Результат интеллектуальной деятельности: ШИРОКОЗАХВАТНАЯ СЕЯЛКА

Предлагаемое изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к конструкциям широкозахватных посевных комплексов.

Известна пневматическая сеялка с центрально-дозирующей системой, содержащая централизованный бункер с дозатором, которые пневматически соединены с помощью распределителя семян с сошниками, закрепленными на раме и включающими стойку, рыхлительную лапу, семяукладыватель с вертикальным каналом и гребень-уплотнитель (Патент на изобретение RU №2457656 МПК А01С 7/04, 2012).

Недостатком известной пневматической сеялки с центрально-дозирующей системой, является ее низкая маневренность, значительное уплотнение ею почвы поля и низкая производительность.

Указанные недостатки обусловлены тем, что известная пневматическая сеялка с центрально-дозирующей системой прицепная и широкозахватная, то есть имеет значительную рабочую ширину захвата и, как следствие, значительные по величине габаритные параметры проходимости: наружный и внутренний габаритные радиусы поворота, а также значительную поворотную ширину и значительный минимальный радиус поворота сеялки, агрегатируемой с трактором, то есть имеет значительный минимальный радиус поворота посевного комплекса. Наружный и внутренний габаритные радиусы - соответственно расстояния от центра поворота до наиболее удаленной и до ближайшей точек посевного комплекса при максимальном повороте управляемых колес. Под поворотной шириной посевного комплекса (коридора) понимают разность между наружным и внутренним габаритными радиусами поворота посевного комплекса, а минимальный радиус поворота - расстояние от центра поворота до оси колеи переднего наружного управляемого колеса при максимальном угле его поворота.

Значительные по величине габаритные параметры проходимости посевного комплекса снижают его способность вписываться в дорожные габариты и выполнять повороты и развороты в стесненных условиях. Это снижает эксплуатационные свойства известного посевного комплекса, в частности проходимость и маневренность.

Значительная рабочая ширина захвата и длина посевного комплекса снижают его маневренность и проходимость, что ведет к необходимости увеличивать ширину поворотных полос по краям засеваемого поля при его разметке. Это уменьшает засеваемую площадь поля, а значит и собираемый с него урожай.

За счет агрегатирования с трактором известной прицепной сеялки с центральным дозированием семян увеличивается вес посевного комплекса. Это приводит к увеличению уплотнения почвы поля в процессе движения посевного комплекса при посеве. Переуплотненная почва поля приводит к снижению урожая возделываемых сельскохозяйственных культур.

Значительная рабочая ширина захвата сеялки, увеличивает минимальный радиус поворота, что ведет к увеличению времени, затрачиваемого на разворот сеялки на поворотных полосах и, как следствие, снижает производительность прицепной, широкозахватной сеялки. Кроме того, увеличение рабочей ширины захвата известной сеялки увеличивает вес посевного комплекса. Увеличение веса посевного комплекса и его рабочей ширины захвата ограничивают увеличение рабочей скорости при посеве, что снижает потенциальную возможность увеличения производительности известной сеялки.

Увеличение рабочей ширины захвата известной сеялки ограничивают требование к прочности ее рамы и увеличение ее материалоемкости. Это также ограничивает потенциальную возможность увеличения производительности известной сеялки.

Известна сеялка, содержащая семенной бункер, высевающие аппараты с электронным управлением, раму, опорные колеса, механизм навески (Сеялка «КЛЕН-6» навесная https://klen-agro.ru/seyalka-zernotravyanaya.html).

Недостатками известной сеялки является низкая производительность и значительное уплотнение ею почвы поля.

Указанный недостаток обусловлен тем, что известная сеялка имеет относительно малую ширину захвата. Три модификации известной сеялки имеют ширину захвата 3,0 м; 4,5 м и 6,0 м. Такая незначительная ширина захвата снижает производительность известной сеялки при посеве.

Поскольку известную сеялку навешивают на трактор и ее ширина захвата 6 м, то требуется установка дополнительного груза на передний мост трактора. Это усложняет конструкцию посевного комплекса, увеличивает его вес и, как следствие, увеличивает уплотнение почвы поля в процессе движения посевного комплекса при посеве.

В транспортном положении известная сеялка, агрегатируемая с трактором, имеет значительную длину. Это увеличивает поворотную ширину и минимальный радиус поворота известной сеялки, агрегатируемой с трактором и, как следствие, ухудшает ее маневренность.

Наиболее близким по достигаемому эффекту к заявленной широкозахватной сеялке является широкозахватная сеялка, содержащая, соединенные между собой, семенные бункеры, высевающие аппараты, раму, кронштейн автоматической сцепки, опорные колеса, включающие ступицу и ось (Патент на изобретение RU №2192729 МПК А01С 7/00, опубликовано 20.11. 2002 - прототип).

