ПРИСТАВКА С ПОПЕРЕЧНЫМ ТРАНСПОРТИРУЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ И РЕГУЛИРУЕМЫМ ЧИСЛОМ ОБОРОТОВ
ATTACHMENT WITH TRANSVERSAL TRANSPORTER AND REGULATED ROTARY SPEED

Область техники
Настоящее изобретение относится к способу и системе привода для эксплуатации приставки (навесного аппарата) с поперечным транспортирующим устройством для уборки стебельчатой массы в соответствии с ограничительной частью пунктов 1 и 7 формулы изобретения.
Уровень техники
Известны навесные аппараты (приставки) для полевого измельчителя, такие как подборочные устройства (подборщики), режущие аппараты прямого действия, навесные аппараты для сбора кукурузных початков (сборщики кукурузных початков), кукурузные приставки с так называемыми поперечными транспортирующими устройствами, выполненными в виде поперечных транспортирующих шнеков. Эти навесные аппараты имеют общую характерную особенность в том, что их рабочая ширина больше приемной области приемных органов измельчительного устройства, образующей приемный зазор измельчителя. Поэтому задачей поперечного транспортирующего устройства, которое захватывает и обрабатывает подлежащую уборке убранную массу по всей рабочей ширине навесного аппарата, является транспортирование этой массы с двух сторон к вертикальной продольной плоскости посредине полевого измельчителя или его приемного зазора. При большой ширине навесного аппарата, которая на сегодня может превышать 10 м, текущее состояние убранной массы становится все более важным для оптимального и беспрепятственного хода процесса уборки. Под текущим состоянием, в частности, имеется в виду также то, что даже на одном большом поле свойство убираемой массы может изменяться локально, что может вызываться, например, различным составом почвы, ее влажностью, затенением или другими факторами. Вследствие этого здесь идет речь о величинах влияния, которые в значительной степени определяют развитие растений перед процессом уборки и должны учитываться в качестве предварительно заданных величин. Эти величины влияния определяют также текущий расход убранной массы при измельчении, прессовании тюков или погрузке в самонагружающиеся тележки. Расход влияет на текущую толщину обрабатываемого слоя убранной массы, что может также оказывать влияние, например, на число оборотов приемных катков и катков предварительного уплотнения. Эти изменяющиеся текущие эксплуатационные параметры часто являются причиной помех в процессе эксплуатации и приводят, например, к забиванию с нежелательным эффектом наматывания на транспортирующие элементы, например на транспортирующие шнеки навесного аппарата. В известных решениях используются гидравлические двигатели, однако их системным недостатком являются высокие тепловые потери и соответственно низкий кпд. Поскольку здесь требуются высокие мощности в области десятков киловатт и при этом двигатели должны обеспечивать пики крутящих моментов для предотвращения преждевременной блокировки поперечного транспортирующего устройства, в гидравлической приводной системе должны быть заложены высокие резервы мощности для обеспечения стабильного гидропривода. Это приводит к использованию дорогостоящих конструктивных элементов гидросистемы, делает ее неэкономичной и повышает стоимость навесных аппаратов.
Из патентного документа DE 19812500 A1 известно подающее устройство для полевого измельчителя, которое позволяет установить желаемую длину среза при измельчении. Для этого приемные валки подающего устройства приводятся с изменяемым выходным числом оборотов при помощи передаточного механизма. Передаточный механизм выполнен в виде планетарной передачи, которая изначально приводится посредством механического привода. Благодаря наложению с приводной мощностью дополнительно входящего в механизм планетарной передачи двигателя обеспечивается непрерывное изменение числа оборотов для приемных валков. Другие рабочие/транспортирующие агрегаты передаточным механизмом не приводятся. Проблема возникновения заторов убранной массы в области навесных аппаратов в DE 19812500 A1 не рассматривается.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является быстрая и эффективная настройка и оптимизация регулируемых эксплуатационных параметров привода приставки в соответствии с текущими изменяющимися указанными выше внешними эксплуатационными параметрами и одновременно предотвращение эксплуатационных помех, таких как забивание потоком убранной массы, с тем, чтобы снизить время простоя и риск аварий при устранении помех.
