ПРИВОД ДЛЯ ПЕРЕГРУЗОЧНОГО УСТРОЙСТВА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ УБОРОЧНОЙ МАШИНЫ
DRIVE FOR LOAD-TRANSFER DEVICE OF AGRICULTURAL HARVESTER

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к приводу перегрузочного устройства, установленного подвижно относительно рамы сельскохозяйственной уборочной машины, в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения. Кроме того, изобретение относится к способу эксплуатации привода в соответствии с ограничительной частью пункта 11 формулы изобретения.
Уровень техники
Сельскохозяйственные уборочные машины, в особенности полевые измельчители, оснащены перегрузочным устройством, с помощью которого измельченная убранная масса перегружается на транспортное средство. При работе полевых измельчителей это происходит, как правило, в процессе уборки таким образом, что транспортное средство следует параллельно рядом или позади полевого измельчителя, а измельченная полевым измельчителем убранная масса выбрасывается на транспортное средство посредством расположенного на полевом измельчителе перегрузочного устройства. Для управления струей убранной массы перегрузочное устройство, в большинстве случаев выполненное в виде так называемой разгрузочной трубы, перемещается с помощью привода относительно рамы полевого измельчителя.
В большинстве случаев перегрузочное устройство установлено с возможностью поворота относительно рамы машины, например вокруг вертикальной оси. При этом предпочтительным видом привода является червячный передаточный механизм, в котором для перегрузочного устройства предназначено выполненное в виде поворотного круга зубчатое колесо (червячное колесо), которое приводится зацепляющимся с ним установленным на раме машины червяком. Для привода червяка служит, например, гидравлический или электрический мотор.
В процессе уборки в силу различных обстоятельств могут происходить столкновения разгрузочной трубы с неподвижными или подвижными препятствиями, такими как деревья, постройки или другие машины или транспортные средства. Во избежание повреждений перегрузочного устройства, всей машины, других машин или препятствий необходимо, чтобы для таких случаев была предусмотрена защита от перегрузки, обеспечивающая возможность свободного движения разгрузочной трубы при превышении предельной нагрузки.
Для этого известным образом, как это описано, например, в патентном документе EP 0492195, червячный вал установлен подвижно относительно корпуса машины таким образом, что в случае перегрузки он выходит из зацепления с червячным колесом. Для этого червячный вал установлен на несущей опоре, которая установлена подвижно относительно рамы машины, - например, с возможностью поворота, как в решении по EP 0492195. За счет перемещения несущей опоры червячный вал может быть переведен из положения зацепления с червячным колесом в положение разъединения зацепления и наоборот.
Для обеспечения надежного зацепления без зазора между червячным валом и червячным колесом при нормальной эксплуатации полевого измельчителя в качестве удерживающих средств используется пружинный элемент, возвратное усилие которого прижимает червяк к червячному колесу. При этом может передаваться приводное усилие, требуемое для поворота разгрузочной трубы. Кроме того, за счет прижима червяка к червячному колесу обеспечивается компенсация зазора.
Если на разгрузочную трубу действует излишне высокая сила,  например, в случае столкновения, реактивные усилия на червячном колесе и червяке вызывают их выход из зацепления против возвратного действия пружинного элемента. При этом разгрузочная труба может свободно поворачиваться под действием сил столкновения с препятствием, что в значительной мере предотвращает повреждения.
Возрастающая тенденция повышения производительности полевых измельчителей приводит к использованию все более длинных разгрузочных труб. Поскольку более длинные разгрузочные трубы создают более длинное плечо рычага относительно описанного вращательного привода, предохранительное устройство перегрузки должно настраиваться на более высокую силу разъединения, так как в случае столкновения на привод действуют более высокие силы.
Также и при обычной эксплуатации порог разъединения для более длинных, а следовательно, и более тяжелых разгрузочных труб должен быть установлен выше, чем для обычных, чтобы предотвращать ошибочное разъединение, которое может вызываться, например, уже при проезде по уклону или при воздействии на разгрузочную трубу ветровой нагрузки.
