BE1026188B1 - Forage harvester with cutting length-dependent speed of the conditioning device - Google Patents
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- BE1026188B1 BE1026188B1 BE20190022A BE201900022A BE1026188B1 BE 1026188 B1 BE1026188 B1 BE 1026188B1 BE 20190022 A BE20190022 A BE 20190022A BE 201900022 A BE201900022 A BE 201900022A BE 1026188 B1 BE1026188 B1 BE 1026188B1
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- A01F—PROCESSING OF HARVESTED PRODUCE; HAY OR STRAW PRESSES; DEVICES FOR STORING AGRICULTURAL OR HORTICULTURAL PRODUCE
- A01F29/00—Cutting apparatus specially adapted for cutting hay, straw or the like
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Abstract
Ein Feldhäcksler (10) umfasst eine zum Erreichen einer gewünschten Schrittlänge mit veränderbarer Drehzahl antreibbare Häckseltrommel (22). Die Drehzahl von Konditionierwalzen (28, 28’) hangt von der Drehzahl der Häckseltrommel (22) ab.A forage harvester (10) comprises a chopper drum (22) which can be driven at variable speed in order to achieve a desired step length. The speed of conditioning rollers (28, 28 ') depends on the speed of the chopper drum (22).
Description
Feldhäcksler mit schnittlängenabhängiger Drehzahl der KonditioniereinrichtungForage harvester with cutting length-dependent speed of the conditioning device
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft einen Feldhäcksler mit:The invention relates to a forage harvester with:
einem tragenden Fahrgestell, einem Antriebsmotor, einem ersten Antriebsstrang zwischen dem Antriebsmotor und einer Häckseltrommel, der ein veränderbares Übersetzungsverhältnis aufweist, einem zweiten Antriebsstrang zwischen dem Antriebsmotor und Vorpresswalzen eines stromauf der Häckseltrommel angeordneten Einzugskanals, der ein veränderbares Übersetzungsverhältnis aufweist, einer Steuereinrichtung, die mit einer Vorgabeeinrichtung zur Vorgabe einer gewünschten Schnittlänge verbunden und eingerichtet ist, die Übersetzungsverhältnisse des ersten und zweiten Antriebsstrangs abhängig von der gewünschten Schnittlänge zu variieren, und einer Konditioniereinrichtung mit gegensinnig antreibbaren, stromab der Häckseltrommel angeordneten Konditionierwalzen, die durch einen dritten Antriebsstrang mit dem Antriebsmotor verbunden sind.a supporting chassis, a drive motor, a first drive train between the drive motor and a chopper drum that has a variable transmission ratio, a second drive train between the drive motor and pre-pressing rollers of a feed channel arranged upstream of the chopper drum, which has a changeable transmission ratio, a control device that with a Specification device for specifying a desired cutting length is connected and set up to vary the transmission ratios of the first and second drive trains depending on the desired cutting length, and a conditioning device with mutually drivable conditioning rollers arranged downstream of the chopping drum and connected to the drive motor by a third drive train.
Technologischer HintergrundTechnological background
Feldhäcksler dienen zur Ernte von ganzen Pflanzen oder ihren Teilen, die im Betrieb mittels eines Erntevorsatzes von einem Feld aufgenommen, durch Vorpresswalzen zusammengedrückt und einer Häckseltrommel zugeführt werden, deren Häckselmesser die Pflanzen im Zusammenwirken mit einem Gegenmesser zerschneiden. Anschließend werden die zerschnittenen Pflanzen oder -teile optional einer Konditioniereinrichtung zugeführt und durch einen Nachbeschleuniger in einen Auswurfkrümmer gefördert, der sie auf ein Transportfahrzeug überlädt. Die geernteten Pflanzen dienen in der Regel als Viehfutter oder zur Biogaserzeugung.Forage harvesters are used to harvest whole plants or their parts, which are taken from a field in operation by means of a header, pressed together by pre-pressing rollers and fed to a chopper drum, the chopper knives of which cut the plants together with a counter knife. The cut plants or parts are then optionally fed to a conditioning device and conveyed by a post-accelerator into an ejection manifold which loads them onto a transport vehicle. The harvested plants are usually used as animal feed or for biogas production.
BE2019/0022BE2019 / 0022
Derzeit werden Feldhäcksler durch einen Verbrennungsmotor angetrieben, der zumindest jene Komponenten mit dem größten Leistungsbedarf (Häckseltrommel, Konditioniereinrichtung und Nachbeschleuniger) über einen mechanischen Antriebsstrang antreibt. Die Vorpresswalzen und der Erntevorsatz können mechanisch oder hydrostatisch angetrieben werden, um veränderbare Drehzahlen zur Anpassung an die gewünschte Schnittlänge zu realisieren (s. beispielsweise EP 2 132 973 Al). Es wurde auch schon vorgeschlagen, zwecks Erreichens einer gewünschten Schnittlänge oder einer verbrauchsgünstigen Drehzahl des Verbrennungsmotors die Häckseltrommel zumindest teilweise hydrostatisch (DE 196 32 977 Al, EP 1 609 349 Al) oder elektromotorisch (EP 1 174 019 Al) anzutreiben, und auch ein drehzahlveränderlicher Antrieb des Nachbeschleunigers wurde vorgeschlagen (EP 1 752 037 Al, DE 10 2007 022 077 Al), wie auch ein drehzahlveränderlicher Antrieb von Komponenten eines Erntevorsatzes (EP 1 609 351 Al).Forage harvesters are currently powered by an internal combustion engine, which drives at least those components with the greatest power requirements (chopper drum, conditioning device and post-accelerator) via a mechanical drive train. The pre-pressing rollers and the header can be driven mechanically or hydrostatically in order to implement variable speeds for adaptation to the desired cutting length (see, for example, EP 2 132 973 A1). It has also been proposed to drive the chopping drum at least partially hydrostatically (DE 196 32 977 Al, EP 1 609 349 Al) or electromotively (EP 1 174 019 Al) in order to achieve a desired cutting length or a fuel speed that is favorable for consumption, and also a variable speed Propulsion of the post-accelerator has been proposed (EP 1 752 037 Al, DE 10 2007 022 077 Al), as has a variable-speed drive of components of a header (EP 1 609 351 Al).
