DE102021006115A1 - Method and device for tilling arable land with rigid tools, in which the working movement of the tools is generated by superimposing a driving movement with a tool movement in such a way that a thrust effect can be achieved through the working resistance - Google Patents

Method and device for tilling arable land with rigid tools, in which the working movement of the tools is generated by superimposing a driving movement with a tool movement in such a way that a thrust effect can be achieved through the working resistance Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei der die Bewegung von starren Bodenbearbeitungswerkzeugen im Ackerboden gemäß Fig. 1 durch Überlagerung der Fahrbewegung VF, erzeugt von einer Trag- Zug- und Antriebseinheit 1, mit einer Werkzeugbewegung VW, erzeugt von einer Werkzeugzugeinrichtung 2, mit dem Ziel erfolgt, dass durch die auf diese Weise erzeugte Arbeitsbewegung VAder Werkzeuge im Boden zur Überwindung der Arbeitswiderstände F keine oder nur geringe Zugkraftanforderungen an die Trag- Zug- und Antriebseinheit 1 entstehen und statt dessen sogar eine Schubwirkung auf Trag- Zug- und Antriebseinheit 1 bewirkt werden kann.Da die Arbeitsgeschwindigkeit VAdurch Veränderung der Richtung und/oder der Geschwindigkeit der Werkzeugbewegung VWnach diesem Verfahren relativ unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit VFverändert werden kann, ist nach diesem Verfahren gleichzeitig während der Prozessdurchführung über die Arbeitsgeschwindigkeit VAund den Seitenabstand (Strichabstand 4) zwischen den Werkzeugen Einfluss auf das Arbeitsergebnis zu nehmen.Neben den bekannten Bodenbearbeitungswerkzeugen mit unsymmetrisch und symmetrisch zur Arbeitsrichtung wirkendem Arbeitswiderstand 3a und 3b kommen dabei auch erfindungsgemäße Bodenbearbeitungswerkzeuge 3c zur Anwendung, die auf der Basis von zinken-, keil- und plattenartigen Elementen einen rotationssymmetrischen Aufbau besitzen und damit in Arbeitsweise und Arbeitswiderstand von der Arbeitsrichtung unabhängig sind .The invention relates to a method and a device in which the movement of rigid tillage tools in the arable land according to FIG. with the aim that the working movement VA of the tools generated in this way in the ground to overcome the working resistance F causes no or only low tensile force requirements for the carrying, pulling and drive unit 1 and instead even a thrust effect on the carrying, pulling and driving unit 1 can be effected. Since the working speed VA can be changed relatively independently of the driving speed VF by changing the direction and/or the speed of the tool movement VW according to this method, the working speed VA and the lateral distance (dash distance 4) between the tools to influence the work result. In addition to the known soil cultivation tools with working resistance 3a and 3b acting asymmetrically and symmetrically to the working direction, soil cultivation tools 3c according to the invention are also used, which have a rotationally symmetrical structure on the basis of tine, wedge and plate-like elements and are therefore independent of the working direction in terms of working method and working resistance.

Description

Ackerböden werden mit dem Ziel bearbeitet, die Anbau- und Wachstumsbedingungen für die landwirtschaftlich genutzten Kulturen zu optimieren. Dazu erfolgen vorzugsweise ein Zerkleinern, Krümeln, Lockern, Durchmischen, Wenden und Einarbeiten von organischen Auflagen sowie gelegentlich auch Formen/Einebnen und Verdichten des Bodens. Dafür existieren unterschiedliche, vorwiegend starre Werkzeuge und Werkzeugkombinationen, die jeweils einzelne oder mehrere dieser Operationen realisieren.Arable land is cultivated with the aim of optimizing the cultivation and growth conditions for crops used in agriculture. This preferably involves crushing, crumbling, loosening, mixing, turning and incorporating organic layers, as well as occasionally shaping/leveling and compacting the soil. There are different, predominantly rigid tools and tool combinations for this, each of which implements one or more of these operations.

Die Wirkungsweise dieser starren Werkzeuge basiert vor allem auf zinken-, keil- und plattenförmigen Elementen, die mit entsprechender Geschwindigkeit durch den Ackerboden bewegt werden. Bei der für die Saatbettbereitung erforderlichen Feinkrümelung erfolgt meist eine Kombination mit walzenförmigen Werkzeugen. Die Arbeitswiderstände entgegen der Bewegungsrichtung sind durch entsprechende Zugkräfte zu überwinden. Zusätzlich wirkende Seiten- und Vertikalkräfte an den Werkzeugen werden mittels entsprechender Stützelemente an den Werkzeugen und/oder den Fahrwerken gegenüber Fahrbahn bzw. dem Ackerboden abgestützt.The mode of operation of these rigid tools is primarily based on tine, wedge and plate-shaped elements that are moved through the soil at a corresponding speed. The fine crumbling required for seedbed preparation is usually carried out in combination with roller-shaped tools. The working resistance against the direction of movement must be overcome by appropriate tensile forces. Additional lateral and vertical forces acting on the tools are supported by means of appropriate support elements on the tools and/or the chassis relative to the roadway or the farmland.

