DD149770A5 - Getriebeeinheit zum energieersparenden antrieb von mit dreh-oder schwingbewegung arbeitenden elementen von vorrichtungen,besonders von landwirtschaftlichen zerkleinerungs-und dreschtrommeln - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Getriebeeinheit zum energieersparenden Antrieb von mit Dreh- oder Schwingbewegung arbeitenden Elementen von Vorrichtungen, besonders von landwirtschaftlichen Zerkleinerungs- und Dreschtrommeln, welche in der zwischen der Energiequelle und dem arbeitenden Element der Vorrichtung angeordnete Treibkette eingebaut ist. Das Ziel besteht darin, Energie fuer den Antrieb zu sparen. Die Aufgabe der Erfindung ist die Ausarbeitung einer in der Betriebspraxis verwendbaren Loesung, mit welcher die arbeitende Hauptbewegung als Nebenbewegung eine Schwingbewegung ohne Energieaufwand ueberlagert werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemaesz dadurch geloest, das die Getriebeeinheit ein elastischer, energiespeichernder und -abgebender Mechanismus ist, welcher durch die Momentanaenderungen des technologischen Energiebedarfes des in die Vorrichtung eingegebenen Materials angeregt wird.

Description

Berlin, den 26.6.1980 57 123 / 16

Getriebeeinheit, insbesondere für landwirtschaftliche Zerkleiner un.gs- und Dreschtrommeln ' .

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine ^Getriebeeinheit zum 'energieersparenden Antrieb von, mit Dreh- oder Schwingbewegung arbeitenden Elementen von Vorrichtungen, besonders von landwirtschaftlichen Zerkleinerungs- und Dreschtrorameln, welche in die zwischen der Energiequelle und dem arbeitenden Element der Vorrichtung angeordnete Treibkette eingebaut ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Sowohl die Versuche, al3 auch die praktischen Erfahrungen haben bewiesen, daß wenn die die Zerkleinerung durchfahrenden Stähle außer der auf die Stahl3chneide senkrechten Hauptbewegung mit einer Nebenbewegung entlang der Schneide angetrieben sind, die Zerkleinerung anstatt des Abscherens infolge eines sogenannten Schnittes erfolgt und der Energiebedarf beträchtlich abnimmt.

In der landwirtschaftlichen Maschinenindustrie wurde diese Erkenntnis unter anderen derart ausgenutzt, daß an den Häckseltromraeln die ^stahlschneiden im Verhältnis zu den Mantellinien des Trommelmantels etwa verdreht befestigt werden, d. h. die Mantellinien und die Stahlschneiden einen Spitzenwinkel bilden.

-2- 26.6.1980

57 123 / 16

Der Kachteil dieser weitreichend verwendeten Lösung besteht darin, daß die Ilebenbewegung nur eine, im Verhältnis zum zu zerkleinernden Material relative Versetzung ist, und deshalb die Stahlschneiden, bis zum Schnitt, das zu zerkleinernde Material mit dem Verbrauch von etwa 30 bis 40 % der ganzen Endergie ausschließlich nur verdichten.

Infolge der Verdichtung erhöht sich demgemäß auch die Beanspruchung der Stahlschneiden, wodurch sich als zusätzlicher Nachteil die Lebensdauer der Schneiden wesentlich verkürzt.

Zur Behebung dieser Iiachteile wäre es naheliegend, daß die Nebenbewegung als absolute Bewegung, nämlich als Schwingbewegung, realisiert werden könnte, ^ie auf dieser Folgerung berührenden Lösungen sind aber ausnahmslos mit selbstständigen, äußere Energie erfordernden Vibrationsvorrichtungen versehen, wobei, diese Arbeitsgeräte den praktischen Erfordernissen infolge ihrer hohen Kauf- und Betriebskosten, sowie ihres unsicheren Betriebes nicht entsprechen und sind deshalb nicht verbreitet.

