EA042408B1 - METHOD OF REGULATION OF POSITION OF SPRING WORKING BODIES OF SEEDING UNIT AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION - Google Patents
METHOD OF REGULATION OF POSITION OF SPRING WORKING BODIES OF SEEDING UNIT AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION Download PDFInfo
- Publication number
- EA042408B1 EA042408B1 EA202290589 EA042408B1 EA 042408 B1 EA042408 B1 EA 042408B1 EA 202290589 EA202290589 EA 202290589 EA 042408 B1 EA042408 B1 EA 042408B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- controller
- working bodies
- signal
- spring
- hydraulic
- Prior art date
Links
Description
Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к системам регулирования положения рабочих органов, и может быть использовано для повышения точности заделки семян посевными агрегатами.The invention relates to agricultural engineering, namely to systems for regulating the position of the working bodies, and can be used to improve the accuracy of planting seeds with sowing units.
Известен автоматизированный высотный способ регулирования положения рабочих органов [1], в котором используется датчик, регистрирующий изменение глубины обработки почвы. В качестве датчика положения рамы относительно почвы может выступать подпружиненное копирующее колесо (или полозок), которое прижимается к поверхности поля, но не воспринимает вертикальных нагрузок от навесной машины. Требуемая глубина обработки почвы задается путем воздействия на золотниковое устройство гидрораспределителя. При опускании навесной машины происходит отвод рабочей жидкости из подъемной полости гидроцилиндра до совпадения величин задающего и измерительного сигналов, после чего указанная полость запирается. В процессе движения агрегата колесо датчика, копируя неровности поверхности поля, подает управляющий сигнал золотнику распределителя и далее гидроцилиндру на изменение глубины.Known automated high-altitude method of regulating the position of the working bodies [1], which uses a sensor that records the change in the depth of tillage. A spring-loaded gauge wheel (or skid) can act as a sensor for the position of the frame relative to the soil, which is pressed against the field surface, but does not perceive vertical loads from the mounted machine. The required depth of tillage is set by acting on the spool valve of the hydraulic distributor. When lowering the mounted machine, the working fluid is removed from the lifting cavity of the hydraulic cylinder until the values of the setting and measuring signals coincide, after which the specified cavity is locked. During the movement of the unit, the sensor wheel, copying the unevenness of the field surface, gives a control signal to the distributor spool and then to the hydraulic cylinder to change the depth.
Для реализации комбинированного способа регулирования положения рабочих органов, основанного на совместном использовании силового и высотного способов, используются опорные колеса навесных машин при одновременной работе гидравлического регулятора, что позволяет уменьшить вертикальные нагрузки на указанные колеса.To implement the combined method of adjusting the position of the working bodies, based on the joint use of power and high-altitude methods, support wheels of mounted machines are used with simultaneous operation of the hydraulic regulator, which makes it possible to reduce vertical loads on these wheels.
Недостатками указанных способов является сложность и металлоемкость конструкции при использовании опорных колес, а также невысокая точность копирования рельефа поля из-за контактного способа измерения высоты вследствие забивания копирующих колес остатками растительности, их зарывания в почву или отрыва от нее.The disadvantages of these methods are the complexity and metal consumption of the structure when using support wheels, as well as the low accuracy of copying the field relief due to the contact method of measuring height due to clogging of the gauge wheels with vegetation residues, their burrowing into the soil or separation from it.
Система регулирования глубины высева [2] содержит навесной брус, связанный с высевающей секцией и рамным элементом посредством исполнительного механизма, поворачивающего их относительно друг друга, а также датчик положения, фиксирующий расстояние от указанного бруса до поверхности почвы. Блок управления выполнен с возможностью приема более одного сигнала от нескольких датчиков, указывающих на положение бруса относительно земли, и позволяет позиционировать исполнительный механизм в зависимости от знака рассогласования между заданным и действительным значениями высоты расположения бруса над поверхностью.The sowing depth control system [2] contains a hinged bar connected to the sowing section and the frame element by means of an actuator that rotates them relative to each other, as well as a position sensor that records the distance from the specified bar to the soil surface. The control unit is configured to receive more than one signal from several sensors indicating the position of the bar relative to the ground, and allows positioning the actuator depending on the sign of the mismatch between the specified and actual values of the height of the bar above the surface.
К недостатку следует отнести большую конструкционную сложность вследствие применения дополнительного исполнительного механизма, а также отсутствие средств измерения и учета в алгоритме управления усилия тягового сопротивления, которое влияет на глубину обработки почвы подпружиненными рабочими органами сеялки.The disadvantage is the greater structural complexity due to the use of an additional actuator, as well as the lack of means for measuring and accounting for the traction resistance force in the control algorithm, which affects the depth of tillage by the spring-loaded working bodies of the seeder.
