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Durchsatzregelung für selbstfahrende Erntemaschinen Die Erfindung
betrifft eine Durchsatzregeleinrichtung für selbstfahrende Erntemaschinen, insbesondere
für NShdrescher mit hydrostatischem Fahrantrieb, bei denen die Fahrgeschwin digkeit
entsprechend den Bestandsverhältnissen des Erntegutes automatisch geregelt wird.
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Eine wichtige Bedingung Sür den effektiven Einsatz eines Mhdreschers
ist seine optimale Belastung der Arbeitsorgane und des Motors. Diese Forderung kann
bei wechselnden, unterschiedlichen Erntebedingungen nicht erfüllt werden. Besonders
ungünstige Ernteverhaltnisse bestehen bei Lagergetreide, Getreide mit einem hohen
Anteil an Grüngut und Bestandsdichteschwankungen.
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Derartige Bedingungen führen dazu, daß dem Dreschwerk eine unregelmäßige
Menge an Erntegut zugeführt wird, da der lIähdrescherfahrer nicht in der lage ist,
die Fahrgeschwindigkeit den wechselnden Verhältnissen laufend anzupassen. Als Folge
davon ergeben sich bei Überlastung der Maschine erhöhte Körnerverluste bzw. bei
Nichtauslastung geringere Flächenleistungen.
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Mit Hilfe einer Durchsatzregeleinrichtung wird die optimale Fahrgeschwindigkeit
eines Mähdreschers an diese wechselnden Erntebedingungen angepaßt. Dadurch wird
bei Bestandsdichteschwankungen
mit einem niedrigen oder lichten
Bestand die Fahrgeschwindigkeit des Ma'hdreschers erhöht, während sie bei einem
hohen oder dichten Bestand vermindert wird. Derartige Durchsatzregeleinrichtungen
sind bereits in verschiedenen Ausführungen bekannt, wobei die Meßstellen für die
Belastung der Arbeitsorgane z. B. an der Dreschtrommel, am Mähmesserantrieb, an
der Halmförderschnecke und an der Antriebswelle des Einzugskanales angeordnet sind.
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Aus der DU-PS 1 917 670 ist eine Einrichtung zur selbsttätigen Regelung
des Dreschprozesses bei einm Mähdrescher beannt, bei der ein Meßwertgeber am Einzugskanal
angeordnet ist, der auf die Ausweichbewegung des Schrägelevators anspricht und außerdem
ein weiterer Meßwertgeber die Drehzahl der Dreschtrommel signalisiert.
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Diese Ausführung hat den Nachteil, daß die Schwankungen der Bestandsdichte
nicht frühzeitig genug erfaßt werden. Zwischen dem Mähvorgang des Erntegutes und
der Erfassung dieser abgemahten Menge vergeht eine bestimmte Zeit, die dem Regelungsvorgang
verloren geht. Bei kurzperiodischen Schwankungen der Erntegutmenge, die von den
Meßwertgebern registriert werden, kann der Mähdrescher aufgrund seiner Trägheit
nicht den geforderten Stellbefehlen folgen, so daß die Regelung der I?ahrgeschvjindigkeit
zu einem falschen Zeitpunkt einsetzt.
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Des weiteren ist in der Di-OS 1 923 779 eine Verstelleinrichtung für
die Regelung der Fahrgeschwindigkeit einer Erntemaschine beschrieben. Hierbei ist
der Fahrhebel mit dem Antriebssteuergestänge verbunden und wird mittels einer Zugfeder
in Richtung der maximalen Fahrgeschwindigkeit bewegt. Dieser Federkraft wirkt ein
Differenzierhebel entgegen, der seine Lage aufgrund veränderter Antriebsmomente
an den Arbeitsorganen ändert. Die Kopplung des Differenzierhebels an das Antriebs
gestänge erfolgt kraStschlüssig durch eine Druckfeder, die entgegen der Zugfeder
wirkt, die den Fahrhebel in Richtung der maximalen Fahrgeschwindigkeit zieht0 Ändert
sich der Antriebsmomentbedarf und somit die Lage des Differenzierhebels, erfolgt
zwischen Druck- und Zugfeder eine Kraftkomensation und der Fahrhebel wird in eine,
den Antriebsmomenten der Arbeitsorgane erforderliche neue Stellung gebracht. Mit
dieser Verstelleinrichtung ist es jedoch nicht
möglich, eine Umschaltung
von Automatikbetrieb auf Handsteuerung vorzunehmen. Dadurch muß bei Handsteuerung
der Fahrhebel ständig von Hand geführt werden, da sich beim Loslassen sofort wieder
die automatische Steuerung einstellt.
