СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ АГРЕГАТ В ВИДЕ ДИСКОВОЙ БОРОНЫ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ ОБНАРУЖЕНИЯ ЗАСОРЕНИЯ БАТАРЕИ И СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ С ЕГО ПОМОЩЬЮ
AGRICULTURAL UNIT IN THE FORM OF DISC HARROW WITH POSSIBILITY OF DETECTING CLOGGING OF BATTERY AND METHOD OF SOIL TREATMENT USING IT

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Область изобретения
[0001] Настоящее изобретение относится в целом к сельскохозяйственному агрегату в виде дисковой бороны и, в частности, к такому агрегату в виде дисковой бороны, который обнаруживает, что батарея дисков забивается растительными остатками, а также к способу обработки почвы с его помощью.
Описание предшествующего уровня техники
[0002] Современные фермы сталкиваются со множеством вопросов, в том числе с усугубившейся проблемой, связанной с почвенной эрозией, обработкой пожнивных остатков и повышением производственных затрат на фоне неменяющихся цен на продукцию растениеводства. Одно решение, с помощью которого фермеры успешно справляются с каждой из этих проблем, заключается в уменьшении, насколько возможно, числа проходов, которое должен совершить фермер по своим полям. В случае выращивания зерновых культур фермеру важно провести после сбора зерновых осеннюю обработку почвы для зарывания пожнивных остатков (например, стерни или жнивья) от собранных зерновых и разрушения грунтовой корки при приготовлении к весенней посадке. Для выполнения обеих из этих задач за один проход были разработаны агрегаты в виде дисковой бороны.
[0003] Дисковые бороны содержат набор вращающихся дисков, которые разрезают растительные остатки и закапывают их в почву. Вращение дисков возникает за счет перемещения агрегата, который тянут по полю трактором, вперед. Одна традиционная дисковая борона содержит пару крыльев, каждое из которых содержит несколько батарей дисков, установленных в передней части агрегата, при этом крылья расположены под углом внутрь и назад в направлении друг к другу, а за ними следует другая пара крыльев, содержащих дисковые батареи, которые расположены под углом внутрь и вперед в направлении друг к другу.
[0004] Процесс перемещения почвы и растительных остатков в разных типах почвы и разных почвенных условиях посредством дисковой бороны может приводить к проблемам засорения. Такое засорение, как правило, происходит, когда растительные остатки застревают между чистиком и диском или когда растительные остатки накапливаются вокруг точек соединения дисковой батареи. Когда такое засорение происходит, оператор должен быстро принять меры по предотвращению накапливания в передней части дисковой бороны большого количества грязи и растительных остатков. Накапливание растительных остатков не желательно, поскольку оно влияет на условия посадки и может снизить подъем дисковой бороны.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005] Если кратко, то один аспект изобретения касается сельскохозяйственного агрегата в виде дисковой бороны, содержащего основную раму и по меньшей мере один узел батарей. Каждый узел батарей содержит опорный брус, проходящий в основном вдоль длины узла батарей, при этом опорный брус прикреплен к основной раме. Узел батарей содержит несколько дисковых батарей, выровненных относительно длины опорного бруса, при этом каждая дисковая батарея содержит вращающуюся ось дисковой батареи, опирающуюся на опорный брус, и множество дисков, при этом диски расположены в основном на равном расстоянии вдоль оси дисковой батареи. Дисковые батареи каждого узла батарей коаксиально выровнены относительно друг друга с образованием линии из расположенных в основном на равном расстоянии дисков. Агрегат также содержит систему обнаружения засорения, выполненную для предупреждения оператора при вращении одной или более из дисковых батарей с частотой вращения, которая меньше, чем частота вращения остальных дисковых батарей. Система обнаружения засорения содержит датчик вращения батареи для каждой из дисковых батарей в каждом из узлов батарей. Каждый датчик вращения батареи выполнен для измерения частоты вращения связанной с ним дисковой батареи. Блок управления сравнивает частоту вращения каждой дисковой батареи с частотой вращения дисковых батарей и генерирует выходной сигнал, который указывает на то, что дисковая батарея вращается медленнее, чем другие дисковые батареи.
