим контуром на борту тягового средства 12, и каждый содержит отдельный накопитель 82 и регулируемый клапан 84.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения жатка 14 выполнена с регулируемой высотой среза и регулируемым распределением веса между жаткой 14 и тяговым средством 12. Вообще высота среза на наружных концах жатки 14 регулируется посредством изменения объема гидравлической текучей среды в гидравлических цилиндрах 70, соединенных с узлами 66 копирующих колес, а распределение веса между жаткой 14 и транспортным средством 12 регулируется посредством изменения рабочего гидравлического давления в плавающих цилиндрах 74. Рабочее давление в третьем гидравлическом контуре 80 связано с подъемной силой на жатке 14. Плавающие цилиндры 74 же действуют как плавающие цилиндры, но при заданном рабочем давлении, по существу действуя как гидравлическая пружина.
Во время уборочных работ оператор взаимодействует с устройством для включения плавающего режима (таким как переключатель) для приведения в движение жатки 14 в плавающем режиме, а также может управлять задающим устройством плавающего режима (таким как круговая шкала) для требуемой плавающей реакции жатки. После включения плавающего режима жатки ECU 22 считывает задающее устройство плавающего режима, указывающее требуемый оператором уровень подвесной опоры системы 64 плавающей подвески, например, в виде процентной доли веса жатки или требуемого давления в плавающей схеме. Затем ECU 22 определяет целевое давление в третьем гидравлическом контуре 80, необходимое для обеспечения требуемой подвесной опоры.
Обычно клапан 84, соединенный с первой гидравлическим контуром 76, открывается для обеспечения требуемого объема гидравлической текучей среды в соответствующем гидравлическом цилиндре 70, соединенном с правым копирующим колесом 68. Объем текучей среды в первом гидравлическом контуре 76 определяет высоту среза в узле 66 правого копирующего колеса. Аналогичным образом клапан 84, соединенный со вторым гидравлическим контуром 78, открывается для обеспечения требуемого объема гидравлической текучей среды в соответствующем гидравлическом цилиндре 70, соединенном с левым копирующим колесом 68. Объем текучей среды во втором гидравлическом контуре 76 определяет высоту среза в узле 66 левого копирующего колеса. При этом часть веса жатки 14 переносится на тяговое средство 12 посредством регулирования целевого рабочего давления в третьем гидравлическом контуре 80.
Для определения целевого давления для третьего гидравлического контура 80, ECU 22 может обращаться к данным, коррелирующим числовые значения давления с числовыми значениями подвесной опоры. Эти коррелированные данные давления будут изменяться от одной жатки к другой в зависимости от веса жатки и конфигурации подвески и могут составляться из таблиц, формул или показаний датчика (например, датчика 86 давления). ECU 22 может считывать коррелированные данные из запоминающего устройства на жатке 14. Данные могут также храниться в памяти, находящейся внутри комбайна, при этом ECU 22 выбирает соответствующие данные после регистрации типа жатки, прикрепленной к комбайну 10.
В качестве альтернативы ECU 22 может определять целевое давление для третьего гидравлического контура 80 посредством считывания датчиком 86 давления, когда жатка 14 находится на высоте, на которой трелевочные щиты не контактируют с землей. На такой высоте система 64 плавающей подвески поддерживает весь вес жатки 14, и давление в третьем гидравлическом контуре 80 характеризует базовое давление, в результате чего плавающие цилиндры 74 полностью поддерживают жатку 14. Затем ECU 22 определяет целевое давление посредством умножения базового давления на коэффициент, соответствующий подвесной опоре, указываемой задающим устройством плавающего режима.
ECU 22 непрерывно сравнивает целевое давление с показаниями датчика 86 давления, характеризующими давление в третьем гидравлическом контуре 80, вынуждая клапан 84 добавлять или удалять гидравлическую текучую среду из третьего гидравлического контура 80 для обеспечения показаний датчика 86 давления, равных целевому давлению. Таким образом, ECU 22 непрерывно поддерживает целевое давление в третьем гидравлическом контуре 80, когда плавающие цилиндры 74 совершают возвратно-поступательные перемещения над изменяющимся рельефом местности, обеспечивая постоянную опору жатки 14 при помощи системы 60 подвески, когда комбайн 10 перемещается по полю. Для изменения плавающей реакции жатки при работе в плавающем режиме жатки оператор может также управлять задающим устройством плавающего режима без отключения плавающей системы. ECU 22 непрерывно отслеживает изменения в задающем устройстве плавающего режима, соответственно определяя и применяя новые целевые давления. Плавающая система жатки продолжает функционировать до тех пор, пока оператор не отключит устройство для включения плавающего режима.
В качестве альтернативы ECU 22 может сначала сравнивать целевое давление с показаниями датчика 86 давления, характеризующими давление в третьем гидравлическом контуре 80, вынуждая клапан 84 добавлять или удалять гидравлическую текучую среду из третьего гидравлического контура 80, пока показание датчика 86 давления не будет соответствовать целевому давлению. Как только давление изменяется до целевого давления, третий гидравлический контур 80 может быть уплотнен, и соответствующий накопитель 82 используется для поддержания целевого давления в третьем гидравлическом контуре 80, когда плавающие цилиндры 74 совершают возвратно-поступательные перемещения над изменяющимся рельефом местности. Для изменения плавающей реакции жатки при работе в плавающем режиме жатки оператор может также управлять задающим устройством плавающего режима без отключения плавающей системы. ECU 22 непрерывно отслеживает изменения в задающем устройстве плавающего режима, соответственно определяя и применяя новые целевые давления. Плавающая система жатки продолжает функционировать до тех пор, пока оператор не отключает устройство для включения плавающего режима.
Логика управления для жатки 14 описана выше как логика под управлением ECU 22 на борту рабочей машины. Однако можно также обеспечить жатку бортовым ECU (не показан) с логикой управления для электроники и гидравлики, используемых в плавающей системе жатки. Преимущество этого заключается в том, что не требуется программирование ECU на борту рабочей машины, а также уменьшается нагрузка по обработке данных на ECU на борту рабочей машины. Конечно, ECU на жатке может быть выполнен с возможностью связи, либо проводной, либо беспроводной, и др., с ECU на рабочей машине.
В описанном выше варианте осуществления давление текучей среды, связанное с плавающими цилиндрами 74, используется для задания подъемной силы, которая в свою очередь переносит вес с жатки 14 на тяговое средство 12, 40. В зависимости от конфигурации можно также использовать регулируемое рабочее давление в подъемных цилиндрах 26, 48 для переноса веса с жатки 14 на тяговое средство 12, 40.
На фиг.5 показан другой вариант осуществления системы 90 плавающей подвески согласно настоящему изобретению, который в целом работает аналогично варианту осуществления системы 64 плавающей подвески, описанному выше. Система 90 плавающей подвески также содержит пару нижних звеньев 56, которые соединены с основной рамой 60 посредством плавающих цилиндров 74. Система 90 плавающей подвески также содержит цилиндр 58 наклона и подъемный рычаг 48. Однако в верхней части системы 90 подвески используется только один подъемный цилиндр 48, а не пара подъемных цилиндров, как в нижней части системы подвески. Система 90 плавающей подвески также содержит пару узлов направляющих колес (не показаны) на правой и левой сторонах основной рамы 60. Работа системы 90 плавающей подвески по существу аналогична работе системы 64 плавающей подвески, описанной выше.
После описания предпочтительного варианта осуществления станет очевидным, что могут быть выполнены различные изменения, не выходящие за рамки объема изобретения, определенного в приложенной формуле изобретения.