Регулятор прижимной силы пневматической сеялки
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Предложен способ управления прижимной силой пневматической сеялки, включающей в себя раму, множество расположенных на раме посевных узлов для посадки семян во множество борозд. Каждый из посевных узлов имеет исполнительный элемент для регулируемого прикладывания прижимной силы посевным узлом. На раме расположено множество удобряющих узлов для размещения удобрения между бороздами для семян, каждый из которых имеет исполнительный элемент для регулируемого прикладывания прижимной силы удобряющим узлом. Способ включает в себя этапы, на которых суммируют прижимную силу всех посевных узлов из их множества и прижимную силу всех удобряющих узлов из их множества для определения общей прикладываемой прижимной силы; сравнивают общую прикладываемую прижимную силу с максимальной прижимной силой, которая представляет собой общий вес пневматической сеялки или величину, меньшую указанного общего веса пневматической сеялки и установленную оператором; и уменьшают общую прикладываемую прижимную силу, когда общая прикладываемая прижимная сила равна или больше, чем максимальная прижимная сила. Обеспечивается возможность управления общей приложенной прижимной силой для поддержания приемлемой глубины посадки семян. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.
Область техники
Пневматические сеялки имеют посевные инструменты и удобряющие инструменты. Посевные инструменты помещают семена в борозды, нарезанные этими посевными инструментами, а удобряющие инструменты могут размещать удобрение между рядами семян в дополнение или вместо удобрения, размещенного вместе с семенем. Посевные инструменты и удобряющие инструменты могут воспринимать прижимное усилие, изменяющееся под действием исполнительного элемента, такого как гидравлический цилиндр, пневматический цилиндр или электронный исполнительный элемент. Необходимо управлять общей приложенной прижимной силой, чтобы поддерживать приемлемую глубину посадки семян.
Уровень техники
Пневматические сеялки, обеспечивающие прикладывание переменного прижимного усилия посевными инструментами и удобряющими инструментами, известны в области техники. Одна такая пневматическая сеялка известного уровня техники, обеспечивающая прикладывание переменной прижимной силы посевными инструментами и удобряющими инструментами, раскрыта в публикации патента США № 2007/0245938 ("публикация '938"), содержание которой полностью включено в этот документ посредством ссылки. Mid Row Bander™ от компании Bourgault Industries, Ltd. представляет собой коммерческий вариант выполнения пневматической сеялки, раскрытой в публикации '938. Другой пример пневматической сеялки известного уровня техники, обеспечивающей прикладывание переменного прижимного усилия посевными инструментами и удобряющими инструментами, раскрыта в публикации патента США № 2007/0045080 ("публикация '080"), содержание которой полностью включено в этот документ посредством ссылки. Коммерческий вариант выполнения такой пневматической сеялки, раскрытой в публикации '080 представляет собой "Separate Fertilizer Placement Air Drill 1895" от компании Deere and Company.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан вариант выполнения известной пневматической сеялки с отдельными посевными и удобряющими инструментами, установленными на раме, вид в перспективе;
на фиг. 2 – пневматическая сеялка по фиг. 1, вид сбоку;
на фиг. 3 – пневматическая сеялка по фиг. 1, вид спереди;
на фиг. 4 – схема системы управления прижимной силой, прикладываемой к каждому посевному и удобряющему узлам.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 показан вид в перспективе секции пневматического посевного приспособления 200. Как описано в публикации '938, приспособление 200 включает в себя раму 215, содержащую передний, средний и задний поперечные элементы 215F, 215M и 215R. Рама 215 установлена на колесах (не показаны) для движения по земле в направлении P рабочего перемещения. Посевные узлы 250 расположены по существу через равные интервалы вдоль среднего и заднего элементов 215M, 215R рамы, так что борозды для семян создаются по существу параллельно через примерно равные интервалы. Удобряющие узлы 220 расположены через равные интервалы вдоль переднего элемента 215F рамы, так что борозды для удобрений, нарезанные ножами 232 удобряющих узлов 220, расположены по существу посередине между соседними парами борозд для семян, созданных посевными узлами 250, как это лучше показано на виде спереди на фиг. 2.
