ЗАГАЛЬНІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
Агромостовая система є основою мостового землеробства і реалізує основний його принцип: рух машин по інженерній частині поля для виконання технологічних операцій на площі агротехнічної зони. Показники ефективності мостового землеробства залежать від розмірів і компоновки агромоста, прийнятими способами його функціонування, що визначаються, і пристроєм остову - ферми агромоста.
Простою і найочевиднішою компоновкою агромоста з поперечним рухом робочих органів є симетричний двоопорний агроміст (рис. 6.1а).
Машина цієї конструктивної схеми має два однакові опорно-ходових апарати - рушії 1, які при виконанні технологічного процесу переміщуються по транспортних доріжках уздовж загінки і на яких встановлена ферма 3 з рейковим шляхом по всій довжині і технологічним модулем 4. Технологічний модуль, який рухається по несучому рейковому шляху ферми, оснащений робочими органами і здійснює обробку одного або декількох рядків рослин. Для роботи агромоста за координатно-транспортним принципом поле повинне облаштовуватися транспортними (уздовж загінок) і польовими доріжками.
Рис. 6.1. Схеми агромостів різних типів і їх переміщення по полю:
а) - двоопорний симетричний, б) - двоконсольний,
в) - одноконсольний агроміст;
1 - опорно-ходовой апарат; 2 - підтримуючий візок; 3 - ферма агромоста;4 - технологічний модуль; 5 – противага
Для досягнення високої точності позиціонування робочих органів щодо рослин ферма під час роботи повинна залишатися нерухомою, а з рядка на рядок (з позиції на позицію) пересуватися при піднятих в транспортне положення робочих органах. Після обробки всіх рядків загінки агроміст рухається на наступну загінку по польовій доріжці, здійснюючи для переїзду транспортний рух в напрямі, перпендикулярному технологічному руху уздовж загінки.
Важливою перевагою двоопорного симетричного агромоста є можливість здійснення і човникової, і фронтально-стрічкової обробки рослин. Ця перевага істотна для машин закритого грунту, які працюють в жорстко обмеженому просторі теплиць з постійно встановленими рейками. Для машин відкритого грунту фронтальна обробка виявляється малоефективною із-за необхідності переміщення всього масивного моста при незначній відносній ширині захвату технологічного модуля. Істотним недоліком двоопорного симетричного агромоста є складність синхронізації роботи рушіїв для забезпечення строго паралельного руху ферми. Особливо істотним цей недолік стає при застосуванні рейкового шляху. Ця проблема добре відома і її доводиться вирішувати при створенні механізмів кранів, які обладнують обмежувачами перекосу. Ще одна проблема виникає із-за електричного кабельного живлення агромоста: прийнятий спосіб руху ускладнює механізм розмотування і змотування кабелю, який небажано перетягувати по полю.
Досконалішою слід рахувати компоновку двоконсольного агромоста (рис. 6.1б). Двоконсольна ферма застосована в добре відомій дощувальній машині ДДА-100М. Основні її переваги - наявність одного опорно-ходового апарату, що спрощує вирішення проблеми синхронізації рушіїв, і просторово-напружена конструкція консольної ферми, яка при невеликій власній масі забезпечує достатню жорсткість і міцність.
Для копіювання рельєфу поля і позиціонування по рядках ферма повинна мати шарнірне з'єднання з опорно-ходовим апаратом, яке допускає поворот ферми в горизонтальній площині, і шарнірне зчленування консолей, що допускає їх поворот у вертикальній площині. На кінцях консолей повинні встановлюватися частково розвантажені підтримуючі активні опори 2 з автономними приводами, датчиками положення щодо грунту по курсу і по висоті, а також чутливими елементами вертикального навантаження. Для руху підтримуючих опор на полі повинні облаштовуватися допоміжні доріжки. На консолях доцільно встановлювати два технологічні модулі, які здійснюють зустрічний рух, що дозволяє частково компенсувати реакції з боку знарядь і зменшити матеріаломісткість мостової системи в цілому. Додатково, застосування двох модулів зменшує надійність системи, оскільки при відмові одного з них другий теж повинен простоювати. У двоконсольного агромоста залишається проблема розмотування і змотування електричного кабелю.
Одноконсольний агроміст (рис. 6.1в) можна розглядати як одну консоль напружено-просторової конструкції з врівноважуючим баластом, винесеним від осі опорно-ходового апарату на деяку відстань, необхідну і достатню для розвантаження підтримуючої опори 2 і створення робочої напруги в консолі. Баластом може служити технологічне і енергетичне оснащення або витратні матеріали, розташування яких повинне автоматично коректуватися залежно від величини навантаження на підтримуючу опору 2. Такий агроміст з однієї доріжки за два проходи - вперед і назад, повинен обробляти дві загінки. Після проходу «вперед» в кінці загінки при повністю розвантаженій і вивішеній допоміжній опорі здійснюється розворот консолі на 180° навколо шарніра опорно-ходового апарату і продовжується робота по обслуговуванню суміжної загінки при русі «назад». Це вирішує проблему розмотування-змотування кабелю живлення, який немає необхідності переміщати в поперечному напрямі. Кількість і розташування транспортних і допоміжних доріжок на полі відповідає конструктивній схемі двоконсольного агромоста. Із-за необхідності виконання агромостом реверсивного руху для змотування кабелю, польових доріжок може бути в два рази менше, ніж у двоконсольного агромоста (одна з двох показаних на рис. (6.1в) польових доріжок може бути відсутня).