Кроме того, известна автоматическая система высотного регулирования рабочих органов сельхозмашин, функционирование которой основано на бесконтактном копировании рельефа поверхности поля с использованием акустических методов [3]. Система содержит электрогидравлический регулятор, гидроцилиндр навесного устройства, ультразвуковой датчик расстояния для измерения высоты оси подвеса орудия над рельефом поля, датчик положения навесного устройства, коммутатор указанных датчиков для выбора режима высотного или позиционного способов регулирования, а также микропроцессорный котроллер. Кинематические возмущения со стороны почвы поступают на колеса агрегата, вследствие чего высота оси подвеса орудия изменяется случайным образом. Для обеспечения процесса копирования необходимо стабилизировать указанную высоту в заданных пределах. Ультразвуковой датчик расстояния измеряет указанную высоту, преобразуя его в выходной электрический сигнал, который в контроллере сравнивается с заданным значением. В зависимости от знака рассогласования электрогидравлический регулятор подает необходимое количество рабочей жидкости от источника питания в гидроцилиндр навесного устройства при коррекции положения оси подвеса в сторону подъема и сообщает его со сливом при опускании. Если рассогласование не превышает по величине зону нечувствительности, то рабочая жидкость из электрогидравлического распределителя направляется на слив в режиме перепуска. Опорные колеса, установленные в районе соединительного устройства, обеспечивают работу при подготовке почвы и высеве семян путем контактного копирования рельефа поля. Однако их использование увеличивает металлоемкость конструкции посевного агрегата и его стоимость. Кроме этого, недостатком указанной системы является отсутствие средств для поддержания заданной глубины высева при увеличении рабочей скорости посевного агрегата, что приводит, в случае превышения усилия тягового сопротивления над суммарным усилием предварительного поджатия прижимных пружин сошников, к их выглублению и снижению точности высева.In addition, an automatic system for high-altitude regulation of the working bodies of agricultural machines is known, the functioning of which is based on contactless copying of the field surface topography using acoustic methods [3]. The system contains an electro-hydraulic regulator, an attachment hydraulic cylinder, an ultrasonic distance sensor for measuring the height of the tool suspension axis above the field relief, an attachment position sensor, a switch of these sensors for selecting the mode of height or position control methods, as well as a microprocessor controller. Kinematic perturbations from the soil enter the wheels of the unit, as a result of which the height of the tool suspension axis changes randomly. To ensure the copying process, it is necessary to stabilize the specified height within the specified limits. The ultrasonic distance sensor measures the specified height, converting it into an electrical output signal, which is compared in the controller with a set value. Depending on the sign of the discrepancy, the electro-hydraulic regulator supplies the required amount of working fluid from the power source to the attachment hydraulic cylinder when correcting the position of the suspension axis in the lifting direction and communicates it with the drain when lowering. If the discrepancy does not exceed the dead zone, then the working fluid from the electro-hydraulic distributor is sent to the drain in the bypass mode. The support wheels installed in the area of the connecting device provide work in preparing the soil and sowing seeds by contact copying the field relief. However, their use increases the metal consumption of the design of the sowing unit and its cost. In addition, the disadvantage of this system is the lack of means to maintain a given sowing depth with an increase in the working speed of the sowing unit, which leads, if the traction resistance force exceeds the total preload force of the coulter clamping springs, to deepen them and reduce sowing accuracy.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является электрогидравлический привод рабочих органов мобильных машин, позволяющий реализовать способ высотного позиционирования рабочих органов с бесконтактным копированием рельефа поверхности и использованием акустических средств измерения расстояния [4]. Привод содержит гидравлически связанные насосную установку, электрогидравлический регулятор, гидроцилиндр, а также контролер и ультразвуковой датчик расстояния, установленный за рабочими органами, которые жестко закреплены на раме сеялки, не имеющей опорных колес в районе соединительного звена.The closest technical solution in terms of the set of essential features is the electro-hydraulic drive of the working bodies of mobile machines, which makes it possible to implement the method of high-altitude positioning of the working bodies with non-contact copying of the surface topography and the use of acoustic distance measuring instruments [4]. The drive comprises a hydraulically connected pump unit, an electro-hydraulic regulator, a hydraulic cylinder, as well as a controller and an ultrasonic distance sensor installed behind the working bodies, which are rigidly fixed on the seeder frame, which does not have support wheels in the area of the connecting link.
При указанном способе высотного позиционирования рабочих органов кинематическое возмущениеWith the specified method of high-altitude positioning of the working bodies, the kinematic disturbance
- 1 042408 со стороны рельефа поля и исполнительное перемещение гидроцилиндра определяют высоту расположения рамы сеялки над поверхностью поля, измеряемую с использованием ультразвукового датчика расстояния, который вырабатывает выходной электрический сигнал. Этот сигнал обратной связи направляется на сравнивающее устройство контроллера, выполненное с возможностью преобразования двух сигналов, где сравнивается с заданным сигналом глубины высева. В результате сравнения указанных сигналов согласно выражению e=W-UH вырабатывается сигнал рассогласования, который посредством оператора контроллера преобразуется в управляющий электрический сигнал и направляется на электрогидравлический регулятор. Последний реализует коррекцию положения штока гидроцилиндра посредством потока рабочей жидкости до совпадения указанного заданного сигнала с сигналом обратной связи.- 1 042408 on the side of the field relief and the executive movement of the hydraulic cylinder determine the height of the seeder frame above the field surface, measured using an ultrasonic distance sensor that generates an output electrical signal. This feedback signal is sent to the controller's comparator device, which is configured to convert the two signals, where it is compared with a predetermined seeding depth signal. As a result of comparing these signals, according to the expression e=W-UH, an error signal is generated, which is converted by the controller operator into a control electrical signal and sent to the electro-hydraulic regulator. The latter implements the correction of the position of the hydraulic cylinder rod by means of the flow of the working fluid until the specified specified signal coincides with the feedback signal.
