CN107950205A - 收割机往复运动驱动平衡系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种收割机往复运动驱动平衡系统，其可以包括被可移动地支撑成往复运动的作物物料分离构件和驱动器，该驱动器可操作地联接至所述作物物料分离构件以使该作物物料分离构件往复运动。所述驱动器可以包括：可操作地联接至所述作物物料分离构件的驱动曲柄；可操作地联接至所述驱动曲柄的轴；带驱动器；从动带轮；围绕所述带驱动器和所述从动带轮缠绕的带；以及可操作地联接在所述从动带轮和所述轴之间的齿轮减速机构。

Description

收割机往复运动驱动平衡系统

技术领域

本发明涉及收割机往复运动驱动平衡系统。

背景技术

诸如联合收割机之类的收割机可以使用各种往复运动作物物料分离构件来将颗粒与作物物料的剩余部分分离开。例如，许多收割机都采用往复运动的筛网或筛子，颗粒穿过这种筛网或筛子掉落，同时颗粒以外的剩余物料被向后吹送并被排出。许多收割机都采用逐稿器，逐稿器往复运动以将秸秆或茎秆从作物物料的颗粒或颗粒承载部分分离。

发明内容

许多收割机都包括作物物料分离构件，这些作物物料分离构件往复运动以将颗粒从颗粒之外其余材料分离出来。许多收割机都利用带驱动系统来往复地驱动作物物料分离构件。作物物料分离构件的往复运动可以导致驱动系统中发生速度变化和扭矩变化。例如，在曲柄臂的偏心行程的末端，该系统可能会经历加速度。这种速度变化和扭矩变化可能会导致带驱动系统的带快速劣化。

这里公开的是可以减少以上所述的速度变化以潜在地延长带驱动系统的带的寿命的示例性收割机往复运动驱动平衡系统和示例性方法。示例性收割机往复运动驱动系统和示例方法利用齿轮减速机构与飞轮的组合来存储能量或提供惯性，该能量或惯性可以抑制否则可能在收割机作物分离构件的往复运动期间产生的任何速度变化。该齿轮减速机构可以促进以比驱动使作物分离构件往复运动的轴的驱动速度大得多的速去驱动从动带轮。该齿轮减速机构提供了增加的惯性或能量存储，而不会对应地增加飞轮的质量。结果，齿轮减速机构对速度变化提供了增强的阻尼，同时便于减小飞轮的尺寸和重量。

这里公开的是示例性收割机往复运动驱动平衡系统。该收割机往复运动驱动平衡系统包括被可移动地支撑成往复运动的作物物料分离构件和驱动器，该驱动器可操作地联接至所述作物物料分离构件以使该作物物料分离构件往复运动。该驱动器可以包括：可操作地联接至所述作物物料分离构件的驱动曲柄；可操作地联接至所述驱动曲柄的轴；带驱动器；从动带轮；围绕所述带驱动器和所述从动带轮缠绕的带；以及可操作地联接在所述从动带轮和所述轴之间的齿轮减速机构。

这里公开的是示例性收割机清粮装置。该收割机清粮装置包括：被可移动地支撑成往复运动的筛；以及驱动器，该驱动器可操作地联接至所述筛以使所述筛往复运动。所述驱动器包括：可操作地联接至所述作物物料分离构件的驱动曲柄；可操作地联接至所述驱动曲柄的轴；带驱动器；用作飞轮的从动带轮；围绕所述带驱动器和所述从动带轮缠绕的带；以及行星齿轮机构。该行星齿轮机构包括：联接至所述从动带轮以与所述从动带轮一起旋转旋转的环形齿轮；联接至所述轴以与所述轴一起旋转的太阳齿轮；以及内啮合在在所述环形齿轮和所述太阳齿轮之间的行星齿轮。

这里公开的是一种用于分离作物物料的各部分的示例性方法。该示例性方法包括：以第一速度可旋转地驱动用作飞轮的从动带轮；经由齿轮减速机构将扭矩从所述从动带轮传递至轴，以使该轴以小于所述第一速度的第二速度旋转；以及将扭矩从所述轴传递至收割机作物物料分离构件以使该收割机作物物料分离构件往复运动。

