Система взаємодії трактора та сінного преса

Реферат: Винахід належить до системи керування потужністю двигуна трактора, що містить: рухомий елемент сільськогосподарської обробної машини, виконаний для циклічної взаємодії з деякою кількістю матеріалу зернової культури; двигун трактора, що подає енергію на зазначений рухомий елемент, зазначений трактор приєднаний до зазначеної сільськогосподарської обробної машини; елемент, що генерує сигнали, приєднаний до зазначеної сільськогосподарської обробної машини та виконаний для забезпечення сигналу, що належить до очікуваної кількості матеріалу зернової культури, перед взаємодією зазначеного рухомого елемента з зазначеною кількістю зернової культури; і пристрій зміни крутильного моменту, приєднаний до зазначеного трактора та виконаний для зміни зазначеним двигуном кількості крутильного моменту, що поставляється до зазначеного рухомого елемента в залежності від зазначеного сигналу; при цьому зазначений елемент, що генерує сигнали, являє собою прогнозуючий пристрій, виконаний для генерування зазначеного сигналу у залежності від попередніх зіткнень зазначеного рухомого елемента з попередніми кількостями зазначеного матеріалу зернової культури шляхом порівняння кількості матеріалу зернової культури, з яким взаємодіяв зазначений рухомий елемент, з поточною обмірюваною кількістю матеріалу зернової культури і розробки необхідного крутильного моменту на підставі попередніх спостережень. В винаході також охарактеризовано спосіб зміни крутильного моменту, що UA 104276 C2 (12) UA 104276 C2 подається на сільськогосподарську обробну машину, що містить етапи, на яких прогнозують циклічну кількість матеріалу зернових культур, яка вводиться в обробний елемент обробної машини, за допомогою прогнозуючого пристрою, причому зазначена кількість вимагає прогнозованого крутильного моменту; посилають сигнал у залежності від зазначеного прогнозованого крутильного моменту і змінюють вихід крутильного моменту від двигуна в залежності від зазначеного сигналу, причому зазначений вихід крутильного моменту збільшується так, що зазначений прогнозований крутильний момент доставляється до зазначеної обробної машини приблизно тоді, коли зазначена кількість матеріалу зернових культур входить у контакт із зазначеним обробним елементом; при цьому генерують зазначений сигнал у залежності від попередніх зіткнень зазначеного рухомого елемента з попередніми кількостями зазначеного матеріалу зернової культури шляхом порівняння кількості матеріалу зернової культури, з яким взаємодіяв зазначений рухомий елемент, з поточною обмірюваною кількістю матеріалу зернової культури і розробки необхідного крутильного моменту на підставі попередніх спостережень. UA 104276 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Даний винахід належить до системи трактора та сінного преса і, більш точно, до системи зміни вихідної потужності двигуна, зв'язаної із системою тракторосінний прес. Сінний прес поршневого типу включає раму, що зчеплена з трактором і має конфігурацію для прийому матеріалу зернової культури, як наприклад сіно або солома, у канал пресування, у якому матеріал зернової культури пресується і формується у паки. Сінний прес включає завантажувальний механізм, у якому матеріал зернової культури збирається з землі і потім направляється в канал пресування синхронно з поршнем, що рухається в каналі пресування. Так як поршень здійснює у каналі пресування зворотно-поступальні рухи, кожен новий пучок матеріалу зернової культури просувається в канал і пресується в паку. Після стиску достатньої кількості матеріалу зернової культури, механізм, що всовує шпагат, просовує шпагат через порцію спресованого матеріалу, після чого шпагат скріплюється вузлом для завершення зв'язування паки. Пака проходить далі через канал пресування і викидається з прес-підбирача. Необхідна потужність для приведення сінного преса за своїм характером є циклічною, оскільки матеріал зернової культури вводиться перед рухом поршня в кожному зворотнопоступальному циклі поршня. Так як поршень спресовує матеріал, це викликає зменшення швидкості механізму відбору потужності (МВП) через збільшене навантаження. Збільшене навантаження відбивається назад на трактор і двигун компенсує збільшене навантаження шляхом збільшення вихідної потужності. Проблема з даною підвищеною вихідною потужністю полягає в тому, що це викликає запізнювання необхідної потужності, через що двигун зазнає надмірну реакцію і післядію після завершення кожного навантаження циклу поршня. Один із способів зменшення даної проблеми полягає в обертовій масі, пов'язаної