Arbeitsbewegung und -geschwindigkeit der Werkzeuge im Boden sind bei dieser Art der Bodenbearbeitung identisch mit der Fahrbewegung und -geschwindigkeit der Zugeinrichtung. Nach dieser Verfahrensweise wird gegenwärtig der überwiegende Teil der Bodenbearbeitungsmaßnahmen durchgeführt.With this type of tillage, the working movement and speed of the tools in the soil are identical to the travel movement and speed of the drawbar. According to this procedure, the majority of tillage measures are currently carried out.

Das Arbeitsergebnis, das vorzugsweise charakterisiert ist durch den Lockerungs- und Zerkleinerungsgrad des Ackerbodens, ist durch die Art und Geometrie der Werkzeuge und bei der üblichen Anwendung mehrerer Einzelwerkzeuge in einem Gerät auch von deren Zuordnung in Quer- und Längsrichtung zu beeinflussen. Ein weiterer Faktor ist die Arbeitsgeschwindigkeit, die einen entscheidenden Einfluss auf das Arbeitsergebnis hat und die werkzeugabhängig auch eine Erhöhung der Zugkraftanforderungen bewirkt.The work result, which is primarily characterized by the degree of loosening and comminution of the soil, is influenced by the type and geometry of the tools and, with the usual use of several individual tools in one device, by their assignment in the transverse and longitudinal directions. Another factor is the working speed, which has a decisive influence on the work result and, depending on the tool, also causes an increase in the pulling force requirements.

Wenn mit den auf der Basis von Erfahrungswerten angewendeten Werkzeugen und Parametern das gewünschte und bisher meist nur subjektiv bewertete Arbeitsergebnis nicht erreicht wird, dann bleibt gegenwärtig nur die Wiederholung mit den gleichen oder anderen Werkzeugen/ Parametern.If the tools and parameters applied on the basis of empirical values do not achieve the desired work result, which until now has mostly only been evaluated subjectively, then the only option at present is to repeat the process with the same or different tools/parameters.

Es sind keine Lösungskonzepte aus der Praxis bekannt, die einen oder mehrere dieser Einflussfaktoren oder Parameter für eine Regelung der Arbeitsqualität nutzen, mit Ausnahme der WO 2015/192827A1 , in der zur Steuerung des Arbeitsergebnisses von gezogenen Grubberwerkzeugen eine Veränderung von Arbeitstiefe, Anstell-/Schwenk-/Spreizwinkel während der Prozessdurchführung beschrieben ist. Dabei ist die Arbeitsgeschwindigkeit dieser Werkzeuge auch bei dieser Lösung stets identisch mit der Fahrgeschwindigkeit der Bodenbearbeitungsmaschine. Die vorliegende Erfindung bietet die Möglichkeit, die Arbeitsgeschwindigkeit der Werkzeuge unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit zu verändern.There are no known solutions from practice that use one or more of these influencing factors or parameters to regulate the quality of work, with the exception of WO 2015/192827A1 , in which a change in working depth, angle of attack/pivoting/spreading during the process is described in order to control the work result of towed cultivator tools. The working speed of these tools is always identical to the driving speed of the soil tillage machine with this solution as well. The present invention offers the possibility of changing the working speed of the tools independently of the driving speed.

Ein weiterer Defekt dieser Art der Bodenbearbeitung ist, dass die relativ hohen Zugkräfte (ein landwirtschaftlicher Traktor wird in der Regel aus der Sicht der Zugkraftanforderungen für die Bodenbearbeitung ausgelegt) über das Fahrwerk des Traktors gegenüber dem Boden als der landwirtschaftlichen Fahrbahn abzustützen sind. Durch den begrenzten Kraftschlussbeiwert zwischen Fahrwerk und Ackerboden sind dafür entsprechend hohe Stützlasten erforderlich, die schädliche Bodenverdichtungen erzeugen. Hinzu kommt, dass diese Kraftübertragung mit einem hohen Schlupf belastet ist, der einen direkten Energieverlust darstellt und darüber hinaus negative Auswirkungen auf das Bodengefüge hat. Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, diese Art von Arbeitswerkzeugen ohne oder mit nur geringen Zugkraftanforderungen an die Zugeinrichtung durch den Ackerboden zu bewegen.Another defect of this type of tillage is that the relatively high tractive forces (an agricultural tractor is usually designed from the point of view of the tractive force requirements for tillage) have to be supported via the tractor's chassis in relation to the ground as the agricultural roadway. Due to the limited coefficient of friction between the chassis and the soil, correspondingly high vertical loads are required, which cause damaging soil compaction. In addition, this power transmission is subject to a high level of slip, which represents a direct loss of energy and also has negative effects on the soil structure. With the present invention, it is possible to move this type of working tool through the farmland with little or no traction force required of the traction device.