[0006] В одном аспекте между соседними дисками предусмотрены разделительные втулки для сохранения требуемого расстояния между дисками вдоль дисковой батареи. Датчик вращения батареи для каждой из нескольких дисковых батарей встроен в одну из втулок вдоль дисковой батареи.
[0007] В другом аспекте изобретения представлен способ эксплуатации агрегата в виде дисковой бороны, при этом агрегат в виде дисковой бороны содержит по меньшей мере один узел батарей, содержащий несколько дисковых батарей, и при этом в каждой дисковой батарее установлено множество дисков. Способ включает измерение частоты вращения каждой из дисковых батарей посредством датчиков вращения батареи. Способ включает передачу частоты вращения каждой из дисковых батарей и сравнивание частоты вращения посредством блока управления. Способ также включает отображение предупреждения при вращении одной из дисковых батарей с частотой, которая на установленную величину меньше, чем частота вращения других из дисковых батарей.
[0008] Это краткое описание предназначено для простого представления принципов, которые подробнее объясняются ниже в описании предпочтительных вариантов осуществления. Это краткое описание не предназначено для определения ключевых признаков или существенных признаков раскрытого или заявленного объекта изобретения и не предназначено для описания каждого раскрытого варианта осуществления или каждой реализации раскрытого или заявленного объекта изобретения. В частности, признаки, раскрытые в настоящем документе в отношении одного варианта осуществления, можно в равной мере применять к другому варианту осуществления. Кроме того, это краткое описание не предназначено служить основанием для определения объема заявленного изобретения. Из нижеследующего текста этого описания станут понятными много других новых преимуществ, признаков и взаимосвязей. Приведенные ниже фигуры и описание более подробно раскрывают представленный в качестве примера вариант осуществления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0009] Вышеуказанные и другие признаки настоящего изобретения станут более очевидными и само изобретение будет более понятным из представленного ниже описания вариантов осуществления изобретения, приведенного со ссылками на прилагаемые графические материалы, в которых:
[0010] на фиг. 1 представлен вид в перспективе сельскохозяйственного агрегата в виде дисковой бороны с парой передних и задних дисковых батарей, в каждой из которых установлено несколько дисков;
[0011] на фиг. 2 представлен вид в перспективе одного узла батарей агрегата по фиг. 1, на которой показано три батареи, в каждой из которых установлено несколько дисков;
[0012] на фиг. 3 представлен вид спереди части одной батареи агрегата по фиг. 1;
[0013] на фиг. 4 представлен значительно увеличенный вид в перспективе части одной батареи, при этом определенные части удалены, чтобы показать заявляемые признаки изобретения;
[0014] на фиг. 5 представлена структурная схема, на которой показан один вариант осуществления представленного в качестве примера блока управления для агрегата; и
[0015] на фиг. 6 представлена блок-схема, на которой показан один вариант осуществления представленного в качестве примера способа эксплуатации агрегата, с помощью которого определяют, что одна из дисковых батарей агрегата начинает засоряться.
[0016] На всех изображениях в графических материалах соответствующими ссылочными позициями обозначены соответствующие части.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0017] Представленное ниже подробное описание иллюстрирует изобретение в качестве примера и не предназначено для его ограничения. Это описание, безусловно, позволит специалисту в данной области техники изготовить и применить изобретение, а также в нем описано несколько вариантов осуществления, усовершенствований, модификаций, альтернатив и вариантов применения изобретения, в том числе то, что на сегодняшний день считается лучшим способом осуществления изобретения. Кроме того, следует понимать, что при применении изобретение не ограничивается деталями конструкции и расположением компонентов, рассмотренных в представленном ниже описании или изображенных в графических материалах. Изобретение предусматривает другие варианты осуществления и может быть реализовано или выполнено разными способами. Кроме того, следует понимать, что выражения и термины, используемые в настоящем документе, предназначены для описания и не должны рассматриваться как ограничивающие.
