DE3214578A1 - Vorrichtung zur stabilisierung eines baryzentrisch aufgehaengten balkens, vorzugsweise eines spruehrahmens fuer pflanzenschutzgeraete - Google Patents

Description

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PATENTANWÄLTE

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) . Dl PL-! N G. W. EITLE . D R. RE R. NAT. K. HOFFMAN N . Dl PL.-1 NG. W. LEH N

DIPL.-ING. K.FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 . D-8000 MO NCH EN 81 . TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29619 (PATHE)

Mezöyazdasägi Gepgyärto es Szolgältato Vällalat Debrecen, Ungarn

Vorrichtung zur Stabilisierung eines baryzentrisch aufgehängten Balkens, vorzugsweise eines Sprührahmens für Pflanzenschutzgeräte

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Stabilisierung eines baryzentrisch aufgehängten Balkens, vorzugsweise eines Sprührahmens für Pflanzenschutzgeräte der bzw. die eine mit der Fahrtrichtung parallel gelagerte Drehachse bzw. -welle hat.

Es ist bekannt, daß die Aufhängungs- und Stabilisierungsweise von Sprühdüsen und Rohrleitungen tragenden Sprührahmen für Pflanzenschutzgeräte die Gleichmäßigkeit des Sprühbildes wesentlich beeinflußt und über die maximal zulässige Betriebsgeschwindigkeit des Pflanzenschutzgerätes sich auf die effektive Feldsprühleistung auswirkt.

Eine zu starre Aufhängung des Sprührahmens fübr.t zum Sprührahraenbruch auf ungleichmässigem Gelände, bzw. zwecks dessen Vermeidung zu einer Uberdiraensionierung.

Abgesehen von den auf Rädern mit geringer Geschwindigkeit geschleppten Sprühgeräten sind die Sprührahmen von großer Arbeitsbreite an die Sprühgeräte stabilisiert anzuschließen.
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Entsprechend den unterschiedlichen Betriebsweisen und den Ansprüchen an die Lösung der Aufgaben sind Aufhängungen von mehreren Gestaltungen bekannt. Diese kann man nach Lage und Anzahl der Aufhängungspunkte in typische Lösungsgruppen unterteilen.

Die Anzahlzunahme der starren Anschlußpunkte vermindert den Freiheitsgrad des Sprührahmens, weil die der Anzahl der beanspruchten Freiheitsgrade entsprechende Beanspruchung zwangsverbindungsmässig weitergeleitet wird.

Diese Erkenntnis spiegelt sich im Einpunktanschluß der modernen Aufhängungseinheiten, wobei deren bekannte konstruktive Ausführungen aus einer Welle bzw. einem Kugelgelenk bestehen, wieder.

Der durch eine Welle aufgehängte Sprührahmen besitzt nur einen Freiheitsgrad, er kann nur in einer senkrechten Ebene schwingen.

Die starre Welle kann durch eine elastische Lagerung für eine Schwenkbarkeit in der waagerechten Ebene befähigt werden, wodurch ihr Freiheitsgrad zunimmt; jedoch lassen sich günstigere Konstruktionen durch Anwendung des Kugelgelenkes ausführen.

Nach der Lage des Anschlußpunktes sind Aufhängungen hoch über dem Schwerpunkt und in der unmittelbaren Nähe des Schwerpunktes bekannt.

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Die Lage des hoch über dem Schwerpunkt aufgehängten Sprührahmens ist stabil, sie läßt sich mittels eines vorgespannten elastischen Elementes ausgesprochen stabil in der Ruhelage des Sprühgerätes gestalten. Diese stabile Lage entspricht jedoch der allgemeinen Definition für die stabile Lage nicht, weil im Falle einer seitlichen Bewegung die positive Arbeit der freien Kräfte möglich wird, die eine gefährliche Pendelbewegung sprührahmenseits ergibt.

Die ausgesprochen stabile Gleichgewichtslage des in seinem Schwerpunkt aufgehängten Sprührahmens ist durch eine zusätzliche Konstruktionseinheit zu erzielen; jedoch ist der Zustand des Sprührahmens auch bei der Bewegung des Sprühgerätes frei von der Einwirkung der freien Kräfte.