До сих пор порог разъединения повышали конструктивно простым образом путем того, что повышали предварительное напряжение возвратной пружины, служащей в качестве удерживающих средств, или использовали возвратную пружину большей жесткости. Недостаток такого решения заключается в том, что уже при нормальной работе червяк прижимается к червячному колесу с относительно высоким усилием. В свою очередь, это повышает требуемую мощность передаточного механизма и вызывает интенсивный износ соответствующих компонентов передаточного механизма, в особенности червячного колеса и червяка.
Раскрытие изобретения
Соответственно, задачей изобретения является создание привода указанного типа, который при обеспечении высокой силы разъединения в случае перегрузки при нормальной работе имеет низкий износ. Кроме того, задачей изобретения является создание способа эксплуатации такого привода.
В соответствии с изобретением для решения поставленной задачи предусмотренные для привода удерживающие средства выполнены с возможностью привода в действие для оказания прогрессивно увеличивающейся удерживающей силы (усилия) при отклонении ведущего элемента из состояния зацепления.
Таким образом, предусмотренные изобретением удерживающие средства обеспечивают возможность того, что при нормальной эксплуатации между ведущим и ведомым элементами действуют относительно низкие усилия, что приводит к низкому износу компонентов и снижает потери на трение. Однако в случае перегрузки может быть обеспечена относительно высокая сила разъединения, что требуется для эксплуатации перегрузочных устройств более значительных размеров. При этом под прогрессивно увеличивающимся удерживающим усилием следует понимать характеристику удерживающей силы, которая любым образом развивается сверхпропорционально, то есть интенсивнее, чем, например, у простой пружины с линейной характеристикой (характеристикой Гука). Конструктивно это может осуществляться различными путями.
Согласно предпочтительному решению по развитию изобретения ведущий и ведомый элементы являются передаточными звеньями червячного передаточного механизма. Благодаря этому достигаются высокие передаточные отношения и самоторможение. При этом в целесообразном примере осуществления ведущий элемент выполнен в виде приводимого мотором червяка, а ведомый элемент выполнен в виде предназначенного для перегрузочного устройства червячного колеса, в особенности в виде поворотного круга.
Для реализации защиты от перегрузки и одновременной компенсации зазора ведущий элемент предпочтительно установлен на поворотной несущей опоре. За счет поворота несущей опоры ведущий элемент может переводиться из состояния зацепления с ведомым элементом в состояние разъединения зацепления. Ось поворота может быть ориентирована различным образом, например параллельно оси червяка или параллельно оси червячного колеса.
Конструктивно рациональным является решение, в котором удерживающие средства содержат по меньшей мере один упругодеформируемый элемент, действующий между ведущим элементом и рамой машины. За счет этого простым образом обеспечивается то, что при отклонении ведущего элемента из состояния зацепления деформируется по меньшей мере один упругодеформируемый элемент, в результате чего создаются возвратные силы, которые оказывают требуемое удерживающее усилие или способствуют ему.
В следующем предпочтительном решении по развитию изобретения удерживающие средства содержат систему по меньшей мере из двух упругодеформируемых элементов. Благодаря системе по меньшей мере из двух упругодеформируемых элементов независимо от вида системы достигаются различные эффекты, имеющие преимущества в рамках данного изобретения.
Так, например, дающая прогрессивную характеристику удерживающей силы система предусматривает, что первый упругодеформируемый элемент деформируется уже с начала отклонения ведущего элемента из состояния зацепления, а второй упругодеформируемый элемент деформируется только по достижении определенного отклонения ведущего элемента из состоянии зацепления. В том случае, когда, например, оба элемента имеют линейную характеристику пружины, за счет этой системы, то есть взаимодействия обоих элементов, обеспечивается прогрессивная характеристика удерживающей силы, при которой удерживающая сила в пределах первого диапазона отклонения ведущего элемента повышается менее резко, чем во втором диапазоне отклонения.