із сінним пресом для того, щоб знизити зменшення швидкості МВП і післядії, що зазнає двигун. Однак даний спосіб, як і інші, буде неефективним для спрямовування синхронізації вироблення потужності з необхідною потужністю під час циклічної операції сінного преса. Отже, існує необхідність у системі, що може координувати вироблення потужності двигуном з очікуваним крутильним моментом, необхідним для сінного преса. Даний винахід належить до системи взаємодії трактора/сінного преса. Винахід в одному вигляді спрямовано на сільськогосподарську систему керування потужністю, що включає рухливий елемент, джерело живлення, елемент, що генерує сигнали і пристрій, що змінює крутильний момент. Рухливий елемент має конфігурацію для циклічної взаємодії з деякою кількістю матеріалу зернової культури. Джерело живлення, подає живлення на зазначений рухливий елемент. Елемент, що генерує сигнали, має конфігурацію для забезпечення сигналу, що стосується очікуваної кількості матеріалу зернової культури, перед взаємодією зазначеного рухливого елемента з зазначеною зерновою культурою. Пристрій зміни крутильного моменту має конфігурацію для зміни джерелом живлення кількості крутильного моменту, що поставляється до зазначеного рухливого елемента в залежності від зазначеного сигналу. Фіг. 1 являє собою вигляд збоку системи тракторосінний прес, що використовує варіант здійснення способу за даним винаходом. Фіг. 2 являє собою схематичний вигляд збоку, що показує поршень сінного преса на фіг. 1. Фіг. 3 являє собою графічне зображення, що показує подолану за допомогою даного винаходу проблему. Фіг. 4 являє собою структурну схему, що показує сільськогосподарську систему керування потужністю, що включає трактор і сінний прес, зображені на фіг. 1 і 2. Фіг. 5 являє собою схематичне зображення використовуваного в даному винаході способу. На графічних матеріалах, а точніше на фіг. 1, зображена система керування потужністю 10, що включає трактор 12 і сінний прес 14. Сінний прес 14 зчеплений із трактором 12 і вал механізму відбору потужності (МВП) 16 передає потужність від трактора 12 на сінний прес 14. Оскільки трактор 12 тягне сінний прес 14, сінний прес 14 взаємодіє з матеріалом зернової культури, при цьому матеріал зернової культури подається в сінний прес і матеріал зернової культури складається в паки. Тепер додатково звернемося до фіг. 2 і 3, на них зображений вигляд збоку сінного преса 14, що має усередині здійснюючий зворотно-поступальний рух поршень. Як тільки зернові культури вштовхуються в поршневу секцію сінного преса 14 оберти в хвилину МВП, зображені на фіг. 3, починають зменшуватися в міру навантаження на поршень. Дане зменшення обертів в хвилину МВП виявляється механізмами, що містяться в тракторі 12 і зменшені оберти в хвилину двигуна, що є відображенням зменшення обертів у хвилину МВП, компенсуються за допомогою збільшення подачі палива до двигуна, що викликає післядію, зображені знову на фіг. 3. Оскільки циклічний характер забірного пристрою зернової культури є таким, що система керування двигуном діє швидше, ніж наступний цикл матеріалу зернової культури, оберти в хвилину 1 UA 104276 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 двигуна після цього зменшуються до номінального рівня і потім, після короткого періоду часу, наступний цикл зернової культури вводиться в систему сінного преса-поршня, у результаті чого знову викликається повторюване зменшення обертів у хвилину двигуна. Даний винахід усуває цю складність за допомогою прогнозування навантаження і компенсації для прогнозованої потреби в крутильному моменті, замість того, щоб реагувати на скорочення обертів у хвилину МВП. Хоча згаданий вище опис пояснює здійснення живлення від двигуна трактора 12 це здійснено для простоти пояснення та розгляду. Також повинно бути зрозуміло, що двигун може бути встановлений на сінний прес 14, що може здійснювати живлення сінного преса 14. Взаємодія між сінним пресом 14 і трактором 12, як викладено в даному описі, також застосовна до взаємодії з двигуном, встановленим на сінному пресі 14. Тепер, додатково звернемося до фіг. 4, на якій схематично зображена система керування потужністю 10, що включає трактор 12 і сінний прес 14. Трактор 12 включає МВП 16, що знаходитися в зачепленні або виведений із зачеплення за допомогою муфти 18, що передає потужність від двигуна 20. Двигун 20 керується блоком керування двигуном 22 (БКД), що отримує сигнал від пристрою зміни крутильного моменту 24. Контролер 26 також отримує дані від пристрою зміни крутильного моменту 24, а також експлуатаційні вхідні сигнали і вхідні