Die Erzielung der Ruhelage des Sprührahmens begrenzt sich auf die Komponentenübergabe der auf den Sprührahmen einwirkenden Erregungskraft.

Als gemeinsamer Mangel der bekannten Stabilisierungseinheit läßt sich erwähnen, daß die von dem Sprühgerät überführte Erregungswirkung die Überlagerung der waagerechten und senkrechten Komponenten ermöglicht.

5 Besonders gefährlich ist die bei der Fahrtrichtungsänderung, Kurvenfahrt des Pflanzenschutzgerätes, bzw. durch ungleichmäßiges Gelände auftretende relative waagerechte Verdrehung, die durch die Stabilisierungseinheit eine Verdrehung in der senkrechten Ebene mit einem Aufschlagen des Sprührahmens auf das Gelände zur Folge hat.

Die waagerechte Überführung der Komponente der Erregerkraft ist auch ungünstig, da sie an den Sprührahntienenden meßbare, unzulässige Beschleunigungswerte zur Folge hat.

Infolge der erwähnten Mängel sind die Sprührahmen von größerer Arbeitsbreite mit sogenannten sekundären Stabilisierungsteileinheiten ausgerüstet, die den Ausschlag der Seitenflügel, in manchen Fällen nur deren Teile, gegen ein elastisches Element ermöglichen.

Die zur Beseitigung der Auswirkungen der ungenügenden Stabilisierung angewendeten elastischen Klötze, Gleitbacken, an Sprührahmenenden angeordneten Räder usw. haben kaum zum Erfolg geführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde obige Mängel zu beseitigen, d.h. eine solche Stabilisierung des Sprührahmens eines Pflanzenschutzgerätes bzw. allgemein gesehen eines baryzentrisch aufgehängten Balkens zu erzielen,daß die Arbeit von Pflanzenschutzgeräten mit Sprührahmen von großer Arbeitsbreite auch im Falle ungünstigen Geländes unter Beibehaltung der Gleichmäßigkeit des Sprühbildes ermöglicht wird.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß zur Übertragung der pflanzenschutzgeräteseits auf den Sprührahmen einwirkenden Kräfte eine Anschlußeinheit anzuwenden ist, die einerseits in der Ruhelage des Sprührahmens gegen die Komponenten der Erregerkräfte in waagerechter und senkrechter Ebene, entsprechend deren unterschiedlichen Charakteristiken, eine ausgesprochen stabile Lage garantiert, andererseits die Überlagerung mit den den zur Stabilisierung notwendigen Mindestmomentwert übersteigenden Komponenten der Errgerkraft vermeidet.

Die gesetzte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Weise gelöst. Dabei kann das Drehgelenk zweckmäßig so ausgebildet sein, wie es in Anspruch 2 oder 3 oder 4 gekennzeichnet ist. Im Hin-

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blick auf die Kräfteübertragung liegt zweckmäßig der Drehpunkt des Drehgelenks im Schwerpunkt des Sprührahmens.

Zum Ausgleich der unter den auf den Sprührahmen einwirkenden Kräfte besonders gefährlichen senkrechten Kräfte ist es vorteilhaft, daß ein eine Verdrehung in Axialbewegung umwandelnder, im Mittelpunkt befestigter, momentenbegrenzender Hebelarm auf der gelagerten Welle angeordnet ist, dessen zwei Enden durch Rollen auf Zwangsbahnen abgestützt sind, welche Zwangsbahnen am Rahmen angeordnet sind.

Zur Dämpfung der schädlichen Auswirkung der dynamischen Kraftübertragung ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform das Drehgelenk durch eine Nabe mit dem Sprührahmen verbunden, wobei die Nabe einerseits durch einen auf der Welle axial verschiebbar gelagerten Teller gegen ein vorzugsweise im Schwerpunkt des Sprührahmens, zwischen dem Teller und dem Rahmen eingebautes elastisches Element, zweckmäßig einen ringförmigen Gummiblock abgestützt ist, wobei die Welle im Rahmen verschiebbar gelagert ist.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
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Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen an einem Sprühgerät angeordneten Vorrichtung;

Fig. 2 die Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1; 30

Fig. 3 einen Querschnitt der Vorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 4 die Ansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1 vom Sprühgerät her gesehen;

Fig. 5 die Zwangsbahn und die darauf angeordneten Rollen

in Richtung des Pfeiles A in Fig. 4 gesehen und Fig. 6 die durch Messungen erhaltene Charakteristik des aus einem Gummiblock bestehenden elastischen Elements für die Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, ist die darin als Beispiel für die erfindungsgemäße Vorrichtung gezeigte Stabilisierungsvorrichtung an einem an der Rückseite eines Sprühgerätes 15 angeordneten Hubwerk 14 befestigt.

