DD151855A5

DD151855A5 - Verfahren und vorrichtung zur regulierung der belastung von erntemaschinen

Info

Publication number: DD151855A5
Application number: DD22250680A
Authority: DD
Inventors: Laszlo Seres; Jozsef Erdelyi; Andras Fekete; Vazul Rusz; Istvan Foeldesi; Barnabas Balogh
Original assignee: Mem Mueszaki Intezet
Priority date: 1979-09-17
Filing date: 1980-07-09
Publication date: 1981-11-11
Also published as: CS264302B2; DE3023606A1; CS559480A2; HU179248B; FR2464634A1; DE3023606C2; GB2057837A; BG46151A3; FR2464634B1; PL225956A1; PL128847B1; GB2057837B

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Regelung der Belastung bzw. eines selbsttaetigen Betriebes von Erntemaschinen wie beispielsweise Maehdrescher. Durch die Erfindung werden bei wirtschaftlichem Betrieb eine volle Ausnutzung der Leistungstaetigkeit und niedrigste Ernteverluste erreicht. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass neben der Einstellung der Fahrgeschwindigkeit ein Maximalwert fuer den Verlustspiegel und dem Drehmomentenbedarf des Schneidwerkantriebes ausgewaehlt und waehrend des Erntevorganges die Geschwindigkeit,der Verlustpegel und der Drehmomentenbedarf durch Messfuehler laufend erfasst und diese Werte in einer entsprechenden Schaltung mit den voreingestellten Werten verglichen werden. Die Schaltung erzeugt ein Kompensationssignal, welches ueber eine Betaetigungseinrichtung, die gleichzeitig auch zur Handsteuerung dient, auf den Antrieb der Erntemaschine einwirkt, um die Fahrgeschwindigkeit der Maschine herabzusetzen bzw. zu erhoehen.

Description

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^Zlir Regelung der Belastung

yqn/.Brntemasehinen

Anwendungsgebiet der Erfindung;

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regulierung der Belastung von Erntemaschinen, insbesondere von Kombinen, die mit einem Schneidwerk, einem Strohschüttler und einem Reinigungswerk ausgerüstet sind.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen;

Beim Einsatz moderner leistungsstarker Kombinen in der Ernte ist die richtige Belastung der Maschine und die Ausnutzung ihrer vollen Leistungskraft eine der wichtigsten Aufgaben« Dabei geht es vor allem-darum, unter Beachtung einer hohen wirtschaftlichen Inbetriebhaltung das volle Leistungsvermögen der Kombine bei einer relativ großen Bewegungsgeschwindigkeit und bei niedrigen Ernteverlusten auszunutzen. Die Ernteverluste sollen im allgemeinen einen Grenzwert von 1,5 % nicht überschreiten»

Die bereits bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Regulierung der Maschinenbelastung während des·Ernteprozesses

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können die gestellten Aufgaben nicht lösen, da sie bei der Steuerung nur von einem Kennwert ausgehen· Die modernen Kombinen besitzen einen leistungsstarken Antriebsmotor, der über allgemein regulierbare hydraulische Einheiten die Arbeits» und Funktionsorgane wie Schneidwerk, oder Maisernteadapter, Strohschüttler, Reinigungswerk, Dreschwerk usw. und bestimmte Räder des Fahrwerkes antreibt* Yon den hydraulischen Einheiten erfolgt der Antrieb dieser Organe durch einen Keilriemen· Die angetriebenen Räder werden mittels eines eingebauten Hydromotors oder Variators, oder mittels einer mit einem Kegelzahnrad versehenen Keilriemeneinheit bewegt, die mit dem Antriebsmotor verbunden sind· Die Kombinen weisen allgemein zwei nicht angetriebene Räder auf·