Недостатком указанного способа является невысокая точность поддержания заданной глубины высева вследствие того, что не учитывается изменение плотности почвы и скорости движения посевного агрегата. В этом случае увеличение силы тягового сопротивления сошников и скорости движения приводят к их выглублению из почвы.The disadvantage of this method is the low accuracy of maintaining a given sowing depth due to the fact that changes in soil density and the speed of the sowing unit are not taken into account. In this case, an increase in the traction resistance of the coulters and the speed of movement lead to their deepening from the soil.
При движении на посевной агрегат через пневматические шины трактора и приводные колеса сеялки со стороны рельефа поверхности действуют кинематические возмущения, которые вызывают его продольно-угловые колебания и снижают точность поддержания заданной глубины высева. Кроме этого, на глубину заделки семян также оказывает влияние изменение усилия тягового сопротивления подпружиненных рабочих органов при обработке почвы, величину которого можно оценить согласно рациональной формуле В.П. Горячкина:When driving on the sowing unit through the pneumatic tires of the tractor and the drive wheels of the seeder, kinematic disturbances act on the side of the surface relief, which cause its longitudinal-angular oscillations and reduce the accuracy of maintaining a given sowing depth. In addition, the depth of seeding is also influenced by the change in the traction force of spring-loaded working bodies during tillage, the value of which can be estimated according to the rational formula of V.P. Goryachkina:
RT = fG + kabn + sabV2, (1) где f - коэффициент пропорциональности, аналогичный коэффициенту трения;R T = fG + kabn + sabV 2 , (1) where f is a proportionality factor similar to the coefficient of friction;
G - вес агрегата;G - unit weight;
k - коэффициент удельного сопротивления почвы;k - soil resistivity coefficient;
a - глубина обработки почвы;a - depth of tillage;
b - ширина захвата;b - capture width;
n - количество почвообрабатывающих органов;n is the number of tillage organs;
ε - коэффициент скоростного сопротивления;ε - speed resistance coefficient;
V - скорость движения агрегата.V is the speed of movement of the unit.
Указанная величина компенсируется суммарным усилием предварительного поджатия пружин рабочих органов. При увеличении рабочей скорости и усилия тягового сопротивления согласно приведенному выражению, происходит сжатие указанных пружин и выглубление рабочих органов, что снижает точность высева. В соответствии с агротехническими требованиями отклонение глубины высева от заданной должно составлять не более ±0,01 м [4].The specified value is compensated by the total preload force of the springs of the working bodies. With an increase in the working speed and traction resistance force according to the above expression, these springs are compressed and the working bodies are deepened, which reduces the sowing accuracy. In accordance with agrotechnical requirements, the deviation of the sowing depth from the specified one should be no more than ±0.01 m [4].
Задачей настоящего изобретения является повышение точности и производительности высева.The objective of the present invention is to improve the accuracy and productivity of seeding.
Упомянутая задача решена в предлагаемом способе регулирования положения подпружиненных рабочих органов посевного агрегата и устройстве для его осуществления.The above problem is solved in the proposed method for regulating the position of the spring-loaded working bodies of the sowing unit and the device for its implementation.