Die Verminderung des Energieverbrauches wurde bei den mit solchen Dreschmaschinen durchgeführten Versuchen beobachtet, bei welchen auf die gleichmäßige Kreisbewegung der Schlagleisten eine Schwingbewegung überlagert wurde, aber auch diese Maschinen sind nicht bis zur praktischen Verwirklichung gekommen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine GetriTebeeinheit zu schaffen, mit der ein energiesparender Antrieb, insbesondere von land-

-3- 26.6.1980

57 123 / 16

wirtschaftlichen Zerkleinerung- und Are seiltrommel η ermöglicht v/erden kann,

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist die Ausarbeitung einer in der Betriebspraxis verwendbaren solchen Lösung, durch welche auf die arbeitende Hauptbewegung als liebenbewegung eine Schwingbewegung ohne Energiemehraufwand überlagert v/erden kann.

Diese ufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Getriebeeinheit ein elastischer, energiespeichender und -abgebender Mechanismus ist, welcher durch die Moinentanänderungen des technologischen Energiebedarfs des in die Vorrichtung eingetragenen Materials angeregt wird,

Zweckmäßigerweise ist eine Keilriemenscheibe angeordnet, deren Kranz unter Zwischenschaltung von wenigstens einer Feder entlang des Unifangs an der Nabe oder an den Speichen verschiebbar ausgeführt ist.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß der momentane technologische, in dem gegebenen PalIe Zerkleinerungsenergiebedarf des in die Vorrichtung eingegebenen Materials, z.B. des zu häckselnden Produkts sich ständig verändert und die jeweilige Abweichung zur Herstellung der liebenbewegung verwendbar ist.

Unter elastischen Mechanismus ist in dieser Beschreibung eine solche, in die Treibkette eingebaute Maschinenkonstruk-

-4- 26.6.1980

57 123 / 16

tionseinheit zu verstehen, die im Vergleich mit anderen Elementen der Treibkette im Sinne der Festigkeitslehre ungeschmeidig sind und unabhängig davon, daß sie aus. elastischem Konstruktionswerkstoff hergestellt sind»

Die elastischen Eigenschaften des zur gegebenen Vorrichtung verwendbaren Mechanismus sollen bei der Konstruktion bzw. Auslegung in'solcher Weise bestimmt γ/erden, daß der Mechanismus erregbar ist, daß er die Ausgeglichenheit des arbeitenden Elementes, z. B. der Häckseltrommel nicht bedeutend verändert, ferner bei dem Produkt keine Qualitätsveränderung verursachen darf, so daß z. B. die Längsabmessung des gehäckselten Produktes innerhalb des gewünschten Abmessungsbereiches bleibt.

Das Attribut "energiespeichernd und -abgebend" bestimmt einerseits einen zu der bekannten Pederstrebe gegensätzlich v/irkenden Mechanismus, d. h. einen solchen Mechanismus, welcher nicht eben durch die je vollkommenere Dämpfung der Erregung, d. h. durch das Aufzehren der potentiellen Energie gekennzeichnet ist, andererseits bestimmt es auch, daß der Mechanismus ohne äußere Energie, d. h, ohne besondere Energiequelle arbeitet..

AusführungsbeisOJel

Die Erfindung wird im .v/eiteren mit Hilfe der Zeichnung einer zu einer selbstgetriebenen Häckselmaschine ausgearbeiteten -A-usfuhrungsVariante eingehend beschrieben. In der Zeichnung stellt

-5- : 26.6.1380

57.123 / 16

Piß. 1: eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht;

Pig, 2: den entlang der Linie II-II der Pig. 1 genommenen Schnitt;

Pig. 3: den entlang der Linie III-III der Pig. 1 genommenen Schnitt dar<>

Die in der Zeichnung dargestellte A_Usführungsväriante wurde zur in der DDR hergestellten selbstgetriebenen Hüclgßlmaschine vom Typ E 280'ausgearbeitet, von v/elcher der elastische, energiespeichernde und -abgebende Mechanismus die die Häckeeltroinmel als letztes Element der Treibkette antreibende Keilriemenscheibe 1 ist, welche auf die Achse der Häckseltrommel gekeilt ist. Die unterschiedliche Ausführung der Keilriemenscheibe 1 besteht darin, daß ihre Nabe 3 und die Speiche 4 in einem Stück, während der Kranz 5 selbständig ausgestaltet ist. Die in engerem Sinne genommenen elastischen Elemente sind zwischen den Speichern 4 und dem Kranz 5 eingebaut. Es soll bemerkt werden, daß einerseits die Energiequelle und die Treibkette der Häckselmaschine, bzw. der in die Treibkette eingebaute und die Keilriemenscheibe 1 antreibende Keilriemen.in der Zeichnung nicht dargestellt sind, andererseits der mit bestimmter Vorspannung arbeitende Keilriemen wie bereits oben erläutert, im Verhältnis zum elastischen Mechanismus gemäß der Erfindung als ungeschmeidiger Körper wirkt.