Недостатками известной широкозахватной сеялки, принятой за прототип, является ее низкая маневренность, значительное уплотнение ею почвы поля, а также ограниченная возможность дальнейшего увеличения ее производительности.

Указанный недостаток обусловлен тем, что известная широкозахватная сеялка имеет значительный габаритный размер по ширине. Это значит, известная сеялка имеет значительную рабочую ширину захвата и, как следствие, большой габаритный размер - ширину сеялки. Значительная ширина сеялки увеличивает габаритные параметры проходимости: наружный и внутренний габаритные радиусы поворота, а также поворотную ширину и минимальный радиус поворота. Это ухудшает маневренность и проходимость широкозахватной сеялки, навешенной на трактор.

Значительная рабочая ширина захвата сеялки, навешенной на трактор, увеличивает минимальный радиус поворота, что ведет к необходимости увеличивать ширину поворотных полос по краям засеваемого поля при его разметке. Это уменьшает засеваемую площадь поля, а значит и количество получаемого урожая.

Поскольку известную широкозахватную сеялку навешивают на трактор, а трактор перемещается по полю в процессе посева, то это приводит к дополнительному увеличению уплотнения почвы поля.

Значительная рабочая ширина захвата известной широкозахватной сеялки, увеличивает ее минимальный радиус поворота, что ведет к увеличению времени, затрачиваемого на разворот сеялки на поворотных полосах и, как следствие, снижает производительность широкозахватной сеялки. Кроме того, дальнейшее увеличение рабочей ширины захвата известной сеялки увеличивает вес посевного комплекса. Увеличение веса посевного комплекса и его рабочей ширины захвата ограничивают увеличение рабочей скорости при посеве, что также ограничивает потенциальную возможность увеличения производительности известной широкозахватной сеялки.

Увеличение рабочей ширины захвата известной сеялки ограничивают требование к прочности ее рамы и увеличение ее материалоемкости. Это ограничивает потенциальную возможность дальнейшего увеличения производительности известной широкозахватной сеялки.

Техническим результатом полезной модели является повышение производительности широкозахватной сеялки путем увеличения ее рабочей ширины захвата с одновременным увеличением ее маневренности.

Технический результат достигается тем, что широкозахватная сеялка, содержащая семенные бункеры, соединенные между собой, высевающие аппараты, раму, опорные колеса, включающие ступицу и ось, кронштейн автоматической сцепки, согласно изобретения, имеет звенья, состоящие из бункеров, высевающих аппаратов, опорных колес и кронштейнов автоматической сцепки, а рама разделена на секции, количество которых соответствует количеству звеньев, каждое звено снабжено электрическим аккумулятором и дополнительными кронштейнами автоматической сцепки для бокового соединения звеньев, ступицы опорных колес выполнены в виде ротора электродвигателя с постоянными магнитами, а оси выполнены в виде статора электродвигателя, снабженного элементами подключения, для электрического соединения с аккумуляторами соответствующих звеньев, ступицы опорных колес кинематически связаны с высевающими аппаратами, а каждое звено снабжено блоком управления, состоящим из соединенных процессора с программным обеспечением, контролеров и внешней автоматизированной системы управления по заданной траектории движения, включающей терминал управления, антенну GPS, для сообщения с наземной станцией Real Time Kinematic.

Новизна технического решения заключается в том, что технический результат достигается тем, что благодаря отличительным признакам, т.е. наличию звеньев, состоящих из бункеров, высевающих аппаратов, опорных колес и кронштейнов автоматической сцепки, и деления рама на секции, количество которых соответствует количеству звеньев - увеличивает маневренность сеялки, рабочую ширину захвата и производительность.

Снабжение каждого звена электрическим аккумулятором создает возможность звену перемешаться без трактора, что создает возможность увеличить маневренность сеялки, ее рабочую ширину захвата и производительность.

Снабжение каждого звена дополнительными кронштейнами автоматической сцепки для бокового соединения звеньев создает возможность формировать разные по рабочей ширине захвата и количества группы звеньев одной сеялке оптимальное для конкретных условий. Это создает возможность увеличить маневренность сеялки и ее производительность.

Выполнение ступиц опорных колес звеньев в виде ротора электродвигателя с постоянными магнитами, а их осей в виде статора электродвигателя, снабженного элементами подключения для электрического соединения с аккумуляторами звеньев - создает возможность для автономного движения каждого звена.

Кинематическая связь ступиц опорных колес с высевающими аппаратами - обеспечивает заданную норму высева независимо от изменения скорости движения звена.

