Устройство для обнаружения инородных тел при работе сельскохозяйственной уборочной машины

Предложенное техническое решение относится к области сельскохозяйственного машиностроения в частности, к системам защиты измельчающих механизмов для защиты рабочих органов от инородных тел и позволяет обеспечить качественную защиту измельчающего механизма сельскохозяйственной уборочной машины от попадания любых инородных тел, повышает сохранность уборочной техники. Предложено устройство для обнаружения инородных тел, попадающих во вращающийся уплотняющий элемент транспортирующего узла сельскохозяйственной уборочной машины. Устройство включает, по меньшей мере, один интеллектуальный датчик металла, и, по меньшей мере, один датчик контроля движения вращающегося уплотняющего элемента и один блок управления. Интеллектуальный датчик металла включает блок усиления амплитуды сигнала, наводимого ферромагнитным предметом, и блок регистрации изменения магнитного поля по ширине. Датчик контроля движения вращающегося уплотняющего элемента представляет подпружиненный маятник с дополнительной корректирующей пружиной с противовесом. Блок управления включает в себя блок сбора и обработки данных и блок информации. 9 з.п., 3 ил.

Предлагаемое техническое решение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, а именно к уборочной сельскохозяйственной техники.

В качестве ближайшего аналога предлагаемого решения выбрано устройство для обнаружения инородных тел при работе сельскохозяйственной уборочной машины, описанное в патенте на полезную модель RU 80306, опубликованном 10.02.2009 и содержащее датчик металла на основе катушек индуктивности и датчик контроля движения вращающегося уплотняющего элемента с акселерометрами. Датчик металла и датчик контроля движения вращающегося уплотняющего элемента связаны с вращающимся уплотняющим элементом транспортирующего узла сельскохозяйственной уборочной машины и подключены к блоку сбора и обработки данных, который соединен с остановочным блоком привода сельскохозяйственной уборочной машины.

Основной недостаток известного устройства заключается в наличии ложных срабатываний датчиков. Природа ложных срабатываний датчика металла связана с внешними электромагнитными воздействиями на него (ЛЭП, мобильная связь и т.п.) и воздействиями электрических устройств самой уборочной машины (электромагнитные реле, генератор, электроклапаны гидравлических устройств, звуковой сигнал и т.п.). Природа ложных срабатываний датчика контроля движения вращающегося уплотняющего элемента связана с динамическими воздействиями на систему защиты от неравномерности движения сельхозмашины при выполнении технологического процесса (неравномерность микро и макро рельефа местности, неравномерность потока убираемой массы, динамика механизмов самой уборочной машины и т.п.). Так как, блок сбора и обработки данных сравнивает сигналы от датчиков с заданным пороговым значением: невозможно выделить в выходных сигналах датчиков реальное воздействие от инородных тел в убираемом материале и внешние воздействия, не связанные с убираемым материалом и вызывающих ложные срабатывания. В свою очередь, снижение порогового значения приводит к появлению ложных срабатываний системы защиты в целом, а повышение порогового значения приводит к снижению качества защиты.

В отличие от известного устройства, предлагаемое решение должно повысить качество защиты измельчающих механизмов сельскохозяйственных уборочных машин от попадания инородных тел различной природы, путем исключения влияния внешних и внутренних воздействий на сигналы датчиков инородных тел.

Технический результат достигается при использовании устройства для обнаружения инородных тел при работе сельскохозяйственной уборочной машины, содержащего датчик металла, в состав которого входит, по меньшей мере, две катушки индуктивности, и датчик контроля движения вращающегося уплотняющего элемента с подпружиненным маятником; датчики обоих типов связаны с вращающимися уплотняющими элементами транспортирующего узла сельскохозяйственной уборочной машины, и подключенных к блоку управления, который соединен с остановочным блоком привода сельскохозяйственной уборочной машины. Согласно предложенному решению датчик металла представляет собой интеллектуальный настраиваемый датчик, включающий блок усиления амплитуды сигнала, наводимого ферромагнитным предметом, и блок регистрации изменения магнитного поля по ширине, подпружиненный маятник датчика контроля движения вращающегося уплотняющего элемента, механически связан с корректирующей пружиной с противовесом, блок управления включает, по меньшей мере, блок сбора и обработки данных и блок информации, отображающий тип инородного тела и его местоположение в питателе. Интеллектуальный датчик металла может быть размещен внутри нижнего валка транспортирующего узла сельскохозяйственной уборочной машины, а также при необходимости внутри верхнего валка либо в обоих валках. Интеллектуальный датчик металла, выполнен с возможностью формирования сигнала либо «0», либо «металл». Блок усиления амплитуды сигнала, наводимого ферромагнитным предметом, и блок регистрации изменения магнитного поля по ширине подключены к блоку управления последовательно (в любой последовательности) исходя из предпочтительных условий обработки сигнала. Датчик контроля движения вращающегося уплотняющего элемента механически связан с верхним валком транспортирующего узла сельскохозяйственной уборочной машины и может быть установлен на любой из сторон питателя. Блок управления, в большинстве случаев, установлен в кабине оператора сельскохозяйственной уборочной машины, опционально может быть обеспечено удаленное расположение блока с удаленным управлением.

