ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ
CHOPPING CUTTER

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к измельчительному аппарату в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения. При этом изобретение относится также к способу настройки противорежущей пластины измельчительного аппарата в соответствии с ограничительной частью пункта 13 формулы изобретения.
Уровень техники
Сельскохозяйственные уборочные машин, в особенности полевые измельчители, оснащены измельчительными аппаратами, которые содержат режущий орган, выполненный в виде ножевого барабана, вращающегося относительно примыкающей к нему противорежущей пластины. Убранная масса, которая поступает в область взаимодействия вращающегося ножевого барабана и противорежущей пластины, измельчается или режется в результате взаимодействия укрепленных на ножевом барабане ножей и противорежущей пластины. Поэтому ножевой барабан называется также измельчительным барабаном.
При эксплуатации ножи тупятся. Поэтому производится их периодическая заточка, чтобы, с одной стороны, чтобы добиться равномерного качества резки, и с другой стороны, чтобы удерживать на низком уровне усилия резания и затраты энергии на измельчение. При каждой заточке затупившихся режущих кромок с ножей снимается материал. Это приводит к изменению расстояния или просвета между противорежущей пластиной и режущими кромками укрепленных на ножевом барабане ножей, что ухудшает процесс измельчения.
Точный и эффективный по затратам энергии процесс измельчения может осуществляться только при условии, что, помимо остроты ножей, между противорежущей пластиной и режущим органом имеется определенный просвет. Слишком большой просвет приводит к неполному разрезанию проходящей массы и может повышать требуемые усилия резания. Слишком малый просвет связан с риском контакта ножей с противорежущей пластиной, что может приводить к повреждению материала и даже к опасному сколу материала и/или повреждению элементов машины.
Соответственно, существует потребность в том, чтобы иметь возможность точной регулировки просвета между противорежущей пластиной и режущим органом, что является важной задачей с учетом высоких режущих рабочих усилий.
Обычно противорежущая пластина содержит брус, проходящий примерно параллельно оси вращения ножевого барабана. Из практики известно решение, согласно которому к двум противоположным концам этого бруса подсоединяют регулировочные устройства. С помощью устройства управления производят управление этими двумя регулировочными устройствами таким образом, чтобы изменять просвет между противорежущей пластиной и режущим органом. Поскольку регулировочные устройства могут управляться независимо друг от друга, настройка положения противорежущей пластины может осуществляться раздельно на каждой стороне.
Для настройки положения противорежущей пластины в соответствии с состоянием заточки режущего органа после процесса заточки необходимо определение или, по меньшей мере, оценка просвета. На практике это выполняют путем приближения противорежущей пластины к вращающемуся режущему органу до их соприкосновения, что может определяться, например, на основе так называемого «стука», который может восприниматься, например, так называемыми «датчиками стука», при этом речь идет о датчиках колебаний, установленных на противорежущей пластине.
Для настройки желаемого просвета между противорежущей пластиной и режущим органом известно решение, согласно которому после процесса заточки режущего органа противорежущую пластину придвигают к режущему органу из удаленного от него положения. В патентном документе EP 0291216 B1 предложено вначале производить управление регулировочным устройством на одной стороне, чтобы эту сторону противорежущей пластины придвинуть к режущему органу до их соприкосновения. После соприкосновения производят отодвигание первой стороны на определенный ход для достижения желаемого просвета. После настройки первой стороны таким же образом производят настройку противоположной второй стороны противорежущей пластины, то есть вновь придвигают до соприкосновения и затем отодвигают на желаемой расстояние.
Такой настройке свойственны недостатки. Вследствие уже упомянутых высоких сил, действующих при работе на противорежущую пластину, ее устанавливают настолько жестко, что она не поддается регулировке без противодействия. Поэтому настройка положения противорежущей пластины на одной стороне приводит к напряжению самой противорежущей пластины и/или соответствующего регулировочного устройства. Вследствие этого при приближении противорежущей пластины описанным в EP 0291216 B1 образом имеется риск того, что в результате различных механических эффектов (уравнительного эффекта, возвратной деформации, перехода от удерживающего трения к трению скольжения) противорежущая пластина «заскочит» в режущий орган. Это может вызвать повреждение режущего органа и приводит к неточности при настройке.