Враховуючи апріорні дані по матеріаломісткості ферм, перевагу слід віддати консольним фермам просторово-напруженої конструкції, тому далі розглядатимемо одноопорні схеми машин з одноконсольними фермами.
Окрім фронтального і човникового способів дії агромоста можливе комбіноване його функціонування. Для цього необхідно забезпечити одночасний рух всього моста із швидкістю Vм уздовж загінки і переміщення технологічного модуля із швидкістю Vт уздовж поставленої під кутом β ферми (рис. 6.2). При ширині захвату технологічного модуля Bт і довжині ферми моста Вм яка дорівнює ширині загінки Вз, необхідно витримати співвідношення sinβ= Vм/Vт≈Bт/Bм. Такий, досить складний для управління, рух можна здійснити лише при використанні електроприводу під контролем засобів автоматичного позиціонування елементів моста щодо поля.
Комбінований спосіб руху агромоста має істотний недолік, що утрудняє його використання: при досягненні технологічним модулем кінця рядка необхідне його повернення до попереднього розташування (холостий пробіг). Усунути цей недолік можна застосуванням двох і більше однакових технологічних модулів, які повертаються в початковий стан по іншим направляючим, чергуючись в роботі, або змінюючи знак кута β установки ферми корекцією положення рушіїв. У будь-якому випадку це приводить до ускладнень в пристрої і функціонуванні машини.
Рис. 6.2. Схема дії агромоста комбінованим способом
Вибір компоновки мостової машини нерозривно пов'язаний з необхідністю застосування електричного кабельного живлення. Проблеми кабельного живлення польових мобільних електроагрегатів (ПМЕ) детально досліджувалися при створенні електротракторів. Аналіз можливих способів передачі електроенергії мобільній машині приводить до висновку, що кабель, який сполучає мобільну машину із стаціонарною електромережею, повинен укладатися (розстилатися) на поверхні грунту.
Для тривалої безаварійної роботи найбільш дорогої частини ПМЕ - кабелю, почергові його розмотування і підбори повинні виконуватися з мінімальними натягненнями, без наїздів, волочіння і закручування.
Для агромоста, що переміщається по визначеним траєкторіям, проблеми, пов'язані з розстиланням і підбором кабелю, спрощуються, але не виключаються повністю. На рис. 6.3 приведена схема організації руху симетричного двоопорного агромоста.
Як видно з приведеної схеми, для виключення перетягання кабелю на кінцях агромоста повинно встановлюватися два кабелеприймача Кп1 і Кп2, що дозволяють проводити перемикання кабелю при переїздах з непарних загінок (1, 3, 5) в парні загінки (2, 4, 6) і перенесення його при переїздах з парних загінок в непарні. На кожну пару загінок потрібно встановлювати свої комутаційні пристрої (Тп1, Тп2) для з'єднання кабелю агромоста з мережею. Замість перемикання або перенесення кабелю між кабелеприймачами Кп1 і Кп2, можливе використання єдиного кабелеприйомного модуля, який при переїздах агромоста між загінками повинен переміщатися уздовж ферми або бути з’ємним з можливістю кріплення в різних точках ферми. Враховуючи необхідність переміщення бухти кабелю, що знаходиться під напругою, слід чекати суттєвого ускладнення конструкції агромоста в цілому.
Рис. 6.3. Схема руху симетричного двоопорного агромоста з кабельним живленням
Схема розмотування і підборів кабелю для симетричного двоконсольного агромоста приведена на рис. 6.4. Як видно з малюнка, розміщення кабеля повністю відповідає схемі роботи симетричного двоопорного агромоста зі всіма властивими йому недоліками.
Рис. 6.4 Організація руху симетричного двоконсольного агромоста при кабельному живленні
При використанні одноконсольного агромоста (рис. 6.5) потрібний всього один кабелеприймач, встановлений на ходовому візку агромоста, проте для забезпечення розстилання і підбору кабелю з'являється вимога обов'язкового проходу загінки в одну і іншу сторони, тобто, поле повинне ділитися на парне число загінок. В кінці проходу загінок і після переміщення на наступну загінку агроміст повинен розвертатися на 180°.
Рис. 6.5. Схема руху одноконсольного агромоста з кабельним живленням
Правильною організацією руху, як показано на рис. 6.5, виключається закручування кабелю, його експлуатація істотно спрощується. З погляду надійності кабелю і підвищення рівня безпеки експлуатації схема одноконсольного агромоста є переважною.
ЗАЛІКОВІ ПИТАННЯ:
1. Вкажіть основні схеми компоновки мостових модулів
2. Вкажіть основні переваги і недоліки одноконсольного мостового модуля.
3. Вкажіть основні переваги і недоліки двоконсольного мостового модуля.
4. Назвіть основні принципи координатно-транспортної системи.