附图说明

图1是示例性收割机往复运动驱动平衡系统的示意图。

图2是用于分离作物物料的成分的示例性方法的流程图。

图3是包括示例性收割机往复运动驱动平衡系统的示例性收割机清粮装置的俯视立体图。

图4是图3的清粮装置的示例性收割机往复运动驱动平衡系统的一部分的剖视图。

图5是示例性收割机往复运动驱动平衡系统的立体图。

具体实施方式

图1示意性地示出了示例性收割机往复运动驱动平衡系统20。该系统20可以减小速度变化以潜在地延长带驱动系统的带的寿命。系统20利用齿轮减速机构与飞轮的组合来存储能量或提供惯性，该能量或惯性将抑制否则可能在收割机作物分离构件的往复运动期间产生的任何速度变化。该齿轮减速机构可以促进以比驱动使作物分离构件往复运动的轴的驱动速度大得多的速度驱动从动带轮。该齿轮减速机构提供了增加的惯性或能量存储，而不会对应地增加飞轮的质量。结果，齿轮减速机构对速度变化提供了增强的阻尼，同时便于减小飞轮的尺寸和重量。系统20包括作物物料分离构件30和驱动器32。

作物物料分离构件30包括被构造成在构件30通过驱动器32往复运动即来回移动时将作物物料的不同部分分离的构件。为了本公开之目的，短语“被构造成”表示在从根本上将所阐述的功能/用途与在该短语“被构造成”之前的特征的物理特性联系起来的实际构造的状态。

分离构件30被可移动地支撑以在由箭头34表示的方向上进行往复运动。例如，在一个实现方式中，分离构件30可以由允许该作物物料分离构件30来回摇动的吊杆或其它构件可移动地支撑。在其它实现方式中，分离构件30可以可移动地支撑在引导该分离构件30往复运动的轨道中。在一个实现方式中，作物物料分离构件30包括收割机清粮装置诸如筛子或筛网的清粮构件，其中颗粒穿过筛子或筛网中的开口掉落，而秸秆被吹走或以其它方式引导开以便排出。在一个实现方式中，作物物料分离构件30包括收割机逐稿器的清粮构件，其中各个逐稿器来回往复运动，其中秸秆被向后携带以便排出，而颗粒(以及可能的一些皮壳)穿过各个逐稿器之间掉落。

驱动器32使分离构件30在由箭头34表示的方向上往复运动。驱动器32包括驱动曲柄40、输入轴42、带驱动器44、从动带轮46、带48和齿轮减速机构50。驱动曲柄40将输入轴42的扭矩即旋转运动转换成平移往复运动。在图示示例中，驱动曲柄40包括曲柄轮或圆盘52和曲柄臂54。圆盘52直接由输入轴42可旋转地驱动或间接地经由中间齿轮或中间变速器驱动。曲柄臂54在第一枢轴56处可偏心枢转地连接至圆盘52，并且在第二枢轴58处枢转地连接或联接至作物物料分离构件30。结果，圆盘52的旋转致使分离构件30进行线性平移往复运动。

在其它实现方式中，输入轴42可以通过产生往复运动的其它驱动曲柄构造或其它机构可操作地联接至作物分离构件30。为了本公开之目的，术语“联接”将表示两个构件彼此直接或间接地结合。这种结合可以是本质上固定的或本质上可移动的。这种接合可以通过这两个构件或者两个构件和任何附加中间构件彼此一体地形成为单个整体来实现，或者可以通过这两个构件或者两个构件和任何附加中间构件附装至彼此而实现。这种结合可以在本质上是永久的，或者另选地可以在本质上是可移除或可释放的。术语“可操作地联接”将表示两个构件直接或间接地结合，从而使得运动可以直接地或经由中间构件从一个构件传递至另一个构件。

带驱动器44驱动带48。驱动器44包括可操作地联接至发动机或马达的驱动带轮，该发动机或马达通过变速器供应扭矩以使带驱动器44旋转。带48包括围绕带驱动器44和从动带轮46缠绕的环形带。在图示示例中，带驱动器44以更快的速率或更大的每分钟转数作为驱动轴42的每分钟转速来驱动从动带轮46以使分离构件30往复运动。