Die Konditioniereinrichtung umfasst üblicherweise zwei oder mehr gegensinnig angetriebene, zusammenwirkende Walzen, die durch eine Federkraft gegeneinander vorgespannt sind und zwischen denen das Häckselgut hindurchgeführt wird. Die Konditioniereinrichtung wird bei der Maisernte verwendet, um die im Häckselgut enthaltenen Körner anzuschlagen und die Verdaulichkeit des Futters zu verbessern. Die Walzen der Konditioniereinrichtung sind üblicherweise mit sich in axialer Richtung erstreckenden Zähnen oder Kanten versehen, sodass man einen nicht-kreisförmigen, profilierten Querschnitt der Walzen erhält (s. beispielsweise DE 83 02 421 Ul). Um bei derartigen, im Wesentlichen zylindrischen Konditionierwalzen den Einwirkungsgrad auf das Erntegut zu verändern, wird üblicherweise die Relativdrehzahl beider Konditionierwalzen variiert, wozu im einfachsten Fall Riemenscheiben des gemeinsamen, vom Antrieb eines Nachbeschleunigers abgeleiteten Antriebsstranges (s. DE 10 2014 219 049 Al) einer oder beider Konditionierwalzen gegen Riemenscheiben mit anderem Durchmesser ausgetauscht werden. Zur Drehzahländerung bei laufendem Betrieb ausThe conditioning device usually comprises two or more mutually driven, cooperating rollers which are biased against each other by a spring force and between which the chopped material is passed. The conditioning device is used during the maize harvest to strike the grains contained in the chopped material and to improve the digestibility of the feed. The rollers of the conditioning device are usually provided with teeth or edges extending in the axial direction, so that a non-circular, profiled cross section of the rollers is obtained (see, for example, DE 83 02 421 Ul). In order to change the degree of impact on the crop with such essentially cylindrical conditioning rollers, the relative speed of both conditioning rollers is usually varied, for which purpose in the simplest case pulleys of the common drive train (see DE 10 2014 219 049 A1) derived from the drive of a post-accelerator (or DE) both conditioning rollers can be exchanged for pulleys with a different diameter. To change the speed during operation
BE2019/0022 der Kabine des Feldhäckslers heraus wurde vorgeschlagen, eine der Konditionierwalzen mit einem Hydraulikmotor anzutreiben (EP 1 156 712 Al), oder beide Konditionierwalzen mit einem gemeinsamen Riemenantrieb anzutreiben und bei einer Konditionierwalze den mechanischen Antrieb mit einem zweiten, drehzahlveränderlichen Antrieb zu überlagern, der durch einen Hydraulikmotor bereitgestellt werden kann, um deren Drehzahl zu verstellen (DE 10 2013 1 10 636 Al), oder beide Konditionierwalzen über je einen Riemenvariator drehzahlveränderlich anzutreiben (DE 10 2016 211 570 Al). Der Einwirkungsgrad der Konditioniereinrichtung wird, neben einem evtl. Drehzahlunterschied, auch durch den Abstand zwischen den Konditionierwalzen und/oder deren Andruckkraft bestimmt und kann abhängig von der Erntegutfeuchte (EP 1 166 619 Al), der Schnittlänge (EP 2 361 495 Al) oder einem mittels einer Kamera erfassten Anteil nicht angeschlagener Körner (EP 2 232 978 Al) verstellt werden.BE2019 / 0022 from the cab of the forage harvester it was proposed to drive one of the conditioning rollers with a hydraulic motor (EP 1 156 712 A1), or to drive both conditioning rollers with a common belt drive and to overlay the mechanical drive with a second, variable-speed drive on a conditioning roller, which can be provided by a hydraulic motor in order to adjust their speed (DE 10 2013 1 10 636 Al), or to drive both conditioning rollers with variable speeds using a belt variator (DE 10 2016 211 570 Al). In addition to a possible speed difference, the degree of effectiveness of the conditioning device is also determined by the distance between the conditioning rollers and / or their pressure force and can be dependent on the crop moisture (EP 1 166 619 Al), the cutting length (EP 2 361 495 Al) or a the proportion of grains not struck (EP 2 232 978 Al) recorded by a camera.
Nach alledem sind im Stand der Technik für alle mit dem Erntegut zusammenwirkenden Komponenten des Feldhäckslers drehzahlvariable Antriebe beschrieben worden. Bisher wurde die Drehzahl von Vorpresswalzen und Häckseltrommel an unterschiedliche Vorgaben angepasst, bei denen es sich um die Schnittlänge (DE 196 32 977 Al, EP 1 609 349 Al) oder den Materialdurchsatz (EP 2 218 320 A2) handeln kann. Als weiterer, geregelter Parameter kann auch die Drehzahl des Verbrennungsmotor an den Durchsatz angepasst werden (EP 1 609 349 Al).After all, variable-speed drives have been described in the prior art for all components of the forage harvester interacting with the crop. So far, the speed of the pre-pressing rollers and chopper drum has been adapted to different specifications, which can be the cutting length (DE 196 32 977 Al, EP 1 609 349 Al) or the material throughput (EP 2 218 320 A2). As a further, controlled parameter, the speed of the internal combustion engine can also be adapted to the throughput (EP 1 609 349 A1).
