RU207496U1 - Устройство цифрового управления режимом работы адаптера для поверхностного упрочнения почвы - Google Patents

Устройство цифрового управления режимом работы адаптера для поверхностного упрочнения почвы Download PDF

Info

Publication number
RU207496U1
RU207496U1 RU2021109353U RU2021109353U RU207496U1 RU 207496 U1 RU207496 U1 RU 207496U1 RU 2021109353 U RU2021109353 U RU 2021109353U RU 2021109353 U RU2021109353 U RU 2021109353U RU 207496 U1 RU207496 U1 RU 207496U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
adapter
digital control
control unit
frame
sensor
Prior art date
Application number
RU2021109353U
Other languages
English (en)
Inventor
Андрей Борисович Калинин
Игорь Зиновьевич Теплинский
Иван Сергеевич Немцев
Вячеслав Анатольевич Ружьёв
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО СПбГАУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО СПбГАУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО СПбГАУ)
Priority to RU2021109353U priority Critical patent/RU207496U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU207496U1 publication Critical patent/RU207496U1/ru

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B29/00—Rollers
    • A01B29/06—Rollers with special additional arrangements
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Agricultural Machines (AREA)
  • Lifting Devices For Agricultural Implements (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению. Устройство цифрового управления режимом работы адаптера для поверхностного упрочнения почвы содержит блок цифрового управления, датчик поступательной скорости движения адаптера, раму, копирующие колеса. За копирующими колесами на валу, установленном в подшипниках на раме, расположен активный прикатывающий каток, приводимый от закрепленного на раме гидромотора-редуктора. Частота вращения гидромотора-редуктора выполнена с возможностью регулирования с помощью дроссель-регулятора. С блоком цифрового управления соединены датчик частоты вращения и датчик крутящего момента адаптера. Датчик поступательной скорости движения адаптера выполнен в виде приемника Glonass-GPS сигнала, соединенного с бортовым компьютером трактора, который связан по протоколу обмена данными ISOBUS с блоком цифрового управления устройства. Обеспечивается повышение качества функционирования адаптера для поверхностного упрочнения почвы с учетом случайного, в вероятностно-статистическом смысле, характера входных процессов, характеризующих условия его функционирования и унифицирование его использования с тракторами различных производителей по протоколу ISOBUS. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, а точнее к устройствам цифрового управления адаптера для поверхностного упрочнения почвы.
Известен культиватор-гребнеобразователь [RU 2124824 А01В 49/02, А01В 33/02, А01В 13/02], содержащий раму, на которой последовательно смонтированы фрезбарабан, шарнирно установленный гребнеобразователь. Профилированный каток, приводимый во вращение от гидромотора, связанного с гидросистемой трактора посредством дроссель-регулятора, электрический вход которого соединен с соответствующим выходом блока управления, отличающийся тем, что дополнительно снабжен датчиком скорости движения, датчиком частоты вращения профилированного катка и датчиком глубины погружения катка, причем выходы этих датчиков соединены с соответствующими входами блока управления.
Недостатками данного устройства являются:
1. отсутствие датчика крутящего момента на валу активного катка;
2. невозможность настройки устройства в процессе работы.
Наиболее близким аналогом к заявленной полезной модели относится устройство настройки и контроля работы почвообрабатывающего прикатывающего катка [RU 169705 А01В 29/00], содержащее раму с копирующими колесами, за которым установлен прикатывающий каток, ось которого взаимодействует с гидромотором, жестко закрепленным на опоре и через регулятор присоединен к гидросистеме трактора, при этом прикатывающий каток имеет датчик частоты вращения, привод барабана-ротора, бортовой компьютер, отличающееся тем, что за прикатывающим катком установлено с возможностью его свободного вращения колесо, на котором жестко закреплен первый диск, по наружному периметру которого выполнены прорези на равном расстоянии друг от друга, при этом ось колеса закреплена через подшипники на раме, на которой жестко закреплены напротив первого диска первый датчик Холла, а прикатывающий каток соединен с гидромотором через цепную передачу, на одной из ветвей которой с возможностью взаимодействия с ней установлен датчик крутящего момента, жестко закрепленный на раме и выполненный в виде натяжителя цепи, в которой между тягой и корпусом натяжителя закреплена упругая пластина, в центральной части которой установлен тензодатчик, а на оси гидромотора жестко закреплен второй диск с прорезями, выполненными на равном расстоянии друг от друга, и напротив него, на раме, жестко закреплен второй датчик Холла, сигналы с первого и второго датчиков Холла, с датчика крутящего момента поступают на входы блока управления, первый выход которого соединен с входом регулятора и через вход-выход - с бортовым компьютером полевого компьютера.
Недостатками данного устройства являются:
1. невозможность поддержания заданного качества упрочнения почвы в пределах поля вследствие изменяющихся почвенных условий;
2. невозможность подключения устройства к агрегату и его управления по протоколу ISOBUS, являющийся в настоящее время широко распространенным международным протоколом обмена данных, для возможности агрегатирования с любыми современными тракторами;
3. низкая точность оценки крутящего момента на основе измерения натяжения цепи в механизме привода катка.
Задача полезной модели - повышение качества функционирования адаптера для поверхностного упрочнения почвы с учетом случайного, в вероятностно-статистическом смысле, характера входных процессов, характеризующих условия его функционирования и унификация его использования с тракторами различных производителей по протоколу ISOBUS.
Указанная задача достигается тем, что устройство цифрового управления режимом работы адаптера для поверхностного упрочнения почвы содержит раму, копирующие колеса, за которыми на валу, установленном в подшипниках на раме, расположен активный прикатывающий каток, приводимый от гидромотора-редуктора, также закрепленного на раме, причем частота вращения гидромотора-редуктора регулируется с помощью дроссель-регулятора, являющегося элементом гидросистемы трактора и управляемого электромеханическим преобразователем. На валу катка между ним и гидромотором-редуктором установлен магнитоупругий датчик крутящего момента и с противоположной стороны оптический датчик частоты вращения активного прикатывающего катка. Датчик поступательной скорости адаптера представлен в виде приемника Glonass-GPS сигнала, установленного на крыше трактора и передающего сигнал о значении скорости в бортовой компьютер трактора. Сигналы с датчика частоты вращения и датчика крутящего момента поступают на входы блока цифрового управления устройства, соединенного унифицированным разъемом с бортовым компьютером трактора и взаимодействующего с ним по протоколу ISOBUS. Из бортового компьютера трактора информация о поступательной скорости подается в блок цифрового управления устройства. Выход бортового компьютера трактора, также, связан с электромеханическим преобразователем, управляющим дроссель-регулятором гидросистемы трактора.