Die Speichen 4 der Keilriemenscheibe 1 gemäß der Erfindung sind einzeln, entlang des Umfanges, zwischen je einem Paar, am Innenmantel des Kranzes 5 befestigten Pührungsschienen 6 in einer zur Achse 2 senkrechten Ebene angeordnet.

-β- 26.6,1980

57 123 / 16

Von den Führungsschienen 6 links in einer im Sinne der Hg. gegebenen Entfernung ist ein Fußgestell 7 befestigt, durch dessen Bohrung ein Gewindebolzen.8 geführt ist. Der Gewindebolzen 8 ist mit einer Haltescheibe 9 und einer Mutter 10 zum Pußgestell- 7 befestigt. Am Gewindebolzen 8 ist zwischen den Backen des Fußgectells 7 der Kopf eines Pührungsstiftes 11 kippbar gelagert, welcher durch die in der Speiche ausgestaltete Durchgangslüngsbohrung 12 geführt ist. Zwischen der am Pührungsstift 11 ausgestalteten Schulter 13 und der an der Speiche 4 gestützten Haltescheibe 14 ist die Peaer

15 angeordnet. Auf den über die Speiche 4 hinausreichenden Teil des Gewindebolzens 8 ist eine elastische Haltescheibe

16 aufgezogen. Das Spiel zwischen dem Kranz 5 und der Speiche 6 sowie die durch Berechnung bestimmte Vorspannung der Feder 15 sind mit der Mutter 17 und der Gegenmutter 13 einstellbar.

Es soll erwähnt werden, daß auch eine solche Variante der hier dargestellten Ausföhrungsform denkbar ist, bei welcher die Keilriemenscheibe 1 nicht mit Speichen, sondern "voll" ausgestaltet ist, d. h. der Kranz unmittelbar oder wenigstens unter Zwischenschaltung einer Feder 5 an der Nabe 3 angeordnet ist.

Im Laufe der Versuche wurde eine solche Variante auch geprüft, bei v/elcher die Speiche 4 zwischen zwei, am !Führungsstift 11 aufgezogenen Federn 15 eingeklemmt ist. Unsere Prüfungen haben aber bewiesen, daß auch die vorgeschlagene Variante vollkommen betriebsfähig ist.

-7- 26p6.1980

57 123 / 16

Bei der Bemessung der Feder 15 wurde von zwei Voraussetzungen ausgegangen. Es wurde einerseits festgestellt, daß bei den in einem Drehzahlbereich von 600 "bis 1500 1/Min arbeitenden Häckseltrommeln von 500 mm Durchmesser 15 bis 20° Stahlstellung die Amplitude der überlagerten Schwingbewegung zwischen den Grenzwerten von 3 bis 3»5 mm, gemessen am Umfang, sein soll. Durch die Einhaltung der zulässigen Amplitude können die Gleichgewichtsverhältnisse des arbeitenden Elements und die Befriedigung der Qualitätserfordernisse des Produktes gesichert werden. Gemäß den Versuchen besteht zwischen dem Durchmesser der lläckseltromrnel und der zulässigen Amplitude eine lineare oder beinahe lineare Beziehung. Die Amplitude ist für die größte Kompression der Feder 15 maßgebend.

Andererseits wurde die an der Hackseltronuael meßbare MomentSchwankung mit Versuchsmessungen bestimmt, woraus die Belastbarkraft bzw. der Funktionsbereich der Feder 15 berechnet v/erden kann.