Die Drehzahlen zumindest einer der Walzen der Konditioniereinrichtung wird hingegen im Stand der Technik direkt an die Drehzahl der Häckseltrommel gekoppelt, da Häckseltrommel und Konditionierwalzen antriebsmäßig durch einen mechanischen Antriebsstrang verbunden sind und allenfalls die Drehzahl einer oder beider der Konditionierwalzen hydrostatisch oder per Riemenvariator verstellt wird, um den Bearbeitungsgrad des Emteguts zu variieren. Die Drehzahlen der Konditionierwalzen hängen somit lediglich von der Drehzahl des Verbrennungsmotors und ggf. von einem gewünschten Bearbeitungsgrad des Emteguts ab.The speeds of at least one of the rollers of the conditioning device, on the other hand, are directly coupled to the speed of the chopper drum in the prior art, since the chopper drum and the conditioning rollers are connected by a mechanical drive train and the speed of one or both of the conditioning rollers is adjusted hydrostatically or by means of a belt variator to vary the degree of processing of the crop. The speeds of the conditioning rollers thus only depend on the speed of the internal combustion engine and possibly on a desired degree of processing of the material.
Die Drehzahl des Nachbeschleunigers ist im Stand der Technik ebenfalls direkt an die Drehzahl der Häckseltrommel gekoppelt, da sie antriebsmäßigIn the prior art, the speed of the post-accelerator is also directly coupled to the speed of the chopper drum, since it is driven
BE2019/0022 durch einen mechanischen Antriebsstrang verbunden sind, oder sie wird abhängig vom Überladeabstand variiert.BE2019 / 0022 are connected by a mechanical drive train, or it is varied depending on the overload distance.
Aufgabetask
Falls demnach bei einem Feldhäcksler mit einer drehzahlveränderbaren Häckseltrommel die Drehzahl der Häckseltrommel abhängig von einem beliebigen Parameter, z.B. der Schnittlänge, geändert würde, bliebe bei einem gemäß des Standes der Technik ausgebildeten Feldhäcksler die Drehzahl der Konditioniereinrichtung konstant und würde jedenfalls nicht an die geänderte Drehzahl der Häckseltrommel angepasst, was den Nachteil hätte, dass das Erntegut nicht in allen Fällen optimal durch die Konditioniereinrichtung gefördert würde. Wenn beispielsweise die Schnittlänge verringert und dabei die Drehzahl der Häckseltrommel vergrößert würde, können sich bei gleichbleibender, an die ursprüngliche Schnittlänge optimal angepasster Drehzahl der Konditionierwalzen Gutstaus in der Konditioniereinrichtung ergeben. Analog kann die Konditioniereinrichtung unnötig schnell drehen, wenn die Schnittlänge vergrößert und dabei die Drehzahl der Häckseltrommel vermindert wird.Accordingly, in the case of a forage harvester with a variable-speed chopper drum, the speed of the chopper drum depends on any parameter, e.g. the cutting length, would be changed, the speed of the conditioning device would remain constant in a forage harvester designed according to the prior art and would in any case not be adapted to the changed speed of the chopper drum, which would have the disadvantage that the crop is not optimally conveyed by the conditioning device in all cases would. If, for example, the cutting length is reduced and the speed of the chopper drum is increased, there may be jams in the conditioning device while the speed of the conditioning rollers is optimally adapted to the original cutting length. Similarly, the conditioning device can rotate unnecessarily quickly if the cutting length is increased and the speed of the chopper drum is reduced.
Erfindunginvention
Die vorliegende Erfindung wird durch die Patentansprüche definiert.The present invention is defined by the claims.
Ein Feldhäcksler ist mit einem tragenden Fahrgestell, einem Antriebsmotor, einem ersten Antriebsstrang zwischen dem Antriebsmotor und einer Häckseltrommel, der ein veränderbares Übersetzungsverhältnis aufweist, einem zweiten Antriebsstrang zwischen dem Antriebsmotor und Vorpresswalzen eines stromauf der Häckseltrommel angeordneten Einzugskanals, der ein veränderbares Übersetzungsverhältnis aufweist, einer Steuereinrichtung, die mit einer Vorgabeeinrichtung zur Vorgabe einer gewünschten Schnittlänge verbunden und eingerichtet ist, die Übersetzungsverhältnisse desA forage harvester has a control device with a supporting chassis, a drive motor, a first drive train between the drive motor and a chopper drum that has a variable transmission ratio, a second drive train between the drive motor and pre-pressing rollers of a feed channel that is arranged upstream of the chopper drum and has a variable transmission ratio , which is connected and set up with a specification device for specifying a desired cutting length, the gear ratios of the
BE2019/0022 ersten und zweiten Antriebsstrangs abhängig von der gewünschten Schnittlänge zu variieren, und einer Konditioniereinrichtung mit gegensinnig antreibbaren, stromab der Häckseltrommel angeordneten Konditionierwalzen, die durch einen dritten Antriebsstrang mit dem Antriebsmotor verbunden sind, ausgestattet. Der dritte Antriebsstrang weist ein durch die Steuereinrichtung veränderbares Übersetzungsverhältnis auf und die Steuereinrichtung ist betreibbar, das Übersetzungsverhältnis des dritten Antriebsstranges abhängig von der Drehzahl der Häckseltrommel zu steuern, um die Drehzahl beider Konditionierwalzen, die gleich oder zur Variation des Bearbeitungsgrades des Ernteguts unterschiedlich sein kann, daran anzupassen.BE2019 / 0022 to vary the first and second drive train depending on the desired cutting length, and a conditioning device with oppositely driven conditioning rollers arranged downstream of the chopping drum and connected to the drive motor by a third drive train. The third drive train has a transmission ratio that can be changed by the control device, and the control device can be operated to control the transmission ratio of the third drive train as a function of the speed of the chopper drum, in order to control the speed of both conditioning rollers, which can be the same or different for varying the degree of processing of the crop, to adapt to it.