Ножи 232 удобряющих узлов 220 входят в контакт с землей вдоль передней линии, по существу, перпендикулярно направлению рабочего перемещения и практически непосредственно под передним элементом 215F рамы, в то время как первый набор посевных узлов 250F установлен на среднем элементе 215M рамы и входит в контакт с землей вдоль средней линии позади переднего элемента 215F рамы и ножей 232, как правило, под задним элементом 215R рамы. Посевные узлы 250F, установленные на заднем элементе 215R рамы, входят в контакт с землей вдоль задней линии позади заднего элемента 215R рамы. Таким образом, обеспечивают достаточное расстояние для каждого элемента, контактирующего с землей, ножей 232 и ножей 258.
Посевные узлы 250 содержат продольный рычаг 254, соединенный своим передним концом с рамой 215 с возможностью поворота вокруг по существу горизонтальных и параллельных передних осей AA и AA' рычага, направленных по существу перпендикулярно направлению P рабочего перемещения. Сошник, показанный в виде посевного ножа 258, прикреплен к продольному рычагу 254 и приспособлен для создания борозды для семян, когда его нижний конец входит в землю. Устройство подачи 260 семян установлено на задней стороне посевного ножа 258. Прикатывающее колесо 272 прикреплено с возможностью вращения позади от посевного ножа 258 и направлено так, чтобы катиться по существу по борозде для семян.
Параллелограммный рычажный механизм 202 содержит верхнее и нижнее звенья 203, 204, каждое из которых прикреплено своим передним концом с возможностью поворота вокруг осей AA и AA' соответственно. Задние концы звеньев 203, 204 прикреплены к передним концам кронштейна 266 уплотнителя с возможностью вращения вокруг осей ВВ и ВВ' соответственно. Оси AA, AA', BB и BB' направлены так, что верхнее и нижнее звенья 203, 204 параллельны, когда они движутся вверх и вниз.
Рычаг 268 уплотняющего колеса прикреплен своим передним концом к кронштейну 266 уплотнителя с возможностью вращения вокруг оси BB', а уплотняющее колесо 272 прикреплено с возможностью вращения к заднему концу рычага 268. Хвостовик 256 прикреплен с возможностью поворота в своей средней части к кронштейну 266 уплотнителя. Посевной нож 258 прикреплен к нижнему концу хвостовика 256. Во время полевых работ первое отверстие 206 гидравлического цилиндра 264 соединено через клапан 84 с активным гидравлическим источником 80, так что гидравлический цилиндр 264 действует как исполнительный элемент продольного рычага и прикладывает по существу постоянное смещающее усилие BF к верхнему концу хвостовика 256, заставляя его поворачиваться вокруг оси BB' и прижиматься к упору на кронштейне 266 уплотнителя, так что смещающее усилие передают на кронштейн 266 уплотнителя и параллелограммный рычажный механизм 202, толкая их вниз, чтобы погрузить нижний конец ножа 258 в землю и создать борозду для семян. Семя подают к устройству подачи 260 семян и размещают в борозде для семян, созданной посевным ножом 258.
Регулировочная скоба 270 уплотнителя прикреплена к рычагу 268 уплотняющего колеса и входит в паз в кронштейне 266 уплотнителя. Скобу 270 перемещают вдоль паза, чтобы установить вертикальное положение посевного ножа 258 относительно уплотняющего колеса 272 в требуемом месте, чтобы обеспечить требуемую глубину D2 борозды для семян, а затем скобу 270 фиксируют на кронштейне 266 уплотнителя. Смещающее усилие BF прижимает уплотняющее колесо 272 к земле 205.
Для перемещения ножа 258 вверх и из зацепления с землей активный гидравлический источник 80 соединяют со вторым отверстием 207 на гидравлическом цилиндре 264, чтобы втянуть гидравлический цилиндр 264 и повернуть верхний конец хвостовика 256 в направлении гидравлического цилиндра 264 и заставить углубление в посевном хвостовике 256 опереться на штифт, обеспечивающий ось BB, и в этой точке дальнейший отвод гидравлического цилиндра 264 поднимает параллелограммное рычажный механизм 202 продольного рычага 254 и рычаг 268 уплотняющего колеса в транспортное положение.