[0018] На фиг. 1 показан сельскохозяйственный агрегат в виде дисковой бороны, в целом отмеченный номером 10. Сельскохозяйственное транспортное средство, такое как трактор, тянет агрегат 10 в направлении движения A. Агрегат 10 содержит основную раму 12, содержащую на переднем конце сцепное приспособление 14, которое может быть использовано для присоединения агрегата 10 к сельскохозяйственному транспортному средству. К основной раме 12 в определенных местах, например приблизительно посередине между передним и задним концами основной рамы 12, прикреплен набор центральных колес 16, которые создают агрегату 10 опору, а также обеспечивают регулирование глубины известным образом. Кроме того, к передним дальним концам основной рамы 12 известным образом присоединен набор поворотных колес 18.
[0019] Агрегат 10 также содержит множество дисков 20, установленных в одном или более узлах 21 батарей, прикрепленных к основной раме 12. В соответствии с одной представленной в качестве примера конфигурацией, показанной на фиг. 1, узлы 21 батарей расположены на переднем левом крыле 22, переднем правом крыле 24, заднем левом крыле 26 и заднем правом крыле 28. Тем не менее, специалисту в данной области техники будет понятно, что один или более узлов 21 батарей могут быть расположены на агрегате 10 в других подходящих конфигурациях, известных из уровня техники. В представленном варианте осуществления переднее левое и правое крылья 22 и 24 предпочтительно расположены под соответствующими углами схождения, которые направлены внутрь и назад снаружи внутрь, тогда как заднее левое и правое крылья 26 и 28 предпочтительно расположены под соответствующими углами схождения, которые направлены внутрь и вперед снаружи внутрь. Переднее левое крыло 22 и переднее правое крыло 24 выровнены относительно заднего левого крыла 26 и заднего правого крыла 28 соответственно, так что множество дисков 20 находится в контакте с землей, когда агрегат 10 посредством сельскохозяйственного транспортного средства перемещается в направлении движения A. Каждое крыло 22, 24, 26, 28 содержит поперечный, расположенный под углом опорный брус 30, проходящий в основном вдоль длины крыла. Опорный брус 30 прикреплен к основной раме 12.
[0020] Как также показано на фиг. 2, каждое крыло 22, 24, 26, 28 содержит несколько дисковых батарей 32, выровненных относительно длины опорного бруса 30 крыла. Каждая дисковая батарея 32 состоит из нескольких дисков 20, расположенных в основном на равном расстоянии вдоль оси дисковой батареи 32. В представленном варианте осуществления каждое крыло 20 содержит три дисковые батареи 32, и в каждой дисковой батарее 32 установлено или 6, или 7 дисков 20. Тем не менее, специалисту в данной области техники будет понятно, что в каждой дисковой батарее 32 может быть установлено меньше или больше дисков 20 и каждое крыло 22, 24, 26, 28 может содержать меньше или больше дисковых батарей 32. Дисковые батареи 32 в крыле 22, 24, 26, 28 коаксиально выровнены относительно друг друга с образованием линии из расположенных в основном на равном расстоянии дисков 20
[0021] Как лучше видно на фиг. 3 и 4, каждая дисковая батарея 32 содержит вращающуюся ось 34 дисковой батареи, опирающуюся на опорный брус 30 посредством конструкции 36 для установки оси. Желательно, чтобы диски 20 были установлены с возможностью амортизации на соответствующих им опорных брусьях 30 для предотвращения повреждения или разрушения дисков 20 при столкновении с препятствием, таким как большой камень в поле. Конструкция 36 для установки дисков для дисков 20 батареи позволяет дискам 20 свободно перемещаться вертикально, вбок и/или пружиня по препятствиям и твердым местам для исключения повреждения дисков 20. Одна подходящая конструкция для установки дисков раскрыта в патенте США RE38,974, принадлежащем одному и тому же правообладателю, озаглавленном «Agricultural Disc Mounting System and Method», в котором для установки оси 34 дисковой батареи на опорный брус 30 применяются C-образные пружины 38. Для обеспечения возможности вращения оси 34 батареи в нижней части пружины 38 установлен подходящий подшипник 40. Тем не менее, специалисту в данной области техники будет понятно, что на основании надлежащей технической оценки могут рассматриваться другие средства для установки оси 32 дисковой батареи на опорный брус 30.
