План лекции

1. Автоматическое управление движением машин и их рабочих органов в продольно-вертикальной плоскости.

1.1. САР глубины пахоты и культивации.

1.2. Автоматическое регулирование глубины заделки семян.

1.3. Автоматическое регулирование положения режущих аппаратов уборочных машин.

2. Автоматическое управление движением машин и их рабочих органов в горизонтальной плоскости.

2.1. Автоматическое вождение пахотных агрегатов.

2.2. Автоматизация вождения самоходных зерноуборочных комбайнов.

2.3. Системы автоматического вождения самоходных сельскохозяйственных машин.

3. Автоматическое управление скоростными и нагрузочными режимами рабочих органов и двигателя машин.

3.1. Автоматизация управления нагрузочными режимами двигателей.

3.2. Автоматическое регулирование загрузки молотилки самоходных зерноуборочных комбайнов.

4. Автоматизация контроля работы сельскохозяйственных машин.

4.1. Контроль и автоматизация загрузки семенных ящиков сеялок.

4.2. Контроль нормы высева семян.

4.3. Автоматический контроль и сигнализация работы зерноуборочной машины.

САР положения машин и отдельных рабочих органов относительно поверхности поля предназначены для регулирования по высоте относительно поверхности поля положения первичных рабочих органов почвообрабатывающих, посевных, уборочных машин и для стабилизации положения остова косогорных машин в пространстве.

Системы регулирования положения машин и отдельных рабочих органов можно разделить на четыре основные группы: САР глубины пахоты и культивации, системы регулирования положения режущих аппаратов уборочных машин, системы регулирования глубины заделки семян, системы автоматической стабилизации положения остова косогорных машин.

1. Автоматическое управление движением машин и их рабочих органов в продольно-вертикальной плоскости

1.1. Сар глубины пахоты и культивации

Основная задача систем регулирования глубины пахоты и культивации заключается в стабилизации глубины вспашки и рыхления, установленной агротехническими требованиями. В соответствии с агротехническими требованиями отклонения глубины пахоты на ровных участках не должны превышать ±1–1,5 см, а на неровных участках 2–3 см. Неравномерность глубины обработки при культивации не должна превышать ±1 см.

Существует два основных принципа построения САР глубины пахоты – силовой и по отклонению. При использовании силового принципа система регулирования строится на основе измерения тягового усилия. Способ по отклонению использует сигнал, измеряющий расстояние от поверхности почвы до режущей кромки плуга. Естественно, что силовой принцип построения системы регулирования является косвенным и поэтому при изменении физико-механических свойств почвы в системе, построенной по такому принципу, будут наблюдаться изменения глубины пахоты. Наиболее распространен именно этот не вполне совершенный принцип. Объясняется это простой конструкцией системы. Принципиальная схема такой системы изображена на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Силовое регулирование глубины хода плуга

Среди разнообразных систем, предложенных для этой цели, наибольший интерес представляет САУ, в которой управление глубиной пахоты ведется по величине реакции опорного колеса плуга. Объектом управления 1 в данной схеме является плуг. Воспринимающим органом служит опорное колесо 2. Кронштейны 4 в сочетании с пружиной 3 представляют собой сравнивающий орган системы. Исполнительным органом 6 является гидроусилитель. В процессе работы вертикальная составляющая реакции почвы от веса плуга передается через опорное колесо 2, пружину 3, размещенную в кронштейне 4, и колесную стойку 5 на золотник 6 силового гидроцилиндра 7. При нормальной глубине пахоты, задаваемой пружиной 3, рабочая жидкость гидросистемы идет на слив через гидрораспределитель 6 и в гидроцилиндр 7 не подается. С увеличением глубины пахоты реакция на опорное колесо возрастает, золотниковое устройство открывается, вызывая срабатывание силового гидроцилиндра 7, который несколько приподнимает корпус плуга, восстанавливая глубину пахоты. Если глубина пахоты уменьшается, то вся система действует в обратном направлении.

Рассмотрим работу системы, построенной на принципе управления по отклонению. Принципиальная схема такой системы изображена на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Система регулирования глубины пахоты по отклонению:

1 – золотниковый гидрораспределитель; 2 – гидроцилиндр; 3 – плуг;

4 – качающаяся планка с ползунком; 5 – пружина; 6 – винт.

Измерительным устройством регулятора по отклонению является качающаяся планка с ползунком 4. Отклонение планки с ползунком передается на золотниковый гидрораспределитель 1, который управляет работой гидроцилиндра 2.

Действие системы происходит следующим образом. При отклонении глубины вспашки Н в сторону увеличения планка с ползунком под действием пружины 5 отклонится и переместит плунжер золотникового гидрораспределителя. Масло от гидрораспределителя под давлением начнет поступать в нижнюю часть гидроцилиндра. Поршень гидроцилиндра подымется вверх и тем самым уменьшит заглубление плуга. При уменьшении глубины пахоты система будет действовать в обратном направлении.

При резко изменяющихся физико-механических свойствах почвы применяется комбинированный способ регулирования глубины вспашки по отклонению и силовой. Резко возрастающие тяговые сопротивления приводят к временной пробуксовке движения трактора, требуют перехода на пониженную передачу или принудительное ручное выглубление орудия. Силовой преобразователь позволяет в значительной степени сгладить эти возмущения и увеличить производительность пахотного агрегата. Конструкция комбинированной системы регулирования описана в литературе.

САР глубины культивации и хода подкапывающих рабочих органов картофелеуборочного комбайна строится на основе принципа управления по отклонению. Чувствительным элементом системы является каток, который посредством рычажного механизма прикреплен к раме агрегата и прижимается к поверхности земли пружиной. Остальные элементы автоматической системы такие же, как у рассмотренных систем.

Функциональная схема показана на рис. 2.3, а. На схеме изображены все функциональные элементы и связи между ними.

Объект управления – плуг 3, выходная величина объекта – глубина вспашки Н, а входная – перемещение штока поршня l. Воспринимающим элементом служит полозковый копир 4, на вход которого поступает сигнал об отклонениях величины Н, а выходом является пропорциональное отклонению перемещение плунжера золотникового гидрораспределителя у. Управляющий элемент – золотниковый гидрораспределитель, на выходе которого при изменении появляется поток масла q, пропорциональный у. Поток масла q, направленный в ту или иную полость гидроцилиндра, является его входным воздействием. Выходом гидроцилиндра, который служит исполнительным механизмом системы, будет перемещение штока поршня l, изменяющее положение объекта управления и его выходную величину Н. Задающий элемент системы – винт 6, способный изменять положение воспринимающего элемента и задавать различную величину Н. Таким образом, элементом сравнения является сам воспринимающий элемент (положение основания копира относительно режущей кромки плуга). Только в случае соответствия действительной и заданной Н величин золотник гидрораспределителя будет устанавливаться в такое положение, при котором масло от гидросистемы не будет попадать в исполнительный механизм.

Возмущающими воздействиями F объекта управления являются неровности поверхности поля, по которым движется полозковый копир, а также вертикальные колебания плуга, возникающие при движении пахотного агрегата.

Структурная схема показана на рис. 2.3, б.

Рис. 2.3. Схемы САР глубины пахоты:

а – функциональная; б – структурная