DE19620338A1

DE19620338A1 - Massenausgleich am Mähdrescher

Info

Publication number: DE19620338A1
Application number: DE1996120338
Authority: DE
Inventors: Klaus Priesching
Original assignee: Same SpA
Current assignee: Same Deutz Fahr SpA
Priority date: 1996-05-21
Filing date: 1996-05-21
Publication date: 1997-11-27

Description

Die Erfindung betrifft eine landwirtschaftliche Erntemaschine, insbe sondere einen Mähdrescher, mit zumindest einer sich bewegenden Verarbeitungseinrichtung für das Erntegut.

Aus dem Fachbuch "Lexikon der Landtechnik (Getreide- und Hack fruchternte)" von Robert Fritz Kuntze (1. Auflage, 1987, ISBN 3-8023- 0873-5) ist eine sich bewegende Verarbeitungseinrichtung in Form eines Schüttlers eines Mähdreschers bekannt. Unter dem Stichwort "Schüttlerhub" ist angegeben, daß die Schüttlerhorde einen Hin- und Rückgang ausführt, der beispielsweise 110 bis 150 mm beträgt. Eine solche Hin- und Herbewegung hat den Nachteil, daß freie Massen kräfte und Massenmomente auftreten, die die landwirtschaftliche Erntemaschine oder auch Teile davon sehr stark beanspruchen, was zu einer Laufunruhe führt und sich dadurch der Verschleiß der sich bewegenden Verarbeitungseinrichtungen, ihrer Lagerstellen und der Gegenlager erhöht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine landwirtschaft liche Erntemaschine, insbesondere einen Mähdrescher, derart zu verbessern, daß die genannten Nachteile vermieden werden.

Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patent anspruches 1 gelöst. Aufgrund der Mittel, die zur weitestgehenden Kompensation der freien Massenkräfte der sich bewegenden Ver arbeitungseinrichtung vorgesehen sind, wird eine deutlich höhere Laufruhe der gesamten landwirtschaftlichen Erntemaschine bewirkt und gleichzeitig die Belastung von tragenden Teilen und die Ge räuschentwicklung gesenkt. Bei solchen tragenden Teilen handelt es sich bei einem Mähdrescher beispielsweise um den Rahmen oder die Haube. Weiterhin wird die Belastung von Lagerstellen gesenkt, so daß diese nun geringere Kräfte aushalten müssen, wodurch es zu einer Ersparnis an Material kommen kann, was auch dem Ge samtgewicht der landwirtschaftlichen Erntemaschine zugute kommt und zu einer Energieeinsparung führt. Dadurch erhöht sich die Wirt schaftlichkeit. Weiterhin wird die Zuverlässigkeit der landwirtschaft lichen Erntemaschine aufgrund der geringeren Belastung erhöht und die Wartungsanfälligkeit bzw. Wartungshäufigkeit deutlich gesenkt.

Durch die Mittel, die in Weiterbildung der Erfindung der Verarbei tungseinrichtung zugeordnet sind und/oder durch Abänderungen der Verarbeitungseinrichtungen, sind die rotierenden freien Massenkräfte und -momente 1. Ordnung vollständig und auch die oszillierenden (Hin- und Herbewegung) freien Massenkräfte weitestgehend aus gleichbar. Der Ausgleich der hin- und hergehenden freien Massen kräfte ist in abhängig des Hub-Radius-Verhältnisses realisierbar, wo bei sich eine Größe Lambda aus dem Radius der Bewegung, be zogen auf den doppelten Hub, ergibt, und durch die Formel (1 + Lambda)×Konstante ausgeglichen werden kann. Die Konstante er gibt sich dabei aus den konstruktiven Gegebenheiten der sich be wegenden Verarbeitungseinrichtungen. Grundsätzlich verhalten sich die Massenkräfte angenähert im Verhältnis (1 + Lambda) geteilt durch (1 - Lambda), wobei der Wert der Verhältniszahl Lambda für solche Antriebe beispielsweise zwischen 0,05 und 0,5 liegt, jedoch nicht auf diesen Wertebereich beschränkt ist. Der Wert Lambda ist von den geometrischen (konstruktiven) Gegebenheiten abhängig bzw. beinflußbar.

In Weiterbildung der Erfindung weist die Verarbeitungseinrichtung Antriebselemente auf. Weiterhin sind die Mittel zur weitestgehenden Kompensation der freien Massenkräften den Antriebselementen zu geordnet. Damit steht in Ergänzung oder alternativ zu den Mitteln, die der Verarbeitungseinrichtung zugeordnet sind, eine weitere kon struktive Möglichkeit zur Verfügung, die Massenkräfte auszugleichen. Dies hat darüber hinaus den Vorteil, daß die Verarbeitungseinrich tung, insbesondere eine serienmäßig hergestellte Verarbeitungsein richtung, beibehalten und die Antriebselemente, beispielsweise durch zusätzliche Massen, beaufschlagt werden, um den Massenausgleich entstehen zu lassen. Dies ist insbesondere bei der Neuauslegung von Erntemaschinen, aber auch bei der Nachrüstung schon vorhandener Erntemaschinen, von Vorteil.