BeschreibungDescription

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Bodenbearbeitung sind die starren Bodenbearbeitungswerkzeuge 3a, 3b, 3c an einer Werkzeugzugeinrichtung 2 befestigt, die unter einem Anstellwinkel α gegenüber der Fahrtrichtung schräg angeordnet und mit der Trag-, Zug- und Antriebseinheit 1 gekoppelt ist (1). Die Werkzeugzugeinrichtung 2 wird von der Trag-, Zug- und Antriebseinheit 1 angetrieben und dadurch die Bodenbearbeitungswerkzeuge 3 durch den Ackerboden gezogen. Durch die Überlagerung der Werkzeugbewegung VW in der Werkzeugzugeinrichtung 2 mit der Fahrbewegung VF der Trag-, Zug- und Antriebseinheit 1 ergeben sich Richtung und Geschwindigkeit VA der Werkzeuge 3 im Ackerboden.In the device according to the invention for soil cultivation, the rigid soil cultivation tools 3a, 3b, 3c are attached to a tool pulling device 2, which is arranged at an angle α to the direction of travel and is coupled to the carrying, pulling and driving unit 1 ( 1 ). The tool pulling device 2 is driven by the carrying, pulling and driving unit 1 and as a result the tillage tools 3 are pulled through the soil. The superimposition of the tool movement V W in the tool pulling device 2 with the travel movement V F of the carrying, pulling and drive unit 1 results in the direction and speed V A of the tools 3 in the soil.

Bei einer linearen Werkzeugbewegung VW und einem Verhältnis der Fahrgeschwindigkeit VF zur Werkzeuggeschwindigkeit VW gleich cosα ergibt sich eine Richtung für die Arbeitsbewegung VA der Werkzeuge im Ackerboden rechtwinklig zur Fahrtrichtung mit der Arbeitsgeschwindigkeit VA gleich Werkzeuggeschwindigkeit VW * sinα. Wenn es sich dabei um ein symmetrisch aufgebautes Werkzeug 3b handelt, dann verläuft der Arbeitswiderstand F des Werkzeuges entgegen der Arbeitsrichtung VA und damit ebenfalls rechtwinklig zur Fahrbewegung VF. Es entstehen somit keine Zugkraftanforderungen an die Trag-, Zug- und Antriebseinheit 1 durch die Arbeitsbewegung VA der Bodenbearbeitungswerkzeuge 3.With a linear tool movement V W and a ratio of the driving speed V F to the tool speed V W equal to cosα, a direction for the working movement V A of the tools in the field results at right angles to the direction of travel with the working speed V A equal to the tool speed V W * sinα. If the tool 3b is symmetrically constructed, then the working resistance F of the tool runs counter to the working direction V A and thus also at right angles to the travel movement VF . There are therefore no demands for traction on the carrying, traction and drive unit 1 due to the working movement V A of the tillage tools 3.

Der seitliche Abstand (Strichabstand 4) zum folgenden Werkzeug ergibt sich aus dem Werkzeugabstand 5 zwischen den an der Werkzeugzugeinrichtung 2 befestigten Werkzeugen 3 und dem Anstellwinkel α zu Werkzeugabstand 5*sinα (4).The lateral distance (line distance 4) to the following tool results from the tool distance 5 between the tools 3 fastened to the tool pulling device 2 and the setting angle α to the tool distance 5*sinα ( 4 ).

Wird bei unverändertem Anstellwinkel α = 60° und unveränderter Fahrgeschwindigkeit VF die Werkzeuggeschwindigkeit VW in der Werkzeugzugeinrichtung beispielsweise um den Faktor 1,5 erhöht, dann erhöht sich die Arbeitsgeschwindigkeit VA der Werkzeuge 3 um den Faktor 1,53 ( 4b1). In Verbindung damit verändert sich die Richtung der Arbeitsbewegung VA der Werkzeuge, die nun eine Komponente entgegen der Fahrtrichtung VF hat (4b1). Da die Wirkungsrichtung des Arbeitswiderstandes F mit der Richtung der Arbeitsgeschwindigkeit VA übereinstimmt, entsteht eine Kraftkomponente FY in Fahrtrichtung, die als Schubkraft auf die Trag-, Zug- und Antriebseinheit 1 wirkt. Gleichzeitig reduziert sich der Strichabstand 4 zwischen den Werkzeugen in diesem Fall um den Faktor 0,66 (4b1), wodurch zusätzlich zur Wirkung der erhöhten Arbeitsgeschwindigkeit die Intensität der Bearbeitung verstärkt wird.If the tool speed V W in the tool pulling device is increased by a factor of 1.5, for example, with an unchanged setting angle α = 60° and an unchanged travel speed V F , then the working speed V A of the tools 3 increases by a factor of 1.53 ( 4b1 ). In connection with this, the direction of the working movement V A of the tools changes, which now has a component opposite to the direction of travel V F ( 4b1 ). Since the direction of action of the working resistance F coincides with the direction of the working speed V A , a force component F Y arises in the direction of travel, which acts as a shearing force on the carrying, pulling and driving unit 1 . At the same time, the line spacing 4 between the tools is reduced in this case by a factor of 0.66 ( 4b1 ), which, in addition to the effect of increased working speed, increases the intensity of processing.