Снабжение каждого звена блоком управления, состоящим из процессора с программным обеспечением и контроллеров, внешней автоматизированной системы управления по заданной траектории движения, включающей терминал, антенну GPS, для сообщения с наземной станцией Real Time Kinematic, и соединение процессора и контролеров с внешней автоматизированной системой управления по заданной траектории движения обеспечивает автономное движение каждого звена широкозахватной сеялки, согласованное с другими звеньями.

Анализ свойств совокупности признаков заявленного устройства и свойств совокупности признаков обнаруженного прототипа и аналогов показал, что совокупности признаков заявленного устройства проявляет новое свойство - позволяет одной сеялкой засевать одновременно несколько разных полей, высевая при этом разные сельскохозяйственные культуры.

Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 приведена схематично широкозахватная сеялка в транспортном положении, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - схематично показана звено широкозахватной сеялки, вид сбоку; на фиг. 4 - то же, вид сверху; на фиг. 5 - схематично показано опорное колесо, в разрезе по А-А на фиг. 3; на фиг. 6 - тоже, в разрезе Б-Б на фиг. 5; на фиг. 7 - схематично показана кинематическая связь ступицы опорных колес с высевающими аппаратами; на фиг. 8 - схемы электрические силовая и сигнальная звена широкозахватной сеялки; на фиг. 9 - схема траектории движения звеньев широкозахватной сеялки; на фиг. 10 - схема траектории движения трех звеньев широкозахватной сеялки, 11 - схема траектории движения шести звеньев широкозахватной сеялки. На графических материалах для большей ясности представлены только те детали, которые необходимы для понимания сущности технического решения, а сопутствующие элементы, хорошо известные специалистам в данной области, не представлены.

Широкозахватная сеялка 1 агрегатируется с трактором 2 (фиг. 1 и фиг. 2) и включает, соединенные между собой, семенные бункеры 3, высевающие аппараты 4, раму 5, опорные колеса 6. Рама 5 имеет кронштейны автоматической сцепки 7. Широкозахватная сеялка 1 состоит из звеньев 8, включающих бункера 3, высевающие аппараты 4, опорные колеса 6 и кронштейнов автоматической сцепки 7. Рама 5 разделена на секции 9, количество которых соответствует количеству звеньев 8. Каждое звено 8 снабжено электрическим аккумулятором 10 и дополнительными кронштейнами автоматической сцепки 11 для бокового соединения звеньев 8 (фиг. 3 и фиг. 4). Опорные колеса 6 включают ступицу 12 и ось 13. Ступицы 12 опорных колес 6 выполнены в виде ротора электродвигателя с постоянными магнитами 14. Оси 13 выполнены в виде статора электродвигателя, снабженного элементами подключения 15, например, выполненными в виде штекерных разъемов, для электрического соединения с аккумуляторами 10 соответствующих звеньев 8 (фиг. 5 и фиг. 6). На ступицах 12 опорных колес 6 с помощью резьбовых соединений 16 закреплены зубчатые венцы 17 цепной передачи 18. Вращение от опорных колес 6 через механическую муфту 19, коробку передач 20 и цепную передачу 21 передается на высевающие аппараты 4 (фиг. 7). Высевающие аппараты 4 соединены с сошниками 22 семяпроводами 23. К секциям 9 рамы 5 крепятся прикатывающие катки 24. Перевод в транспортное положение сошников 22 и прикатывающих катков 24 осуществляется с помощью гидроцилиндра 25.

Каждое звено 8 снабжено блоком управления 26, состоящим из процессора 27 с программным обеспечением, контролеров 28, драйверов 29, а также внешней автоматизированной системы управления по заданной траектории движения, включающей терминал управления 30. например, терминал AMAPAD, антенну GPS 31, для сообщения с наземной станцией Real Time Kinematic 32. Аккумулятор 10 силовыми проводами 33 и сигнальными проводами 34 соединен с осями 13, выполненными в виде статора электродвигателя (фиг. 8). Процессор 27, контролеры 28 и драйверы 29, которые через терминал управления 30 передают сигнал на антенну GPS 31. Антенна GPS 31 в свою очередь подает сигнал на наземную станцию Real Time Kinematic 32 (фиг. 9, фиг. 10 и фиг. 11).

Широкозахватная сеялка 1 работает следующим образом. Трактор 2 агрегатируют со звеньями 8 широкозахватной сеялки 1, соединенными кронштейнами автоматической сцепки 7 и расположенными друг за другом (фиг. 1 и фиг. 2). Затем трактор 2 по дороге доставляет звенья 8 на край поля, которое необходимо засеять (фиг 3 и фиг 4). После этого звенья 8 рассоединяет оператор, используя пульт ручного управления, и выстраивает на краю поля в шеренгу в исходное положение. При этом в зависимости от размеров засеваемого поля и его конфигурации все звенья 8 соединяют дополнительными кронштейнами автоматической сцепки 11, или звенья 8 соединяют в группы по нескольку штук. Возможен вариант, когда звенья 8 вовсе не соединяют. В этом случае каждое звено 8 имеет возможность перемещаться автономно.