Новые существенные признаки:
1. выход бортового компьютера трактора связан с электромеханическим преобразователем, управляющим в автоматическом режиме дроссель-регулятором гидросистемы трактора;
2. на валу катка между ним и гидромотором-редуктором установлен магнитоупругий датчик крутящего момента, обеспечивающий высокую надежность и точность измерения в условиях функционирования, относящихся к тяжелым;
3. для повышения качества функционирования адаптера в устройстве цифрового управления используется метод получения оперативной оценки параметра контроля и управления - плотности почвы в поверхностном слое, основанный на измерении значений крутящего момента на валу активного катка, их статистической обработки методом скользящего среднего и сравнения с настроечным значением.
Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными обеспечивают технический результат во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Технический результат
Технический результат, заключающийся в повышении качества функционирования адаптера для поверхностного упрочнения почвы, достигается за счет поддержания скользящего среднего значения крутящего момента на валу прикатывающего катка в пределах заданного допуска на настроечное значение, определяемое при первом проходе агрегата, введения обратной связи между частотой вращения активного катка и поступательной скорости адаптера для автоматического управления им.
Экспериментальными исследованиями активных прикатывающих катков в различных почво-климатических условиях было установлено, что случайные процессы плотности почвы в поверхностном слое и момент на валу активного катка, работающего в режиме буксования в пределах от 12% до 18%, имеют высокую взаимную корреляционную связь, поэтому информационным параметром плотности почвы в поверхностном слое используется ее косвенный показатель в виде крутящего момента на валу активного катка. Максимальная степень упрочнения поверхностного слоя почвы для данного поля соответствует степени буксования активного катка, при которой крутящий момент на его валу принимает максимальное значение. Настроечное значение крутящего момента для конкретных почвенных условий определяется при первом проходе адаптера с помощью блока цифрового управления. В дальнейшем устройство поддерживает заданное качество функционирования адаптера за счет оперативного измерения значений крутящего момента на валу активного катка, их статистической обработки методом скользящего среднего и сравнения с настроечным значением.
При выходе скользящего среднего значения крутящего момента за пределы допуска блок цифрового управления подает сигнал в бортовой компьютер трактора, который с помощью электромеханического преобразователя управляет дроссель-регулятором, который корректирует поток рабочей жидкости к гидромотору-редуктору, вследствие чего изменяется частота вращения активного катка, возвращая скользящее среднее значение крутящего момента в поле допуска.
На фиг. 1 схематично изображено устройство автоматического управления режимом работы адаптера для поверхностного упрочнения почвы.
На фиг. 2 схематично изображен вид устройства сзади.
Устройство автоматического управления режимом работы адаптера для поверхностного упрочнения почвы содержит раму 1, копирующие колеса (на фиг. не показаны), за которыми на валу 2, установленном в подшипниках на раме 1, расположен активный прикатывающий каток 3, приводимый от гидромотора-редуктора 4, также закрепленного на раме 1, причем частота вращения гидромотора-редуктора 4 регулируется с помощью дроссель-регулятора 5, являющегося элементом гидросистемы трактора и управляемого электромеханическим преобразователем. На валу катка 2 между ним и гидромотором-редуктором 4 установлен магнитоупругий датчик крутящего момента 8 и с противоположной стороны оптический датчик частоты вращения 9 активного прикатывающего катка. Датчик поступательной скорости 10 адаптера представлен в виде приемника Glonass-GPS сигнала, установленного на крыше трактора, и передающего сигнал о значении скорости в бортовой компьютер 11 трактора. Сигналы с датчика частоты вращения 9 и датчика крутящего момента 8 поступают на входы блока цифрового управления 7 устройства, соединенного унифицированным разъемом с бортовым компьютером 11 трактора и взаимодействующего с ним по протоколу ISOBUS. Из бортового компьютера 11 трактора информация о поступательной скорости подается в блок цифрового управления 7 устройства. Выход бортового компьютера 11 трактора, так же, связан с электромеханическим преобразователем 6, управляющим дроссель-регулятором 5 гидросистемы трактора.
Работает устройство в двух режимах: настройка и управление. В режиме настройки устройство автоматически производит выбор максимального значения крутящего момента, которое принимается за установочное. Для этого, при пробном заезде на участке поля, длиной 20 м, через каждые L=5 м производится автоматическое ступенчатое изменение степени буксования активного катка 3 от 12% до 18% с шагом 2% и вычисление на каждом участке среднего значения крутящего момента с целью выбора его максимального значения. Исследованиями установлено, что статистическая достоверность данных при работе почвообрабатывающих машин, в т.ч. прикатывающих катков, обеспечивается при оценке не менее 100 измерений, поэтому путь, пройденный агрегатом между двумя соседними измерениями, равен Δl=L/100=0,05 м. Для дальнейшей работы в память блока цифрового управления 7 вносятся установочное значение крутящего момента и массив данных, полученный на участке с максимальным крутящим моментом, в качестве базового для расчета скользящего среднего в режиме управления.
В режиме управления блок цифрового управления 7 непрерывно контролирует датчики частоты вращения прикатывающего катка 9 и поступательной скорости адаптера 10, вычисляя степень буксования катка 3. При этом, каждые 0,05 м пути блок цифрового управления 7 выполняет опрос датчика крутящего момента 8 о текущей величине крутящего момента Mi и записывает его в памяти, как сотое значение, стирая одновременно первое значение предыдущего массива и вычисляя скользящее среднее Мср. Процесс вычисления скользящего среднего Мср в любой момент отсчета характеризуется следующим выражением:
Figure 00000001
где n - количество значений крутящего момента, записываемых каждые 0,05 м пути работы устройства, с ее начала.
В случае выхода скользящего среднего значения крутящего момента Мср за пределы принятого допуска блок цифрового управления 7 автоматически по протоколу ISOBUS передает сигнал в бортовой компьютер 11 трактора, который управляет дроссель-регулятором 5 с помощью электромеханического преобразователя 6, возвращая случайный процесс скользящего среднего в поле допуска.