Известные до сих пор датчики стука, как правило, определяют только соприкосновение противорежущей пластины с режущим органом как таковое, однако не могут определять положение места соприкосновения. Поэтому существует риск того, что детектированное датчиком соприкосновение будет приписано тому регулировочному устройству, которым управляют в данный момент, хотя на самом деле вследствие напряжений и вызываемых им неконтролируемых возвратных движений или других воздействий соприкосновение происходит в другом месте. Следствием является неправильная настройка положения просвета.
Раскрытие изобретения
Соответственно, задачей изобретения является создание измельчительного аппарата указанного типа, в котором обеспечивается возможность точного приближения противорежущей пластины к режущему органу и предотвращение повреждений режущего органа или противорежущей пластины. Кроме того, должен быть создан способ достижения указанной цели.
В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается в измельчительном аппарате по пункту 1 формулы изобретения. Согласно изобретению с каждым поочередно выполняемым рабочим шагом приводимый в движение регулировочным устройством конец противорежущей пластины приближается к режущему органу на определенный регулировочный ход. Это осуществляется посредством движения каждой активированной стороны вперед и назад, причем ее движение вперед больше движения назад, что в результате дает продвижение вперед. Согласно изобретению по сравнению с простым продвижением вперед это дает преимущество в том, что при каждом рабочем шаге снимаются механические перекосы и заклинивания в противорежущей пластине и в соответствующем регулировочном устройстве. Каждый раз по окончании рабочего шага, - то есть перестановки вперед на первый регулировочный ход и отвода назад на второй регулировочный ход, - соответствующее регулировочное устройство и противорежущая пластина становятся более свободными от перекоса, в результате чего может предотвращаться неконтролируемый «заскок», который мог происходить раньше при настройке перекошенной противорежущей пластины. Далее, за счет поочередного равномерного приближения достигается в основном параллельная ориентация противорежущей пластины по отношению к режущему органу. Кроме того, снижается риск ложного отнесения сигналов стука к определенной стороне. Таким образом, в измельчительном аппарате по изобретению может достигаться более точное приближение противорежущей пластины.
Предпочтительно измельчительный аппарат содержит, по меньшей мере, один датчик, выполненный с возможностью обнаружения соприкосновения противорежущей пластины с режущим органом, причем устройство управления управляет регулировочными устройствами в зависимости от полученных сигналов от датчика. Известным образом здесь может идти речь о датчике стука, датчике механических ударов или другом акустическом датчике. Он может быть расположен на самой противорежущей пластине, чтобы воспринимать колебания корпусного шума противорежущей пластины. Несколько таких датчиков могут быть расположены в различных положениях, чтобы обеспечивать более надежное или точное обнаружение.
Альтернативно или дополнительно возможно использование, по меньшей мере, одного датчика, который выполнен с возможностью обнаружения достижения наименьшего просвета между противорежущей пластиной и режущим органом, причем устройство управления управляет регулировочными устройствами в зависимости от полученных сигналов от датчика. Таким образом, в этом случае датчик воспринимает не соприкосновение между противорежущей пластиной и режущим органом, а на основе соответствующих условий распознает наименьший просвет между ними. Датчик может, например, воспринимать колебания воздуха (шум), который возбуждается вращающимся режущим органом в противорежущей пластине при достижении определенного положения просвета. Возможны другие бесконтактные способы обнаружения (например, оптический).
Согласно предпочтительному решению по развитию изобретения в случае обнаруженного датчиком соприкосновения или достижения наименьшего просвета во время рабочего шага соответствующего активированного регулировочного устройства производится дополнительная перестановка относящегося к нему конца противорежущей пластины на третий регулировочный ход в направлении от режущего органа, причем второй и третий регулировочные ходы вместе больше первого регулировочного хода. Такая регулировка обеспечивает сохранение в основном параллельной ориентации противорежущей пластины по отношению к режущему органу за счет того, что от режущего органа отодвигают ту сторону противорежущей пластины, на которой на основании сигнала датчика во время регулировки сигнализируется соприкосновение или достижение минимального просвета. При этом конструктивно преодолевается проблема современных систем датчиков в трудности привязки сигналов датчика к стороне.