Устанавливают на каждое звено 8 внешний носитель информации с записанной программой управления движением звена 8. Используя пульт ручного управления терминала управления 30, активируют программы каждого звена 8 и подают команду на начало выполнения программы процессором 27, тем самым запускают рабочий процесс.

Порядок работы каждого звена 8 следующий. Терминал управления 30 и процессор 27 звена 8 последовательно выполняет активированную программу и передает соответствующие команды через сигнальные провода 34 на контроллеры 28 и драйверы 29 опорных колес 6. Контроллеры 28 и драйверы 29, приняв управляющие сигналы и используя программы своих процессоров 27, управляют изменением тока и напряжения подаваемого через силовые провода 33 на опорные колеса 6. Вследствие чего происходит изменение скорости и направления вращения опорных колес 6. Датчики, контролирующие скорость вращения опорных колес 6, передают на контроллеры 28 через сигнальные провода 34 информацию о фактической скорости вращения опорных колес 6 в каждый момент времени. Контроллеры 28 автоматически корректируют параметры электропитания опорных колес 6, что обеспечивает поддержание вращения опорных колес 6 со скоростью, заданной активированной программой.

После начала выполнения программы, опорные колеса 6 начинают синхронно вращаться с ускорением, обеспечивая разгон звеньев 8. По достижению звеньями 8 рабочей скорости движения, опорные колеса 6 продолжают вращаться синхронно с постоянной скоростью, обеспечивая прямолинейное и равномерное движение звеньев 8 на рабочей скорости высева (фиг 9). Высевающие аппараты 4 кинематически связанные с опорными колесами 6 подают семена по семяпроводам 23 в борозду образованную сошниками 22, которые затем прикатываются катками 24 (фиг. 3). Звено 8 проходит запрограммированный отрезок пути до полосы разворота, после чего процессор 27 передает команду контроллерам 28 на замедление движения и далее на поворот звена 8 и движение его в обратном направлении. Получив указанные выше команды, контроллеры 28 изменяют скорость вращения опорных колес 6. Опорные колеса 6 начинают вращаться синхронно с замедлением, затем опорное колесо 6, в направлении которого происходит поворот, прекращает вращаться и вокруг него происходит поворот звена 8. После окончания поворота процессор 27 выдает команду контроллерам 28 на изменение скорости вращения опорных колес 6 для обеспечения прямолинейного движение звена 8 (фиг. 10). После этого опорное колесо 6, в направлении которого производился поворот, ускоряется до скорости вращения другого опорного колеса 6, далее они вращаются синхронно с ускорением, обеспечивая разгон звеньев 8 до рабочей скорости высева. По достижению рабочей скорости высева процессор 27 передает команду контроллерам 28, которые в свою очередь управляют опорными колесами 6, обеспечивая их синхронное вращение с постоянной скоростью. Звено 8 проходит запрограммированный отрезок пути до полосы разворота, после чего процессор 27 передает команду контроллерам 28 на замедление движения и далее на поворот звена 8 и движение его в обратном направлении. Получив указанные выше команды, контроллеры 28 изменяют скорость вращения опорных колес 6. Опорные колеса 6 начинают вращаться синхронно с замедлением, затем опорное колесо 6, в направлении которого происходит поворот, прекращает вращаться и вокруг него происходит поворот звеньев 8.

Один цикл перемещения звена 8 состоит из участков: прямолинейного перемещения с разгоном, прямолинейного равномерного перемещения с постоянной рабочей скоростью, прямолинейного перемещения с замедлением, поворота, прямолинейного перемещения с разгоном, прямолинейного равномерного перемещения с постоянной рабочей скоростью, прямолинейного перемещения с замедлением, поворота.

В процессе выполнения последнего цикла при достижении полосы разворота каждое звено 8 получает команду от процессора 27 на засев полосы разворота. Циклы перемещения звеньев 8 повторяются до окончания засева поля.

По окончанию работы каждое звено 8, управляемое центральным процессором 27, выезжает на край поля и прекращает движение. Далее оператор, используя пульт ручного управления, управляет движением каждого звена 8 и устанавливает их таким образом, что бы можно было соединить звенья 8 кронштейнами автоматической сцепки 7 для соединения их в транспортное положение.

Применение изобретения позволит: увеличить рабочую ширину захвата широкозахватной сеялки и ее маневренность, и как следствие, производительность его работы, снизить уплотнение почвы засеваемого поля, что позволит сохранять плодородие почв.