Die sowjetische Kombine SK-5 ist mit einem Steuerungssystem ARM ausgerüstet, daß die Maschinenbelastung in Abhängigkeit von der Erntegleitmenge reguliert. Die Kombine besitzt eine schräge Fördereinheit die die Feldfrüc^hte zur Dreschtrommel transportiert, wobei durch das genannte Steuerungssystem die Belastung der Dreschtrommel erfaßt wird. Im Falle einer unzulässig hohen Belastung vermindert das Steuersystem die Fahrgeschwindigkeit der Kombine, und die auf der schrägen Fördereinheit transportierte Erntegutmenge nimmt ab· Auf diese Weise wird die Gefahr vermieden, daß die Feldfrüchte die Dreschtrommel verstopfen· Ein weiterer Vorteil dieser Lösung besteht darin, daß die Kombine während des Srnteprozesses gleichmäßiger belastet wird· Bei einem anderen bekannten Torschlag sindjam Strohschüttler, bzw» am Sieb Fühler angeordnet, die die Größe der Ernteverluste erfassen. Die Ausgangssignale der Fühler werden in eine in der Kabine eingebaute Anzeigeeinheit eingegeben«,

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und so wird der Kombineführer ständig über den Verlustpegel während des Erntevorganges informiert. Aufgrund der. signalisierten Werte kann der Führer die erforderlichen technisc&en Maßnahmen zur Verminderung des Verlustpegels vornehmen. Diese Steuerung arbeitet jedoch nicht automatisch.

Die Feldfrüchte durchlaufen die Kombine in einer Zeiteinheit von $«,„♦ ΊΟ s« Aufgrund dieser hohen Geschwindigkeit ist die Notzeit zwischen dem. Erfassen des Verlustpegels und der anschließenden RegelungVdieser Grundlage ein automatisch arbeitendes Steuerungssystem zu entwickeln.

Zur Regulierung der Belastung von selbstfahrenden Erntemaschinen ist ferner eine Einrichtung DE-OS 1 I99 039 bekannt, die auf der Basis einer Verschiebemess<fung arbeitet. Die Vorrichtung liefert ein von der Menge der in die Kombine eingeführten Feldfrüchte charakteristisches Signal. Die gemessene Verschiebung hängt von der Belastung der Maschine. ab. Die Bewegungsgeschwindigkeit Yiird durch

atm

eine mechanische oder hydraulische Transmission ^gemessenen -Wert entsprechend so reguliert, daß die Belastung unter einem vorgewählten Wert liegt, der die vorhandenen Feld- und Bodenverhältnissen berücksichtigt. Diese Lösung sichert eine gleichmäßige Belastung der Erntemaschine, jedoch werden die auf Grund vielfältiger Umstände auftretenden Eörnerverluste nicht erfaßt, so daß dieser Verlustpegel einen zulässigen Wert schnell überschreiten kann.

Bei der Lösung nach DE~OS 1 923 779 ist ein beweglicher Fühler am Riemen oder Kettentrieb der Kombine angeordnet, In dieser Lösung wird die Verschiebung des Fühlers gemessen, und die Verschiebung über einen Planetenradträger auf

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das Fahrwerk der Kombine übertragen. Diese Einrichtung ist mit' ähnlichen Nachteile wie vorstehend beschrieben behaftet.

Ferner ist eine weitere Vorrichtung zur Regulierung der Drehzahl der Dreschtrommel bekannt - DE-OS 1 265 4-76 bei der als Ausgangsparameter die auf dem Schrägförderer eingetragene Erntegutmenge ausgenutzt wird» Diese Vorrichtung dient zur Vermeidung der Verstopfungsgefahr der Dreschtrommel, wobei ebenfalls eine gleichmäßigere Belastung der Kombine erzielt wird· Auch bei dieser Lösung kann der zulässige Grenzwert für die Ernteverluste schnell überschritten werden©

Ziel der Erfindung:

Durch die Erfindung werden die aufgezeigten Nachteile beseitigt, und neben einem hohen, effektiven Betrieb, die Ernteverluste auf einen sehr niedrigen Wert gehalten·

Darlegung des Wesens der Erfindung;:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen , die neben einen wirtschaftlichen Betrieb der Kombine während des Ernteprozesses gleichzeitig die Einhalt., ung eines vorgewählten Wertes für die ErnteVerluste sichert.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß gegenüber den bekannten Verfahren und Vorrichtungen auch der Verlustpegel in einem selbsttätigen Reglungssystem erfaßt werden kann, wenn als Basis für die Regelung der Drehmomentbedarf des