При этом способе, согласно техническому решению, фиксируют высоту расположения рамы сеялки над поверхностью поля посредством по меньшей мере одного бесконтактного датчика расстояния, который закрепляют за подпружиненными рабочими органами на свободном конце рамы сеялки и направляют его измерительную ось вниз перпендикулярно плоскости рамы сеялки, подают выходной электрический сигнал от указанного датчика на позиционный вход контроллера, где его усиливают в усилителе (13) с заданным коэффициентом усиления α1 и направляют на сравнивающее устройство (14), фиксируют величину усилия тягового сопротивления подпружиненных рабочих органов с помощью датчиков усилия, которые располагают в шарнирах нижних тяг навесного устройства трактора, направляют усредненный выходной электрический сигнал от них на силовой вход контроллера, где его сравнивают посредством сравнивающего устройства (15) с заданным опорным сигналом, вычисляют и усиливают в усилителе (16) их разность с заданным коэффициентом усиления α2 и направляют на сравнивающее устройство (14), в котором поступившие в него сигналы сравнивают по величине с заданным сигналом глубины высева и вырабатывают сигнал рассогласования, который посредством оператора преобразуют в управляющий электрический сигнал и направляют с выхода контроллера на электрический вход электрогидравлического регулятора для формирования на его гидравлическом выходе управляющего воздействия в виде потока рабочей жидкости, посредством которого воздействуют через силовой гидроцилиндр и навесное устройство на раму сеялки и регулируют положение указанных рабочих органов.With this method, according to the technical solution, the height of the seeder frame above the field surface is fixed by means of at least one non-contact distance sensor, which is fixed to the spring-loaded working bodies at the free end of the seeder frame and its measuring axis is directed downward perpendicular to the seeder frame plane, the output electric the signal from the specified sensor to the positional input of the controller, where it is amplified in the amplifier (13) with a given gain α1 and sent to the comparing device (14), the magnitude of the effort of the traction resistance of the spring-loaded working bodies is recorded using force sensors that are located in the hinges of the lower rods attachment of the tractor, send the average output electrical signal from them to the power input of the controller, where it is compared by means of a comparing device (15) with a given reference signal, their difference is calculated and amplified in the amplifier (16) with a given amplification factor α 2 and sent to the comparator (14), in which the signals received in it are compared in magnitude with a given seeding depth signal and an error signal is generated, which is converted by the operator into a control electrical signal and sent from the controller output to the electrical input of the electro-hydraulic regulator for formation at its hydraulic output of a control action in the form of a flow of working fluid, through which they act through the power hydraulic cylinder and the hitch on the frame of the seeder and regulate the position of these working bodies.
Предлагается также устройство для регулирования положения подпружиненных рабочих органов посевного агрегата, согласно техническому решению, содержащее гидравлически связанные насосную установку, электрогидравлический регулятор и силовой гидроцилиндр, шток которого кинематически соединен с нижними тягами навесного устройства трактора с возможностью управления положением рамы сеялки с подпружиненными рабочими органами, а также по меньшей мере один бесконтактный датчик расстояния, закрепленный за подпружиненными рабочими органами на свободном конце рамы сеялки, причем его измерительная ось направлена вниз перпендикулярно плоскости указанной рамы, датчики усилия, расположенные в шарнирах нижних тяг навесного устройства трактора, а также конIt is also proposed a device for adjusting the position of the spring-loaded working elements of the sowing unit, according to the technical solution, containing a hydraulically connected pumping unit, an electro-hydraulic regulator and a power hydraulic cylinder, the rod of which is kinematically connected to the lower links of the tractor hitch with the ability to control the position of the seeder frame with spring-loaded working elements, and also at least one non-contact distance sensor fixed to the spring-loaded working bodies at the free end of the seeder frame, and its measuring axis is directed downward perpendicular to the plane of the specified frame, force sensors located in the hinges of the lower links of the tractor attachment, as well as con
- 2 042408 троллер со сравнивающим устройством (15), электрически соединенным посредством силового входа контроллера с датчиками усилия и выполненным с возможностью приема и обработки не менее двух электрических сигналов - усредненного выходного электрического сигнала от датчиков усилия и заданного опорного сигнала, при этом контроллер выполнен также с усилителем (16), электрически соединенным со сравнивающими устройствами (15) и (14) и выполненным с возможностью усиления усредненного выходного электрического сигнала датчиков усилия с заданным коэффициентом усиления, и с усилителем (13), электрически соединенным посредством позиционного входа контроллера с по меньшей мере одним бесконтактным датчиком расстояния и выполненным с возможностью усиления выходного электрического сигнала по меньшей мере одного бесконтактного датчика расстояния с заданным коэффициентом усиления, со сравнивающим устройством (14), электрически соединенным с усилителем (13) и оператором и выполненным с возможностью приема и обработки не менее трех электрических сигналов от усилителей (13), (16) и заданного сигнала глубины высева, а также с оператором, соединенным с электрическим входом электрогидравлического регулятора посредством выхода контроллера и выполненным с возможностью формирования управляющего сигнала для электрогидравлического регулятора на основе сигнала рассогласования от сравнивающего устройства (14).- 2 042408 trolley with a comparing device (15), electrically connected by means of the power input of the controller with the force sensors and configured to receive and process at least two electrical signals - the average output electrical signal from the force sensors and a given reference signal, while the controller is also made with an amplifier (16) electrically connected to the comparing devices (15) and (14) and configured to amplify the average output electrical signal of the force sensors with a given gain, and with an amplifier (13) electrically connected via the positional input of the controller with at least at least one non-contact distance sensor and configured to amplify the output electrical signal of at least one non-contact distance sensor with a given gain, with a comparing device (14) electrically connected to the amplifier (13) and the operator and configured to the receiver for receiving and processing at least three electrical signals from the amplifiers (13), (16) and the predetermined sowing depth signal, as well as with the operator connected to the electrical input of the electro-hydraulic controller through the controller output and configured to generate a control signal for the electro-hydraulic controller based on error signal from the comparing device (14).