[0022] Между соседними дисками 20 предусмотрены втулки 42 для сохранения требуемого расстояния между дисками 20 вдоль крыла. К опорному брусу 30 могут быть прикреплены чистики 44, кромки которых расположены рядом с дисками 20 для предотвращения прилипания к дискам грязи и растительных остатков.
[0023] Согласно настоящему изобретению агрегат 10 дополнительно содержит систему 50 обнаружения засорения, выполненную для предупреждения оператора, если одна или более из дисковых батарей 32 на агрегате начинают засоряться, что препятствует нормальному вращению дисковой батареи 32. Каждая дисковая батарея 32 содержит датчик 52 вращения батареи, выполненный для измерения частоты вращения дисковой батареи. Система 50 обнаружения засорения также содержит блок 60 управления, который сравнивает частоту вращения каждой дисковой батареи 32 с частотой вращения дисковых батарей 32. Если одна дисковая батарея 32 начинает засоряться, то засоряющаяся дисковая батарея 32 будет вращаться медленнее, чем другие дисковые батареи 32. После полного засорения засорившаяся дисковая батарея 32 полностью перестает вращаться, тогда как другие дисковые батареи 32 продолжают вращаться.
[0024] В одном варианте осуществления датчик 52 вращения батареи прикреплен к одной из втулок 42 вдоль дисковой батареи 32 или встроен в нее. В одном предпочтительном варианте осуществления датчик 52 вращения батареи представляет собой беспроводной датчик, встроенный во втулку 42. В одном примере втулка 42 выполнена приблизительно 8,5 дюйма в длину, имеет внешний диаметр приблизительно 5,5 дюйма и внутренний диаметр приблизительно 1,75 дюйма, и датчик 52 вращения батареи выполнен с возможностью размещения во втулке 42. В одном варианте осуществления втулка 42 выполнена из сварочной стали, однако, вместо стали можно использовать другие материалы, такие как материал на основе углеродного волокна или стеклонейлона. Беспроводной датчик 52 вращения батареи передает частоту вращения дисковой батареи 32 в блок 60 управления, который затем может отображать оператору предупреждение о засорении на консоль или планшет в кабине сельскохозяйственного транспортного средства. В качестве альтернативы, от пружины 38 к опорному брусу 30 и к блоку 60 управления могут проходить соединительные провода. В альтернативном варианте осуществления датчик 52 вращения батареи встроен в подшипник 40.
[0025] Предпочтительно, датчик 52 вращения батареи является автономным, поэтому вращение дисковой батареи 32 заставляет датчик 52 вращения батареи вырабатывать электрическую энергию для работы датчика и отправки информации о частоте вращения в блок 60 управления. Наличие беспроводного датчика 52 вращения батареи предпочтительно предотвращает воздействие на провода внешних условий и, возможно, их повреждение во время работы агрегата 10. Предпочтительно, датчик 52 вращения батареи выполнен для осуществления передачи только во время активного вращения дисковой батареи 32 и переходит в спящий режим в промежутках между использованиями.