Предпочтительно два упругодеформируемых элемента могут быть расположены так, что действуют параллельно. При параллельном воздействии усилия (или жесткости пружин) двух упругодеформируемых элементов суммируются.
В следующем предпочтительном примере выполнения изобретения предусмотрено, что по меньшей мере один упругодеформируемый элемент выполнен с возможностью изменения характеристики его возвратной деформации. В случае использования пружины это может производиться путем изменения ее предварительного напряжения. Альтернативно по меньшей мере один упругодеформируемый элемент может быть выполнен сменным для обеспечения возможности его замены элементом с другой характеристикой возвратной деформации.
Согласно конструктивно простому примеру выполнения по меньшей мере один упругодеформируемый элемент выполнен в виде пружины. При этом может идти речь о пружинах различных видов, типов напряжения (пружины сжатия, торсионные пружины, пружины растяжения) и конструктивных выполнений.
Для обеспечения определенной начальной силы в целесообразном варианте по меньшей мере одна пружина предварительно напряжена. Особенно предпочтительно предварительное напряжение той пружины, которая начинает действовать только по достижении определенного отклонения ведущего элемента, так как при этом простым образом может быть задана высокая величина силы разъединения для защиты от перегрузки. В этом случае вследствие предварительного напряжения удерживающая сила повышается скачкообразно.
Решение указанной выше задачи обеспечивается также за счет способа в соответствии с ограничительной частью пункта 11 формулы изобретения, при этом способ отличается тем, что удерживающую силу, создаваемую посредством удерживающих средств, приводят в соответствие с эксплуатационной ситуацией уборочной машины.
Таким образом, в целом способ по изобретению обеспечивает возможность адаптации удерживающей силы к различным условиям эксплуатации. В соответствии с этим принципом при ожидаемых низких усилиях воздействия на привод он может работать при более низкой удерживающей силе для облегчения работы элементов зацепления. Если в противоположность этому в силу различных обстоятельств можно ожидать более высоких воздействующих сил, устанавливается высокая удерживающая сила во избежание непреднамеренной потери зацепления между ведущим и ведомым элементами (то есть ошибочного разъединения зацепления для защиты от перегрузки). Таким образом, усилие разъединения является регулируемым.
Для адаптации удерживающего усилия к соответствующей ситуации эксплуатации, предпочтительно ситуацию задают посредством по меньшей мере одного эксплуатационного параметра машины и/или параметра внешних условий эксплуатации уборочной машины. Эксплуатационным параметром уборочной машины может быть, например, размер, вес перегрузочного устройства, вид убираемой культуры, количество убранной массы, свойства убранной массы, скорость движения машины, ускорение, замедление движения, угол поворота и т.д. или комбинация нескольких из этих параметров. Параметром внешних условий эксплуатации уборочной машины может быть, например, наклон откоса, другие особенности рельефа, ветровые нагрузки, ожидаемые препятствия и т.д. или комбинация нескольких из этих параметров.
Предпочтительно предусмотрен по меньшей мере один датчик для восприятия эксплуатационного параметра и/или по меньшей мере один эксплуатационный параметр, например вызывают из собственной бортовой системы обработки данных или он задается оператором уборочной машины. Так, например, на уборочной машине может быть предусмотрено устройство ввода, с помощью которого оператор вводит длину или размер используемого перегрузочного устройства. В этом случае устройством управления на основе этих данных ввода, - или альтернативно по данным датчиков или по данным, полученным путем вызова, - производится установка удерживающего усилия.
Согласно альтернативному решению по развитию изобретения удерживающие средства могут содержать расположенный между ведущим элементом и рамой машины поршневой цилиндр, в который с помощью устройства управления подают среду под давлением. Таким образом, в этом удерживающая сила создается гидравлической или пневматической средой, причем величина удерживающей силы в зависимости от потребности обеспечивается дозированием среды посредством устройства управления.