Ein exakter Querzug rechtwinklig zur Fahrtrichtung kann mit der veränderten Werkzeuggeschwindigkeit VW wieder hergestellt werden, wenn die Werkzeugzugeinrichtung 2 auf einen entsprechend größeren Anstellwinkel α geschwenkt wird, damit der Quotient aus Fahrgeschwindigkeit VF zur Werkzeuggeschwindigkeit VW wieder gleich = cosα ist. (4b2). Unter den Bedingungen gemäß 4b1 und 4b2 verändert sich die Stellung der Werkzeuge 3 zu ihrer Bewegungsrichtung VW. Das kann bei Werkzeugen mit unsymmetrisch und symmetrisch wirkendem Arbeitswiderstand 3a und 3b Einfluss auf Arbeitsweise und Arbeitsergebnis haben. Das ist insbesondere bei Scharpflugkörpern gegeben. Dem kann im Bedarfsfall mit einer erfindungsgemäßen Verdrehung der Werkzeuge 3a und 3b in der Werkzeugzugeinrichtung 2 um den Korrekturwinkel β begegnet werden.An exact transverse pull perpendicular to the direction of travel can be restored with the changed tool speed V W if the tool pulling device 2 is pivoted to a correspondingly larger angle of attack α, so that the quotient of the travel speed V F to the tool speed V W is again equal to = cosα. ( 4b2 ). Under the terms of 4b1 and 4b2 the position of the tools 3 changes in relation to their direction of movement V W . In the case of tools with asymmetrically and symmetrically acting working resistance 3a and 3b, this can have an impact on the way in which they work and the work result. This is particularly the case with sharp plow bodies. If necessary, this can be counteracted by rotating the tools 3a and 3b in the tool pulling device 2 by the correction angle β according to the invention.

Wird bei unverändertem Anstellwinkel α und unveränderter Fahrgeschwindigkeit VF die Werkzeuggeschwindigkeit VW in der Werkzeugzugeinrichtung 2 reduziert, dann verlaufen die Veränderungen für die Arbeitsgeschwindigkeit VA der Werkzeuge, den Strichabstand 4 und die Kraftwirkungen in entgegengesetzter Weise. (4c1, 4c2)If the tool speed V W in the tool pulling device 2 is reduced with an unchanged angle of attack α and an unchanged driving speed V F , then the changes for the working speed V A of the tools, the line spacing 4 and the force effects run in the opposite way. ( 4c1 , 4c2 )

Kommen Werkzeuge mit unsymmetrisch zur Arbeitsrichtung wirkendem Arbeitswiderstand 3a zur Anwendung, dann existiert auch bei exaktem Querzug rechtwinklig zur Fahrtrichtung eine Kraftkomponente FY in Fahrtrichtung und damit eine Schubwirkung auf die Trag-, Zug- und Antriebseinheit 1 (5). Dabei wurde die Größe des resultierenden Arbeitswiderstandes F proportional der Arbeitsgeschwindigkeit VA der Werkzeuge angenommen.If tools with a working resistance 3a acting asymmetrically to the working direction are used, then there is a force component F Y in the driving direction even with an exact transverse pull at right angles to the driving direction and thus a shearing effect on the carrying, pulling and driving unit 1 ( 5 ). The size of the resulting working resistance F was assumed to be proportional to the working speed V A of the tools.

Eine andere Möglichkeit ist die Anwendung der erfindungsgemäßen Werkzeuge 3c, deren Arbeitsweise und Arbeitswiderstand unabhängig von der Richtung der Arbeitsbewegung VA ist, wodurch die Veränderung der genannten Parameter zur Anpassung an die Gegebenheiten und die Beeinflussung/Regelung der Schubwirkung und der Intensität der Bearbeitung bzw. des Arbeitsergebnisses in weiten Grenzen möglich ist, darunter auch eine Umkehr der Werkzeugbewegung VW in der Werkzeugzugeinrichtung 2 (6).Another possibility is the use of the tools 3c according to the invention, the mode of operation and working resistance of which is independent of the direction of the working movement V A , which makes it possible to change the parameters mentioned to adapt to the circumstances and to influence/regulate the thrust effect and the intensity of the processing or processing. of the work result is possible within wide limits, including a reversal of the tool movement V W in the tool pulling device 2 ( 6 ).