Mit anderen Worten wird vorgeschlagen, bei einem Feldhäcksler mit zur Schnittlängenvariation veränderbarer Drehzahl der Häckseltrommel die Drehzahl der Konditionierwalzen an die Drehzahl der Häckseltrommel anzupassen, um das eingangs erwähnte Problem zu vermeiden.In other words, it is proposed to adapt the speed of the conditioning rollers to the speed of the chopper drum in a forage harvester with a rotational speed of the chopper drum that can be varied for cutting length variation in order to avoid the problem mentioned at the outset.
Die Steuereinrichtung kann betreibbar sein, die Drehzahl der Konditionierwalzen mit wachsender Drehzahl der Häckseltrommel anwachsen zu lassen.The control device can be operable to let the speed of the conditioning rollers increase with increasing speed of the chopping drum.
Die Steuereinrichtung kann betreibbar sein, eine Eingabe hinsichtlich eines gewünschten und/oder sensierten Einwirkungsgrads der Konditioniereinrichtung zu erhalten und darauf basierend einen Einwirkungsgrad der Konditioniereinrichtung durch Veränderung des Drehzahlunterschiedes der Konditionierwalzen und/oder eines Abstands und/oder einer Anpresskraft der Konditionierwalzen zu verändern.The control device can be operable to receive an input with regard to a desired and / or sensed degree of action of the conditioning device and, based on this, to change an action level of the conditioning device by changing the speed difference of the conditioning rolls and / or a distance and / or a contact pressure of the conditioning rolls.
Die Steuereinrichtung kann mit einer Einrichtung zur Erfassung des derzeitigen oder eines erwarteten Durchsatzes verbunden und betreibbar sein, die Vortriebsgeschwindigkeit des Feldhäckslers derart zu variieren, dass der Antriebsmotor in einem verbrauchsoptimierten oder leistungsoptimierten BetriebspunktThe control device can be connected to a device for detecting the current or an expected throughput and can be operated to vary the forward speed of the forage harvester in such a way that the drive motor is at a consumption-optimized or performance-optimized operating point
BE2019/0022 arbeitet. Es besteht alternativ oder zusätzlich die Möglichkeit, dass die Steuereinrichtung basierend auf dem derzeitigen oder erwarteten Durchsatz die variablen Übersetzungen der jeweiligen Antriebsstränge so wählt, dass der Antriebsmotor in einem verbrauchsoptimierten oder leistungsoptimierten Betriebspunkt arbeitet, wie in EP 1 609 349 Al im Detail beschrieben wird. Hierbei kann die Fahrgeschwindigkeit fest oder durch einen Bediener vorgegeben sein. Im Fall, dass bei bestimmten Bedingungen auf dem Feld, wie beispielsweise unebener Oberfläche, eine bestimmte Geschwindigkeit nicht überschritten werden kann, sodass der Antriebsmotor nicht voll ausgelastet ist, besteht die Möglichkeit, den Arbeitspunkt des Antriebsmotors entsprechend anzupassen, d.h. die Drehzahl herabzusetzen. Dann würden die Übersetzungsverhältnisse der Antriebsstränge entsprechend angepasst, sodass die bisherigen Drehzahlen aufrechterhalten werden.BE2019 / 0022 works. As an alternative or in addition, there is the possibility that the control device, based on the current or expected throughput, selects the variable gear ratios of the respective drive trains in such a way that the drive motor operates at a consumption-optimized or performance-optimized operating point, as described in detail in EP 1 609 349 A1. The driving speed can be fixed or specified by an operator. In the event that a certain speed cannot be exceeded under certain conditions in the field, such as an uneven surface, for example, so that the drive motor is not fully utilized, it is possible to adapt the operating point of the drive motor accordingly, i.e. reduce the speed. Then the transmission ratios of the drive trains would be adjusted accordingly, so that the previous speeds are maintained.
Die Steuereinrichtung kann betreibbar sein, die Übersetzungsverhältnisse des ersten, zweiten und dritten Antriebsstranges derart zu wählen, dass die Drehzahl der davon angetriebenen Komponenten hinreichend groß ist, um Verstopfungen zu vermeiden.The control device can be operable to select the gear ratios of the first, second and third drive train in such a way that the speed of the components driven by it is sufficiently high to avoid blockages.
Der Antriebsmotor kann durch einen vierten Antriebsstrang mit einem durch die Steuereinrichtung veränderbaren Übersetzungsverhältnis mit einem Nachbeschleuniger verbunden und die Steuereinrichtung betreibbar sein, das Übersetzungsverhältnis des vierten Antriebsstranges in Abhängigkeit von der Überladeentfernung und/oder der Stellung eines Auswurfkrümmers zu kontrollieren.The drive motor can be connected to a post-accelerator by a fourth drive train with a transmission ratio that can be changed by the control device, and the control device can be operable to control the transmission ratio of the fourth drive train as a function of the overloading distance and / or the position of an ejection manifold.
Der erste, zweite und/oder dritte Antriebsstrang kann mechanisch, hydrostatisch oder elektrisch ausgeführt sein.The first, second and / or third drive train can be mechanical, hydrostatic or electrical.
AusführungsbeispielEmbodiment
Anhand der Abbildungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigen:An exemplary embodiment of the invention is explained on the basis of the figures. Show it:
BE2019/0022BE2019 / 0022
Fig. 1: eine schematische seitliche Ansicht eines Feldhäckslers,1: a schematic side view of a forage harvester,
Fig. 2: eine schematische Draufsicht auf das Antriebssystem des Feldhäckslers, und2: a schematic top view of the drive system of the forage harvester, and
Fig. 3: ein Flussdiagramm, nach dem die Steuereinrichtung des Feldhäckslers arbeitet.3 shows a flow chart according to which the control device of the forage harvester works.