сигнали від інших датчиків і має керовані вихідні сигнали, один із яких погоджений з муфтою 18. Хоча блок керування двигуном 22, пристрій зміни крутильного моменту 24 і контролер 26 були показані і розглянуті як окремі органи керування, також можливо, щоб єдиний контролер виконував усі функції, розглянуті в даному описі. Також можливо, що інші комбінації апаратного і програмного забезпечення можуть виконувати функції за даним винаходом. Двигун 20 є джерелом живлення, що живить різні функції трактора 12 і муфтою 18 з'єднується з МВП 16. Муфта 18 керується контролером 26 і включає положення зачеплення, а також вільне положення, таким чином, при необхідності вводячи двигун 20 у зачеплення з МВП 16 для приведення в дію устаткування, приєднане до трактора 12. Сінний прес 14 включає забірний пристрій зернової культури 28, що подає зернову культуру в стискаючий канал у якому поршень 30 рухається циклічно і поступально. Датчики 32 містять датчик для виявлення кількості матеріалу зернової культури, що надходить через забірний пристрій зернової культури 28, що подається в канал пресування з поршнем 30 і після буде спресовано. Додатково, датчики 32 можуть бути у вигляді попереднього алгоритму, що здійснює прогнозування кількості матеріалу зернової культури, з якою поршень 30 має увійти у взаємодію. Також датчики 32 можуть виявляти рух сінного преса 14, таким чином, забезпечуючи дані, які можуть показувати, що після обмеженого числа циклів зернова культура не буде більше надходити в забірний пристрій зернової культури 28 ґрунтуючись на відсутність руху сінного преса 14. Звичайно сінний прес 14 приєднується до трактора 12 за допомогою з'єднання з буксирною сергою трактора 12. Додатково, вал 34 МВП приєднаний з можливістю передачі приводного зусилля до механізмів, що забезпечують живлення поршню 30. Додатково, датчики 32 передають сигнал по каналу зв'язку 36 на пристрій зміни крутильного моменту 24. Хоча зображені як датчики 32, вони можуть додатково включати технологічну можливість, що забезпечує розрахунок необхідного крутильного моменту, який потім передають на пристрій зміни крутильного моменту 24. Оброблена інформація датчиків, що надходить з елемента 32, дозволяє трактору 12 регулювати паливо та/або повітряну суміш, що надходять до двигуна 20, так що крутильний момент, необхідний поршню 30, подається в міру необхідності, а не відстає від необхідного використання крутильного моменту. Додатково, поршень 30 буде взаємодіяти з матеріалом зернової культури, що залишилася в каналі пресування з попереднього циклу навіть, якщо було додано небагато зернової культури або не додано взагалі. Даний винахід прогнозує навантаження, з яким зустрінеться поршень 30, при цьому навантаження буде відбуватися через додану зернову культуру або від перебування матеріалу зернової культури в каналі пресування. Вимірюється перемінний характер прогнозованого навантаження, і зазначені дані використовуються для зміни роботи двигуна, щоб у такий спосіб забезпечити крутильний момент, порівняний з навантаженням, що зустрічається. Елемент 32 може оцінити кількість матеріалу зернової культури, що потрапляє із забірного пристрою зернової культури 28 на шлях поршня 30. Кількість матеріалу, що збираються задіяти циклічним чином, може змінюватися від циклу до циклу, так що прогнозована величина або кількість матеріалу зернової культури і необхідний для стиску крутильний момент буде обчислений елементом 32, причому сигнал, що містить дані щодо необхідного крутильного моменту проходить по каналу зв'язку 36 до пристрою зміни крутильного моменту 24. Пристрій зміни крутильного моменту 24 забезпечує дані для БКД 22, таким чином, змушуючи двигун 20 2 UA 104276 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 збільшувати вихід крутильного моменту за допомогою збільшення подачі палива та/або повітряної суміші для заданої ділянки часу. Виникнення, а також тривалість перехідного крутильного моменту, що обчислюються системою, ґрунтуються на вхідних даних від датчиків 32. Датчики 32 можуть використовувати порівняльний режим, при якому кількість матеріалу зернової культури, з яким взаємодіяв поршень 30, порівнюється з поточною обмірюваною кількістю матеріалу зернової культури і необхідний крутильний момент розробляється на підставі попередніх спостережень. Додатково, алгоритм датчиків 32 може також мати заданий час спрацьовування крутильного моменту на підставі емпіричного введення даних від датчиків зв'язаних з ним, для забезпечення сигналу, що представляє кількість і тривалість необхідного для сінного преса 14 крутильного моменту. Після