[0026] После изучения общей конструкции и функций системы 50 обнаружения засорения следует обратить внимание на фиг. 5, на которой (по-прежнему со ссылкой на фиг. 1-4) показан один вариант осуществления представленного в качестве примера блока 60 управления, который может быть использован для управления операциями системы 50 обнаружения засорения. В одном варианте осуществления блок 60 управления содержит контроллер 62 (например, блок электронного управления, или ECU), связанный с несколькими датчиками 52 вращения батареи для каждой из дисковых батарей 32 и пользовательским интерфейсом 66. Специалисту в данной области техники из контекста этого описания должно быть понятно, что представленный в качестве примера контроллер 62 взят исключительно в целях описания и что в некоторых вариантах осуществления контроллеров может предусматриваться меньшее или дополнительное количество компонентов, и/или что некоторые функции, связанные с разными компонентами, изображенными на фиг. 5, в некоторых вариантах осуществления можно комбинировать или дополнительно распределять между дополнительными блоками или контроллерами. Кроме того, хотя в тексте этого документа указан один контроллер 62, следует понимать, что в некоторых вариантах осуществления функции контроллера 62 могут быть распределены между несколькими контроллерами и в некоторых вариантах осуществления одна или более из функций контроллера 62 могут выполняться удаленно от агрегата 10 (например, как на фиг. 1, на которой агрегат 10 снабжен функциями телекоммуникации и/или подключения к Интернету). Контроллер 62 в этом примере представлен как вычислительная система, но может быть выполнен в виде программируемого логического контроллера (PLC), программируемой пользователем вентильной матрицы (FPGA), специализированной интегральной схемы (ASIC) и других устройств. Следует понимать, что определенные широко известные компоненты вычислительных систем в этом документе опущены, чтобы не затруднять понимание рассматриваемых элементов контроллера 62. В одном варианте осуществления контроллер 62 содержит один или более процессоров, таких как процессор 70, интерфейс (интерфейсы) 72 ввода-вывода (I/O) и память 74, все из которых связаны с одной или более шин данных, таких как шина 76 данных. Память 74 может содержать любой один или комбинацию из элементов энергозависимой памяти (например, оперативную память RAM, такую как DRAM, SRAM и т.п.) и элементов энергонезависимой памяти (например, ROM, накопитель на жестких дисках, магнитную ленту, CDROM и т.п.). В памяти 74 может храниться собственная операционная система, одно или более собственных приложений, системы эмуляции или эмулированные приложения для любой из множества операционных систем и/или эмулированных базовых аппаратных средств, эмулированных операционных систем и т.п.
[0027] В варианте осуществления, изображенном на фиг. 5, память 74 содержит операционную систему 78 и программное обеспечение 80 для обнаружения засорения. Следует понимать, что в некоторых вариантах осуществления в памяти 74 или дополнительной памяти (или в разных устройствах) может размещаться большее или меньшее количество модулей программного обеспечения (например, комбинированные функции). В некоторых вариантах осуществления с шиной 76 данных может быть связано отдельное запоминающее устройство, такое как постоянная память (например, оптическая, магнитная и/или полупроводниковая память и связанные с ней диски). Запоминающее устройство может быть съемным устройством, таким как карта памяти или диск.
[0028] В одном варианте осуществления программное обеспечение 80 для обнаружения засорения выполняется процессором 70 для получения данных, вводимых пользователем посредством пользовательских интерфейсов 66 (например, одного или комбинации из кнопки консоли, переключателя, ручки управления, гидроручки или джойстика, колеса прокрутки, экрана дисплея с выбираемыми иконками, отображенными на экране, с которыми работают посредством мыши или джойстика, экрана дисплея, содержащего выбираемые иконки на сенсорном экране, микрофона на гарнитуре или на консоли и т.п.), сопоставления или связывания (например, посредством справочной таблицы или в некоторых вариантах осуществления путем активации положения программируемого переключателя) входящих данных с датчиков вращения батареи.
[0029] Пользовательский интерфейс 66 может содержать экран дисплея, связанный с контроллером 62 посредством выбираемых иконок, гидроручку или джойстик с выбираемыми кнопками или переключателями, консоль с переключателями, кнопку, ручки управления, колеса прокрутки, микрофон и т.п., при этом соответствующие сигналы, основанные на вводимых оператором данных, полученных посредством пользовательских интерфейсов 66, доставляются посредством интерфейсов 72 I/O в программное обеспечение 80 для обнаружения засорения, выполняющееся посредством процессора 70. Выходные данные из программного обеспечения 80 для обнаружения засорения отправляются на пользовательский интерфейс 66, который, в свою очередь, отображает предупредительное сообщение о засорении.