In der Figur 1 ist selbstfahrender Feldhäcksler 10 in schematischer Seitenansicht dargestellt. Der Feldhäcksler 10 baut sich auf einem tragenden Fahrgestell 12 auf, welches von vorderen angetriebenen Rädern 14 und lenkbaren rückwärtigen Rädern 16 getragen wird. Die Bedienung des Feldhäckslers 10 erfolgt von einer Fahrerkabine 18 aus, von der aus ein an einem Einzugsgehäuse 36 lösbar befestigter Erntevorsatz 20 in Form eines Mähvorsatzes für die Maisernte einsehbar ist. Mittels des Erntevorsatzes 20 abgeschnittenes Erntegut, z. B. Mais oder dergleichen, wird an der Frontseite des Feldhäckslers 10 über einen im Einzugsgehäuse 36 angeordneten Einzugsförderer 36 mit Vorpresswalzen 30,32 einer Häckseltrommel 22 zugeführt, die es im Zusammenwirken mit einer Gegenschneide 46 in kleine Stücke häckselt und es einer Konditioniereinrichtung mit zusammenwirkenden Konditionierwalzen 28, 28' aufgibt, von der aus es zu einem Nachbeschleuniger 24 gelangt. Die Konditionierwalzen 28, 28' können als zylindrische, in Umfangsrichtung verzahnte Walzen hergestellt oder in axialer Richtung wellenförmig gestaltet sein. Das Gut verlässt den Feldhäcksler 10 zu einem nebenher fahrenden Transportfahrzeug über einen um eine etwa vertikale Achse drehbaren und in der Neigung verstellbaren Auswurfkrümmer 26. Die Messer der Häckseltrommel 22 können bei Bedarf durch eine Schleifeinrichtung 42 geschliffen werden. Im Folgenden beziehen sich Richtungsangaben, wie seitlich, unten und oben, auf die Vorwärtsbewegungsrichtung V des Feldhäckslers 10, die in der Figur 1 nach links verläuft.1 shows a self-propelled forage harvester 10 in a schematic side view. The forage harvester 10 is built on a load-bearing chassis 12 which is carried by front driven wheels 14 and steerable rear wheels 16. The forage harvester 10 is operated from a driver's cab 18, from which a harvesting attachment 20 in the form of a mowing attachment for the maize harvest, which is detachably attached to a feed housing 36, can be viewed. By means of the header 20 cut crop, z. B. corn or the like, is fed to the front of the forage harvester 10 via a feed conveyor 36 arranged in the feed housing 36 with pre-compression rollers 30, 32 of a chopping drum 22, which it chops into small pieces in cooperation with a shear bar 46 and a conditioning device with interacting conditioning rollers 28, 28 ', from which it reaches a post-accelerator 24. The conditioning rollers 28, 28 'can be produced as cylindrical rollers which are toothed in the circumferential direction or can be designed to be wave-shaped in the axial direction. The material leaves the forage harvester 10 to a transport vehicle traveling alongside via an ejection elbow 26 which can be rotated about an approximately vertical axis and whose inclination is adjustable. In the following, directional information, such as laterally, below and above, relates to the forward movement direction V of the forage harvester 10, which runs to the left in FIG. 1.
Die Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf das Antriebssystem der Erntemaschine 10. Im rückwärtigen Bereich der Erntemaschine 10FIG. 2 shows a top view of the drive system of the harvesting machine 10. In the rear area of the harvesting machine 10
BE2019/0022 befindet sich ein Antriebsmotor 38 insbesondere in Form eines Verbrennungs- (Diesel-) Motors. Der Antriebsmotor 3 8 erstreckt sich in der Vorwärtsrichtung der Erntemaschine 10 und umfasst eine Kurbelwelle 40, die sich nach vorn aus dem Gehäuse des Antriebsmotors 38 heraus erstreckt. Die Kurbelwelle 40 treibt einen elektrischen Generator 44 an, der über eine Steuereinrichtung 52 mit einem Elektromotor 48 zum Antrieb der Häckseltrommel 22, einem Elektromotor 50 zum Antrieb des Nachbeschleunigers 24, einem Elektromotor 54 zum Antrieb der unteren Konditionierwalze 28, einem Elektromotor 56 zum Antrieb der oberen Konditionierwalze 28', einem Elektromotor 58 zum Antrieb der Räder 14, 16, einem Elektromotor 60 zum Antrieb der antreibbaren Komponenten des Erntevorsatzes 20 und einem Elektromotor 62 zum Antrieb der Vorpresswalzen 30, 32 über ein Schnittlängengetriebe 64 elektrisch verbunden ist. Die Steuereinrichtung 52 ist somit in der Lage, die Drehzahlen aller Elektromotoren 48, 50, 54, 56, 58, 60 und 62 zu kontrollieren. Die Elektromotoren 48, 50, 54, 56 könnten innerhalb der jeweils von ihnen angetriebenen Komponenten 22, 24, 28, 28' angeordnet werden. Auch könnte jeder Vorpresswalze 30, 32 ein eigener Elektromotor 62 zugeordnet werden, der insbesondere innerhalb der Vorpresswalze 30, 32 angeordnet sein kann, oder die unteren Vorpresswalzen 32 und die oberen Vorpresswalzen 30 durch je einen, ihnen zugeordneten Elektromotor 62 angetrieben werden. Auch könnte jedem Rad 14, 16 ein eigener Elektromotor 58 zugeordnet sein. Der Antrieb des Erntevorsatzes 20 könnte durch einen oder mehrere, direkt auf dem Erntevorsatz 20 positionierte Elektromotoren 60 erfolgen, die jeweils einer Schneid- oder Fördereinrichtung zugeordnet werden könnten. Dadurch besteht auch die Möglichkeit, die Aufnahmeförderer und die Abgabeförderer des Erntevorsatzes mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten anzutreiben, wie in der EP 1 609 351 Al beschrieben wird, deren Offenbarung durch Verweis mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird.BE2019 / 0022 there is a drive motor 38, in particular in the form of a combustion (diesel) motor. The drive motor 38 extends in the forward direction of the harvester 10 and includes a crankshaft 40 that extends forwardly