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Ferner ist aus der DL-PS 92 596 eine am Schneidwerk angeordnete Meßeinrichtung
bekannt, bei der mittels einer unter- oder oberhalb des Mähmessers angeordnetem
Tastvorrichtung die Bestandsdichte ermittelt wird. Entsprechend der Menge des abgeschnittenen
Erntegutes wird das pendelnd gelagerte Tastorgan bewegt. Diese Bewegung wird über
ein Potentiometer in eine der Bestandsdichte proportionale elektrische Spannung
umgewandelt. Dabei werden jedoch nicht die Länge und die Masse des Tastorgans sowie
die relativ hohen Stoßfaktoren am Schneidwerk berücksichtigt. Die unerwünschten
Schwingungen des Tastorgans werden dem Nutzsignal als Störung überlagert. Außerdem
ist die Form der Umwandlung des Weges des ausgelenkten Tastorgans mittels eines
Potentiometers in ein elektrisches Signal infolge von Staub- und Feuchtigkeitseinflüssen,
die zur Änderung des Übergangswiderstandes im Potentiometer führen, ungünstig.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, durch eine vorteilhaftere
Anordnung und Ausbildung der Ettel zur Meßwerterfassung de r der Bestandsdichteschwankungen
des Erntegutes sowie deren Auswertung mit einem vorgegebenen Sollwert bis zur Ausgabe
eines Stellsignals an eine Verstellvorrichtung zur Beeinflussung der Fahrgeschwindigkeit,
, eine optimale Auslastung der Arbeitsorgane einer Erntemaschine zu erreichen Erfindungsgemäß
wird dies dadurch erreicht, daß am vorderen Teil des Schneidwerkes ein oder mehrere
an sich bekannte gastvorrichtungen parallel zum Mähmesser angeordnet sind, die mit
einem oder mehreren elektrischen Meßwertgebern in Verbindung stehen.
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Deren Steuersignale werden über bekannte elektrische Systeme mit den
Signalen eines Sollwerteinstellers und/oder eines mit dem Fahrhebel fiir den hydrostatischen
Fahrantrieb gekoppelten Rückführgebers verglichen und ausgangsseitig einem Wegeventil
zur Beaufschlagung eines mit dem Fahrhebel verbundenen Stellorgans zugeführt. Die
Meßwerterfassung am Schneidwerk erfolgt mittels
einer oberhalb des
Mähmessers schwenkbar gelagerten Taststange, die durch zwei Zugfedern an das Erntegut
angedrückt wird. Entsprechend des durch das Erntegut ausgeübten \iderstandes wird
die Taststange unterschiedlich weit ausgelenkt. Diese Auslenkung stellt ein Maß
für die Bestandsdichte dar. Dabei entspricht eine weite Auslenkung einem dichten
oder hohen Bestand, während bei einem lichten oder niedrigen Bestand die Taststange
nur geringzügig ausgelenlct wird. Diese Bewegungen werden über einen Exzenter auf
den Kern eines Meßwertgebers übertragent Als Meßwertgeber werden vorzugsweise induktiv
oder kapazitiv wirkende Weggeber verwendet, die lagesicher und auswechselbar in
einem staut und wassercticnt agescfliossenen Gehause uatergeolaunt sind. 96L' Kern
des Weggebers ist formschlüssig mit einer Schubstange verbunden, die am Ende eine
Justiermutter trägt. Mit Hilfe dieser Justiermutter erfolgt der Nullabgleich des
Gebers. Auf dir Schubstange gleitet eine Buchse mit verbreiterter Stirnfläche. Diese
Stirnfläche ist beiderseitig mit Druckfedern belastet, damit die Buchse immer am
Exzenter und die Justiernutter an der Buchse anliegt. Die Bewegungen des Exzenters
werden auf die Stirnfläche der Buchse und somit auch auf die Schubstange übertragen0
Das vom Meßwertgeber gewonnene Signal gelangt in einen Summierbaustein. Dort wird
es mit dem ankommenden -egensinnigen Signal des Rückführgebers vorzeichenrichtig
addiert und so am Ausgang eine Regelabweichung gebildet.
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Der Rückführgeber ist genauso aufgebaut wie der Meßwertgeber.