In einem Rahmen 4 des Hubwerkes 14 ist eine Welle 2 angeordnet, die darin verschiebbar und verdrehbar liegt, wie es aus Fig. 3 hervorgeht. Auf der Welle 2 ist ein Drehgelenk 6 angeordnet, das im gezeigten Fall eine Gelenkwelle ist, aber auch von beliebiger anderer Art mit einem Freiheitsgrad von zumindest gleicher Größe sein kann. Das Drehgelenk 6 ist mit einem, an sich bekannten Sprührahmen 1 verbunden. Das Drehgelenk 6 liegt im Schwerpunkt des Sprührahmens 1. Der Sprührahmen 1 kann aus einer beliebigen Anzahl von Gliedern.bestehen. Die Verbindung des Sprührahmens 1 mit dem Drehgelenk 6 ist durch eine Nabe 5 gegeben. Die freie Seite der Nabe 5 liegt auf einem Teller 3, dessen andere Seite durch ein elastisches Element 7 abgestützt ist. Im gezeigten Fall ist das elastische Element 7 ein Gummiblock; jedoch kann es auch ein Element aus beliebigem, sich für gedämpfte Kräfteübertragung geeignetem Material sein. Die andere Seite des elastischen Elementes 7 stützt sich auf einer Scheibe 11 ab. Zur Kräfteübertragung ist es zweckmäßig, daß die Durchmesser der sich gegen das elastische Element 7 abstützenden Seite des Tellers 3 und der Scheibe 11 gleich, jedoch größer als der des elastischen Elementes 7 sind. Der vorteilhaften Beeinflussung der Reibung zwischen der Scheibe 11 und dem Rahmen 4 dient die zwischen diese beiden eingelegte Unterlage 10, deren Material zweckmäßig geringen Reibwert hat. Der Durchmesser

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der Schwenkung statt der gewöhnlich progressiven, starren Feder-Charakteristik weich und führt dem Sprührahmen weit geringere Energieerregung zu.

Zunächst wird die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert:

Wenn eine Kraft in senkrechter Ebene auf den Sprührahmen einseitig einwirkt, leitet das Drehgelenk 6 das entstehende Moment auf die Welle 2 weiter, die bestrebt ist, den auf der Zwangsbahn 12 abgestützten momentenbegrenzenden Hebelarm 9 zu verdrehen. Wenn die am momentenbegrenzenden Hebelarm 9 angeordneten Rollen 8 infolge des Drehmomentes aus dem Ruhezustand auf der Zwangsbahn 12 herauskommen, werden sie sich auf Steigungen von gleichem Winkel fortbewegen. Die Bewegung der Rollen 8 auf den Steigungen übt eine Zugkraft durch den momentenbegrenzenden Hebelarm 9 auf die Welle 2 aus, die sich im Rahmen 4 verschiebt, so daß sich der Sprührahmen 1 dem Rahmen 4 nähert. Diese Bewegung erzeugt jedoch einen Druck, .der von dem Sprührahmen 1 durch die Nabe 5 und den Teller 3 dem elastischen Element 7 zugeführt wird. Das elastische Element 7 leitet den Druck durch die Scheibe 11 und die Unterlage 10 auf den Rahmen 4 weiter. Die Auseinanderfederung des elastischen Elementes 7 schwenkt den Sprührahmen 1 (in die Ausgangslage) zurück, wobei sich die Rollen 8 ebenfalls in ihre Ruhestellung, also in die Nut auf der Zwangsbahn 12 zurückbewegen.