того як контролер 26 виявляє введення даних від оператора, що означає, що муфта 18 повинна бути виведена з зачеплення, ці дані також передаються пристрою зміни крутильного моменту 24, так що сигнали від датчиків 32 будуть ігноруватися при виході муфти 18 із зачеплення. Зворотним зв'язком із сінним пресом 14 можна зневажити, оскільки двигун 20 більше не живить сінний прес 14 через виведення з зачеплення муфти 18. Тепер, додатково звернемося до фіг. 5, де схематично зображений спосіб 100, що далі ілюструє спосіб за даним винаходом. На етапі 102, навантаження є прогнозованим, наприклад виявлення нового пучка зернової культури. Спосіб 100 переходить до етапу 104. Якщо збільшене навантаження не прогнозується, наприклад датчиком 32 не виявляється надходження нового матеріалу зернової культури, тоді спосіб 100 повертається до початку способу. На етапі 104, розглядаються вхідні дані датчиків 32. Розглянуті вхідні дані можуть включати провал двигуна в останньому циклі, прикладами якого є зміна швидкості або витрати палива, останній вимір сили поршня, швидкість поршня, положення поршня і звичайно виявлений забір зернової культури. На підставі отриманих вхідних даних, регулювання двигуна обчислюють на етапі 106. Це регулювання включає кількість і тривалість необхідного крутильного моменту необхідного для обробки нового пучка, виявленого на етапі 102. Обчислення враховує попередній цикл або цикли поршня 30, а також поточну швидкість поршня і положення поршня. Далі спосіб 100 містить етап 108, на якому необхідні регулювання палива та/або забору повітря для двигуна 20 змінюють для прогнозованого часу зіткнення зернової культури в циклі поршня 30. Етап 108 розраховується так, щоб відповідати визначеному положенню поршня, що може бути відрегульоване на підставі поточної швидкості поршня. Наприклад, якщо швидкість поршня перевищує номінальне значення, тоді збільшення необхідного крутильного моменту може бути зменшене для компенсації інерції, що міститься в поточній швидкості поршня. Даний винахід допомагає контролювати зміну швидкості двигуна, а також ривки, викликані сінним пресом. Спочатку в циклі упакування в паки зернової культури, відбувається провал двигуна під час частини циклу поршня, на якій відбувається високоімпульсне пресування і післядія двигуна, що відповідає напівперіоду руху поршня після завершення дії. Даний винахід вирішує ці недоліки. Один варіант здійснення зменшує початковий провал двигуна за допомогою короткого "мікровибуху" двигуна підвищення швидкості для компенсування прогнозованого навантаження. Для зниження післядії, БКД 22 може також "заморозити" керування двигуном, що включає швидкість двигуна і подачу палива, і запобігає систему від надмірної реакції. Додаткова перевага даного винаходу полягає в тому, що він дозволяє сінному пресу підтримувати зв'язок із трактором, таким чином адаптувати відповідну реакцію двигуна до прогнозованого навантаження устаткування, у даному випадку сінного преса 14. Це зменшує зміну швидкості двигуна при упакуванні в паки, що зменшує витрату палива і передбачає менше навантаження на оператора, оскільки система періодично не змінює швидкість двигуна від нижнього значення до вищого значення. З описаного переважного варіанта здійснення, буде зрозуміло, що різні модифікації можуть бути виконані без виходу за обсяг винаходу, обумовлений прикладеною формулою винаходу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 55 60 1. Система керування потужністю двигуна трактора, що містить: рухомий елемент сільськогосподарської обробної машини, виконаний для циклічної взаємодії з деякою кількістю матеріалу зернової культури; двигун трактора, що подає енергію на зазначений рухомий елемент, зазначений трактор приєднаний до зазначеної сільськогосподарської обробної машини; елемент, що генерує сигнали, приєднаний до зазначеної сільськогосподарської обробної машини та виконаний для забезпечення сигналу, що належить до очікуваної кількості матеріалу зернової культури, перед взаємодією зазначеного рухомого елемента з зазначеною 3 UA 104276 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 кількістю зернової культури; і пристрій зміни крутильного моменту, приєднаний до зазначеного трактора та виконаний для зміни зазначеним двигуном кількості крутильного моменту, що поставляється до зазначеного рухомого елемента в залежності від зазначеного сигналу; яка відрізняється тим, що зазначений елемент, що генерує сигнали, являє собою прогнозуючий пристрій, виконаний для генерування зазначеного сигналу у залежності від попередніх зіткнень зазначеного рухомого елемента з попередніми кількостями зазначеного матеріалу зернової культури шляхом порівняння кількості матеріалу зернової культури, з яким взаємодіяв зазначений рухомий елемент, з поточною обмірюваною кількістю матеріалу зернової культури і розробки необхідного крутильного моменту на підставі попередніх спостережень. 2. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що зазначений елемент, що генерує сигнали, містить датчик, виконаний для генерування зазначеного сигналу за допомогою визначення зазначеної кількості матеріалу зернової культури перед взаємодією зазначеного рухомого елемента з зазначеною кількістю матеріалу зернової культури. 3. Система за п. 2, яка відрізняється тим, що зазначений рухомий елемент являє собою поршень сінного преса. 4. Система за п. 3, яка відрізняється тим, що зазначений елемент, що генерує сигнали, приєднаний до зазначеного сінного преса. 5. Система за п. 3, яка відрізняється тим, що зазначений пристрій зміни крутильного моменту виконано для забезпечення подачі збільшеної кількості щонайменше одного з палива та повітря до зазначеного двигуна, у залежності від зазначеного сигналу. 6. Система за п. 5, яка відрізняється тим, що зазначений пристрій зміни крутильного моменту виконано з можливістю визначення часу потрапляння зазначеної збільшеної кількості щонайменше одного з палива та повітря в зазначений двигун, так щоб зазначений двигун генерував додатковий крутильний момент, подаваний на зазначений поршень при взаємодії зазначеного поршня і зазначеної кількості матеріалу зернової культури. 7. Система за п. 6, яка відрізняється тим, що зазначений пристрій зміни крутильного моменту виконаний з можливістю забезпечення тривалості подачі зазначеної збільшеної кількості щонайменше одного з палива та повітря в зазначений двигун, яка залежить від зазначеної кількості матеріалу зернових культур. 8. Система за п. 5, яка відрізняється тим, що зазначений трактор містить: механізм відбору потужності і пристрій керування механізмом відбору потужності, причому зазначений механізм відбору потужності приєднаний з можливістю передачі привідного зусилля до зазначеного поршня, причому зазначений пристрій керування механізмом відбору потужності виконаний з можливістю керування ведучою муфтою між зазначеним двигуном і зазначеним механізмом відбору потужності, причому зазначений пристрій керування механізмом відбору потужності виконаний з можливістю забезпечення режиму зачеплення і вільного режиму, при цьому зазначений пристрій керування механізмом відбору потужності виконаний з можливістю ігнорування зазначеного сигналу зазначеного пристрою зміни крутильного моменту в умовах знаходження зазначеного пристрою керування механізмом відбору потужності у вільному режимі. 9. Спосіб зміни крутильного моменту, що подається на сільськогосподарську обробну машину, що містить етапи, на яких прогнозують циклічну кількість матеріалу зернових культур, яка вводиться в обробний елемент обробної машини за допомогою прогнозуючого пристрою, причому зазначена кількість вимагає прогнозованого крутильного моменту; посилають сигнал у залежності від зазначеного прогнозованого крутильного моменту і змінюють вихід крутильного моменту від двигуна в залежності від зазначеного сигналу, причому зазначений вихід крутильного моменту збільшується так, що зазначений прогнозований крутильний момент доставляється до зазначеної обробної машини приблизно тоді, коли зазначена кількість матеріалу зернових культур входить у контакт із зазначеним обробним елементом; який відрізняється тим, що генерують зазначений сигнал у залежності від попередніх зіткнень зазначеного рухомого елемента з попередніми кількостями зазначеного матеріалу зернової культури шляхом порівняння кількості матеріалу зернової культури, з яким взаємодіяв зазначений рухомий елемент, з поточною обмірюваною кількістю матеріалу зернової культури і розробки необхідного крутильного моменту на підставі попередніх спостережень. 10. Спосіб за п. 9, який відрізняється тим, що сільськогосподарська обробна машина являє собою сінний прес з поршнем, причому зазначений двигун є частиною трактора, приєднаного до сінного преса. 11. Спосіб за п. 10, який відрізняється тим, що зазначений етап прогнозування включає етап, на якому розпізнають зазначену кількість.4 UA 104276 C2 12. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що зазначений етап зміни включає збільшення надходження, щонайменше, одного з палива і повітряного потоку до зазначеного двигуна для обраного періоду часу. 5 UA 104276 C2 6 UA 104276 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7