Для пояснения изобретения ниже приводится пример реализации способа регулирования положения подпружиненных рабочих органов посевного агрегата и устройства для его осуществления:To explain the invention, the following is an example of the implementation of the method for adjusting the position of the spring-loaded working bodies of the sowing unit and the device for its implementation:
на фиг. 1 приведен общий вид электрогидравлической системы регулирования положения подпружиненных рабочих органов посевного агрегата;in fig. 1 shows a general view of the electro-hydraulic system for regulating the position of the spring-loaded working bodies of the sowing unit;
на фиг. 2 изображена блок-схема электрогидравлической системы регулирования положения подпружиненных рабочих органов посевного агрегата;in fig. 2 shows a block diagram of the electro-hydraulic system for regulating the position of the spring-loaded working bodies of the sowing unit;
на фиг. 3 и 4 показаны рабочие процессы регулирования глубины высева.in fig. Figures 3 and 4 show the workflows for adjusting seeding depth.
Устройство для регулирования положения подпружиненных рабочих органов посевного агрегата (фиг. 1) в составе трактора 1 и сеялки 2 содержит гидравлически связанные насосную установку 3, электрогидравлический регулятор 4 и силовой гидроцилиндр 5, а также электрически связанные по меньшей мере один бесконтактный датчик расстояния 6, закрепленный на свободном конце рамы 7 сеялки 2 за подпружиненными рабочими органами 8 (сошниками), датчики усилия 9 и контроллер 10. Для более точного измерения высоты расположения рамы 7 сеялки 2 могут быть использованы два и более бесконтактных датчиков расстояния 6. В этом случае необходимо фиксировать их выходные электрические сигналы и направлять на позиционный вход контроллера 10 их усредненное значение. Шток 11 силового гидроцилиндра 5 посредством нижних тяг 12 навесного устройства трактора 1, в шарнирах которых установлены датчики усилия 9, кинематически соединен с рамой 7. При этом указанный контроллер 10 имеет позиционный и силовой входы, выход и включает сравнивающие устройства 15 и 14, усилители 13 и 16, а также оператор 17 (фиг. 2). Сравнивающее устройство 15 электрически соединено посредством силового входа с датчиками усилия 9 и выполнено с возможностью приема и обработки не менее двух электрических сигналов - усредненного выходного электрического сигнала UR от датчиков усилия 9 и заданного опорного сигнала Uon. Усилитель 16 электрически соединен со сравнивающими устройствами 15 и 14 и выполнен с возможностью усиления усредненного выходного электрического сигнала UR датчиков усилия 9 с заданным коэффициентом усиления α2. Усилитель 13 электрически соединен посредством позиционного входа с по меньшей мере одним бесконтактным датчиком расстояния 6 и выполнен с возможностью усиления выходного электрического сигнала UH по меньшей мере одного бесконтактного датчика расстояния 6 с заданным коэффициентом усиления αμ Сравнивающее устройство 14 электрически соединено с усилителем 13, оператором 17 и выполнено с возможностью приема и обработки не менее трех электрических сигналов от усилителей 13, 16 и заданного сигнала глубины высева W. Оператор 17 соединен с электрическим входом электрогидравлического регулятора 4 посредством выхода контроллера 10 и выполнен с возможностью формирования управляющего сигнала UV для электрогидравлического регулятора 4 на основе сигнала рассогласования е от сравнивающего устройства 14.The device for adjusting the position of the spring-loaded working bodies of the sowing unit (Fig. 1) as part of the tractor 1 and the seeder 2 contains a hydraulically connected pumping unit 3, an electro-hydraulic regulator 4 and a power hydraulic cylinder 5, as well as electrically connected at least one non-contact distance sensor 6, fixed at the free end of the frame 7 of the seeder 2 behind the spring-loaded working bodies 8 (coulters), force sensors 9 and the controller 10. For a more accurate measurement of the height of the frame 7 of the seeder 2, two or more non-contact distance sensors 6 can be used. In this case, it is necessary to fix them output electrical signals and send to the positional input of the controller 10 their average value. The rod 11 of the hydraulic power cylinder 5 is kinematically connected to the frame 7 by means of the lower links 12 of the hitch of the tractor 1, in the hinges of which the force sensors 9 are installed. In this case, the specified controller 10 has position and power inputs, an output and includes comparing devices 15 and 14, amplifiers 13 and 16, as well as the operator 17 (Fig. 2). Comparing device 15 is electrically connected by means of a power input to force sensors 9 and is configured to receive and process at least two electrical signals - the average output electrical signal U R from force sensors 9 and a given reference signal U on . The amplifier 16 is electrically connected to the comparing devices 15 and 14 and is configured to amplify the average output electrical signal U R of the force sensors 9 with a given gain α 2 . Amplifier 13 is electrically connected via a position input to at least one proximity sensor 6 and is configured to amplify the output electrical signal UH of at least one proximity sensor 6 with a given gain αμ Comparing device 14 is electrically connected to amplifier 13, operator 17 and configured to receive and process at least three electrical signals from amplifiers 13, 16 and a predetermined sowing depth signal W. Operator 17 is connected to the electrical input of the electro-hydraulic controller 4 through the output of the controller 10 and is configured to generate a control signal UV for the electro-hydraulic controller 4 based on mismatch signal e from the comparing device 14.