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.Schneidwerkes oder des Maisernte adapters der Kombine ausgewählt wird und die Bewegungsgeschwindigkeit der Kombine sowohl auf der Grundlage dieses Drehmomentenbedarfes als auch des TerlustpegeIs und des Drehmonentenbedarfes für das Fahrwerk geregelt wird. Das Steuerungssystem kann so aufgebaut werden, daß der Verlustpegel unter einem vorgewählten Grenzwert, die Kombine mit einem möglichst maximalen Momentbedarf in Betrieb und die Fahrgeschwindigkeit in einer den Feld- und Bodenverhältnissen entsprechenden Höhe gehalten werden können.

Das Wesön der Erfindung besteht darin, daß dem Strohschüttler und dem Reinigungswerk· ein Maximalwert für den zulässigen Verlustpegel^und dem Schneidwerk ein Maximalwert des Drehmomentenbedarfs für den Antrieb zugeordnet wird, wobei während des Ernteprozesses die Bewegungsgeschwindigkeit der Kombine, der Verlustpegel sowie der Drehmomentbedarf gemessen w^rd^? und die Bewegungsgeschwindigkeit auf der Basis des .Drehmomentenbedarfes, des Verlustpegels,

des—V-e- 1 ot-pe-geie, und des Fahrantriebes so geregelt werden, daß der Drehmomentbedarf und der Verlustpegel höchstens den entsprechenden Maximalwert annehmen,,

Zur.Realisierung des Verfahrens ist es vorteilhaft während des Ernteprozesses eine Möglichkeit für eine Änderung des Maximalwertes der Bewegungsgeschwindigkeit der Kombine vorzusehen»

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Ver« fahres ist dadurch gekennzeichnet, daß neben einem an sich" bekannten Geschwindigkeitsfühler der Strohschüttler und das

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Beinigungswerk mit einem Yerlustfühler, und der Antrieb für das Schneidwerk mit einem Drehmomentenfühler versehen iste Der Geschwindigkeitsfühler, der Verlustfühler und der Drehmomentenfühler sind jeweils mit <e4rftem Signalumformer gebunden &ia&, die ihrerseits über je einen Differenzbilder an eine , ein Kompensationssignal erzeugende Schaltung angeschlossen sind«, Der Ausgang der Schaltung gibt ein Befehlssignal an eine angeschlossene Betätigungseinheit ab.

Bei einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßeη Vorrichtung ist zwischen der Betätigungseinheit und dem Antrieb der Kombine ein Steuerarm vorhanden.

Vorteilhafterweise dienen die differenzbildenden Einheiten gleichzeitig zur Einstellung der Maximalwerte für die Bewegungsgeschwindigkeit, den Verlustpegel und für das zulässige Drehmoment,

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hat die Regelung der Geschwindigkeit die Priorität gegenüber der Verlustpegelregelung, die ihrerseits den Vorrang gegenüber der Regelung des Drehmomentenbedarfs des Schneidwerkes besitzt. Auf diese Weise wird die Fahr- bzw. Bewegungsgeschwindigkeit der Kombine ,in Abhängigkeit von den Feld- und Bodenverhältnissen auf einen ausgewählten Maximalwert gehalten, und gleichzeitig niedrige Ernteverluste erreicht.

. Ajjsführungsbeispiel:

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen

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zeigen:

Fig. 1. das Blockschaltbild gemäß der Erfindung in Verbindung mit der Konstruktion der Erntemaschine,

Fig. 2« die Frontplatte einer in der Kabine des Kombinefahrers angeordneten Zentraleinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und die

Fig· 3« eine schematische Darstellung des Regelungssystems önd die Anordnung der Fühler.

Gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren wird ein Maximalwert für die Bewegungsgeschwindigkeit, ein Maximalwert für den Drehmomentenbedarf zum Antrieb des Schneidwerkes und ein Maximalwert für die Verluste eingestellte Hierzu wird die in der Kabine des Kombineführers angeordnete Zentralein— heit benutzt. Mit Hilfe der in der Kombine eingebauten Fühler werden die Bewegungsgeschwindigkeit der Kombine, der Verlustpegel und der Drehmomentbedarf gemessen und die Meß-7/erte mit den vorgewählten Maximalwerten verglichen. Die Bewegung der Kombine wird so geregelt, daß der Maximalwert für die Bewegungsgeschwindigkeit nicht überschritten wird. Wenn der Drehmomentenbedarf und/oder der Verlustpegel den entsprechenden Maximalwert überschreiten, wird die Fahrgeschwindigkeit der Kombine vermindert. Wenn der Verlustpegel einen zulässigen Wert besitzt und der Drehmomentenbedarf ebenfalls niedriger als der Maximalwert ist, wird die Fahrgeschwindigkeit vergrößert.

Für unvorhersehbare Änderungen der äußeren Bedingungen ist eine solche Ausbildung des Regulierungssystems zweckmäßig dorch die die beschriebene automatische Regelung unterbrochen und eine Handregulierung oder eine Neuauswahl des Ma-

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ximalwertes der Fahrgeschwindigkeit durchgeführt werden kann. Die Arbeit der Kombine wird einem solchen Falle ZeB« mit Hilfe eines Steuerarmes gesteuert.

Die .erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit der Konstruktion 30 der Kombine gekoppelt und wirkt über eine Bedienungseinheit auf den Antrieb 20 ein« Voraussetzung hierfür ist eine zweckmäßige Auswahl der Transmission des Antriebes 20 in Form der Betätigungseinheit 17· Die Betätigungseinheit 17 4c&& für die Handregulierung und zur Unterbrechung der automatischen Steuerung ist ein Steuerarm 18, der mit einem Schalter 19 versehen ist, ?e£geee&&&· Der Antrieb 20 treibt den Antrieb 10 eines Schneidwerkes 15 oder eines Maisernteadapters an. Die Feldfrüchte gelangen vom Schneidwerk 15 über den Strohschüttler und das Reinigungswerk 6 zu. einem entsprechend der Einerntungstechnologie bestimmten Punkt« Der Weg der Feldfrüchte ist in Fig. 1 durch eine Strich-Punkt-Linie dargestellt. Der Strohschüttler und das Reinigungswerk 6 sind ebenfalls mit dem Antrieb 20 der Kombine verbunden, der auch die angetriebenen Räder des Fahrwerkes der Kombine antreibt_e Bei der Bewegung wird ein nicht angetriebenes Rad 1 der Kombine mit einem Geschwindigkeitsfühler 2, der Strohschüttler und Reinigungswerk 6 mit einem Verlustfühler ?, und der Antrieb 10 mit einem Drehmomentenfühler 11 gekoppelt« Diese Fühler sind über Je einen Signalumformer 3» 8, 12 und über je einen Differenzbilder 4, 9, an eine Schaltung 5 angeschlossenen, die ein Kompensationssignal erzeugte Die Differenzbilder 4·, 9, 13 geben auf der Grundlage der vorgewählten und der gemessenen Werte ein logisches Signal 0 oder 1 an die Eingänge der Schaltung 5 ab. Die Ausgänge der Schaltung 5 sind an die Betätigungsein-17 angeschlossen*

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Die Ausgänge der Differenzialbilder 4, 9 t 13 sind sowohl über Impulsgeneratoren 51, 52, 53_t 54· als auch unmittelbar an eine Steuerschaltung 56 und direkt an eine Einheit 55 angeschlossen« Die Einheit 55 dient zur" Bestimmung der Richtung der Betätigung des Antriebs 20 zur Beschleunigung oder der Verringerung der Fahrgeschwindigkeit. Die Steuerschaltung 56 gibt ein Signal ah den Leistungsverstärker 57 ab, der ein Befehlssignal für die Betätigungseinheit 17 erzeugt. Die Betätigungseinheit 17 unterscheidet die Befehlssignale auf der Basis ihrer Eeriode, ihrer Signalbreite sowie ihrer Signal amplitude und reguliert den Antrieb 20 bei Berücksichtigung des Ausgangssignals der Einheit¹55·