Возможен вариант осуществления, в котором удерживающие средства содержат комбинацию по меньшей мере из одного упругодеформируемого элемента и поршневого цилиндра. В этом случае обеспечивается комбинированная удерживающая сила, причем предпочтительно изменяемой является доля силы, обеспечиваемая поршневым цилиндром, для удобной адаптации к различным ситуациям эксплуатации.
Следует отметить, что получаемый от изобретения эффект не ограничивается его использованием в самоходном полевом измельчителе, изобретение может использоваться также применительно к перегрузочным устройствам других уборочных машин (например, зерноуборочных комбайнов).
Краткий перечень чертежей
Далее со ссылками на прилагаемые чертежи будут подробно описаны примеры осуществления изобретения, его другие особенности и преимущества.
Фиг.1 схематично изображает полевой измельчитель на виде сбоку, фиг.2 изображает на виде сбоку привод в соответствии с изобретением, фиг.3 изображает привод по фиг.2 на виде сзади, фиг.4 изображает вид в разрезе по линии А-А на фиг.3.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показана самоходная уборочная машина в виде полевого измельчителя 2. Полевой измельчитель 2 базируется на раме 3 машины и оснащен не обозначенным ходовым шасси с передними и задними колесами. В процессе уборки полевой измельчитель 2 скашивает растительность на поле с помощью навесного аппарата 4 и подает ее на приемный орган 5. После предварительного прессования между парами приемных валков убранная масса проходит через оснащенный ножами измельчительный барабан 6, который измельчает ее при взаимодействии с ответным ножом. К измельчительному барабану 6 сзади примыкает транспортирующий провод 7, через который убранная масса идет вверх, чтобы пройти через снабженное плющильными валками устройство 8 кондиционирования и расположенный за ними метатель 9, который ускоряет убранную массу и подает ее из транспортирующего провода 7 в перегрузочное устройство 10, выполненное в виде разгрузочной трубы. Из перегрузочного устройства 10 убранная масса выбрасывается, например, для погрузки в транспортное средство.
На фиг.1 перегрузочное устройство 10 показано в транспортном положении, в котором оно ориентировано назад к задней части полевого измельчителя 2. Поскольку перегрузочное устройство 10 установлено с возможностью поворота относительно рамы 3 машины вокруг по существу вертикальной оси 11, оно может поворачиваться во время рабочего хода при уборке, чтобы регулировать направление выходящей струи убранной массы. Поворотный круг 12 жестко соединен с перегрузочным устройством 10 и служит в качестве ведомого элемента привода по изобретению, который будет описан ниже со ссылками на фиг.2-4.
На фиг.2 показан на виде сбоку пример выполнения привода 1 по изобретению. На чертеже показаны верхний конец транспортирующего провода 7, который является частью рамы 3 полевого измельчителя. По своей конструкции полевой измельчитель может соответствовать полевому измельчителю 1, описанному со ссылкой на фиг.1.
Как показано на фиг.2, транспортирующий провод 7 сообщается с ближним к машине концом перегрузочного устройства 10. На перегрузочном устройстве 10 жестко укреплен поворотный круг 12, который поворачивается вместе с перегрузочным устройством 10 вокруг вертикальной оси 11 вращения. Для поворота перегрузочного устройства 10 вокруг оси 11 вращения служит привод 1 по изобретению. Он содержит установленный на приводном валу 15 ведущий червяк 13, который для привода перегрузочного устройства 10 зацепляется с поворотным кругом 12 с образованием соединения с замкнутым кинематическим контуром.