Заявленный способ поясняется при описании работы устройства для регулирования положения подпружиненных рабочих органов посевного агрегата (фиг. 2). При функционировании посевного агрегата посредством по меньшей мере одного бесконтактного датчика расстояния 6 определяют высоту Н расположения рамы сеялки 7 над поверхностью поля в виде выходного электрического сигнала UH, который направляют на позиционный вход контроллера 10, а величину усилия R тягового сопротивления подпружиненных рабочих органов 8 определяют посредством датчиков усилия 9 в виде усредненного выходного электрического сигнала UR, который направляют на силовой вход контроллера 10. Выходной электрический сигнал UH с позиционного входа контроллера 10 подают на усилитель 13, где усиливают с заданным коэффициентом усиления αμ величину которого могут изменять в пределах [0, 1] и экспериментально уточнять в процессе работы посевного агрегата в зависимости от размера неровностей поверхности поля. Полученный усиленный сигнал a1UH направляют для обработки в сравнивающее устройство 14. Усредненный выходной электрический сигнал UR датчиков усилия 9 с силового входа контроллера 10 подают в сравнивающее устройство 15, где сравнивают с заданным опорным сигналом Uon, соответствующим усилию R тягового сопротивления для заданной глубины высева a с фиксированнойThe claimed method is explained when describing the operation of the device for adjusting the position of the spring-loaded working bodies of the sowing unit (Fig. 2). During the operation of the sowing unit, at least one non-contact distance sensor 6 determines the height H of the frame of the seeder 7 above the field surface in the form of an output electrical signal UH, which is sent to the position input of the controller 10, and the magnitude of the effort R of the traction resistance of the spring-loaded working bodies 8 is determined by force sensors 9 in the form of an average output electrical signal U R , which is sent to the power input of the controller 10. The output electrical signal UH from the positional input of the controller 10 is fed to the amplifier 13, where it is amplified with a given gain αμ, the value of which can be changed within [0, 1] and experimentally refine during the operation of the sowing unit, depending on the size of the irregularities of the field surface. The resulting amplified signal a1UH is sent for processing to the comparator 14. The average output electrical signal U R of the force sensors 9 from the power input of the controller 10 is fed to the comparator 15, where it is compared with a given reference signal U on corresponding to the force R of the traction resistance for a given sowing depth a with fixed
- 3 042408 рабочей скоростью. При указанных условиях выполняется равенство сигналов UR=Uon. Интервал варьирования указанных сигналов составляет 2,5...7,5 В. При изменении величины R и соответственно UR полученный в результате сравнения электрический сигнал δUR^0 усиливают в усилителе 16 с коэффициентом усиления α2>0, величину которого экспериментально уточняют в процессе работы посевного агрегата из условия отсутствия автоколебаний при регулировании положения подпружиненных рабочих органов 8. Полученный усиленный сигнал α2δUR подают в сравнивающее устройство 14, в которое также направляют заданный сигнал глубины высева W, определяемый агротехническими требованиями к глубине высева a соответствующей сельскохозяйственной культуры. Электрические сигналы a1UH, α2δUR и W сравнивают по величине в сравнивающем устройстве 14, результатом которого является рассогласование e=W-α1UH-α2δUR. Указанное рассогласование и предыдущее состояние а системы управления посредством оператора 17 с функциональной зависимостью Ф(е,σ) определяют величину управляющего электрического сигнала UV, который подают с выхода контроллера 10 на электрический вход электрогидравлического регулятора 4. Последний в зависимости от знака указанного рассогласования e формирует согласно функциональной характеристике F(UV) управляющее воздействие q в виде потока рабочей жидкости, направляемого от насосной установки 3 в силовой гидроцилиндр 5, шток 11 которого перемещается на величину xA и осуществляет коррекцию положения нижних тяг 12 навесного устройства на подъем. Для их опускания указанный гидроцилиндр сообщается со сливом. Перемещение нижних тяг 12 навесного устройства происходит в соответствии с нелинейной функциональной зависимостью F(xA). При этом вследствие кинематической связи нижних тяг 12 навесного устройства с рамой 7 сеялки 2 происходит заглубление или выглубление подпружиненных рабочих органов 8, что вызывает изменение высоты H и усилия R. В этом случае независимо от колебаний посевного агрегата, изменения скорости его движения и плотности почвы за счет работы системы регулирования положения указанных рабочих органов 8 поддерживают заданную глубину обработки, что позволяет повысить точность высева. Если рассогласование e не превышает по величине зону нечувствительности, то поток рабочей жидкости q из электрогидравлического регулятора 4 направляют на слив в режиме перепуска, и положение подпружиненных рабочих органов 8 не изменяется.- 3 042408 operating speed. Under these conditions, the equality of the signals U R =U on . The interval of variation of these signals is 2.5 ... 