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird mittels einer in der Kabine des Kombineführers angeordneten Zentraleinheit gesteuert /Fig. 2./, die mit Drehknöpfen 21, 22, 24, 26 und mit Anzeigegeräten 23, 25, 27, 28, 29 versehen ist. Der Drehknopf 21 dient zur Einstellung des Maximalwertes der Bewegungsgeschwindigkeit, der Drehknopf 22 zur Einstellung der Empfindlichkeit der Verlustpege!messungjder Drehknopf 24 zur Einstellung des Maximalwertes des zulässigen Verlustpegels, und der Drehknopf 26 zur Einstellung des Maximalwertes des Drehmomentes« Die Anzeigegeräte signalisieren die selbsttätige Arbeit entsprechend der eingestellten Parameter. Das Anzeigegerät 28 signalisiert die Vergrößerung und das Anzeigegerät 27 die Verminderung der Bewegungsgeschwindigkeit· Das Anzeigegerät zeigt die Arbeitsweise nach erfolgter Veränderung der Bewegungsgeschwindigkeit und das Anzeigegerät 25 die Verminderung der Bewegungsgeschwindigkeit zur Verminderung des Verlustpegels an. Das Anzeigegegerät 23 signalisiert den Wertbereich des Verlustpegels bei

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gegebener Belastung, Der im Anzeigegerät 23 signalisierte Verlustpegel wird in den Bereichen minimaler /Min/, optimaler /ΟΡΪ/ und maximaler /MAX/ Wert angezeigt bzw, aufgeteilt»

Die Anordnung der Meßfühler ist in Fig, 3 dargestellt. Mit dem nicht angetriebenen Rad 1,ist ein Geschwindigkeitsfühler 2,miS dem Reinigungswerk 6 und dem Strohschüttler 4, dem Verlustfühler ? und mit dem Antrieb 10 des Schneidwerkes 15 der Drehmomentenfühler 11 gekoppelt* Die Ausgänge der Fühler sind, über die Schaltungsanordnung der Vorrichtung an die Zentraleinheit 16 angeschlossen«

Für die selbsttätige Regelung einer wirtschaftlichen Belastung der Erntemaschine werden an der Zentraleinheit 16 folgende Parameter eingestellt:

1. Mittels des Drehkopfes 21 wird der zulässige Maximalwert der Bewegungsgeschwindigkeit der Kombine sowohl in Abhängigkeit von den vorhandenen Feld- und Bodenverhältnissen, als auch von den abzuerntenden Feldfrüchten eingestellt,

2» Mittels des Drehkopfes 22 wird die Empfindlichkeit aer Messung des Verlustpegels derart eingestellt, daß das Feld 0ΡΪ des Anzeigegeräts 23 den eingestellten Wert signalisiert. Die Kontrolle erfolgt außerhalb der Kombine,

- 3# Mittels des Drehkopfes 26 wird der optimale Wert des für den Antrieb des Schneidwerkes 15 erforderlichen Brehmomentenbedarf"derart eingestellt, daß keine Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit, d.h., weder eine am Anzeigegerät 27 signalisierte Vergrößerung, noch eine am Anzeigegerät 28 signalisierte Verminderung notwendig ist.

Die erfindungsgemäEe Vorrichtung arbeitet dann wie folgt:

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Wenn die mittels des Geschwindigkeitsfühlers 2 gemessene Bewegungsgeschwindigkeit des nicht angetriebenen Rads 1 den mit dem Drehknopf 21 eingestellten Maximalwert überschreitet, erzeugt die Schaltung 5 ein Signal, das die Betätigungseinheit 17 den Antrieb zwecks Verminderung der Bewegungsgeschwindigkeit beeinflußt. Diese Regulierung ist von den Signalen des Verlustfühlers 7 und des Momentfühlers 11 sowie der ihnen entsprechenden Differenzbilder 9, 13 unabhängig.