out of the housing of the drive motor 38. The crankshaft 40 drives an electric generator 44 which, via a control device 52, has an electric motor 48 for driving the chopper drum 22, an electric motor 50 for driving the post-accelerator 24, an electric motor 54 for driving the lower conditioning roller 28, and an electric motor 56 for driving the upper conditioning roller 28 ', an electric motor 58 for driving the wheels 14, 16, an electric motor 60 for driving the drivable components of the header 20 and an electric motor 62 for driving the pre-pressing rollers 30, 32 is electrically connected via a cutting length gear 64. The control device 52 is thus able to control the rotational speeds of all electric motors 48, 50, 54, 56, 58, 60 and 62. The electric motors 48, 50, 54, 56 could be arranged within the components 22, 24, 28, 28 'driven by them. Each pre-pressing roller 30, 32 could also be assigned its own electric motor 62, which can be arranged in particular within the pre-pressing roller 30, 32, or the lower pre-pressing rollers 32 and the upper pre-pressing rollers 30 were each driven by an electric motor 62 assigned to them. Each wheel 14, 16 could also be assigned its own electric motor 58. The header 20 could be driven by one or more electric motors 60 positioned directly on the header 20, each of which could be assigned to a cutting or conveying device. This also makes it possible to drive the pick-up conveyors and the discharge conveyors of the header at different speeds, as is described in EP 1 609 351 A1, the disclosure of which is incorporated into the present documents by reference.
Der elektrische Antrieb der Erntegut fördernden Komponenten 30, 32, 22, 28, 28' und 24 des Feldhäckslers 10 hat einerseits den Vorteil, dass die bisher zu ihren Antrieb benötigtenThe electrical drive of the components 30, 32, 22, 28, 28 'and 24 of the forage harvester 10 which convey the crop has the advantage, on the one hand, that the components previously required to drive it
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Treibriemen entfallen, sodass ein größerer Anteil der verfügbaren Breite des Feldhäckslers 10 für die Komponenten 30, 32, 22, 28, 28' und 24 zur Verfügung steht, was den möglichen Durchsatz größer werden lässt, andererseits ermöglicht er es auch, die Drehzahlen der Komponenten 30, 32, 22, 28, 28' und 24 individuell durch die Steuereinrichtung 52 zu verstellen.Driving belts are eliminated, so that a larger proportion of the available width of the forage harvester 10 is available for the components 30, 32, 22, 28, 28 'and 24, which increases the possible throughput, and on the other hand it also enables the speeds of the components 30, 32, 22, 28, 28 'and 24 to be individually adjusted by the control device 52.
So bilden der Generator 44 und der Elektromotor 48 einen ersten Antriebsstrang zwischen dem Antriebsmotor 38 und der Häckseltrommel 22, der ein durch die Steuereinrichtung 52 veränderbares Übersetzungsverhältnis aufweist. Der Generator 44 und der Elektromotor 62 bilden einen zweiten Antriebsstrang zwischen dem Antriebsmotor 38 und den Vorpresswalzen 30, 32 des stromauf der Häckseltrommel 22 angeordneten Einzugsförderers 36, der ein durch die Steuereinrichtung 52 veränderbares Übersetzungsverhältnis aufweist. Der Generator 44 und die Elektromotoren 54, 56 bilden einen dritten Antriebsstrang zwischen dem Antriebsmotor 38 und den Konditionierwalzen 28, 28' der Konditioniereinrichtung, der ein durch die Steuereinrichtung 52 veränderbares Übersetzungsverhältnis aufweist. Der Generator 44 und der Elektromotor 50 bildet einen vierten Antriebsstrang zwischen dem Antriebsmotor 38 und dem Nachbeschleuniger 24, der ein durch die Steuereinrichtung 52 veränderbares Übersetzungsverhältnis aufweist. Auch das Übersetzungsverhältnis des Fahrantriebs (d.h. des durch den Generator 44 und den Motor 58 gebildeten Antriebsstrangs der Räder 14, 16) ist durch die Steuereinrichtung 52 veränderlich.The generator 44 and the electric motor 48 thus form a first drive train between the drive motor 38 and the chopper drum 22, which has a transmission ratio that can be changed by the control device 52. The generator 44 and the electric motor 62 form a second drive train between the drive motor 38 and the pre-pressing rollers 30, 32 of the feed conveyor 36 arranged upstream of the chopping drum 22, which has a transmission ratio that can be changed by the control device 52. The generator 44 and the electric motors 54, 56 form a third drive train between the drive motor 38 and the conditioning rollers 28, 28 ′ of the conditioning device, which has a transmission ratio that can be changed by the control device 52. The generator 44 and the electric motor 50 form a fourth drive train between the drive motor 38 and the post-accelerator 24, which has a transmission ratio that can be changed by the control device 52. The control device 52 can also change the transmission ratio of the travel drive (i.e. the drive train of the wheels 14, 16 formed by the generator 44 and the motor 58).
Es sei noch angemerkt, dass die in der Figur 2 gezeigten, elektrischen Antriebsstränge teilweise oder insgesamt durch hydrostatische oder mechanische Antriebsstränge (letztere beispielsweise mit Riemenvariatoren ausgestattet) ersetzt oder ergänzt werden können.It should also be noted that the electrical drive trains shown in FIG. 2 can be replaced or supplemented in whole or in part by hydrostatic or mechanical drive trains (the latter, for example, equipped with belt variators).