7.5 V. When changing the value of R and, accordingly, U R , the electrical signal δU R ^ 0 obtained as a result of comparison is amplified in amplifier 16 with a gain α 2 > 0, the value of which is experimentally specified in the process of operation of the sowing unit from the condition of the absence of self-oscillations when adjusting the position of the spring-loaded working bodies 8. The resulting amplified signal α 2 δU R is fed to the comparing device 14, which is also sent a given signal of the sowing depth W, determined by the agrotechnical requirements for the sowing depth a of the corresponding agricultural crop . The electrical signals a1UH, α 2 δU R and W are compared in magnitude in the comparator 14, resulting in the mismatch e=W-α 1 U H -α 2 δU R . The specified mismatch and the previous state a of the control system through the operator 17 with the functional dependence Ф(е,σ) determine the value of the control electrical signal UV, which is supplied from the output of the controller 10 to the electrical input of the electrohydraulic regulator 4. The latter, depending on the sign of the specified mismatch e, forms according to functional characteristic F(U V ) the control action q in the form of a flow of working fluid directed from the pumping unit 3 to the power hydraulic cylinder 5, the rod 11 of which moves by x A and corrects the position of the lower links 12 of the attachment for lifting. For their lowering, said hydraulic cylinder communicates with the drain. The movement of the lower rods 12 of the hitch occurs in accordance with the non-linear functional dependence F(xA). In this case, due to the kinematic connection of the lower links 12 of the attachment with the frame 7 of the seeder 2, the spring-loaded working bodies 8 deepen or deepen, which causes a change in height H and force R. In this case, regardless of the fluctuations of the sowing unit, changes in the speed of its movement and soil density Due to the operation of the system for regulating the position of these working bodies 8, they maintain a predetermined depth of processing, which makes it possible to improve the accuracy of sowing. If the mismatch e does not exceed the dead zone, then the flow of the working fluid q from the electrohydraulic regulator 4 is sent to the drain in the bypass mode, and the position of the spring-loaded working bodies 8 does not change.
Заявленные способ и устройство для его осуществления были исследованы при реализации рабочих процессов регулирования глубины высева при функционировании посевного агрегата с электрогидравлической системой регулирования положения подпружиненных рабочих органов (фиг. 3 и 4).The claimed method and device for its implementation were investigated in the implementation of working processes for regulating the depth of sowing during the operation of the sowing unit with an electro-hydraulic system for regulating the position of spring-loaded working bodies (Fig. 3 and 4).
Сравнительный анализ процессов изменения глубины высева а для бесконтактного высотного способа (процесс 1) регулирования подпружиненных рабочих органов и предлагаемого способа (процесс 2) при заданной глубине а=0,05 м, коэффициентах усиления α1=1 и α2=2,5, R=90 кН и W=2,5 В (фиг. 4) и прямоугольном изменении рабочей скорости (процесс 3) посевного агрегата на величину 0,85 м/с (фиг. 3) показывает, что глубина высева при высотном способе отклоняется от заданной на 27% и не удовлетворяет агротехническим условиям с допуском ± 0,01 м (линии 4).Comparative analysis of the processes of changing the sowing depth a for a non-contact high-altitude method (process 1) of regulating spring-loaded working bodies and the proposed method (process 2) at a given depth a=0.05 m, gain factors α1=1 and α 2 =2.5, R \u003d 90 kN and W \u003d 2.5 V (Fig. 4) and a rectangular change in the operating speed (process 3) of the sowing unit by 0.85 m / s (Fig. 3) shows that the sowing depth with the high-altitude method deviates from the specified by 27% and does not meet the agrotechnical conditions with a tolerance of ± 0.01 m (lines 4).
Принятое значение W=2,5 В соответствует расположению свободного конца рамы сеялки с закрепленным бесконтактным датчиком расстояния над поверхностью поля Н при заданной глубине высева а=0,05 м, которая определяется конструкционными размерами рамы. Величина опорного сигнала Uon определяется в статическом режиме работы агрегата и должна соответствовать усилию R тягового сопротивления рабочих органов. Так, например, в условиях равномерного движения посевного агрегата АППМ-6 Берестье со скоростью V=5 м/с и отсутствии динамических возмущений величина R=90 кН определена по формуле (1) при весе G=120540 Н, подпружиненных дисковых сошниках в количестве n=48, коэффициенте пропорциональности f=0,4, коэффициенте удельного сопротивления почвы для средних суглинков k=38000 кН/м2 и коэффициенте скоростного сопротивления ε=39456 Н/м3, ширине захвата b=0,4 м, что соответствует опорному сигналу Uon=5 В и усредненному выходному электрическому сигналу Ur=5B.The accepted value W=2.5 V corresponds to the location of the free end of the seeder frame with a fixed non-contact distance sensor above the field surface H at a given sowing depth a=0.05 m, which is determined by the structural dimensions of the frame. The value of the reference signal U on is determined in the static mode of operation of the unit and must correspond to the force R of the traction resistance of the working bodies. So, for example, under conditions of uniform movement of the APPM-6 Berestye seeding machine at a speed of V=5 m/s and the absence of dynamic disturbances, the value of R=90 kN is determined by formula (1) with a weight of G=120540 N, spring-loaded disc coulters in the amount of n =48, coefficient of proportionality f=0.4, soil resistivity coefficient for medium loams k=38000 kN/m 2 and velocity resistance coefficient ε=39456 N/m 3 , capture width b=0.4 m, which corresponds to the reference signal U on =5 V and the average output electrical signal U r =5V.