Wenn der Verlustfühler 7 am Strohschüttler 4 und Reinigungswerk 6 die Überschreitung des mittels des Drehknopfes 24 eingestellten Wertes signalisiert, beeinflußt die Schaltung 5 über die Betätigungseinheit 17 den Antrieb 20, wodurch die Bewegungsgeschwindigkeit verringert wird. Infolgedessen sinkt der Verlustpegel unter den eingestellten Grenzwert. Dieser Regelvorgang ist von den Signalen des Drehmomentenfühlers 11 sowie des Differenzbilders 13 unabhängig. Bei einem Unterschied zwischen dem momentanen und dem eingestell ten Wert des Drehmoments vermindert oder vergrößert die Vorrichtung die Bewegungsgeschwindigkeit der Kombine, abhängig von den Möglichkeiten und den eingestellten Werten.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung ermöglichen den Betrieb von leistungsstarken Kombinen bei einem vorgegebenen niedrigen Verlustpegel»

Claims

- 12 - 2 22 50 6 Brfindungsanspruch,:.

1« Verfahren zur Regulierung der Belastung von Erntemaschinen, die mit einem Strohschüttler jtf und einem Eeinigungswerk sowie mit einem Schneidwerk oder mit einem Maiserateadapter ausgerüstet sind, wobei während des Ernteprozesses ein Maximalwert der Bewegungsgeschwindigkeit der Kombine in Abhängigkeit von den jeweiligen Feld- und Bodenverhältnissen ausgewählt und die Bewegungsgeschwindigkeit der Kombine abhängig von der Dichte und/oder von der Menge der in die Kombine eingeführten Feldfrüchte in einem Bereich bis zum. Maximalwert reguliert wird, gekennzeichnet dadurch, daß dem Strohschüttler und dem Eeinigungswerk ein Maximalwert tür den zulässigen Verlustpegel und dem Antrieb des Schneidwerk ein Maximalwert für den Drehmomentenbedarf zugeordnet wi3?d, wobei während des Srntevorganges die Bewegungsgeschwindigkeit der Kombine, der Verlustpegel sowie der Drehmomentenbedarf gemessen werden und die Bewegungsgeschwindigkeit sowoM auf Basis des Drehmomentenbedarfes, als auch des Ver-Isjstpegels, und der Antrieb des Schneidwerkes so reguliert werden, daß der Drehmomentenbedarf· und der Verlustpegel dem höchst zulässigen Maximalwert entsprechend.

2, Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Maximalwert der Bewegungsgeschwindigkeit während des Ernte vor gange s geändert wird«

3· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ponkt 1, die u.a. eine Betätigungsvorrichtung zur Steuerung des Antriebes der Kombine und ©iöen Geschwindigkeitsfühler aufweist, gekennzeichnet dadurch, daß der Strohschüttler und das Eeinigungswerk mit einem Verlustfühler /7/, und der An-

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trieb /10/ des Schneidwerkes /15/ mit einem Drehmomentenfühler /11/ versehen ist, und der Geschwindigkeitsfühler /2/, der Verlustfühler /7/ und der Drehmomentenfühler /11/ mit je einem Signalumformer /3f 8, 12/ verbunden und die Signalumformer /3_S 8, 12/ über o'e einen Differenzbilder /4, 9» 13/ an eine Schaltung /5/ angeschlossen sind, die ein Kompensationssignal erzeugt, während der Ausgang des Schaltung /5/,der ein Befehlssignal abgibt,an die Betätigungseinheit /17/ angeschlossen ist.

4» Vorrichtung nach Punkt 3» gekennzeichnet dadurch, daß zwischen der Betätigungseinheit /17/ und dem Antrieb /20/ der Kombine ein Steuerarm /18/ vorhanden ist.

5· Vorrichtung nach Punkt 3 oder 4, gekennzeichnet dadurch, daß eine Zentraleinheit zur Einstellung der Maximalwerte vorhanden s*a<a, die mit den Differenzbildern /4, 9» 13/ gekoppelt und vorzugsweise mit Drehknöpfen /21, 24·, 26/ versehen

6, Vorrichtung nach einem der Punkte 3 bis 5» gekennzeichnet dadurch, daß eine mit Anzeigegeräten /23, 25» 27» 28j 29/ ausgerüstete Signalisierungseinheit vorgesehen ist, die mit den Differenzbildern /4, 9, 13/ gekoppelt ist.