Предпочтительно устройство управления вызывает поочередную активизацию регулировочных устройств до тех пор, пока датчик не определит при двух следующих друг за другом рабочих шагах либо соприкосновение, либо наименьший просвет относительно режущего органа.
Предусмотренная изобретением настройка может быть эффективно реализована путем того, что для каждой стороны противорежущей пластины предназначено измерительное устройство, выполненное с возможностью обнаружения величины, соответствующей ходу перестановки соответствующей стороны. Таким измерительным устройством может быть, например, инкрементный датчик. С помощью таких измерительных устройств каждое из регулировочных устройств может переставлять относящийся к ней конец противорежущей пластины на определенные регулировочные шаги вперед или назад по отношению в режущему органу.
Предпочтительно измельчительный аппарат содержит стартовое устройство, причем при включении стартового устройства устройство управления выполняет программу для настройки записанного в программе просвета противорежущей пластины относительно режущего органа. Настройка в соответствии с проходящей в устройстве управления программой дает то преимущество, что в нее могут гибко вводиться подлежащие выполнению меры для настройки просвета противорежущей пластины и подлежащие выполнению условия.
Предпочтительно поочередная активизация регулировочных устройств начинается с активизации того из обоих регулировочных устройств, которое согласно сигналу предназначенного для него измерительного устройства находится на меньшем расстоянии от режущего органа.
Для достижения желаемого просвета противорежущей пластины предпочтительно устройство выполнено с возможностью привода в действие таким образом, чтобы посредством управления регулировочными устройствами перемещать противорежущую пластину из исходного положения, полученного путем приближения к режущему органу, в эксплуатационное положение, которое имеет просвет, задаваемый от исходного положения. Такой просвет может быть, например, записан с возможностью изменения в программе, выполняемой устройством управления.
Как уже было упомянуто, противорежущая пластина жестко зажата из-за высоких действующих на нее сил. Для того, чтобы в начале процесса настройки преодолеть высокие фрикционные усилия в точках опоры противорежущей пластины и тем самым избежать нежелательного скачка, в целесообразном примере осуществления предусмотрено, что перед началом приближения устройство управления вначале производит управление регулировочными устройствами, чтобы отодвинуть противорежущую пластину от режущего органа. При этом места ее опоры приобретают свободу движений, что благоприятствует точному движению приближения.
Согласно предпочтительному решению по развитию изобретения после выполнения рабочих шагов для приближения противорежущей пластины к режущему органу программа сравнивает регулировочные ходы регулировочных устройств и при превышении записанного в программе различия регулировочных ходов запускает повторение всего процесса настройки.
Описанный измельчительный аппарат особенно пригоден для использования в качестве рабочего органа сельскохозяйственной уборочной машины.
Помимо описанного измельчительного аппарата указанная выше задача решается за счет способа настройки противорежущей пластины измельчительного аппарата для убранной массы в соответствии с пунктом 13 формулы изобретения. Описанный достигаемый эффект и предпочтительные примеры осуществления в равной мере относятся к способу по изобретению.
Краткий перечень чертежей
Далее со ссылками на прилагаемые чертежи будут подробно описаны примеры осуществления изобретения, его другие особенности и преимущества. На чертежах:
фиг.1 схематично изображает на виде сбоку полевой измельчитель,
фиг.2 схематично изображает на виде сбоку измельчительный аппарат по изобретению,
фиг.3 схематично изображает половину измельчительного аппарата по фиг.2 на виде спереди в разрезе по линии А-А, при этом не показаны связи для передачи сигналов на устройство управления.
Осуществление изобретения
На фиг.1 в качестве примера показан полевой измельчитель 10. Он выполнен в виде самоходной уборочной машины с передней и задней ходовыми осями и предназначен для движения по полю и уборки изображенной растительности. При уборочных работах полевой измельчитель 10 срезает на поле растительность с помощью не обозначенного навесного аппарата и направляет ее к приемному органу 11, содержащему кроме прочих компонентов две пары валков предварительного прессования, которые уплотняют убранную массу. Далее убранная масса подается к режущему или измельчительному аппарату 1, который содержит по существу вращающийся ножевой барабан и примыкающую к нему противорежущую пластину 3. Конструкция и принцип действия измельчительного аппарата 1 будет подробно описана со ссылками на фиг.2 и 3. При проходе через измельчительный аппарат 1 убранная масса измельчается и затем выбрасывается из полевого измельчителя 10 через проходящий вверх за кабиной водителя транспортирующий провод и следующую за ним разгрузочную трубу.