从动带轮46用作用于系统20的飞轮。从动带轮46可以具有这样的质量，该质量提供惯性以存储和释放从系统20中的速度变化产生的动能。例如，在曲柄臂54的偏心行程的末端，系统可能经历加速。在一些实现方式中，从动带轮46可以包括安装至该从动带轮46的其余部分以增加该从动带轮46的惯性的配重环或圆盘。在一些实现方式中，从动带轮46可以具有足够的质量而无需向其安装环或圆盘。

齿轮减速机构50可操作地联接在从动带轮46和输入轴42之间。齿轮减速机构50(有时也称为减速机构)将从从动带轮46输入的第一速度、第一扭矩转换成输出至轴42的第二较低速度和第二较高扭矩。齿轮减速机构50可以促进对驱动器32的能量存储进行倍增，即，对由驱动器32提供的旋转惯性进行倍增，而不会对应地增加用作飞轮的从动带轮46的质量。结果，由从动带轮46提供的飞轮可以重量更轻并且更紧凑。同时，由驱动器32提供并由齿轮减速机构50得到的更大惯性可以促进驱动器32进行更多的能量存储。更多的能量存储减少或消除了否则在分离构件30的往复运动驱动期间带48经历的速度变化。驱动器32的更大惯性可以在轴42加速时更好地吸收过多能量，并且可以在轴42减速时更好地释放过多能量。结果，可以减少带48的劣化。

在一个实现方式中，齿轮减速机构50可以包括行星齿轮箱。在这种实现方式中，行星齿轮箱可以进一步减小系统20的尺寸并且增加系统20的驱动器32的紧凑性。在其它实现方式中，齿轮减速机构50可以包括其它齿轮减速变速器。

图2是用于在收割机中分离作物物料的示例性方法100的流程图。方法100使作物物料分离构件往复运动，同时存储和释放由于这种往复运动产生的过多能量，以减少驱动器及其带经历的速度变化，从而减少带的磨损和劣化。尽管描述了利用系统20来执行方法100，但是应该认识到，可以利用下面描述的任何收割机往复运动驱动平衡系统或利用收割机或其它设备中的任何类似构造的往复运动驱动平衡来执行。

如框104所示，带驱动器44可旋转地驱动从动带轮46。从动带轮46用作飞轮。从动带轮46以第一速度或每分钟第一转数被驱动。

如框108所示，驱动器32进一步将扭矩从从动带轮46经由齿轮减速机构50传递至轴42，以便使轴42以小于第一速度的第二速度旋转。如框112所示，来自于轴42的扭矩由曲柄40传递至收割机作物物料分离构件30以使收割机作物物料分离构件30往复运动。

方法100可以促进对驱动器32的能量存储进行倍增，即，对由驱动器32提供的旋转惯性进行倍增，而不会对应地增加用作飞轮的从动带轮46的质量。结果，由从动带轮46提供的飞轮可以重量更轻并且更紧凑。同时，由驱动器32提供并由齿轮减速机构50得到的更大惯性促进了驱动器32进行更多的能量存储。更多的能量存储减少或消除了否则在分离构件30的往复运动驱动期间带48经历的速度变化。驱动器32的更大惯性可以在轴42加速时更好地吸收过多能量，并且可以在轴42减速时更好地释放过多能量。结果，可以减少带48的劣化。

图3是示出了收割机的作为收割机清粮装置200示出的示例性作物物料分离部分的立体图，该示例性作物物料分离部分包括示例性收割机往复运动驱动平衡系统220。收割机清粮装置200包括壳体201、风扇202、壳体204、上筛组件206、下筛组件208、吊杆210、吊杆212和驱动器232，该驱动器232包括马达234、驱动曲柄236、轴240(在图4中示出)、带驱动器244、从动带轮246、带248和齿轮减速机构250(在图4中示意性示出)。