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Er sitzt am Fahrhebelgestänge, das zur Verstellung des hydrostatischen
Fahrantriebes dient, Ergibt sich eine Regelabweichung, wird ein Dreipunktregler
angesteuert. Dieser besteht aus zwei eingangsseitig getriggerten Schaltverstärkern,
die getrennt voneinander arbeiten. Je nach dem Vorzeichen der Regelabweichung steuert
der zugehörige Schaltverstärker ein hydraulisches Wegeventil an. Zur Siebung der
Druckspitzen, die periodisch von den Haspelzinken auf die Tastatange übertragen
werden, ist vorteilhafterweise ein Filterglied, das auf elektronischer oder hydraulischer
Basis beruht, zwischen lMeßwertgeber und nachfolgender elektronischer Baugruppe
angeordnet.
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Das Stellorgan für die Fahrgeschwindigkeitsverstellung besteht aus
einem doppelwirkenden hydraulischen Arbeitszylinder. Dieser Arbeitszylinder wird
vom Wegeventil angesteuert, und überträgt seine Bewegungen auf das Fahrhebelgestänge.
Der Angriffspunkt des Arbeitszylinders am Fahrhebelgestänge befindet sich am Fahrhebel
zur manuellen Steuerung der Fahrgeschwindigkeit und ist so ausgebildet, daß ein
einfaches Umschalten von Handsteuerung auf Automatikbetrieb erfolgen kann. Das Umschalten
erfolgt durch Abkippen des Handhebels in eine mit einem Mitnahmeschlitz versehene
Schwinge, die mit dem Arbeitszylinder verbunden.
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ist, Gleichzeitig wird mit dieser Kippbewegung ein elektrischer Schaltkontakt
betätigt, der die elektrische Anlage der Durchsatzregelung in Betrieb setzt.
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Mit Hilfe eines Sollwerteinstellers ist es möglich, die optimale Durchsatzmenge
pro Zeiteinheit den jeweils vorhandenen Erntebedingungen anzupassen. Dieser Sollwerteinsteller
ist am Bedienpult auf dem Fahrerstand angeordnet.
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Die erfindungsgemäe Anordnung und Ausbildung der Mittel zur Meßwerterfassung,
Auswertung und Ausgabe eines Stellsignals an ein Stellorgan hat den Vorteil, daß
durch eine frühzeftiE-e ErX fassung der Bestandsdichte, einer schnellen Zuftihrung
und Verarbeitung dieses Meßwertes in einem Regelkreis sowie einer unmittelbar darauf
folgenden Ausgabe des Stellsignals an ein Stellorgan, die Arbeitsorgane der Erntemaschine
optimal ausgelastet werden.
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Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausfahrungsbeispiel näher
erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1: eine schematische Darstellung
der Durchsatzregelung an einem bEhdrescher, Fig. 2: den induktiven Weggeber im Schnitt,
Fig. 3: die Prinzipschaltung des elektrischen Teiles der Durchsatzregelung, Fig.
4: die Vorderansicht des Fahrhebels zur Fahrgeschwindigkeitsregelung, Fig. 5: die
Seitenansicht nach Fig. 4.
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Fig. 6: die Anordnung der Taststange am Schneidwerk in der Vorderansicht,
Fig. 7: die Seitenansicht nach Fig. 6.
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Die Taststange 1 ist in den La;;erstellen 2; 3 an den Seitenwänden
4; 5 des Schneidwerkes 6 pendelnd gelagert In der Mitte des Schneidwerkes 6 ist
eine zusätzliche Lagerstelle 7 für die Taste stange 1 angeordnet. Die Taststange
1 ist über die Schwingen 8; 9 mit den Lagerstellen 2; 3 verbunden. An den Schwingen
8; 9 sind einstellbare Zugfedern 10 angel enkt. Die Federkräfte kennen durch Verlagern
der Angriffspunkte an den Schwingen 8; 9 und geänderte Federvorspannungen in einem
großen Bereich variiert werden, womit die Ansprechschwelle und der Arbeitsbereich
der Taststange 1 bestimmt wird. Das vom !Ehmesser 11 abgeschnittene Erntegut 12
wird von dem nachfolgenden Erntegut 12 und der Haspel 13 gegen die Taststange 1
gedrückt. Je nach dem Widerstand des Erntegutes 12 wird die Taststange 1 entsprechend
weit ausgelenkt. Diese Bewegungen werden auf einen induktiven Weggeber 14 übertragen.