Ножевой барабан 2 оснащен множеством ножей (на фиг.1 не обозначены) и в изображении по фиг.1 при работе вращается против часовой стрелки, чтобы во взаимодействии с противорежущей пластиной 3 измельчать убранную массу, которая поступает от приемного органа 11 в направлении к измельчительному аппарату 1 в виде предварительно уплотненной полосы убранной массы.
Поскольку ножи затупляются при работе, они требуют дополнительной заточки, для которой точильное устройство снимает материал с затупившихся кромок ножей. В результате снятия материала после процесса заточки создается измененный просвет между противорежущей пластиной 3 и действующими в процессе измельчения режущими кромками ножей, укрепленных на ножевом барабане 2. Изобретение относится к устройству и способу, обеспечивающим улучшенную возможность настройки этого просвета.
На фиг.2 и 3 схематично показан пример выполнения измельчительного аппарата 1 по изобретению на виде сбоку и спереди в разрезе половины аппарата по линии А-А. Для получения полного изображения аппарата вид половины аппарата по фиг.3 нужно дополнить зеркальным изображением от штриховой линии в правой части чертежа. Измельчительный аппарат 1 по фиг.2 и 3 предпочтительно используется в полевом измельчителе 10, описанном со ссылкой на фиг.1.
Показанный измельчительный аппарат 1 содержит по существу ножевой барабан 2, выполненный с возможностью привода во вращение вокруг оси 13 вращения, и противорежущую пластину 3, положение которой может регулироваться относительно ножевого барабана 2. В качестве примера на чертежах показан один укрепленный на ножевом барабане 2 нож 12 из множества ножей, распределенных по окружной периферии. При вращении ножевого барабана 2 вокруг оси 13 вращения ножи 12 описывают вокруг ножевого барабана 2 окружающую поверхность, показанную на фиг.2 штриховой линией. На радиус этой окружающей поверхности оказывает влияние состояние заточки ножей 12.
Противорежущая пластина 3 содержит по существу несущий элемент 15 противорежущей пластины, к которому прикреплен, например, привинчен брус 14 противорежущей пластины. Несущий элемент 15 противорежущей пластины опирается с помощью шарнирной головки 16 на опорную траверсу 17, жестко соединенную с рамой. Таким образом, Противорежущая пластина 3 установлена с возможностью поворота вокруг шарнирной оси 25, параллельной оси 13 вращения, при этом за счет поворота противорежущей пластины 3 может изменяться положение просвета бруса 14 противорежущей пластины относительно ножевого барабана 2.
Как показано на фиг.3, брус 14 противорежущей пластины проходит по ширине ножевого барабана 2, а несущий элемент 15 противорежущей пластины выступает по ширине за его пределы. На каждой концевой части несущего элемента 15 противорежущей пластины установлен датчик 7 колебаний, служащий в качестве датчика стука. Поскольку на фиг.2 измельчительный аппарат показан на виде сбоку, а на фиг.3 показана только его половина в разрезе, виден только один датчик 7 колебаний. Как обозначено на фиг.2, каждый датчик 7 колебаний соединен кабелем с устройством 6 управления, которое предпочтительно содержит микропроцессор для обработки данных и выполнен с возможностью выполнения программируемого рабочего процесса.
На фиг.2 и 3 показано, что боковые концы противорежущей пластины 3 соединены с соответствующими регулировочными устройствами 4 и 5. При этом на фиг.2 видно регулировочное устройство 4, а на фиг.3 из-за другой перспективы изображения видно регулировочное устройство 5, конструктивно аналогичное регулировочному устройству 4. С помощью регулировочных устройств 4, 5 обеспечивается возможность изменения положения просвета противорежущей пластины 3 относительно ножевого барабана 2.