壳体101包括支撑风扇202和马达234的结构。风扇202基本上横向地横跨清粮装置的整个宽度延伸。风扇202产生朝向上筛组件206和下筛组件208向后行进的气流。该气流穿过筛组件206和下筛组件208向上传递，从而使颗粒之外的质量诸如秸秆和茎秆漂浮，从而将这些秸秆和茎秆向后运送而排出农业收割机。

上筛组件206包括大体矩形的框架218和支撑在框架218中的上筛220。下筛组件208包括框架222和支撑在框架222中的下筛224。上筛222和下筛224均包括矩形框架226和支撑横向延伸的格栅230的前后延伸阵列的支撑件228。每个格栅230都由框架126和支撑件128枢转地支撑，以围绕它们各自的纵向和横向延伸轴线枢转。

每个吊杆210具有上端和下端。上端枢转地联接至农业收割机的底盘(未示出)。下端枢转地联接至上筛组件206。通过该布置，上筛组件206被悬置以便以大体前后往复运动的方式枢转。吊杆210以大体矩形布置的方式布置，以便支撑上筛组件206的左前方、左后方、右前方和右后方。因而，吊杆210布置在上筛组件206的四个角部处并且在这四个角部处支撑上筛组件206。

每个吊杆212具有上端和下端。上端枢转地联接至农业收割机的底盘(未示出)。下端枢转地联接至下筛组件208。通过该布置，上筛组件206被悬置以便大体上沿前后方向枢转。吊杆212以大体矩形布置的方式布置，以便支撑下筛组件的左前方、左后方、右前方和右后方。因而，吊杆212布置在下筛组件208的四个角部处并且在这四个角部处支撑下筛组件208。

筛组件206和208以及驱动器232形成了示例性收割机往复运动驱动平衡系统320，即以上描述的系统20的示例性实现方式。筛组件206、208用作被可移动地支撑以在由箭头334表示的方向上往复运动的作物物料分离构件。在该往复运动期间，沉积在这些筛组件206、208上或上方的作物物料被分离成各种部分。颗粒穿过筛组件206、208的格栅230掉落，而秸秆或茎秆被风扇202向后吹送以随后排出。

马达234(示意性地示出)驱动驱动器232的其余部分。马达234包括由收割机的发动机驱动的液压马达。马达234可以通过适当的变速器可操作地联接至带驱动器244。在图示示例中，马达234以大于驱动轴240(在图4中示出)的速率的速度或每分钟转数可旋转地驱动带驱动器244。

曲柄240、带驱动器244、从动带轮246、带248和齿轮减速机构250类似于以上描述的曲柄40、输入轴42、带驱动器44、从动带轮46、带48和齿轮减速机构50。图4是示出了通过齿轮减速机构250(示意性地示出)可操作地联接至彼此的输入轴42和从动带轮46的一个示例性实现方式的剖视图。如图4所示，在图示示例中，从动带轮246围绕输入轴240嵌套。从动带轮246包括带轮接合部分260和紧固至带轮接合部分260以增加从动带轮246的重量和惯性的飞轮配重262。

从动带轮246通过齿轮减速机构250可操作地联接至输入轴242。在一个实现方式中，减速机构250具有至少2比1的齿轮减速比。在一个实现中方式，减速机构具有至少3比1的减速比。在一个实现方式中，齿轮减速机构250包括行星齿轮箱，从而提供紧凑性以使其在从动带轮246和输入轴242之间嵌套在从动带轮246内。

在一个实现方式中，从动带轮246(进一步包括配重262)具有小于或等于12Kg的质量。在一个实现方式中，由从动带轮246和齿轮减速机构250提供的总惯性吸收能量，从而平衡或拉平驱动器232的速度和扭矩变化。在一个实现方式中，齿轮减速机构250的减速比、从动带轮246的质量以及由驱动器244可旋转地驱动的从动带轮246的速率是基于曲柄240和一个或多个作物物料分离构件诸如筛组件206、208的往复运动期间由轴42经历的经验确定或观察到的速度和扭矩变化的。由齿轮减速机构250实现的惯性倍增可以促进使从动带轮/飞轮246更轻并且潜在地更为紧凑。在一个实现方式中，利用由齿轮减速机构250提供的对应齿轮减速比S将驱动器244驱动从动带轮246的速度增加X倍(为了使作物物料分离构件或多个构件往复运动而必须驱动输入轴242的速率的倍增)可以将驱动器232的总惯性和能量吸收能力增加X²倍。例如，在一个实现方式中，齿轮减速机构250可以具有3的齿轮减速。在这种实现方式中，从动带轮246的总惯性为仅由从动带轮/飞轮246的质量单独得到的惯性的3²或9倍。