Каждый удобряющий узел 220 содержит установочный кронштейн 224, прикрепленный к раме 215. Установочный кронштейн 224 соединен с продолговатым элементом 228 через регулируемое по высоте соединение 226. Используя регулируемое по высоте соединение 226, можно варьировать расстояние между нижней частью ножа 232 и рамой 215 для установки глубины D1 борозды для удобрения. Хвостовик 230 ножа для внесения удобрения соединен с возможностью поворота с нижним концом продолговатого элемента 228 с помощью штифта 229 хвостовика, а нож 232 прикреплен к хвостовику 230 и смещен вниз гидравлическим цилиндром 236.
Гидравлический цилиндр 236 соединен через клапан 85 с активным гидравлическим источником 80 на своем первом отверстии 211 и оказывает прижимное усилие на нож 232 путем прикладывания направленного вверх смещающего усилия BF к переднему концу хвостовика 230 ножа перед штифтом 229 хвостовика. Смещающее усилие BF является достаточным для поддержания ножа 232 в рабочем положении в максимально нижнем положении во время обычной работы, тем самым поддерживая нож 232 в по существу постоянном вертикальном положении относительно рамы 215, так что, когда рама 215 перемещается по полю, глубину борозды D1 для удобрения поддерживают более или менее постоянной, когда рама 215 будет перемещаться вверх и вниз на колесах приспособления, следуя рельефу земли, как хорошо известно в данной области техники. Когда нож 232 соприкасается с препятствием, таким как камень или тому подобное, нож отскакивает и перемещается вверх против смещающей силы гидравлического цилиндра 236, чтобы обойти препятствие, а затем снова переходит в рабочее положение. Удобрение подают к устройству подачи 238 и размещают в борозде для удобрения, созданной ножом 232.
Поскольку рама 215 закреплена по вертикали относительно колес, несущих раму, посевные ножи 258 и уплотняющие колеса 272 поднимают из рабочего положения, показанного на фиг. 2, в транспортное положение (не показано) с помощью гидравлического цилиндра 264, в то время как рама остается в постоянном положении по вертикали относительно земли. Аналогично, активный гидравлический источник 80 соединен со вторым отверстием 212 на гидравлическом цилиндре 236, чтобы выдвигать гидравлический цилиндр 236 и перемещать ножи 232 для внесения удобрения вверх в поднятое транспортное положение.
Хотя пневматическая сеялка 200 из публикации '938, как описано выше и показано на фиг. 1-3, может работать по прямому назначению, понятно, что глубина внесения удобрений не так критична, как глубина размещения семян. Соответственно, управляя суммарной приложенной прижимной силой или продавливанием всех посевных узлов 250 и удобряющих узлов 220 на оборудовании 200, можно обеспечить более критическую глубину посева семян, по мере необходимости увеличивая прижимную силу, приложенную к посевным узлам 250, для поддержания надлежащей глубины посадки семян при соответствующем уменьшении приложенной прижимной силы удобряющих узлов 220.
Один из способов управления общей приложенной прижимной силой оборудования для обеспечения приемлемой глубины посева семян может заключаться в определении общей прижимной силы FT приспособления 200 путем суммирования прижимной силы, приложенной к каждому из посевных узлов 250 ("приложенной силы посевного узла" или "SAAF") и прижимной силой, приложенной к каждому из удобряющих узлов 220 ("приложенной силы удобряющего узла " или "FAAF"). Затем общую прижимную силу FT сравнивают с максимальной прижимной силой FM. Максимальная прижимная сила FM может представлять собой общий вес пневматической сеялки 200 или может представлять собой величину, заданную оператором, которая меньше общего веса пневматической сеялки 200. Если общая прижимная сила FT больше, чем максимальная прижимная сила FM, то силу FAAF, прикладываемую к каждому удобряющему узлу 220, уменьшают на пропорциональную величину общей прижимной силы FT до тех пор, пока общая прижимная сила FT не станет меньше максимальной прижимной силы FM. Это позволяет каждому из посевных узлов 250 поддерживать необходимую силу SAAF, чтобы удерживать глубину посева семян на приемлемом уровне. В одном варианте осуществления общая сила FAAF меньше, чем общая сила SAAF.
Хотя описан и проиллюстрирован вариант выполнения пневматической сеялки 200 с гидравлическими исполнительными элементами для обеспечения переменной прилагаемой прижимной силы, следует понимать, что вместо гидравлических цилиндров можно использовать любое устройство, способное прикладывать переменную прижимную силу, включая, но не ограничиваясь, пневматические цилиндры или электронные линейные исполнительные элементы.