Ведущий червяк 13 удерживается червячным валом 15 на несущей опоре 14 червяка, которая, в свою очередь, установлена с возможностью поворота относительно укрепленного на транспортирующем проводе 7 опорного блока 17 вокруг оси 16 поворота, проходящей поперечно оси 11 вращения. Несущая опора 14 червяка, а следовательно, и ведущий червяк 13 могут перемещаться вокруг оси 16 поворота, как это обозначено двойной стрелкой. За счет поворота несущей опоры 14 червяка ведущий червяк 13 может перемещаться из состояния зацепления с поворотным кругом 12 (показано на фиг.2) в состояние разъединения зацепления (не показано) и наоборот.
Для поддержания состояния зацепления ведущего червяка 13 предусмотрены удерживающие средства 19, действующие между ведущим червяком 13 и транспортирующим проводом 7. Они содержат, кроме прочих компонентов, первую пружину 21 сжатия и вторую пружину 26 сжатия, которые расположены параллельно и опираются на приваренную к транспортирующему проводу 7 противоопору 20 посредством первого упорного стержня 22 или второго упорного стержня 27 (на фиг.2 он закрыт и не виден). За счет своего расположения, которое будет подробно описано дальше, пружины 21 и 26 сжатия при своем взаимодействии передают на ведущий червяк 13 удерживающую силу, которая прогрессивно возрастает по мере отклонения ведущего червяка 13 из состояния зацепления. Для более точного пояснения действия устройства привод 1 по изобретению показан на фиг.3 на виде сзади.
Показанные на фиг.3 компоненты машины по существу соответствуют описанным со ссылками на фиг.2. Дополнительно на фиг.3 полностью видны вторая пружина 26 сжатия со вторым упорным стержнем 27 и гидромотор 18 привода приводного вала 15. Далее, видно, что первый упорный стержень 22 и второй упорный стержень 27 на своем обращенном к несущей опоре 4 червяка конце заканчиваются вильчатой головкой 23 (или 28), которая с помощью пальца 25 (или 30) шарнирно соединена с несущей опорой 14 червяка. Вильчатая головка 23 первого упорного стержня 22 шарнирно соединена пальцем 25 с несущей опорой 14 червяка.
Как показано на фиг.4, которая представляет вид в разрезе по линии А-А на фиг.3, в отличие от нее вильчатая головка 28 второго упорного стержня 27 удерживается пальцем 30 в удлиненном отверстии 32, которое выполнено в серьге 31, прикрепленной к несущей опоре 14 червяка пальцем 33. При этом палец 30 имеет свободный ход относительно серьги 31 в пределах зазора, заданного удлиненным отверстием 32. Соответственно, второй упорный стержень 27 также подвижен в пределах того же зазора.
Привод 1 по изобретению работает следующим образом. При нормальной эксплуатации, то есть без воздействия необычно высоких сил на перегрузочное устройство 10, червяк 13 находится в состоянии зацепления с поворотным кругом 12, как это показано на фиг.2 и 3. Первая пружина 21 сжатия, находящаяся под напряжением между противоопорой 20 и шайбой 24, передает через первый упорный стержень 22 усилие давления, которое через вильчатую головку 23 и палец 25 передается на несущую опору 14 червяка. Это усилие давления, передаваемое за пределами оси 16 поворота несущей опоры 14 червяка, создает на несущей опоре 14 червяка крутящий момент (направленный в левую сторону на фиг.2), так что несущая опора 14 червяка прижимает червяк 13 к опорному кругу 12. Усилие, с которым червяк 13 прижимается к опорному кругу 12, с точностью настолько велико, что обеспечивает компенсацию зазора между червяком 13 и поворотным кругом 12, так что могут передаваться рабочие усилия, необходимые для привода перегрузочного устройства 10. В этом состоянии нормальной эксплуатации вторая пружина 26 сжатия не передает на несущую опору 14 червяка никакого усилия.