Schwenkt der Sprührahmen 1 in senkrechter Ebene aus, so verbleiben die Rollen 8 zwar in der Ruhestellung, jedoch verdreht sich das Drehgelenk 6 nach unten. Diese Verdrehung resultiert im Druck bzw. erzeugt einen Druck, der von dem Sprührahmen 1 durch die Nabe 5 und den Teller 3 dem elastischen Element 7 zugeführt wird. Das elastische Element 7 leitet die Krafteinwirkung durch einseitige Auseinander-

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dieser Unterlage 10 ist zur weiteren Herabsetzung der Reibung kleiner als der der Scheibe 11. Die Abstützungsstelle der Scheibe 11 auf dem Rahmen 4 ist zweckdienlich geschliffen und mit Schmierstoff überzogen, der die Reibung noch vermindert.

Die Welle 2 ist in einer Bohrung des Rahmens 4 angeordnet, die sich ebenfalls schmieren läßt. Der Teil der Welle 2, der durch den Rahmen 4 hindurch und darüber hinausragt, ist mit Nuten versehen, die dazu dienen,daß die Welle an den ebenfalls mit Nuten versehenen momentenbegrenzenden Hebelarm 9 auf geeignete Weise kräfteübertragend angeschlossen werden kann. Der momentenbegrenzende Hebelarm 9 ist ein Hebel, der beidseitig durch Rollen 8 abgestützt ist. Auf dem Hebelarm 9 sind die Rollen 8 verdrehbar angeordnet. Die Rollen 8 liegen auf einer Zwangsbahn 12. Die Zwangsbahn 12 ist ein Kreisbogen, der bevorzugt V-förmig ausgebildet ist. Die Mitte der Zwangsbahn 12 - wie es aus Fig. ersichtlich ist - ist so ausgestaltet, daß die Rollen 8 in ihrer Ruhelage darin verbleiben. Die Zwangsbahn ist zum Betrieb mit Schmierstoff zu versehen. Am aus dem momentenbegrenzenden Hebelarm 9 hinausragenden Ende der Welle 2 ist ein Gewinde angeordnet, auf dem eine Mutter sitzt.

Es ist zweckmäßig, daß man neben der Mutter 13 eine Gegenmutter zur Sicherung anwendet, damit die Gefahr der Lockerung verringert wird.

Durch entsprechende Gestaltung der Bahnelemente wird für die Federung der Schwenkung in senkrechter Ebene eine außerordentlich günstig resultierende Feder-Charakteristik gemäß Fig. 6 erreicht, d.h. der Sprührahmen 1 wird durch ein großes Halterungsmoment (M-) in einer ausgesprochen stabilen Lage gehalten, jedoch wird das System am Beginn

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federung über die Scheibe 11 und die Unterlage 10 auf den Rahmen 4 weiter. Während dieser Kraftübertragung bewegt sich die Welle 2 natürlich nicht. Sobald die auf den Sprührahmen 1 einwirkende und seine Bewegung von solcher Art hervorrufende Kraft zu wirken aufhört, drückt das elastische Element 7 den Sprührahmen 1 in seine ursprüngliche Lage zurück.

Verdreht sich der Sprührahmen 1 in der waagerechten Ebene bzw. in eine mit dem Boden parallelen Ebene, federt das elastische Element 7 seitlich auseinander. Diese Auseinanderfederung sowie die darauf folgende Ausgleichung spielt sich auf gleiche Weise wie die vorgeschilderte ab.

Natürlich ist die infolge der Krafteinwirkung eintretende Bewegung des Sprührahmens 1 nicht so eigenartig, sondern sie ist eine zusammengesetzte Bewegung. Solche zusammengesetzten Bewegungen lassen sich immer in Bewegungen in don oben erläuterten Ebenen aufteilen, d.h., daß die Ausgleichung der zusammengesetzten Bewegungen immer entsprechend den vorerwähnten abläuft. Es ist daher möglich, daß auch das Drehmoment mittels des eingebauten Drehgelenkes 6, der Welle 2, des momentenbegrenzenden Hebelärms 9, sowie der Zwangsbahn 12 in Druck umgewandelt werden kann. Zu 5 erwähnen ist, daß die Anwendung der Mutter 13 zwecks Ausgleichung der Ungleichmäßigkeiten auf dem Gelände, Erleichterung der Montage, usw. zweckdienlich sein kann. Für beliebige Geländeverhältnisse läßt sich die Mutter 13 vorspannen. Mittels der Mutter 13 läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung zugleich dadurch einstellen, daß die Vorspannung des elastischen Elements 7 verändert wird. Zur Aufrechterhaltung ihrer Einstellung mittels der Mutter 13 ist die Anwendung einer Gegenmutter vorteilhaft. Durch die Anwendung einer Schraubenverbindung mit Gegenmutter ist die Veränderung der durch die Mutter 13 eingestellten Lage in-