На фиг. 4 показана схема вариант выполнения системы 300 управления, приспособленной для управления силами SAAS и FAAF, такой как система управления PackMaster™ от компании Bourgault Industries, Ltd. Система 300 управления включает в себя тензодатчик 302, установленный на оси 303 (фиг. 2), где уплотняющее колесо 272 установлено на рычаге 268. Тензодатчик 302 электрически соединен с монитором 310. Монитор 310 может быть установлен внутри кабины трактора (не показан), который перемещает пневматическое посевное приспособление 200 по полю. Монитор 310 может включать в себя центральный процессор (CPU), запоминающее устройство и графический интерфейс пользователя (GUI), позволяющий пользователю просматривать и вводить данные в монитор. Пример подходящего монитора раскрыт в патенте США № 8 386 137, который полностью включен в этот документ посредством ссылки.
Монитор 310 связан с клапаном 84 для управления давлением в гидравлическом цилиндре 264, чтобы регулировать силу SAAF, оказываемую цилиндром 264, на основе выбранного значения, введенного в монитор 310 оператором. Усилитель 304 и аналоговый/цифровой преобразователь 306 могут быть расположены между тензодатчиком 302 и монитором 310. Для управления силой FAAF монитор 310 связан с клапаном 85 для управления давлением в гидравлическом цилиндре 236. Зная величину давления, приложенного к цилиндру 264 для регулировки силы SAAF, давление в гидравлическом цилиндре 236 поддерживают на уровне, равном или меньшем, чем в гидравлическом цилиндре 264.
В другом варианте выполнения посевной узел 250 может быть заменен на дисковым сошником (таким, как элемент "(20)" в патентных публикациях США № US20110313575 и US20110313572, которые полностью включены в этот документ посредством ссылки ("публикации '575 и '572"). В таком варианте выполнения тензодатчик "(78)" такой, как в публикациях '575 и '572, используют вместо тензодатчика 302 в системе 300 управления.
Различные модификации описанных вариантов выполнения устройства и общих принципов и особенностей системы и способов, описанных в этом документе, будут очевидны для специалистов в данной области техники. Таким образом, объем прилагаемой формулы изобретения не должен быть ограничен вариантами выполнения устройства, системы и способов, описанных в этом документе и показанных на чертежах.
1. Способ управления прижимной силой пневматической сеялки, включающей в себя раму; множество расположенных на раме посевных узлов для посадки семян во множество борозд, каждый из которых имеет исполнительный элемент для регулируемого прикладывания прижимной силы посевным узлом; и множество расположенных на раме удобряющих узлов для размещения удобрения между бороздами для семян, каждый из которых имеет исполнительный элемент для регулируемого прикладывания прижимной силы удобряющим узлом; причем способ включает в себя этапы, на которых:
суммируют прижимную силу всех посевных узлов из их множества и прижимную силу всех удобряющих узлов из их множества для определения общей прикладываемой прижимной силы;
сравнивают общую прикладываемую прижимную силу с максимальной прижимной силой, при этом максимальная прижимная сила представляет собой общий вес пневматической сеялки или величину, меньшую указанного общего веса пневматической сеялки и установленную оператором; и
уменьшают общую прикладываемую прижимную силу, когда общая прикладываемая прижимная сила равна или больше, чем максимальная прижимная сила.
2. Способ по п. 1, в котором максимальная прижимная сила представляет собой указанный общий вес пневматической сеялки.
3. Способ по п. 1, в котором максимальная прижимная сила представляет собой выбранную величину, установленную оператором.
4. Способ по п. 1, в котором сумма прижимной силы всех удобряющих узлов из их множества меньше, чем сумма прижимной силы всех посевных узлов из их множества.
5. Способ по п. 1, в котором прижимная сила каждого удобряющего узла из их множества меньше, чем прижимная сила каждого посевного узла из их множества.
6. Способ по п. 1, в котором этап уменьшения общей прикладываемой прижимной силы включает в себя уменьшение прижимной силы всех удобряющих узлов из их множества, сохраняя при этом прижимную силу всех посевных узлов из их множества.