图5是示出了示例性收割机往复运动驱动平衡系统420的图。系统420类似于系统20，但是系统420被具体地示出为包括具体的示例性齿轮减速机构450，该齿轮减速机构450经由曲柄40(未示出)可操作地联接作物物料分离构件30和从动带轮46，该从动带轮46被具体地示出为包括飞轮配重262或安装至该飞轮配重262。系统420的对应于以上描述的系统20的部件的那些部件被类似地编号。

齿轮减速机构450包括行星齿轮箱，该行星齿轮箱包括环形齿轮、太阳齿轮、行星齿轮托架和行星齿轮。图5示出了一个示例性行星齿轮箱。应该认识到，齿轮减速机构450可以包括具有图示示例以外的各种其它行星齿轮箱构造的行星齿轮箱。

在图示示例中，齿轮减速机构450包括环形齿轮470、输入轴472、行星齿轮托架474、行星齿轮476、太阳齿轮478和输出轴480。环形齿轮470被设置为大得多的壳体482的一部分，该壳体482被固定至收割机的结构本体以抵抗旋转。输入轴472包括从从动带轮474延伸从而与从动带轮46一起旋转的轴。输入轴472固定至可旋转地支撑每个行星齿轮476的行星齿轮托架474。太阳齿轮478固定至输出轴480并且与每个行星齿轮476啮合。输出轴480从太阳齿轮478延伸出并且可操作地联接至输入轴42(图1中所示)。从动带轮46的旋转使输入轴472、托架474和行星齿轮476围绕轴472的轴线旋转。行星齿轮476与太阳齿轮478啮合以驱动输出轴480。

在一个实现方式中，齿轮减速机构450提供3：1的减速比或齿轮减速比。结果，从动带轮46和输入轴472被驱动的速度在输出轴480处被减少因数3。在其它实现方式中，齿轮减速机构450可以提供其它速度或齿轮减速比。在其它实现方式中，齿轮减速机构450可以具有其它构造。例如，在一些实现方式中，齿轮减速机构450可以至少部分地嵌套在从动带轮46内。在以上描述的收割机清粮装置200中，可以用系统420来代替系统320，其中筛组件206、208形成作物物料分离构件。在另外其它实现方式中，可以在收割机的其它作物物料分离构件诸如包括逐稿器的作物物料分离构件中采用系统420。在另外其它实现方式中，可以在以往复方式驱动一个或多个构件(不必是作物物料分离构件)并且由于这种往复运动而经受速度和/或扭矩变化的其它农业设备、农业设施或非非系统中采用系统20。

尽管已经参照示例性实现方式描述了本公开，但是本领域技术人员将认识到，在不脱离所要求保护的主题的精神和范围的情况下可以在形式和细节上进行各种改变。例如，尽管已经描述了不同示例性实现方式包括提供一个或多个好处的一个或多个特征，但是可以想到，在所描述的示例性构造或其它另选构造中，所述描述的特征可以彼此相互交换或者另选地彼此组合。因为本公开的技术相对复杂，并不是技术上的所有改变都是可行的。参照示例性实现方式描述并且在所附权利要求中阐述的本公开显然旨在尽可能宽泛。例如，除非另有明确说明，否则引述单个具体元件的权利要求也涵盖多个这种具体元件。

Claims (17)