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folge der durch das Sprühgerät 15 verursachten Vibration sowie der durch Schwenkung des Sprührahmens 1 in der senkrechten Ebene entstehenden Verdrehung der Welle 2 nicht zu befürchten.
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Die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist überall dort möglich, wo die Lagestabilisierung eines Sprührahmens, eines Balkens usw. während des Betriebes notwendig oder wünschenswert ist.

Wie aus obigem hervorgeht, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung wesentlich einfacher als die bisher bekannten, mit vielen Ausgleichelementen ausgerüsteten, dem selben Zweck dienenden Vorrichtungen. Sie ist billig herstellbar, bedarf weder spezieller Herstellungsverfahren und Materialien, noch spezieller Instandhaltung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich bei jedem bekannten Sprührahmentyp an jedem Sprühgerät anwenden.

Claims (8)

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   DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1974) · D I P L.-l N G. W. EITLE · D R. R E R. NAT. K. H O FFMAN N · DI PL.-1 N G. W. LEHN

   DIPl.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELI.ASTRASSE 4 · D-8000 MÖNCHEN 81 · TELEFON (08?) »11087 . TtLEX 05-29019 (PATHE)

   Mezögazdasägi Gepgyärto es Szolgältato Vällalat, Debrecen, Ungarn

   Vorrichtung zur Stabilisierung eines baryzentrisch aufgehängten Balkens, vorzugsweise, eines Sprührahmens für Pflanzenschutzgeräte

   Patentansprüche:

   Vorrichtung zur Stabilisierung eines baryzentrisch aufgehängten Balkens, vorzugsweise eines Sprührahmens für Pflanzenschutzgeräte, mit einer zur Fahrtrichtung parallelen Welle, dadurch gekennzeichnet , daß die Welle (2) und der Sprührahmen (1) über ein um mehrere Achsen wirksames Drehgelenk (6) miteinanderverbunden sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Drehgelenk (6) so ausgebildet ist, daß es ein um die Wellenachse wirkendes Drehmoment sowie diejenigen Momente aufnimmt, welche um jede zur Welle (2) senkrechte Achse wirksam werden.

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3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Drehgelenk (6) so ausgebildet ist, daß es ein um die Wellenachse wirkendes Moment weitergibt, d.h. in Bezug auf diese Wellenachse starr ist, und in Bezug auf alle zur Welle senkrechten Achsen gelenkig ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehgelenk (6) ein Universal- gelenk ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Drehpunkt des Drehgelenks (6) im Schwerpunkt des Sprührahmens (1) liegt.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß auf der Welle (2) ein eine Verdrehung in axiale Bewegung umwandelnder, im Mittelpunkt befestigter, momentenbegrenzender Hebelarm (9) angeordnet ist, der an seinen beiden Enden durch Rollen (8) auf Zwangsbahnen (12) abgestützt ist, welche Zwangsbahnen (12) an einem Rahmen (4) oder dgl. Lagerorgan für die Welle angeordnet sind.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehgelenk (6) durch eine Nabe (5) mit dem Sprührahmen (1) verbunden ist, wobei die Nabe (5) durch einen auf der Welle (2) axial verschiebbar gelagerten Teller (3) gegen ein vorzugsweise im Schwerpunkt des Sprührahmens (1) zwischen den Teller (3) und den Rahmen (4) eingebautes elastisches Element (7) , vorzugsweise einen ringförmigen Gummiblock, abgestützt ist.
8. 8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Welle (2) in dem Rahmen (4) verschiebbar gelagert ist.