Da die Arbeitsqualität gegenwärtig hauptsächlich durch das erzeugte Oberflächenprofil und die Aggregatgröße der Bodenteilchen charakterisiert wird, können für die Messung dieser Parameter unter anderem Ultraschall-, Mikrowellen-, Laser- sowie Bildanalysen eingesetzt werden, mit denen im Labormaßstab bereits tragfähige Ergebnisse erzielt wurden. Allerdings fehlen bisher die Verbindung von solchen Messwerten zu den aus acker- und pflanzenbaulicher Sicht geforderten Zielstellungen und damit die Sollwerte für eine solche Regelung. Dazu können die schon früher angewandten subjektiven Bonituren eine wichtige Grundlage bilden.Since the quality of work is currently mainly characterized by the generated surface profile and the aggregate size of the soil particles, ultrasonic, microwave, laser and image analyzes can be used to measure these parameters, with which viable results have already been achieved on a laboratory scale. However, the connection of such measured values to the objectives required from an arable and crop production point of view and thus the target values for such a regulation have so far been lacking. For this purpose, the previously used subjective ratings can form an important basis.

Um die mit der Veränderung des Anstellwinkels α verbundenen Veränderungen der Arbeitsbreite des Aggregates auszugleichen, kann die Länge der Werkzeugzugeinrichtung 2 verändert werden.In order to compensate for the changes in the working width of the unit associated with the change in the angle of attack α, the length of the tool pulling device 2 can be changed.

Zum Kompensieren der in Arbeitsrichtung VA der Werkzeuge quer zur Fahrtrichtung VF entstehenden Horizontalkräfte ist es zweckmäßig, mindestens zwei Werkzeugzugeinrichtung 2 mit gegenläufiger Arbeitsrichtung anzuordnen und mit der Trag-, Zug- und Antriebseinheit 1 zu koppeln (1).In order to compensate for the horizontal forces occurring in the working direction V A of the tools transversely to the direction of travel V F , it is expedient to arrange at least two tool pulling devices 2 working in opposite directions and to couple them to the carrying, pulling and driving unit 1 ( 1 ).

Ein mittig zwischen den gegenläufig arbeitenden Werkzeugzugeinrichtungen 2 angeordnetes Bodenbearbeitungswerkzeug 6 dient der Bearbeitung der ggf. in diesem Bereich verbleibenden unzureichend bearbeiteten Fläche und kann erfindungsgemäß zusätzlich mittels einer Tiefenregelung zur Beeinflussung der Wirkung der von den Werkzeugen erzeugten Schubkräfte auf die Trag-, Zug- und Antriebseinheit 1 genutzt werden (1).A soil cultivation tool 6 arranged in the middle between the tool pulling devices 2 working in opposite directions is used to work the insufficiently worked surface that may remain in this area and, according to the invention, can also be controlled by means of depth control to influence the effect of the thrust forces generated by the tools on the carrying, pulling and driving unit 1 are used ( 1 ).

Auch bei dieser Art der Bodenbearbeitung kann für die Saatbettbereitung und damit für eine Feinkrümelung/Verdichtung/Einebnung erfindungsgemäß eine Kombination mit walzenförmigen Werkzeugen 7 erfolgen, die zusätzlich zur vertikalen Abstützung der Werkzeugträger auf der bearbeiteten Fläche genutzt werden (1).With this type of tillage, too, a combination with roller-shaped work can be used according to the invention for seedbed preparation and thus for fine crumbling/compacting/levelling testify 7, which are used in addition to the vertical support of the tool carrier on the machined surface ( 1 ).

Um die zulässigen Abmessungen des Aggregates für den Straßentransport zu erreichen, können die Werkzeugzugeinrichtungen 2 in Abhängigkeit von ihrer Länge entweder in die Vertikale oder nach hinten geschwenkt werden.In order to achieve the permissible dimensions of the unit for road transport, the tool pulling devices 2 can be pivoted either vertically or backwards, depending on their length.

Es ist dargestellt in:

  • 1:
    • Eine Trag-, Zug-, und Antriebseinheit 1 mit zwei V-förmig unter dem Anstellwinkel α gekoppelten Werkzeugzugeinrichtungen 2, die in diesem Fall auf einem Hülltrieb mit geradliniger Werkzeugbewegung und starr angelenkten Werkzeugen 3c basieren, kombiniert mit einem Bodenbearbeitungswerkzeug 6 für die Bearbeitung der Fläche zwischen den Werkzeugzugeinrichtung 2 und einem walzenförmigen Bodenbearbeitungswerkzeug 7 zur Feinkrümelung/Verdichtung/Einebnung und Abstützung
  • 2:
    • Beispiel für eine Werkzeugzugeinrichtung 2 mit geradliniger Werkzeugbewegung auf der Basis eines Hülltriebes mit Steuermechanismus für eine gleiche Stellung der Werkzeuge 3 während des gesamten Umlaufs
  • 3:
    • Beispiele für Bodenbearbeitungswerkzeuge mit unsymmetrisch (3a) und symmetrisch (3b) wirkendem Arbeitswiderstand sowie stab-, kegel- und scheibenförmige sowie zylindroidale Werkzeuge 3c mit einem in allen Bewegungsrichtungen gleichen Arbeitswiderstand
  • 4:
    • Beispiele für die Richtung und Größe der Arbeitsgeschwindigkeit VA und den Strichabstand 4 der Werkzeuge auf der Grundlage verschiedener Werte für die Werkzeuggeschwindigkeit VW und der Fahrgeschwindigkeit VF sowie den Anstellwinkel α der Werkzeugzugeinrichtung 2, die hier mit Werkzeugen mit symmetrisch wirkendem Arbeitswiderstand 3b ausgestattet ist.
  • 5:
    • Die Beispiele für die Richtung und Größe der Arbeitsgeschwindigkeit VA und den Strichabstand 4 der Werkzeuge auf der Grundlage verschiedener Werte für die Werkzeuggeschwindigkeit VW und der Fahrgeschwindigkeit VF sowie den Anstellwinkel α der Werkzeugzugeinrichtung 2 gemäß 4 sind hierbei mit Werkzeugen mit unsymmetrisch wirkendem Arbeitswiderstand 3a ausgestattet. Dargestellt sind die sich daraus ergebenden Kraftwirkungen auf die Werkzeugzugeinrichtung2 bzw. die Trag-, Zug- und Antriebseinheit 1 mit den in Fahrtrichtung wirkenden Komponenten FY und den quer zur Fahrtrichtung wirkenden Komponenten FX.
  • 6:
    • Beispiele für die Richtung und Größe der Arbeitsgeschwindigkeit VA und den Strichabstand 4 der Werkzeuge auf der Grundlage verschiedener Werte für die Werkzeuggeschwindigkeit VW und die Fahrgeschwindigkeit VF sowie den Anstellwinkel α der Werkzeugzugeinrichtung 2, die ausgehend von einem Anstellwinkel α = 90° (quer zur Fahrtrichtung) einerseits bis 45° in Fahrtrichtung und andererseits bis α = - 60° entgegen der Fahrtrichtung geschwenkt wurde. Dabei ist auch eine Umkehr der Bewegungsrichtung der Werkzeuge in der Werkzeugzugeinrichtung (Rücklauf) betrachtet. Für einen solchen Arbeitsbereich erfolgt die Ausstattung mit Werkzeugen 3c mit von der Bewegungsrichtung unabhängigen Arbeitsweise/Arbeitswiderstand.
It is represented in:
  • 1 :
    • A carrying, pulling and driving unit 1 with two tool pulling devices 2 coupled in a V-shape at the angle of attack α, which in this case are based on an enveloping drive with linear tool movement and rigidly linked tools 3c, combined with a soil tillage tool 6 for tilling the area between the tool pulling device 2 and a cylindrical tillage tool 7 for fine crumbling/compacting/leveling and support
  • 2 :
    • Example of a tool pulling device 2 with linear tool movement based on an enveloping drive with a control mechanism for the same position of the tools 3 during the entire revolution
  • 3 :
    • Examples of soil tillage tools with asymmetrical (3a) and symmetrical (3b) working resistance as well as rod-, conical- and disc-shaped as well as cylindrical tools 3c with a working resistance that is the same in all directions of movement
  • 4 :
    • Examples of the direction and size of the working speed V A and the line spacing 4 of the tools based on various values for the tool speed V W and the driving speed V F as well as the angle of attack α of the tool pulling device 2, which is equipped here with tools with symmetrically acting working resistance 3b .
  • 5 :
    • The examples for the direction and size of the working speed V A and the line spacing 4 of the tools on the basis of different values for the tool speed V W and the driving speed V F as well as the angle α of the tool pulling device 2 according to 4 are equipped with tools with an asymmetrical working resistance 3a. Shown are the resulting force effects on the tool pulling device 2 or the carrying, pulling and driving unit 1 with the components F Y acting in the direction of travel and the components F X acting transversely to the direction of travel.
  • 6 :
    • Examples of the direction and size of the working speed V A and the line spacing 4 of the tools based on various values for the tool speed V W and the driving speed V F as well as the angle of attack α of the tool pulling device 2, which, starting from an angle of attack α = 90° (transverse to the direction of travel) on the one hand up to 45° in the direction of travel and on the other hand up to α = - 60° against the direction of travel. A reversal of the direction of movement of the tools in the tool pulling device (return) is also considered. For such a work area, the tools 3c are equipped with working methods/working resistance that are independent of the direction of movement.

