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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben einer Schneideinrichtung
für Selbstladewagen
oder Aufsammelpressen gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
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Stand der Technik
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Selbstladewagen
oder Aufsammelpressen werden in der Landtechnik eingesetzt, um auf
dem Boden liegendes und bereits abgemähtes Pflanzengut aufzunehmen
und um dieses zu zerkleinern und anschließend an den Laderaum zu übergeben. Selbstladewagen
sind zu diesem Zweck mit einer Pick up, einem Förderrotor und einer Schneideinrichtung,
bestehend aus einer Reihe nebeneinander angeordneten feststehenden
Schneidmessern, ausgestattet. Als Antriebsquelle steht eine Zugmaschine, vorzugsweise
ein Traktor, zur Verfügung.
Aber auch selbstfahrende Ladewagen sind bekannt. Immer aber sind
hohe spezifische Antriebsleistungen erforderlich, die mit entsprechend
hohem Treibstoffverbrauch, hohen Kosten und hohem CO2 Ausstoß verbunden
sind.
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Aufgabenstellung
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Vor
dem Hintergrund zunehmender Bedeutung der Energiegewinnung aus nachwachsenden Rohstoffen
ist es wichtig, die Energiebilanz dieses Energiegewinnungsprozesses
nachhaltig zu verbessern. Hier setzt die Erfindung an, mit dem Ziel,
die Energiebilanz zu verbessern und damit den Treibstoffverbrauch
des Ernteprozesses und damit die Kosten und den CO2 Ausstoß zu senken.
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Lösung
der Aufgabe
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Gelöst wird
die Aufgabe der Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen der
unabhängigen Ansprüche. Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen, der
Beschreibung und den Figurendarstellungen zu entnehmen.
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Die
Erfindung beschreibt eine Vorrichtung zur Minderung der Energieaufnahme
an der Welle des Förderrotors
von Selbstladewagen oder Aufsammelpressen. Dieses Verfahren ist
dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Relativbewegung zwischen Gutstrom
und feststehenden Schneidmessern durch Zuführung des Gutstromes durch
den Förderrotor
erzeugt wird und eine zweite Relativbewegung zwischen Gutstrom und
Schneidmessern durch eine Schwingbewegung, welche den Schneidmessern aufgezwungen
wird. Die Schwingbewegung kann als Dreh-Pendel-Kreis- oder Linearbewegung ausgebildet
sein.
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Die
Erfindung ist demnach dadurch gekennzeichnet, dass den an sich feststehenden
Schneidmessern Schwingungserreger zugeordnet sind.
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Ein
erheblicher Anteil der Energie zum Antreiben des Förderrotors
eines Selbstladewagens muss für
die Überwindung
der Reibkräfte,
die auf diese im laufenden Ladebetrieb einwirken, aufgebracht werden.
Diese Reibkräfte
wirken sich als Bremskräfte an
der Abtriebswelle des Förderrotors
aus, welches zu einer Erhöhung
des Drehmomentes an der Abtriebswelle und damit zur Erhöhung der
Leistungsaufnahme führt.
Die Erfindung senkt die Reibkräfte, indem
der Reibungskoeffizient zwischen dem einlaufenden Gutstrom und den
Schneidmessern durch Schwingungen gemindert wird.
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Erfindungswesentlich
ist, dass den Schneidmessern relativ zum Gutstrom eine zweite Bewegungsform
aufgezwungen wird, deren Ursprung eine Erregerkraft eines Schwingungserregers
zur Anregung einer Schwingbewegung darstellt.
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Dabei
kann die Schwingbewegungsform ein- oder zweidimensional, als Linear- oder Kreisschwingung
ausgebildet sein. Erregerkräfte
zum Anregen der Schwingungen können
beispielsweise generiert werden durch eine umlaufende Unwuchtmasse,
welche eine Zentrifugalkraft verursacht, einen hydraulisch oder
elektrisch auf Magnetkräfte
basierenden Pulsator, oder auch durch Kräfte, basierend auf den Piezo-elektrischen
Effekt oder Ultraschall, welcher von Kristallausdehnungen verursacht
wird.
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Nachfolgend
sind zum besseren Verständnis der
Erfindung verschiedene Ausführungsbeispiele ausführlich dargelegt.
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Ausführungsbeispiel
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Nachfolgend
ist ein Ausführungsbeispiel
für eine
Schneideinrichtung eines Selbstladewagens dargestellt, welches sich
auch ohne weiteres auf die Schneideinrichtung einer Aufsammelpresse übertragen
lässt.
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1 zeigt
einen Ladewagen 1 in Betriebsstellung in einer Seitenansicht
mit vorgespanntem Zugfahrzeug als Traktor 2. Der Selbstladewagen 1 ist mittels
einer Zugdeichsel 3 an das Zugfahrzeug 2 angehängt.
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Es
wird in der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels unterstellt,
dass auch die üblicherweise
an einem Traktor vorhandenen Zapfstellen, die dem Fachmann bekannt
sind, nämlich Zapfwelle,
hydraulische, pneumatische und elektrische Energieversorgung, an
dem Selbstladewagen 1 angeschlossen sind, so dass an dieser
Stelle darauf nicht näher
eingegangen werden muss. Der Ladewagen 1 besteht im Wesentlichen
aus den Grundelementen Fahrgestell mit Tandemachse 4, Pick
up 6 mit Tastrad 7 und der Schneideinrichtung 11,
umfassend den Förderrotor 12 und
die Messeranordnung 13, wobei der als Querträger 16 ausgebildete
Schneidrahmen 15 die Schneidmesser 14 aufnimmt.