Claims (2)

1. Устройство цифрового управления режимом работы адаптера для поверхностного упрочнения почвы, содержащее раму, копирующие колеса, за которыми на валу, установленном в подшипниках на раме, расположен активный прикатывающий каток, приводимый от гидромотора-редуктора, также закрепленного на раме, частота вращения которого выполнена с возможностью регулирования с помощью дроссель-регулятора, блок цифрового управления и соединенные с ним датчик частоты вращения и датчик крутящего момента адаптера, датчик поступательной скорости движения адаптера, отличающееся тем, что датчик поступательной скорости движения адаптера выполнен в виде приемника Glonass-GPS сигнала, соединенного с бортовым компьютером трактора, который связан с блоком цифрового управления устройства.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок цифрового управления устройства выполнен с возможностью передачи управляющего сигнала на электромеханический преобразователь, связанный с дроссель-регулятором через бортовой компьютер трактора, на основе сравнения с заданным допуском скользящего среднего значения крутящего момента.
RU2021109353U 2021-04-05 2021-04-05 Устройство цифрового управления режимом работы адаптера для поверхностного упрочнения почвы RU207496U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021109353U RU207496U1 (ru) 2021-04-05 2021-04-05 Устройство цифрового управления режимом работы адаптера для поверхностного упрочнения почвы