Для этого на каждом конце несущего элемента 15 сбоку снаружи от ножевого барабана 2 укреплено плечо 18 рычага, проходящее поперечно оси 13 вращения ножевого барабана 2. Плечо 18 рычага снабжено фрикционным тормозом 22. Для этого в каждом плече 18 рычага образован проем, который, как это показано овалом на фиг.2, больше поперечного сечения проходящего через него и укрепленного на стенке 24 корпуса (см. фиг.3) тормозного пальца. При этом плечо 18 рычага имеет свободу перемещения относительно связанной с рамой стенки 24 корпуса в пределах заданного проемом зазора, чтобы выполнять перестановку противорежущей пластины 3. Однако установленная на тормозном пальце пружина предварительного напряжения обеспечивает торможение перемещений плеча 18 рычага в зазоре.
Плечо 18 рычага, а вместе с ним и вся противорежущая пластина 3, может регулироваться с помощью винтового передаточного механизма, приводимого установленным на раме мотором 21. Для этого ведущий вал мотора 21 выполнен в виде ходового винта 19, который зацепляется с винтовой гайкой 20, установленной на конце плеча 18 рычага, удаленном от несущего элемента 15 противорежущей пластины конце. Таким образом, вращение ведущего вала мотора 21 вызывает шарнирный поворот противорежущей пластины 3.
Ввиду того, что регулировочные устройства 4 и 5 на двух сторонах противорежущей пластины 3 имеют моторы 21, приводимые в действие независимо друг от друга, возможна регулировка противорежущей пластины 3 по ее боковым сторонам. Вследствие статически чрезмерно определенной установки противорежущей пластины ее регулировка по боковым сторонам приводит к созданию напряжений в ее компонентах и к возможности деформации противорежущей пластины под действием напряжений. Для регулировки положения просвета противорежущей пластины 3 устройство 6 управления управляет моторами 21 по сигнальной линии связи. При этом предпочтительно устройство 6 управления связано с датчиками 7 колебаний, которые выполнены с возможностью обнаружения соприкосновения противорежущей пластины 3 и ножевого барабана 2, а также с инкрементными датчиками 8, которые предназначены для моторов 21 и выполнены с возможностью обнаружения регулировочного хода регулировочных устройств 4 или 5. Далее, устройство 6 управления связано с возможностью обмена сигналами с операторским устройством 9, которое предпочтительно оснащено индикатором 23. Предпочтительно, по меньшей мере, операторское устройство 9 и индикатор 23 расположены в кабине водителя полевого измельчителя 10 для привода в действие оператором машины или для отображения для оператора информации о процессе регулировки.
Установка противорежущей пластины 3 производится следующим образом. После выполнения процесса заточки ножей 12 просвет между рабочими кромками ножевого барабана 2 и противорежущей пластиной 3 изменяется и вначале неизвестен. Для настройки желаемого просвета между противорежущей пластиной 3 и ножевым барабаном 2 (например, для выполнения уборки) оператор машины приводит в действие стартовое устройство, предусмотренное на операторском устройстве 9. При этом устройство 6 управления выполняет программу настройки просвета противорежущей пластины.
Согласно этой программе вначале противорежущая пластина 3 с помощью обоих регулировочных устройств 4 и 5 отодвигается от ножевого барабана 2 на определенный регулировочный ход. За счет этого предварительного удаления должны получить свободу движения шарнирные головки 16 относительно опорной траверсы 17 и тормоза 22 на плечах 18 рычагов. Только после этого начинается процесс настройки как таковой.
Процесс настройки включает приближение противорежущей пластины 3 к ножевому барабану 2 с небольшими перекосами. Согласно изобретению для этого устройство 6 управления активирует регулировочные устройства 4 или 5 для поочередного выполнения рабочих шагов. Предпочтительно устройство 6 управления обеспечивает начало приближения с помощью того регулировочного устройства 4 или 5, которое согласно установочному сигналу своего инкрементного датчика 8 (датчика приращений) находится на меньшем расстоянии от ножевого барабана 2. Инкрементные датчики 8 могут содержать, например, импульсные датчики, так что сторона с меньшим уровнем импульсов начинает процесс настройки.