Die Mittel können aus Ausgleichsgewichten bestehen, was den Vorteil hat, daß diese in Abhängigkeit der konstruktiven Gegebenheiten an den Verarbeitungseinrichtungen und/oder an den Antriebselementen angebracht werden können. Dies empfiehlt sich insbesondere bei ei ner Nachrüstung einer schon vorhandenen Erntemaschine.

Die Mittel können auch in der Verarbeitungseinrichtung und/oder den Antriebselementen integriert sein. Dies ist insbesondere bei der Neu berechnung, der Neukonstruktion und der neuen Produktion einer Erntemaschine von Vorteil.

In Weiterbildung der Erfindung führen die Mittel selber relativ zu der Bewegung der Verarbeitungseinrichtung eine Bewegung aus. Da durch ist eine weitere Erhöhung des Wirkungsgrades der Kompen sation gegeben, was insbesondere für den Ausgleich der Massen kräfte höherer Ordnung von Vorteil ist.

Auch können die Mittel als Zusatzeinrichtung ausgebildet sein, wobei eine Bewegung der Zusatzeinrichtung der Bewegung der Verarbei tungseinrichtung weitestgehend entgegengerichtet ist. Eine solche Ausgestaltung kommt insbesondere dann in Frage, wenn es sich bei der Bewegung der Verarbeitungseinrichtung um eine weitestgehende lineare Hin- und Herbewegung handelt, und Rotationsbewegungen weitestgehend nicht vorhanden sind. Dann erfolgt ein Massenaus gleich dieser Hin- und Herbewegung der Verarbeitungseinrichtung durch eine weitestgehend entgegengerichtete Bewegung der Zu satzeinrichtung, wobei die Vektoren der beiden Bewegungen in vor teilhafter Weise entgegengerichtet sind.

Ein Ausführungsbeispiel für Mittel zur weitestgehenden Kompen sation der freien Massenkräfte ist in Fig. 1 gezeigt. Bei der landwirt schaftlichen Erntemaschine handelt es sich um einen Mähdrescher, dessen Verarbeitungseinrichtungen beispielsweise die Dresch trommel, Siebe oder Schüttler sind. Die Erfindung ist jedoch nicht nur auf die Anwendung bei Mähdreschern beschränkt.

In Fig. 1 ist gezeigt, daß es sich bei der bewegenden Verarbei tungseinrichtung, die sich allgemein an einem Rahmen, Chassis oder dergleichen der landwirtschaftlichen Erntemaschine abstützt, um eine drehbar um eine Schüttlerwelle 1 sich bewegende Schüttlerhorde 2 handelt, wobei die Schüttlerhorde 2 in an sich bekannter Weise mehrere Fallstufen 3 aufweist. Von der Schüttlerhorde 2 sind mehrere nebeneinander angeordnet (in Fig. 1 nicht dargestellt), wobei diese Anordnung einen Hordenschüttler bildet. Diese weiteren Schüttler horden 2, die in Fig. 1 nicht dargestellt sind, sind an den Abschnit ten 4 der beiden Schüttlerwellen 1 drehbar gelagert. Deshalb gehören alle Hordenschüttler mit ihrer kinematischen Verknüpfung über die Schüttlerwellen zu einem Massensystem. Die Schüttlerwelle 1 weist an ihren Enden Lagerzapfen 5 auf, wobei diese Lagerzapfen 5 in nicht dargestellten Lagern beispielsweise im Rahmen des Mäh dreschers in Lagern gelagert sind. Der Antrieb des Hordenschüttlers (der mehreren Schüttlerhorden 2) erfolgt beispielsweise über einen Riemen 6, der auf eine auf der Schüttlerwelle 1 angeordneten Rie menscheibe 7 wirkt. Da es sich bei der Schüttlerwelle 1 um eine kur belwellenartig gekröpfte Welle handelt, werden beim Drehen der Schüttlerwelle 1 die Schüttlerhorden 2 in eine gegeneinander ver setzte, kreisende Bewegung bewegt, wodurch freie Massenkräfte und -momente auftreten, die zu einer Laufunruhe und damit zu einem er höhten Verschleiß führen. Um diesen Erscheinungen entgegenzuwir ken, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß beispielsweise an den Schüttlerhorden 2 (beispielsweise im Bereich der einzelnen Fallstufen 3) derart Zusatzgewichte angebracht werden, daß die freien Massen kräften kompensiert werden. Darüber hinaus ist es weiterhin denkbar, daß Zusatzgewichte im Bereich der Schüttlerwelle 1 angeordnet wer den, wobei sich insbesondere die Verbindungsstege 8 zwischen den Abschnitten 4 anbieten. Weiterhin ist es denkbar, daß an einem Ende oder an beiden Enden der Schüttlerwelle 1 im Bereich der Lager zapfen 5 Ausgleichsgewichte anzubringen.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung zum Beispiel in zwei paralle len Ebenen zur Hauptebene der Schüttlerbewegung können auch die Momente zweiter und dritter Ordnung über Zusatzgetriebe oder der gleichen ausgeglichen werden. Der Ausgleich über die spezielle Win kellage der beidseitig gleichen Zusatzmassen, die auch durch die Schüttler dargestellt werden können, ist damit erzielbar.