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021109353U RU207496U1 (ru) 2021-04-05 2021-04-05 Устройство цифрового управления режимом работы адаптера для поверхностного упрочнения почвы

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU207496U1 true RU207496U1 (ru) 2021-10-29

Family

ID=78467122

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021109353U RU207496U1 (ru) 2021-04-05 2021-04-05 Устройство цифрового управления режимом работы адаптера для поверхностного упрочнения почвы

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU207496U1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2556735A1 (de) * 2011-08-11 2013-02-13 Lemken GmbH & Co. KG Bodenbearbeitungsgerät mit Vorrichtung zur Einhaltung eines Schlupfgrenzwertes bei konstanter Arbeitstiefe
RU169705U1 (ru) * 2016-07-01 2017-03-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО СПбГАУ) Устройство настройки и контроля работы почвообрабатывающего прикатывающего катка
US10412878B2 (en) * 2016-11-23 2019-09-17 Cnh Industrial Canada, Ltd. Down pressure compensation for tillage baskets traveling at varying speeds
WO2020193826A1 (es) * 2019-03-26 2020-10-01 Bellota Agrisolutions, S.L. Método y sistema para determinar el estado mecánico de un terreno agrícola

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2556735A1 (de) * 2011-08-11 2013-02-13 Lemken GmbH & Co. KG Bodenbearbeitungsgerät mit Vorrichtung zur Einhaltung eines Schlupfgrenzwertes bei konstanter Arbeitstiefe
RU169705U1 (ru) * 2016-07-01 2017-03-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО СПбГАУ) Устройство настройки и контроля работы почвообрабатывающего прикатывающего катка
US10412878B2 (en) * 2016-11-23 2019-09-17 Cnh Industrial Canada, Ltd. Down pressure compensation for tillage baskets traveling at varying speeds
WO2020193826A1 (es) * 2019-03-26 2020-10-01 Bellota Agrisolutions, S.L. Método y sistema para determinar el estado mecánico de un terreno agrícola

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111373909B (zh) 免耕播种机播种深度控制方法及装置
WO2019080545A1 (zh) 一种播种机监控系统和监控方法
CN109892067B (zh) 播种深度自动调节装置及调节方法
US7721813B2 (en) Implement/hitch draft control using hitch cylinder pressure as load feedback
Gupta et al. Automatic tractor slip-draft embedded control system
RU207496U1 (ru) Устройство цифрового управления режимом работы адаптера для поверхностного упрочнения почвы
CN107593049A (zh) 播量自动控制播种机
CN104198200A (zh) 拖拉机滑转率的测试方法
US20220000006A1 (en) Tractor and method for operating a tractor
CN108982272B (zh) 一种花生摘果碰撞摩擦磨损实验机
Li et al. Precise active seeding downforce control system based on fuzzy PID
CN111400836A (zh) 残膜回收机的刀齿长度与排列密度的设计优化方法及装置
RU169705U1 (ru) Устройство настройки и контроля работы почвообрабатывающего прикатывающего катка
CN206073941U (zh) 农田软地面不平度测试装置
Grogan et al. Microcomputer-based tractor performance monitoring and optimization system
CN110942146B (zh) 自走式青贮饲料收获机喂入量测量方法及装置
CN117074004A (zh) 一种俯仰式播种单体仿形性能检测试验台及检测方法
Owen et al. An instrumentation system for deep tillage research
DE4242109A1 (de) Vorrichtung zur Ermittlung des auf die Reifen eines Landfahrzeuges einwirkenden Bodenwiderstandes
Grevis-James et al. A tractor power monitor
RU219656U1 (ru) Устройство управления режимами работы профильного почвообрабатывающего активного катка
Naranjo Experimental Investigation of the Tractive Performance of an Instrumented Off Road Tire in a Soft Soil Terrain
CN111656951B (zh) 一种收割机车速控制方法及系统
CN210745973U (zh) 开沟整形装置和移栽作业系统
Das et al. Studies on applications of electronics in wheel slip control of agricultural tractor