BezugszeichenlisteReference List

11
Trag-, Zug- und AntriebseinheitCarrying, pulling and driving unit
22
Werkzeugzugeinrichtungtool pulling device
3a3a
starre Bodenbearbeitungswerkzeuge mit unsymmetrisch wirkendem ArbeitswiderstandRigid tillage tools with asymmetrical working resistance
3b3b
starre Bodenbearbeitungswerkzeuge mit symmetrisch wirkendem ArbeitswiderstandRigid tillage tools with symmetrically acting working resistance
3c3c
starre Bodenbearbeitungswerkzeuge mit in allen Bewegungsrichtungen gleicher Arbeitsweise und gleichem ArbeitswiderstandRigid tillage tools with the same mode of operation and the same working resistance in all directions of movement
44
Strichabstanddash spacing
55
Werkzeugabstandtool spacing
66
mittig angeordnetes Bodenbearbeitungswerkzeug mit Tiefenregelungcentrally arranged tillage tool with depth control
77
Walzenförmige Werkzeuge zur Feinkrümelung/Verdichtung/Einebnung/Abstützung Cylindrical tools for fine crumbling/compacting/leveling/supporting
VWVW
Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit der Werkzeuge in der Werkzeugzugeinrichtung 2Direction of movement and speed of the tools in the tool pulling device 2
VFvf
Richtung und Geschwindigkeit der FahrbewegungDirection and speed of the driving movement
VAv.a
Richtung und Geschwindigkeit der Arbeitsbewegung der Werkzeuge im AckerbodenDirection and speed of the working movement of the tools in the soil
Ff
Arbeitswiderstand des BodenbearbeitungswerkzeugsWorking resistance of the tillage tool
FXfx
Arbeitswiderstand des Bodenbearbeitungswerkzeugs quer zur FahrtrichtungWorking resistance of the tillage implement transverse to the direction of travel
FYFY
Arbeitswiderstand des Bodenbearbeitungswerkzeugs in FahrtrichtungWorking resistance of the tillage tool in the direction of travel
αa
Anstellwinkelangle of attack
ββ
Korrekturwinkelcorrection angle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • WO 2015/192827 A1 [0006]WO 2015/192827 A1 [0006]

Claims (9)