Подлежащие поочередному выполнению рабочие шаги заключаются в том, что активируемое регулировочное устройство 4 или 5 вначале подвигает относящийся к нему конец противорежущей пластины 3 на первый регулировочный ход к ножевому барабану 2, а затем на второй регулировочный ход от ножевого барабана 2, причем второй регулировочный ход меньше первого регулировочного хода. При этом благодаря движению активированной стороны вперед и назад обеспечивается приближение противорежущей пластины 3 к ножевому барабану 2, относительно свободное от напряжений. Согласно предпочтительному примеру осуществления изобретения первый регулировочный ход примерно вдвое превышает величину второго регулировочного хода. Поочередное выполнение этих рабочих шагов путем управления двумя регулировочными устройствами 4 и 5 приводит к шаговому приближению противорежущей пластины к ножевому барабану 2, при этом одновременно выдерживается ее ориентация относительно ножевого барабана 2.
Предпочтительно устройство 6 управления с помощью датчиков 7 колебаний («датчиков стука») следит за тем, не касается ли противорежущая пластина 3 во время проведения отдельных рабочих шагов ножевого барабана 2, который вращается во время процесса настройки. В случае прикосновения выполняемый рабочий шаг изменяется путем того, что устройство 6 управления управляет активированным в данное время регулировочным устройством 4 или 5 таким образом, что регулировочное устройство 4 или 5 после перестановки назад соответствующей стороны противорежущей пластины 3 на второй регулировочный ход дополнительно отодвигает ее от ножевого барабана 2 на третий регулировочный ход, причем второй и третий регулировочные ходы вместе больше первого регулировочного хода. Такой рабочий шаг, при котором было определено столкновение с ножевым барабаном 2, эффективно приводит к отодвиганию активированной стороны противорежущей пластины 3 от ножевого барабана 2. При этом предпочтительно достигается параллельная ориентация противорежущей пластины 3 фактическому проходу кромок ножей 12, укрепленных на ножевом барабане 2. Поскольку даже при использовании нескольких разнесенных датчиков 7 колебаний до сих пор невозможна точная привязка сигналов стука к месту, данный прием обеспечивает выгодную возможность параллельной установки противорежущей пластины.
Приближение противорежущей пластины 3 посредством поочередной активизации регулировочных устройств 4 или 5 производится до тех пор, пока система датчиков не определит соприкосновение с ножевым барабаном 2 в ходе двух следующих друг за другом рабочих шагов. Это позволяет надежно убедиться в том, что противорежущая пластина 3 достигла минимального расстояния до ножевого барабана 2 и расположена параллельно кромкам ножей 12.
Для того, чтобы исключить возможные ошибки настройки вследствие ложных сигналов соприкосновения или прочих помех, дополнительно может быть предусмотрено, что после выполнения рабочих шагов для приближения противорежущей пластины 3 к ножевому барабану 2 обнаруженные инкрементными датчиками 8 регулировочные ходы регулировочных устройств 4, 5 сравниваются в программе, и при превышении записанного в программе различия регулировочных ходов запускается повторение всего процесса настройки.
Из исходного положения противорежущей пластины 3, достигнутого путем приближения к ножевому барабану 2, далее устройство 6 управления может путем управления моторами 21 установить ее в желаемое для эксплуатации положение просвета, величина которого, например, введена в программу оператором. Устройство 6 управления отслеживает действие моторов 21 с помощью соответствующих инкрементных датчиков 8, что обеспечивает возможность точного позиционирования. Предпочтительно настройка эксплуатационного положения осуществляется также поочередно моторами 21 мелкими шагами во избежание напряжений противорежущей пластины 3 или регулировочных устройств 4, 5.
Перечень ссылочных обозначений на чертежах
1
Измельчительный аппарат
2
Ножевой барабан
3
Противорежущая пластина
4
Регулировочное устройство
5
Регулировочное устройство
6
Устройство управления
7
Датчик колебаний
8
Инкрементный датчик
9
Операторское устройство
10
Полевой измельчитель
11
Приемный орган
12
Нож
13
Ось вращения
14
Брус противорежущей пластины
15
Несущий элемент противорежущей пластины
16
Шарнирная головка
17
Опорная траверса
18
Плечо рычага
19
Ходовой винт
20
Винтовая гайка
21
Мотор
22
Тормоз
23
Индикатор
24
Стенка корпуса
25
Шарнирная ось