Предложенное решение поясняется чертежами.

Фиг.1 - Схема транспортирующего механизма уборочной машины;

Фиг.2 - Схема конструкции питающего валка и датчика металла;

Фиг.3 - Кинематическая схема конструкции датчика контроля движения.

Устройство для обнаружения инородных тел при работе сельскохозяйственной уборочной машины (фиг.1) установлено на транспортирующем узле 1 сельскохозяйственной уборочной машины. На раме 2 транспортирующего узла 1 в подшипниковых опорах 3 установлен нижний питающий валок 4, в котором расположен датчик металла 5 (преимущественная схема расположения), подключенный посредством кабеля 6 к блоку управления 7, который подключен к входу остановочного блока 8 транспортирующего узла 1. Подвижная часть транспортирующего узла 1 содержит уплотняющие вращающиеся элементы в виде двух верхних питающих валков 9 и 10, которые установлены на коромысле 11 уплотняющего механизма 12, причем последний закреплен на раме 2. На коромысле 11 закреплен датчика контроля движения вращающегося уплотняющего элемента 13 (датчик камня, преимущественная схема его расположения), соединительный кабель 14 датчика контроля движения 13 подключен к входу блока управления 7.

Устройство содержит интеллектуальный датчик металла 5 основным элементом которого являются катушки индуктивности 5.15.4 (фиг.2), количество которых выбирается исходя из конкретного исполнения уборочного устройства и датчик контроля движения вращающегося уплотняющего элемента 13 с подпружиненным маятником 13.3 (фиг.3). Датчик металла 5 и датчик контроля движения вращающегося уплотняющего элемента 13 связаны с вращающимися уплотняющими элементами (питающими валками) 4, 9 или 10 транспортирующего узла 1 сельскохозяйственной уборочной машины. Выходы датчиков 5 и 13 подключены к входу блока управления 7, выход которого соединен с входом остановочного блока привода сельскохозяйственной уборочной машины 8. Блок управления 7 расположен в кабине оператора сельскохозяйственной машины.

Датчик металла 5 включает блок усиления амплитуды сигнала, наводимого ферромагнитным предметом (блок разделения сигналов) 5.5, и блок регистрации изменения магнитного поля по ширине (блок определения зоны детектирования) 5.6, подключенные к входам блока управления 7 в порядке определяемым условиям измерения. Как и было указано, датчик металла 5 в большинстве случаев размещен внутри нижнего питающего валка 4 транспортирующего узла 1 сельскохозяйственной уборочной машины. В отдельных случаях датчик 5 может быть размещен внутри верхнего питающего валка 9, 10 или на нижнем 5 и верхнем 9, 10 валках.

Блок усиления амплитуды сигнала, наводимого ферромагнитным предметом 5.5, обеспечивает исключение влияния внешних и внутренних воздействий. Действие блока 5.5 основано на делении сигнала на полезный (наводимый на катушки индуктивности 5.15.4 попавшим в валки 4, 9, 10 ферромагнитным предметом 16) и ложный (наводимый внешними устройствами). Блок 5.5 усиливает амплитуду полезного сигнала и преобразует его в цифровой, таким образом, датчик металла выдает на блок управления 7 сигнал либо «0», либо «металл», что исключает сравнения с порогами, их регулировку и как следствие ложные срабатывания.

Блок регистрации изменения магнитного поля по ширине 5.6 обеспечивает определение места обнаружения ферромагнитного предмета 16 в валках 4, 9, 10 транспортирующего узла 1. Действие блока 5.6 основано на регистрации каждой катушкой индуктивности 5.15.4 изменений магнитного поля 15.115.4 по ширине А, при прохождении ферромагнитным предметом 16 в убранной массе, например, над нижним питающем валком 4. Сигнал от катушек индуктивности 5.15.4 подается в блок усиления амплитуды сигнала 5.5 и затем в 5.6 (предпочтительное последовательное расположение блоков 5.5 и 5.6). Блок определения зоны детектирования 5.6 выдает кодированный сигнал на блок управления 7. В блоке 7, кодированный сигнал, подается на блок сбора и обработки данных 7.1, который формирует выходной сигнал на остановочный блок 8 транспортирующего узла 1, что приводит к останову подачи убираемого материала. Одновременно блок сбора и обработки данных 7.1 подает сигнал на блок информации 7.2, где отображается тип обнаруженного инородного тела и его положение в валках 4, 9, 10 транспортирующего узла 1.