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Bei einem hohen oder dichten Bestand wird die Taststange 1 in Richtung
Schneidwerk 6 ausgelenkt, da sich bei diesen Beotandsverhältnissen die Druckkraft
erhöht. Nimmt die Bestandsdichte ab, z. B. bei niedrigem Erntegut 12 oder Fehlstellen,
so ist die Kraft der Zugfedern 10 höhe als die Druckkraft des Erntegutes 12. Die
Taststange 1 wird dabei vom Schneidwerk 6 weg be^JegtO Der Weggeber 14 ist innehalb
eines staub- und wasserdicht abgeschlossenen Gehäuses 15 angeordnet. Der Tauchkern
16 des Weggebers 14 ist auf einer Schubstange 17 befestigt, die am anderen Ende
eine Justiermutter 18 trägt. Die Schubstange 17 ist auf einer Seite in einer Hartgewebebuchse
19 gelagert. Au9 der Gegenseite wird sie in einer axial verschiebbaren Buchse 20
mit verbreiterter Stirnseite 21 geführt.
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Dieser tellerförnig ausgei>ildete Teil der Stirnseite 21 wird beiderseitig
durch Druckfedern 22; 23 belastet, Die Druckfeder 23 bewirkt, daß die Justiermutter
18 an der kleineren Stirnseite der Buchse 20 anliegt, während die DruckSeder 22
eine sichere Anlage der Stirnseite 21 an dem Wälzlager 24 des Exzenters 25 garantiert.
Durch Verschieben des Tauchkernes 16 innerhalb des
Differentialtransformators
26 werden die Bewegungen der Taststange 1 in vorzeichenbehaftete elektrische Signale
umgewandelt.
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Diese Differenzsignale gelangen in den Summierbaustein 27. Dort erfolgt
eine vorzeichenrichtige Addition der Meßwertgebersignale mit den Rückführgebersignalen.
Der Ruckführgeber 28 ist elektrisch und mechanisch in gleicher Weise aufgebaut wie
der Weggeber 14.
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Die Bewegungsübertragung vom Fahrhebel 29 über das Hebelgestänge 30
zur Zydraulikpumpe 31 wird mittels einer Doppelschwinge auf den Ruckf"ihrgeber 28
übertragen. Ergibt sich eine Differenz zwischen Meßwert- und Rückführgebersignal,
wird je nach Vorzeichen der rechte oder linke Kanal des Dreipunktreglers 32 angesteuert.
Diese eingangsseitig getriggerten Schaltverstärker steuern den rechten oder linien
Kanal eines elektromagnetisch betätigten hydraulischen Wegeventils 33 an.
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Das Wegeventil 33 steuert den Arbeitszylinder 34, der den Fahrhebel
29 Für die Fahrgeschwindigkeit bettttigt. Die Stellgeschwindigkeit des Arbeitszylinders
34 ist so ausgelegt, daß die Beschleunigung der Erntemaschine gegenüber der Verzögerung
dem Betrag nach verschieden groß ist. Die Kopplung des Fahrhebels 29 mit den Arbeitszylinder
34 erfolgt durch Kippen des ahrhebels 29 in den Mitnahmeschlitz 35 der Schwinge
36. Dabei wird der obere, gabelförmig ausgebildete Hebelteil 37 um einen Drehpunkt
38, der im unteren Hebelteil 39 liegt, bewegt. Im Hebelteil 37 befindet sich eine
Kugelrastung 40. Mit Hilfe dieser Einrichtung ist es möglich, den Hebelteil 37 in
zwei verschiedenen Stellungen zu fixieren.
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Der Arbeitszylinder 34 ist mit einer Schwinge 36 verbunden. Diese
ist so ausgebildet, daß sich anschließend an den Mitnahmeschlitz 35 Stege 41; 42
befinden, die gewährleisten, daß der Handhebel 29 nicht neben die Schwinge 36, sondern
mir in den Mitnehmerschlitz 35 gekippt werden kann. Zu der Umschalteinrichtung gehört
weiterhin ein elektrischer Schaltkontakt 43, der unter oder über dem Mitnahmeschlitz
35 angebracht ist. Dieser Kontakt wird durch die Kippbewegwag des Fahrhebels 29
betätigt und bewirkt das Ein- oder Ausschalten des Regelkreises.
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Die Durchsatzleistung der Erntemaschine wird mit Hilfe eines Sollwerteinstellers
44 vorgenommen. Durch ein Potentiometer wird die Sekundärspannung des Weggebers
14 so beeinflußt, daß der Tauchkern 16 eine veränderte Lage einnehmen muß, um zu
gewährleisten, daß die beiden Teilspannungen U1 und U2 den gleichen absoluteii Wert
erreicile1l. Das bewirkt, somit eine Verschiebung des Arbeitspunktes der Taststange
1. Das heißt, die Taststange 1 muP bei einer höher eingestellten Durchsatzleistung
mehr in Richtung Schneidwerk 6 aus gelenkt werden, damit bei erhöhte; Druck auf
die Taststange 1 die Pahrgeschwindigkeit herabgeregelt wird.