Verfahren zur Bodenbearbeitung mit starren Werkzeugen dadurch gekennzeichnet, dass eine solche Arbeitsbewegung der Werkzeuge im Ackerboden durch Überlagerung der Fortbewegung/Fahrbewegung mit einer Werkzeugbewegung erzeugt wird, dass durch die auf diese Weise erzeugte Arbeitsbewegung zur Überwindung der Arbeitswiderstände keine oder nur geringe Zugkraftanforderungen entstehen und statt dessen eine Schubwirkung bewirkt werden kann.Method for tilling the soil with rigid tools, characterized in that such a working movement of the tools in the soil is generated by superimposing the locomotion/driving movement with a tool movement, that the working movement generated in this way to overcome the working resistances results in no or only low traction requirements and instead a thrust effect can be achieved. Verfahren zur Bodenbearbeitung mit starren Werkzeugen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, das die Bewegungsrichtung der Werkzeuge im Boden sowie deren Geschwindigkeit/Arbeitsgeschwindigkeit durch Veränderung der Richtung und/oder der Geschwindigkeit der Werkzeugbewegung relativ unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit verändert und dadurch in Verbindung mit dem sich gleichzeitig veränderndem Seitenabstand (Strichabstand) zwischen den Werkzeugen während der Prozessdurchführung Einfluss auf die Bearbeitungsintensität und das Arbeitsergebnis genommen werden kann.Procedures for soil tillage with rigid tools claim 1 characterized in that the direction of movement of the tools in the soil and their speed/working speed are changed relatively independently of the driving speed by changing the direction and/or the speed of the tool movement and thereby in connection with the simultaneously changing lateral distance (line distance) between the tools during the Process implementation can influence the processing intensity and the work result. Vorrichtung zur Bodenbearbeitung auf der Grundlage des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine Werkzeugzugeinrichtung die Erzeugung der Werkzeugbewegung mittels eines geeigneten mechanisch, hydraulisch, pneumatisch, elektrisch/elektromagnetisch angetriebenen Mechanismus bewirkt, die mit einer Trag-, Zug- und Antriebseinheit (Traktor) gekoppelt und in ihrer Position zumindest in der Horizontalebene gegenüber der Trag-, Zug- und Antriebseinheit (Traktor) schwenkbar/veränderbar ist und mit verstellbarer Geschwindigkeit von dieser angetrieben wird.Device for tillage based on the claim 1 characterized in that a tool pulling device causes the tool movement to be generated by means of a suitable mechanically, hydraulically, pneumatically, electrically/electromagnetically driven mechanism which is coupled to a carrying, pulling and driving unit (tractor) and whose position can be adjusted at least in the horizontal plane relative to the Carrying, pulling and driving unit (tractor) can be pivoted/changed and is driven by it at an adjustable speed. Verfahren und Vorrichtung zur Bodenbearbeitung nach den Ansprüchen 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, dass neben den bekannten Bodenbearbeitungswerkzeugen mit unsymmetrisch und symmetrisch zur Arbeitsrichtung wirkendem Arbeitswiderstand auch erfindungsgemäße Bodenbearbeitungswerkzeuge zur Anwendung kommen, die auf der Basis von zinken-, keil- und plattenartigen Elementen einen rotationssymmetrischen Aufbau besitzen und damit als stab-, kegel-, und scheibenförmige sowie zylindroidale Werkzeuge in Arbeitsweise und Arbeitswiderstand von der Arbeitsrichtung unabhängig sind und aus der Sicht eines gleichmäßigen Verschleißes außerhalb der Prozessdurchführung gegenüber der Arbeitsrichtung gelegentlich etwas gedreht werden können.Method and device for tillage according to claims 1 , 2 and 3 characterized in that in addition to the known tillage tools with working resistance acting asymmetrically and symmetrically to the working direction, tillage tools according to the invention are also used, which have a rotationally symmetrical structure on the basis of prong-, wedge- and plate-like elements and are therefore rod-, cone- and Disc-shaped and cylindrical tools are independent of the working direction in terms of their working method and working resistance and, in order to ensure even wear outside of the process, they can occasionally be turned slightly relative to the working direction. Bodenbearbeitungswerkzeuge nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge mit der Werkzeugzugeinrichtung entweder starr, elastisch oder gelenkig gefedert verbunden sind, über einen Steuermechanismus während des gesamten Umlaufs in der Arbeitsposition gehalten werden und/oder bei den Werkzeugen mit unsymmetrisch und symmetrisch wirkendem Arbeitswiderstand mittels eines Verstellmechanismus in ihrer horizontalen Winkelstellung zur Arbeitsrichtung verändert werden können.tillage tools claim 4 characterized in that the tools are connected to the tool pulling device either rigidly, elastically or with articulated springs, are held in the working position by a control mechanism throughout the entire revolution and/or in the case of tools with asymmetrically and symmetrically acting working resistance by means of an adjustment mechanism in their horizontal angular position can be changed to work direction. Verfahren und Vorrichtung zur Bodenbearbeitung nach den Ansprüchen 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, dass mit geeigneten Sensoren das Arbeitsergebnis ermittelt und mit einem Sollwert verglichen wird und dieser mit Hilfe der möglichen Veränderungen, insbesondere der Betriebsparameter Arbeitsgeschwindigkeit und seitlicher Werkzeugabstand (Strichabstand, Arbeitsbreite) als Regelgröße dient.Method and device for tillage according to claims 1 , 2 and 3 characterized in that the work result is determined with suitable sensors and compared with a target value and this is used as a control variable with the help of possible changes, in particular the operating parameters working speed and lateral tool spacing (line spacing, working width). Vorrichtung zur Bodenbearbeitung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausgleich der horizontalen Kräfte rechtwinklig zur Fahrtrichtung mindestens zwei Werkzeugzubeinrichtungen mit gegenläufiger Arbeitsrichtung angeordnet und mit der Trag-, Zug- und Antriebseinheit (Traktor) gekoppelt sind.Device for tillage according to claim 3 characterized in that in order to balance the horizontal forces at right angles to the direction of travel, at least two tool attachment devices are arranged with opposite working directions and are coupled to the carrying, pulling and driving unit (tractor). Vorrichtung zur Bodenbearbeitung nach Anspruch 3 und 7 dadurch gekennzeichnet, dass mittig zwischen den gegenläufig arbeitenden Werkzeugzugeinrichtungen ein tiefenverstellbares Bodenbearbeitungswerkzeug angeordnet ist, das der Bearbeitung der ggf. in diesem Bereich verbleibenden unzureichend bearbeiteten Fläche dient und zusätzlich mittels einer Tiefenregelung zur Beeinflussung der Wirkungen der von den Arbeitswiderständen an den Werkzeugen erzeugten Schubkräfte genutzt werden kann.Device for tillage according to claim 3 and 7 characterized in that a depth-adjustable tillage tool is arranged in the middle between the tool pulling devices that work in opposite directions, which is used to work the insufficiently worked area that may remain in this area and is also used by means of a depth control to influence the effects of the shear forces generated by the working resistances on the tools can. Vorrichtung zur Bodenbearbeitung nach Anspruch 3 und 7 dadurch gekennzeichnet, dass für eine zusätzliche Feinkrümelung; Verdichtung, Einebnung des Bodens neben oder hinter den Werkzeugen oder hinter den Werkzeugzugeinrichtungen eine Kombination mit walzenförmigen Werkzeugen angeordnet ist, die zusätzlich zur vertikalen Abstützung der Werkzeugzugeinrichtungen auf der bearbeiteten Fläche genutzt werden kann.Device for tillage according to claim 3 and 7 characterized in that for an additional fine crumbling; Compaction, leveling of the ground next to or behind the tools or behind the tool pulling devices, a combination with cylindrical tools is arranged, which can be used in addition to the vertical support of the tool pulling devices on the worked area.
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