Die Steuereinrichtung 52 ist weiterhin mit einer Motorsteuerung 66 verbunden und kann den Betriebspunkt des Antriebsmotors 38 auf einer Kennlinie vorgeben.The control device 52 is also connected to a motor controller 66 and can specify the operating point of the drive motor 38 on a characteristic curve.
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Die Figur 3 zeigt ein Flussdiagramm, nach dem die Steuereinrichtung 52 des Feldhäckslers 10 der Figuren 1 und 2 arbeiten kann. Nach dem Start im Schritt 100 wird im Schritt 102 eine Eingabe des Bedieners abgefragt, mittels welcher er unter Verwendung einer Bedienerschnittstelle 98 auswählen kann, ob der Antriebsmotor 38 unter maximaler Leistung oder in einem lokalen Optimum aus Leistung und Kraftstoffverbrauch arbeiten soll. Im Schritt 104 wird die Motorsteuerung 66 entsprechend instruiert. Hierzu sei auf die Offenbarung der EP 2 223 588 A2 verwiesen, die durch Verweis mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird.FIG. 3 shows a flow diagram according to which the control device 52 of the forage harvester 10 of FIGS. 1 and 2 can operate. After the start in step 100, an input of the operator is queried in step 102, by means of which he can use an operator interface 98 to select whether the drive motor 38 should work at maximum power or at a local optimum of power and fuel consumption. In step 104, the engine control 66 is instructed accordingly. In this regard, reference is made to the disclosure of EP 2 223 588 A2, which is incorporated by reference into the present documents.
Es folgen die Schritte 106 und 108, in denen ein Bediener mittels der Bedienerschnittstelle 98 eine gewünschte Schnittlänge und einen gewünschten Einwirkungsgrad der Konditioniereinrichtung eingeben kann. Die Bedienereingaben der Schritte 106 und 108 könnten auch durch sensorisch erfasste Werte ersetzt oder ergänzt werden; so kann die Schnittlänge in an sich bekannter Weise von der mit einem Sensor erfassten Feuchtigkeit und/oder Kompressibilität des Ernteguts abhängen und der Einwirkungsgrad der Konditioniereinrichtung von Ernteguteigenschaften, wie Feuchtigkeit und Anteil an Körnern abhängen.Steps 106 and 108 follow, in which an operator can enter a desired cutting length and a desired degree of effectiveness of the conditioning device by means of the operator interface 98. The operator inputs of steps 106 and 108 could also be replaced or supplemented by sensor-acquired values; the cutting length can depend in a manner known per se on the moisture and / or compressibility of the crop detected with a sensor and the degree of effectiveness of the conditioning device can depend on crop properties such as moisture and the proportion of grains.
Im Schritt 110 werden nunmehr die Drehzahlen der Häckseltrommel 22 und der Vorpresswalzen 30, 32 festgelegt. Das Verhältnis beider Drehzahlen wird durch die Schnittlänge bestimmt, wobei als weitere Größen der Durchmesser der Vorpresswalzen 30, 32 und die Anzahl der um den Umfang der Häckseltrommel verteilten Häckselmesser eingehen. Es bleibt hier noch zumindest ein Freiheitsgrad übrig, der es ermöglicht, die Drehzahl der Häckseltrommel 22 hinreichend hoch zu wählen, dass sie zumindest derart hoch liegt, dass durch zu geringe Drehzahlen der Häckseltrommel 22 bedingte Verstopfungen im Kanal zwischen der Häckseltrommel 22 und der Konditioniereinrichtung nicht zu befürchten sind, jedoch auch nicht wesentlich höher liegt, um Antriebsenergie einzusparen. Alternativ oder zusätzlich kann dieIn step 110, the speeds of the chopper drum 22 and the pre-pressing rollers 30, 32 are now determined. The ratio of the two speeds is determined by the cutting length, the further sizes being the diameter of the pre-pressing rollers 30, 32 and the number of chopping knives distributed around the circumference of the chopping drum. There is still at least one degree of freedom left which makes it possible to select the rotational speed of the chopper drum 22 sufficiently high that it is at least so high that blockages in the channel between the chopper drum 22 and the conditioning device which are caused by insufficient rotational speeds of the chopper drum 22 do not exist are to be feared, but also not significantly higher, in order to save drive energy. Alternatively or additionally, the
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Drehzahl der Häckseltrommel 22 unter Wirkungsgradgesichtspunkten des ersten Antriebsstrangs optimiert werden. Liegt die Drehzahl der Häckseltrommel 22 fest, ist durch die Schnittlänge und die anderen, in diesem Absatz erwähnten Größen auch die Drehzahl der Vorpresswalzen 30, 32 vorgegeben. Von letzterer kann, wie oben erwähnt, auch die Geschwindigkeit des Abgabeförderers des Erntevorsatzes 20 abhängen.Speed of the chopper drum 22 can be optimized from the point of view of efficiency of the first drive train. If the speed of the chopper drum 22 is fixed, the speed of the pre-pressing rollers 30, 32 is also predetermined by the cutting length and the other sizes mentioned in this paragraph. As mentioned above, the speed of the delivery conveyor of the header 20 can also depend on the latter.