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2 zeigt
die freigelegte Schneideinrichtung 1 mit vorgelagerter
Pick up 6 in einer Ansicht entgegen der Fahrtrichtung F.
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In
an sich bekannter Weise ist dem Förderrotor 12 die Pick
up 6 vorgelagert und dem Förderrotor nachgeordnet ist
die Messeranordnung 13, wobei Förderrotor 12 und Messeranordnung 13 die
eigentliche Schneideinrichtung 11 bilden. 3 zeigt
eine freigelegte und vereinfacht dargestellte Seitenansicht des
Förderrotors 12 und
dessen Messeranordnung 13.
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Der
Förderotor 12 ist
umlaufend angetrieben um die Drehachse 19 mit der Drehrichtung 20 in
den Seitenwänden 33, 33' eines Gehäuses 32,
welches sich am Fahrgestell des Ladewagens 1 abstützt, gelagert.
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Die
Drehrichtung 21 ist dabei so gewählt, dass die umlaufenden Förderzinken 21 des
Förderrotors 12 den
Gutstrom erfassen und diesen durch die kammartig nebeneinander angeordneten
Schneidmesser 14 der Messeranordnung 13 hindurch
ziehen bzw hindurch pressen. Die Schneidmesser 14 werden
von Fixierbolzen 22, 23 aufgenommen, die an Flanschen 24 befestigt
sind und die mit dem Querträger 16 als
Teil des Schneidrahmens 15 verschweißt sind.
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Der
Schneidrahmen 15 wird von Schwenklagern 25 aufgenommen,
welche zugleich als Schwingelemente 26, beispielsweise
ausgeführt
als elastomere Torsionselemente ausgeführt sind. Der Schneidrahmen 15 wird
in seiner in 3 dargestellten Betriebsstellung
von nicht näher
dargestellten Stellelementen, vorzugsweise Hydraulikzylindern, in seiner
Position gehalten und fixiert. Der Schneidrahmen 15 nimmt
zugleich einen Schwingungserreger 27, beispielsweise einen
elektrisch oder hydraulisch angetriebenen Rüttelmotor 28, auf,
welcher durch seine rotierenden Unwuchtstücke 29 Zentrifugalkräfte FZ erzeugen und mit diesen den Schneidrahmen 15 in
Schwingungen versetzen kann. Da der Schneidrahmen 15 gleichzeitig
die Schneidmesser 14 als Messerträger 30 aufnimmt, werden
somit auch die Schneidmesser 14 in Schwingungen versetzt.
Je nach konstruktiver Ausgestaltung und Anordnung der Schwingungserreger 27 kann
der Messerträger 30 Horizontal-
oder Vertikalschwingungen oder Pendelschwingungen oder eine Kombination
von allem ausführen.
Der in 3 dargestellte Schwingungserreger 27 als
Zentrifugalkrafterreger stellt ein Ausführungsbeispiel für eine derartige Überlagerung
von Schwingungen dar. Je nach der momentanen Drehwinkellage φ, gekennzeichnet
durch das Produkt aus φ = ω·t, des
mit der Winkelgeschwindigkeit ω rotierenden
Unwuchtstücks 29 durchläuft die
Zentrifugalkraft FZ als rotierender Kraftvektor
alle vier Quadranten und erzeugt somit eine Kreisschwingung und
zugleich eine Pendelschwingung um die Schwenkachse 31 des
als Schwingelement 26 ausgebildeten Schwenklagers 25.
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Es
können
auch mehrere Schwingungserreger 27, z. B. ausgeführt als
Rüttelmotore 28 auf
einer diesen gemeinsamen Flanschplatte 32 montiert sein und
in Reihe liegen, deren Wellen untereinander durch Kuppelelemente
miteinander verbunden zwangsweise synchronisiert sind. Dabei sind
die Unwuchtstücke 29 so
zueinander ausgerichtet, dass sie alle die gleiche Phasenlage einnehmen
und dadurch die Zentrifugalkräfte
FZ aller Unwuchtstücke 29 ebenfalls die
gleiche Phasenlage einnehmen und sich zur resultierenden Erregerkraft
geometrisch addieren, welches die Amplituden der Schwingungen entsprechend
vergrößert.
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In
besonders vorteilhafter weise kann die Erregerfrequenz stufenlos
einstellbar sein und damit auf die jeweiligen Erntgutströme optimal
eingestellt werden. Dieses kann durch eine zentrale Steuerung vom
Zugfahrzeug aus geschehen, indem beispielsweise die Drehfrequenz
und damit die Winkelgeschwindigkeit ω der Rüttelmotore 28 verändert werden
kann. Analog gilt dieses auch für
andere Schwingungserreger 27. Auch können die Unwuchten eines Rüttelmotors 25 beispielsweise
aus zwei direkt nebeneinander liegenden Unwuchstücken 29 bestehen,
die in ihrer Lage relativ zueinander verdrehbar sind und die danach
wieder in dieser Lage drehfest miteinander fixiert werden, wodurch
sich ein neues Arbeitsmoment und dadurch eine veränderte Amplitude
der Schwingungsform einstellt.
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Die
Art der Schwingungserregung ist in diesem Ausführungsbeispiel lediglich als
beispielhaft anzusehen. Alternativ können die Schwingungen auch
durch hydraulische Pulsatore oder auch durch Piezoschwinger, beispielsweise
im Ultraschallbereich, angeregt werden. Auch diese Erregerfrequenzen
und deren Amplituden lassen sich leicht auch fernverstellbar durch
eine zentrale Steuerung variieren.
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Formelzeichen:
- t
- Zeit
- φ
- Drehwinkel