Aus den Berechnungen hat sich bei^e:Beschrlebenen Ausführungsvariante eine Federsteifheit von S = 200 N/mm ergeben.

An der mit dem erfindungsgemäßen Mechanismus ausgerüsteten selbstgetriebenen Häckselmaschine wurde die Keilriemenscheibe 1 gemäß Fig. 1 im Sinne des Uhrzeigers angetrieben. Me Konstruktionslänge, der Feder 15 veränderte sich immer gemäß der Abweichung des jeweiligen Zerkleinerungsenergiebedarfes des zugeführten Materials, d. h. im Verhältnis zur gleichmäßigen Drehbewegung des Kranzes 5 gehen die Achse 2 und die Häckseltrommel immer voran oder nach, so daß

-8- . 26.6.1980

57 123 / 16

eine Schwingbewegung der Hauptbewegung überlagert wurde.

Gemäß unseren Messungen war die Erregungsfrequenz der Keilriemenscheibe 1 zwischen 20 und 40 Hz, aufgrund der aufgenommenen Momentkurve.

Der wichtigste Vorteil der dargestellten Ausführungsform besteht in dßr -etwa 15 % Energieersparung. Ein hinsichtlich der praktischen Verwirklichung genommener Vorteil ist, daß einerseits -die vorhandene Vorrichtung, in unserem Falle die selbstgetriebene,Häckselmaschine, durch den Austausch bloß eines einzelnen Bestandteiles der Keilriemenscheibe umgestaltet werden kann und die Behandlung sowie der Betrieb des modifizierten Arbeitsgeräts unverändert bleiben, d. h. der Fachmann ohne spezielle Ausbildung damit arbeiten kann. Andererseits ist es vorteilhaft, daß die Keilriemenscheibe gemäß der Erfindung einfach und betriebssicher ist, und auch die Zuverlässigkeit des modifizierten Arbeitsgeräts unverändert bleibt.

Bei anderen Ausführungsvarianten der Lösung gemäß der Erfindung lassen die oben genannten Vorteile gemäß unseren Voraussetzungen, mit mehr oder weniger großen Abweichung verwirklichen.

Noch zahlreiche Varianten der Lösung gemäß der Erfindung sind innerhalb des Schuiaimfanges denkbar, so daß nur beispielsweise von den in die Treibkette einsetzbaren Elemente die Keilriemenscheiben von Typen Bibby, Porst, Elcard sowie die mit Gummiklotz bzw. mit ^Gummischlauch versehenen Keilriemenscheiben, ferner der Zahnriemen erwähnt werden soll.

-9- 26.6.1980

. 57 123 / 16

Deren Federsteifheit oder ^ederkonstante soll selbstverständlich gemäß den Anforderungen der gegebenen Vorrichtung und des ^erwendungsgebiets aufgrund unserer Erkenntnis best imrnt werden.

Als mögliches Anwendungsgebiet der Erfindung soll außer den landwirtschaftlichen Verarbeitungsraaschinen der Sortierungsvorgang erwähnt werden, z.B. zum energieersparenden Antrieb von Pendelrättern oder Schwingsieben.

Claims (2)

1. -10- 26.6.1980

   57 123 / 16

   Erfindungsanspruch

   ο Getriebeeinheit zum energieersparenden Antrieb von. mit Dreh- oder Schwingbewegung arbeitenden Elementen von Vorrichtungen, besonders von landwirtschaftlichen Zerkleinerungs- und Dreschtrommeln, welche in die zwischen der Energiequelle und dem arbeitenden Elemen't der Vorrichtung angeordnete Treibkette eingebaut ist, gekennzeichnet dadurch, daß sie ein elastischer, energiespeichonder und -abgebender Mechanismus ist, welcher durch . die Momentanänderungen des technologischen Energiebedarfes des in die Vorrichtung eingetragenen Materials angeregt wird.
2. 2· Getriebeeinheit gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine Keilriemenscheibe (1) angeordnet ist, deren ' Kranz (5) unter Zwischenschaltung von wenigstens einer •feder (15) entlang des Umfangs an -der liabe (3) oder an den Speichen (4) verschiebbar ausgeführt ist.

   Hierzu,..^. .Seiten Zeichnungen