Es folgt der Schritt 112, in dem die Drehzahlen beider Konditionierwalzen 28, 28' festgelegt werden. Hierbei wird der im Schritt 108 vorgegebene Einwirkungsgrad berücksichtigt, anhand welchem eine Drehzahldifferenz beider Konditionierwalzen 28, 28' bestimmt werden kann. Diese Drehzahldifferenz kann mittels eines geeigneten, den Anteil erschlossener und/oder nicht erschlossener Körner im Erntegutstrom stromab der Konditioniereinrichtung erfassenden Sensors 68 (vgl. EP 2 232 978 Al) derart nachgeregelt werden, dass der gewünschte Einwirkungsgrad erreicht wird. Hier kann auch die Schnittlänge berücksichtigt werden, denn die längeres Erntegut benötigt auch eine größere Drehzahldifferenz der Konditionierwalzen 28, 28' um den gewünschten Aufschluss der Körner zu erreichen. Die absoluten Drehzahlen der Konditionierwalzen 28, 28' kann analog zum Schritt 110 zumindest derart hoch gewählt werden, dass durch zu geringe Drehzahlen der Konditionierwalzen 28, 28' bedingte Verstopfungen im Kanal zwischen der Konditioniereinrichtung und dem Nachbeschleuniger 24 nicht zu befürchten sind, jedoch auch nicht wesentlich höher liegt, um Antriebsenergie einzusparen. Auch hier kann alternativ oder zusätzlich die Drehzahl der Konditionierwalzen 28,28' unter Wirkungsgradgesichtspunkten des dritten Antriebsstrangs optimiert werden.Step 112 follows, in which the rotational speeds of both conditioning rollers 28, 28 'are determined. Here, the degree of action specified in step 108 is taken into account, on the basis of which a speed difference between the two conditioning rollers 28, 28 'can be determined. This speed difference can be readjusted by means of a suitable sensor 68 (cf. EP 2 232 978 A1) which detects the proportion of opened and / or undeveloped grains in the crop flow downstream of the conditioning device in such a way that the desired degree of efficiency is achieved. The cutting length can also be taken into account here, since the longer crop also requires a larger speed difference between the conditioning rollers 28, 28 'in order to achieve the desired digestion of the grains. The absolute speeds of the conditioning rollers 28, 28 'can be selected at least high enough, analogously to step 110, that blockages in the channel between the conditioning device and the post-accelerator 24 caused by insufficient speeds of the conditioning device are not to be feared, but also not to be feared is much higher to save drive energy. Here too, as an alternative or in addition, the speed of the conditioning rollers 28, 28 'can be optimized from the point of view of efficiency of the third drive train.
Es folgt der Schritt 114, in dem die Vortriebsgeschwindigkeit des Feldhäckslers 10 durch die Steuereinrichtung 52 in der Weise festgelegt wird, dass der erreichte Durchsatz derart groß ist, dass die vom Antriebsmotor 38 durch den Generator 44 abgenommene Leistung der im Schritt 102 vorgegebenenThis is followed by step 114, in which the forward speed of the forage harvester 10 is determined by the control device 52 in such a way that the throughput achieved is so large that the power drawn from the drive motor 38 by the generator 44 is that specified in step 102
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Leistung entspricht. Hierbei kann auf an sich bekannte Vorgehensweisen zurückgegriffen werden, d.h. die Leistung des Generators 44 als Rückkopplungswert dienen und ggf. auch eine Kamera oder ein Laserscanner 70 zur Erfassung der Dichte des Ernteguts vor dem Feldhäcksler 10 genutzt werden.Performance corresponds. Here, procedures known per se can be used, i.e. the power of the generator 44 is used as a feedback value and, if necessary, a camera or a laser scanner 70 is also used to record the density of the crop in front of the forage harvester 10.
Es folgt der Schritt 116, in dem die Steuereinrichtung 52 die Drehzahl des Nachbeschleunigers 24 festlegt. Hier kann auf an sich bekannte Vorgehensweisen zurückgegriffen werden, welche die Drehzahl des Nachbeschleunigers 24 abhängig vom Überladeabstand zu einem nebenher fahrenden Transportbehälter (s. EP 1 752 037 Al) oder von der Stellung des Auswurfkrümmers 26 festlegen (EP 2 223 588 A2), um beim Überladen nach Hinten während des Anschneidens eines Felds oder beim Befahren von Kurven sicherzustellen, dass die dem Erntegut verliehene Energie auch ausreicht, den Transportbehälter zu erreichen.Step 116 follows, in which the control device 52 determines the rotational speed of the post-accelerator 24. Here, known procedures can be used which determine the speed of the post-accelerator 24 depending on the transfer distance to a transport container traveling alongside (see EP 1 752 037 A1) or on the position of the discharge spout 26 (EP 2 223 588 A2) when loading to the rear while cutting a field or when cornering, ensure that the energy imparted to the crop is also sufficient to reach the transport container.
Im folgenden Schritt 118 wird schließlich überprüft, ob eine Änderung von Vorgaben zur Motorleistung, Schnittlänge oder zum Einwirkungsgrad der Konditioniereinrichtung vorliegt, seien es neue Bedienereingaben (Schritt 102, 106 und 108) oder diese Vorgaben beeinflussende Sensorwerte. Ist das nicht der Fall, folgt wieder der Schritt 114 und anderenfalls der Schritt 102 bzw. 106.In the following step 118, it is finally checked whether there is a change in specifications for motor power, cutting length or the degree of effectiveness of the conditioning device, be it new operator inputs (steps 102, 106 and 108) or sensor values influencing these specifications. If this is not the case, step 114 follows again and otherwise step 102 or 106.
Texte der Fig. 3Texts in FIG. 3
100 Start100 start
102 Eingabe Motorbetriebsart102 Input engine operating mode
104 Anweisung an Motorsteuerung104 Instruction to engine control
106 Eingabe Schnittlänge106 Enter cutting length
108 Eingabe Einwirkungsgrad Konditioniereinrichtung108 Enter the efficiency of the conditioning device
110 Drehzahl 22+30,32 festl.110 speed 22 + 30.32 fix.
112 Drehzahl 28, 28' festl.112 speed 28, 28 'fixed
114 Vortriebsgeschw. festl.114 propulsion speed fixed
116 Drehzahl 24 festl.116 speed 24 fixed
118 Änderg.? (j -> 102 oder 106; n -> 114)118 change? (j -> 102 or 106; n -> 114)
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