Obwohl in Fig. 1 ein konkretes Ausführungsbeispiel anhand des Hordenschüttlers gezeigt ist, ist die Erfindung nicht auf dieses Aus führungsbeispiel beschränkt, sondern kann bei jeder sich bewegen den Verarbeitungseinrichtung einer Erntemaschine eingesetzt wer den, wobei es sich bei der Bewegung um Rotations-, Hin- und Her bewegungen sowie einer gleichförmigen und/oder ungleichförmigen Kombination der beiden genannten Bewegungsarten handeln kann.

Das in Fig. 2 dargestellte Massesystem weist mehrere Zusatz massen auf, die linear geführt sind und über Pleuel und Hubzapfen miteinander verbunden sind.

Auf Grundlage der in Fig. 2 gezeigten geometrischen Verhältnissen läßt sich nach der Energiebedingung mathematisch definieren:
M = (Θ·ϕ′)′ = (dΘ/dt·ϕ′) + (Θ·ϕ′′), mit:
M: Antriebsmoment,
Θ: reduziertes Massenträgheitsmoment (auf Drehpunkt),
Ω: Winkelgeschwindigkeit der Schüttlerdrehzahl,
ϕ: Winkel,
ϕ′: zeitliche Ableitung der Winkelgeschwindigkeit.

Für eine annähernd konstante Schüttlerdrehzahl vereinfacht sich der Ansatz folgendermaßen:

M = dΘ/dt·Ω², mit: ϕ′ = Ω = konstant.

Bei gleichen Massen können weitere Vereinfachungen vorgenommen werden, wie zum Beispiel: l₁ = l₂ = l₃ = l (Länge). m₁, m₂ sowie m₃ sind Massen, bei r₁, r₂ sowie r₃ handelt es sich um Radien, wobei jeweils gilt: λ = r/l.

Bei konstanter Drehzahl ist das Antriebsmoment nur noch von zwei Größen abhängig. Es gilt dann:

M = dΘ/dt·Ω² =

0,5·l· {m₁[-λ·sin ϕ + 2·sin (2ϕ) + 3·λ·sin (3ϕ)] + m₂[-λ·sin (α-ϕ) - 2·sin 2(α-ϕ) + 3·λ·sin 3(α-ϕ)] + m₃[λ·sin (α+ϕ) + 2·sin 2(α+ϕ) - 3·λ·sin 3(α+ϕ)]}

Bei Vernachlässigung der Glieder höherer Ordnung ergibt sich für den Ausgleich des Gleichungssystems:

1.) 2m₁·sin(2ϕ) - 2m₂·sin 2(α-ϕ) + 2m₃·sin 2(α+ϕ) = 0
2.) 3m₁·λ·sin(3ϕ) + 3m₂·sin 3(α-ϕ) - 3m₃·sin 3(α+ϕ) = 0.

Daraus läßt sich trivial die Lösung für den Winkel bestimmen.

Claims

1. Landwirtschaftliche Erntemaschine, insbesondere Mäh drescher, mit zumindest einer sich bewegenden Verarbeitungseinrich tung für das Erntegut, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur weitestgehenden Kompen sation der freien Massenkräfte und/oder Massenmomente der sich bewegenden Verarbeitungseinrichtung vorgesehen sind.

2. Landwirtschaftliche Erntemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel der Verarbeitungseinrich tung zugeordnet sind.

3. Landwirtschaftliche Erntemaschine nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung An triebselemente aufweist und daß die Mittel den Antriebselementen zugeordnet sind.

4. Landwirtschaftliche Erntemaschine nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel als Ausgleichsgewichte ausgebildet sind.

5. Landwirtschaftliche Erntemaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel in der Verarbeitungseinrich tung und/oder den Antriebselementen integriert sind.

6. Landwirtschaftliche Erntemaschine nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel selber relativ zur Bewegung der Verarbeitungseinrichtung eine Bewegung ausführen.

7. Landwirtschaftliche Erntemaschine nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel als Zusatzeinrichtung aus gebildet sind, wobei eine Bewegung der Zusatzeinrichtung der Bewe gung der Verarbeitungseinrichtung weitestgehend entgegengerichtet ist.

8. Landwirtschaftliche Erntemaschine nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die landwirtschaftliche Erntemaschine ein Mähdrescher ist und es sich bei der sich bewegenden Verarbei tungseinrichtung um eine Reinigungseinrichtung (Siebe oder der gleichen) und/oder einem Schüttler (ggfs. mit Rückführboden) des Mähdreschers handelt.