При повышении действующего на привод 1 передаточного усилия червяк 13 из показанного на фиг.2 состояния зацепления, в котором расстояние между червяком 13 и поворотным кругом 12 является минимальным возможным, вследствие повышенных усилий зацепления отжимается радиально и, соответственно, последовательно отклоняется из состояния с минимальным расстоянием между червяком 13 и поворотным кругом 12. При этом несущая опора 14 червяка поворачивается против действия первой пружины 21 сжатия (на фиг.2 в правую сторону). При этом в пределах определенного диапазона отклонения существует зацепление между червяком 13 и поворотным кругом 12.
Только по достижении определенного отклонения несущей опоры 14 червяка начинает действовать вторая пружина 26 сжатия. Это состояние показано на фиг.4, где палец 30 достиг верхнего конца удлиненного отверстия 32 серьги 31. Таким образом, при дальнейшем отклонении несущей опоры 14 червяка деформируется не только первая пружина 21 сжатия, по также дополнительно вторая пружина 26 сжатия. Поскольку теперь суммируются возвратные усилия обеих пружин 21, 26 сжатия, начиная с показанной на фиг.4 степени отклонения, на червяк 13 действует значительно повышенная удерживающая сила. Предпочтительно в состоянии отклонения по фиг.2 червяк 13 все еще остается в зацеплении.
Вторая пружина 26 сжатия предварительно напряжена и имеет более высокую жесткость, чем первая пружина 21 сжатия. В результате удерживающая сила пружинной системы скачкообразно повышается по достижении взаимодействия со второй пружиной 26 сжатия и дальше при увеличении отклонения также повышается резче, чем в диапазоне действия одной только первой пружины 21 сжатия.
Выгодный эффект заключается в том, что червяк 13 переходит из состояния зацепления в состояние разъединения зацепления только при действии на привод превышающих сил. Таким образом, значительно повышается сила разъединения для защиты от перегрузки, при этом она может быть индивидуально настроена на желаемую величину путем выбора определенного предварительного напряжения и характеристики второй пружины 26 сжатия.
На практике решение по изобретению дает различные преимущества. В ходе нормальной эксплуатации привод может работать с более низкой удерживающей силой, которая предварительно задается характеристикой и возможным предварительным напряжением первой пружины сжатия. При нормальной эксплуатации достигается более низкий износ компонентов передаточного механизма и низкие потери в приводе.
Кроме того, для защиты от перегрузки может быть установлена высокая сила разъединения, что особенно желательно при использовании длинных или тяжелых перегрузочных устройств во избежание ошибочного разъединения, например, на крутых уклонах, при ветровых нагрузках и т.д.
В предпочтительном примере выполнения предусмотрена индивидуальная регулировка предварительного напряжения первой и второй пружин сжатия, чтобы иметь возможность настройки в соответствии с конкретными требованиями. Для точной настройки силы разъединения для защиты от перегрузки особенно целесообразна возможность регулировки предварительного напряжения второй пружины 26 сжатия. Как показано на фиг.3, это может осуществляться с помощью сдвоенных гаек путем бесступенчатого изменения зажимной длины пружины 26 сжатия. Альтернативно для изменения зажимной длины по мере надобности могут использоваться не показанные распорные втулки.
Перечень обозначений на чертежах
1
Привод
18
Гидромотор
2
Полевой измельчитель
19
Удерживающие средства
3
Рама машины
20
Противоопора
4
Навесной аппарат
21
Первая пружина сжатия
5
Приемный орган
22
Первый упорный стержень
6
Измельчительный барабан
23
Вильчатая головка
7
Транспортирующий провод
24
Шайба
8
Устройство кондиционирования
25
Палец
9
Метатель
26
Вторая пружина сжатия
10
Перегрузочное устройство
27
Второй упорный стержень
11
Ось вращения
28
Вильчатая головка
12
Поворотный круг
29
Шайба
13
Ведущий червяк
30
Палец
14
Несущая опора червяка
31
Серьга
15
Приводной вал
32
Удлиненное отверстие
16
Ось поворота
33
Палец
17
Опорный блок