Подпружиненный маятник 13.3 датчика контроля движения вращающегося уплотняющего элемента, механически связан с корректирующей пружиной с противовесом 13.4 - механизмом коррекции. Датчик 13 механически связан с валком транспортирующего узла сельскохозяйственной уборочной машины (верхними 9, 10). Действие датчика 13 основано на измерении угла подпружиненного маятника 13.3 датчиком угла поворота 13.5. Движение одного из верхних уплотняющих валков 9, 10 приводит в движение маятник 13.3 датчика 13, для исключения его ложных срабатываний на динамические воздействия механизм коррекции 13.4 в виде пружины с противовесом 13.2 поджимает маятник к верхнему упору 13.1, закрепленного в корпусе датчика контроля движения 13, что исключает его отклонение и следовательно появление ложных срабатываний.

Устройство работает следующим образом. Питающие валки 4, 9, 10 транспортирующего узла 1 подают убираемый материал к измельчающему барабану, одновременно уплотняя его. При попадании в убираемый материал инородного тела, например, камня дополнительное воздействие на валок 9 (при расположении датчика 13 на валке 9) приводит его в движение. Это движение приводит к изменению положения маятника 13.3, измерение угла поворота маятника 13.3 производится датчиком угла поворота 13.5 и преобразуется в электрический сигнал и подается на вход блока управления 7. В блоке управления 7 сигнал, подается на блок сбора и обработки данных 7.1, где сравнивается с заданным значением. При превышении заданного значения блок сбора и обработки данных 7.1 выдает сигнал на остановочный блок 8 привода механизма транспортирующего узла 1, что приводит к останову подачи убираемого материала и одновременно отображает на блоке информации 7.2 тип обнаруженного инородного тела. При попадании в убираемый материал ферромагнитного предмета датчик металла 5, расположенный преимущественно в нижнем валке 4, формирует электрический сигнал, и подает его на вход блока управления 7. В блоке управления 7, сигнал, подается на блок сбора и обработки данных 7.1, который формирует выходной сигнал на остановочный блок 8 транспортирующего узла 1, что приводит к останову подачи убираемого материала. Одновременно блок сбора и обработки данных 7.1 подает сигнал на блок информации 7.2, где отображается тип обнаруженного инородного тела и его положение в транспортирующем узле 1.

Таким образом, предложено устройство для обнаружения инородных тел при работе сельскохозяйственной уборочной машины, обладающее повышенным качеством защиты ее рабочих частей.

1. Устройство для обнаружения инородных тел при работе сельскохозяйственной уборочной машины, содержащее датчик металла, в состав которого входят, по меньшей мере, две катушки индуктивности, и датчик контроля движения вращающегося уплотняющего элемента с подпружиненным маятником, связанные с вращающимися уплотняющими элементами транспортирующего узла сельскохозяйственной уборочной машины и подключенные к блоку управления, который соединен с остановочным блоком привода сельскохозяйственной уборочной машины, отличающееся тем, что датчик металла представляет собой интеллектуальный настраиваемый датчик, включающий блок усиления амплитуды сигнала, наводимого ферромагнитным предметом, и блок регистрации изменения магнитного поля по ширине, подпружиненный маятник датчика контроля движения вращающегося уплотняющего элемента механически связан с корректирующей пружиной с противовесом, а блок управления включает, по меньшей мере, блок сбора и обработки данных и блок информации, отображающий тип инородного тела и его местоположение в питателе.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что интеллектуальный датчик металла размещен внутри нижнего валка транспортирующего узла сельскохозяйственной уборочной машины.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что интеллектуальный датчик металла размещен внутри верхнего валка транспортирующего узла сельскохозяйственной уборочной машины.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что интеллектуальные датчики металла размещены внутри нижнего и верхнего валков транспортирующего узла сельскохозяйственной уборочной машины.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что интеллектуальный датчик металла выполнен с возможностью формирования сигнала либо «0», либо «металл».

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что последовательно подключены блок усиления амплитуды сигнала, наводимого ферромагнитным предметом, и блок регистрации изменения магнитного поля по ширине.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что последовательно подключены блок регистрации изменения магнитного поля по ширине и блок усиления амплитуды сигнала, наводимого ферромагнитным предметом.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчик контроля движения вращающегося уплотняющего элемента механически связан с верхними валками транспортирующего узла сельскохозяйственной уборочной машины и может быть установлен на любой из сторон питателя.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок сбора и обработки данных установлен в кабине оператора сельскохозяйственной уборочной машины.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок сбора и обработки данных установлен удаленно от кабины оператора сельскохозяйственной уборочной машины.