В данном опыте при принятом коэффициенте усиления α1=1 наблюдалось наименьшее отклонение глубины высева а от заданной величины, а значение α2=2,5 было выбрано из условия устойчивой работы электрогидравлической системы регулирования положения подпружиненных рабочих органов без автоколебаний.In this experiment, with the adopted gain α1=1, the smallest deviation of the sowing depth a from the specified value was observed, and the value α 2 =2.5 was chosen from the condition of stable operation of the electro-hydraulic system for regulating the position of spring-loaded working bodies without self-oscillations.
Следует заметить, что, по данным производителя (ОАО Брестский электромеханический завод), для обеспечения регулирования глубины высева в пределах агротехнического допуска при указанной рабочей скорости посевного агрегата усилие предварительного поджатия пружины дискового сошника составляет 1600 Н. Увеличение этого значения для повышения рабочей скорости технически трудно осуществить.It should be noted that, according to the manufacturer (JSC Brest Electromechanical Plant), to ensure the regulation of the sowing depth within the agrotechnical tolerance at the specified operating speed of the sowing unit, the preload force of the disc coulter spring is 1600 N. It is technically difficult to increase this value to increase the operating speed .
Отклонение величины глубины высева а от заданной при обработке почвы предлагаемым способом составляет 16% и находится в пределах агротехнического допуска. Таким образом, предлагаемый способ и устройство для его осуществления позволяют повысить в 1,7 раза точность высева при кинематических и силовых воздействиях со стороны почвы, а также производительность посевного агрегата за счет увеличения рабочей скорости на 0,85 м/с при соблюдении агротехнических требований с допуском отклонения глубины высева от заданной ±0,01 м.The deviation of the seeding depth a from that specified during soil cultivation by the proposed method is 16% and is within the agrotechnical tolerance. Thus, the proposed method and device for its implementation can increase the accuracy of sowing by 1.7 times under kinematic and force effects from the soil, as well as the productivity of the sowing unit by increasing the operating speed by 0.85 m/s, while observing agrotechnical requirements with tolerance deviation of the sowing depth from the specified ± 0.01 m.
Claims (4)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA042408B1 true EA042408B1 (en) | 2023-02-10 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10813266B2 (en) | System and method for leveling an agricultural implement | |
| US9615499B2 (en) | Hydraulic work unit leveling and calibration system for an agricultural implement | |
| US9026321B2 (en) | System and method for controlling soil finish from an agricultural implement | |
| US6389999B1 (en) | Dynamic controller of excess downpressure for surface engaging implement | |
| USRE45303E1 (en) | Method and apparatus for controlling the depth of an agricultural work unit mounted to a frame that can be raised and lowered by a cylinder assembly | |
| AU2018318969A1 (en) | A system for controlling soil compaction caused by wheels, and use of such system | |
| US20180317380A1 (en) | Agricultural row unit with automatic control system for furrow closing device | |
| US20130248212A1 (en) | Agricultural systems | |
| US10813278B2 (en) | Depth and down pressure control of an agricultural fertilizer row unit | |
| CN110692299B (en) | Row-aligning detection device, intertillage topdressing machine and control method thereof | |
| US11464153B2 (en) | Tillage implement with gauge wheels having hydraulic down-pressure | |
| US10912244B2 (en) | Enhanced resolution fore/aft leveling of a towable tillage implement | |
| US11252854B2 (en) | Real-time seedbed uniformity detection and improvement in an agricultural tillage implement | |
| CN109588065B (en) | Continuous adjustment mechanism for tool elevation and automatic adjustment method for tilling depth of continuous adjustment mechanism | |
| EA042408B1 (en) | METHOD OF REGULATION OF POSITION OF SPRING WORKING BODIES OF SEEDING UNIT AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| WO2019157521A1 (en) | A precision planting system for controlling seed depth | |
| US10182522B2 (en) | Depth control of an agricultural fertilizer row unit | |
| EP3732944A1 (en) | Method of controlling weight transfer of an implement and system thereof | |
| US20230108066A1 (en) | Control system for planter weight transfer systems | |
| DE3831764A1 (en) | Servo-controlled working appliance with capacitive plant sensing | |
| AU2021458229A1 (en) | Agricultural machine and agricultural machine combination |