[0030] Выполнение программного обеспечения 80 для обнаружения засорения может осуществляться процессором 70 под управлением и/или контролем операционной системы 78. Например, как известно, исходные операторы, посредством которых выполняют этапы способа или алгоритмы программного обеспечения 80 для обнаружения засорения, могут быть переведены посредством одного или более компиляторов операционной системы 78 на язык ассемблера и затем дополнительно переведены на соответствующий машинный код, который выполняется процессором 70, для выполнения функций программного обеспечения 80 для обнаружения засорения. В зависимости от языка программирования программного обеспечения известны варианты этого процесса выполнения. Например, если он основан на Java, то компилированные выходные данные могут содержать байт-код, который может быть запущен на любой платформе вычислительной системы, в которой предусмотрена виртуальная машина Java или интерпретатор байт-кода для преобразования байт-кода в команды, которые могут выполняться процессором 70. Кроме того, язык межрегистровых пересылок (или другой язык описания аппаратных средств) может быть использован для перевода исходного кода на язык ассемблера, который один или более компиляторов операционной системы переводят на исполняемый машинный код. В некоторых вариантах осуществления операционную систему 78 можно опустить и применить более простой способ управления. Процессор 70 может быть выполнен в виде процессора, изготовленного на заказ или доступного для приобретения, центрального процессора (CPU) или вспомогательного процессора среди нескольких процессоров, полупроводникового микропроцессора (в виде микрочипа), одной или более специализированных интегральных схем (ASIC), множества соответствующим образом сконфигурированных логических вентилей цифровой схемы и/или других широко известных электрических конструкций, содержащих дискретные элементы как по отдельности, так и в разных комбинациях, для координирования общей работы контроллера 62.
[0031] Интерфейсы 72 I/O обеспечивают для одного или более устройств один или более интерфейсов, таких как, среди прочих устройств, пользовательские интерфейсы 66 и датчики 52 вращения батареи, которые связаны с контроллером 62 непосредственно или опосредованно (например, посредством системы шин, такой как сеть CAN, содержащей одну шину, работающую согласно ISO). Интерфейсы 72 I/O также могут иметь функции, обеспечивающие соединение с другими сетями. Например, интерфейсы 72 I/O могут содержать сетевой интерфейс, который обеспечивает возможность удаленной или беспроводной связи, такой как связь посредством широко известных телеметрических средств, связь по Bluetooth, связь ближнего поля и прочие виды связи на основе электромагнитного спектра.
[0032] Следует отметить, что после описания некоторых представленных в качестве примера вариантов осуществления агрегата 10 в виде дисковой бороны в связи с этим описанием представлен один вариант осуществления способа эксплуатации агрегата 10 в виде дисковой бороны, при этом способ, изображенный на фиг. 6 и обозначенный как способ 82, на этапе 84 включает эксплуатацию агрегата 10 в виде дисковой бороны в поле, при этом агрегат 10 в виде дисковой бороны содержит по меньшей мере одно крыло 22, 24, 26, 28, содержащее несколько дисковых батарей 32, при этом в каждой дисковой батарее 32 установлено определенное число дисков 20. На этапе 86 согласно способу посредством датчиков 52 вращения батареи измеряют частоту вращения каждой из дисковых батарей. На этапе 88 согласно способу частоту вращения каждой из дисковых батарей 32 передают в блок 60 управления. На этапе 90 согласно способу посредством блока 60 управления сравнивают значения частоты вращения каждой из дисковых батарей 32. На этапе 92 согласно способу отображают предупреждение, если одна из дисковых батарей 32 вращается с частотой, которая на установленную величину меньше, чем частота вращения других из дисковых батарей 32.
[0033] Специалистам в области техники, к которой настоящее изобретение относится, будет понятно, что любые описания процесса или блоки в блок-схемах следует понимать как представляющие этапы процесса, и в объем вариантов осуществления включены альтернативные варианты выполнения, в которых функции могут выполняться в последовательности, отличающейся от показанной или рассмотренной, в том числе в основном параллельно или в обратном порядке, в зависимости от задействованных функций.
[0034] Следует отметить, что вышеописанные варианты осуществления настоящего изобретения являются всего лишь возможными примерами осуществления, представленными исключительно для обеспечения однозначного понимания принципов изобретения. Без значительного отклонения от идеи и принципов настоящего изобретения в отношении вышеописанного варианта (вариантов) осуществления настоящего изобретения может быть предложено много вариантов и модификаций. Следовательно, все такие модификации и варианты должны быть включены в объем настоящего изобретения и защищены следующей формулой изобретения.