1.一种收割机往复运动驱动平衡系统，该收割机往复运动驱动平衡系统包括：

被能移动地支撑成进行往复运动的作物物料分离构件；以及

驱动器，该驱动器操作地联接至所述作物物料分离构件以使该作物物料分离构件往复运动，该驱动器包括：

操作地联接至所述作物物料分离构件的驱动曲柄；

操作地联接至所述驱动曲柄的轴；

带驱动器；

从动带轮；

围绕所述带驱动器和所述从动带轮缠绕的带；以及

操作地联接在所述从动带轮和所述轴之间的齿轮减速机构。

2.根据权利要求1所述的收割机往复运动驱动平衡系统，其中所述作物物料分离构件包括筛。

3.根据权利要求1所述的收割机往复运动驱动平衡系统，其中所述齿轮减速机构包括行星齿轮系统。

4.根据权利要求1所述的收割机往复运动驱动平衡系统，其中所述齿轮减速机构包括：

联接至所述轴的太阳齿轮；

联接至所述从动带轮的环形齿轮；以及

与所述环形齿轮和所述太阳齿轮啮合的行星齿轮。

5.根据权利要求1所述的收割机往复运动驱动平衡系统，其中所述从动带轮用作飞轮，并且所述从动带轮具有小于或等于15Kg的质量。

6.根据权利要求1所述的收割机往复运动驱动平衡系统，其中所述齿轮减速机构具有至少2：1的减速比。

7.根据权利要求1所述的收割机往复运动驱动平衡系统，其中所述齿轮减速机构具有至少3：1的减速比。

8.根据权利要求5所述的收割机往复运动驱动平衡系统，其中所述轴经受速度变化和扭矩变化，并且其中所述飞轮的质量、所述从动带轮被驱动的速率和所述齿轮减速机构的齿轮减速比是基于由所述扭转变化倍增的所述速度变化的。

9.一种收割机清粮装置，该收割机清粮装置包括：

被能移动地支撑成进行往复运动的作物物料分离构件；以及

驱动器，该驱动器操作地联接至所述作物物料分离构件以使所述作物物料分离构件往复运动，所述驱动器包括：

操作地联接至所述作物物料分离构件的驱动曲柄；

操作地联接至所述驱动曲柄的轴；

带驱动器；

用作飞轮的从动带轮；

围绕所述带驱动器和所述从动带轮缠绕的带；以及

行星齿轮机构，该行星齿轮机构包括：

联接至所述从动带轮以与所述从动带轮一起旋转的环形齿轮；

联接至所述轴以与所述轴一起旋转的太阳齿轮；以及

内啮合在所述环形齿轮和所述太阳齿轮之间的行星齿轮。

10.根据权利要求9所述的收割机清粮装置，其中所述行星齿轮具有至少3：1的减速比，并且其中提供所述飞轮的所述从动带轮具有小于或等于12Kg的质量。

11.一种方法，该方法包括：

以第一速度能旋转地驱动用作飞轮的从动带轮；

经由齿轮减速机构将扭矩从所述从动带轮传递至轴，以使该轴以小于所述第一速度的第二速度旋转；以及

将扭矩从所述轴传递至收割机作物物料分离构件以使该收割机作物物料分离构件往复运动。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述齿轮减速机构具有基于所述飞轮的质量、所述轴的速度变化和所述轴的扭矩变化的齿轮减速比。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述齿轮减速机构包括联接至所述从动带轮并与所述从动带轮一起旋转的环形齿轮、联接至所述轴并与所述轴一起旋转的太阳齿轮以及位于所述环形齿轮和所述太阳齿轮之间并与所述环形齿轮和所述太阳齿轮啮合的行星齿轮。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述行星齿轮具有至少3：1的减速比，并且其中提供所述飞轮的所述从动带轮具有小于或等于12Kg的质量。

15.根据权利要求11所述的方法，其中所述飞轮具有小于15Kg的质量。

16.根据权利要求11所述的方法，该方法进一步包括：将作物物料沉积在所述收割机作物物料分离构件上，其中所述收割机作物物料分离构件的往复运动将所述作物物料分离成穿过所述作物物料分离构件的第一部分和不穿过所述作物物料分离构件的第二部分。

17.根据权利要求11所述的方法，其中以至少每分钟900转的速度能旋转地驱动所述从动带轮。