В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается за счет отличительных признаков независимого пункта 1 формулы изобретения. Дальнейшие предпочтительные примеры осуществления изложены в зависимых пунктах и описании.
Изобретение направлено на то, чтобы в ходе эксплуатации можно было оптимально настраивать или регулировать поток транспортируемой убранной массы через приставку (навесной аппарат) для полевых измельчителей, подборочных устройств сенных прессов или самонагружающихся тележек посредством настраивания или регулирования числа оборотов поперечного транспортирующего устройства, которое является общим для этих уборочных машин, и при этом независимо от всех других приводных приемных и транспортирующих элементов, которые участвуют в процессе обработки.
В изобретении описаны способ и приставка для уборки стебельчатой массы, в особенности для полевых измельчителей, сенных прессов или самонагружающихся тележек с, по меньшей мере, тремя приводимыми во вращение устройствами, состоящими, по меньшей мере, из подборочного устройства, поперечного транспортирующего устройства и расположенного за ними устройства для дальнейшей обработки убранной массы, причем приводы устройств образуют разветвленную трансмиссию, а разветвленная трансмиссия содержит, по меньшей мере, один разделяющий крутящий момент передаточный механизм.
Способ по изобретению предполагает использование приставки, в особенности для полевых измельчителей, сенных прессов или самонагружающихся тележек с, по меньшей мере, тремя приводимыми во вращение устройствами, состоящими, по меньшей мере, из подборочного устройства, поперечного транспортирующего устройства и расположенного за ними устройства для дальнейшей обработки убранной массы, причем приводы устройств образуют разветвленную трансмиссию, а разветвленная трансмиссия содержит, по меньшей мере, один разделяющий крутящий момент передаточный механизм, при этом привод поперечного транспортирующего устройства является частью передаточного механизма с разветвлением мощности, а передаточный механизм содержит, по меньшей мере, первый узел ввода мощности и второй узел ввода мощности и, по меньшей мере, два узла вывода мощности, при этом первый узел ввода мощности является частью трансмиссии с механическим устройством стыковки и подсоединения к выходному валу двигателя внутреннего сгорания несущего транспортного средства или двигателя тягового транспортного средства и через сквозной вал связан с первым узлом вывода мощности для прямого привода подборочного устройства, а второй узел ввода мощности содержит настраиваемый и/или регулируемый по числу оборотов двигатель вспомогательного привода, при этом приводной крутящий момент первого узла ввода мощности и приводной крутящий момент второго узла ввода мощности суммируют с помощью планетарной зубчатой передачи по принципу наложения (суперпозиции) таким образом, что через второй узел вывода мощности число оборотов поперечного транспортирующего устройства может дистанционно управляться из кабины водителя или настраиваться или регулироваться в соответствии с процессом регулирования, зависящим от потока убранной массы. При этом число оборотов и направление вращения поперечного транспортирующего устройства могут управляться дистанционно из кабины водителя от места водителя несущего или тягового транспортного средства.
Приставка для уборки стебельчатой массы с поперечным транспортирующим устройством и регулируемым числом оборотов служит для осуществления способа и отличается тем, что привод поперечного транспортирующего устройства является частью передаточного механизма с разветвлением мощности, а передаточный механизм содержит, по меньшей мере, первый ввод мощности и второй ввод мощности и, по меньшей мере, два вывода мощности, при этом первый узел ввода мощности является частью расположенной перед ним трансмиссии с подсоединением к выходному валу двигателя внутреннего сгорания несущего транспортного средства или двигателя тягового транспортного средства и через сквозной вал связан с первым узлом вывода мощности для прямого привода подборочного устройства, а второй узел ввода мощности содержит настраиваемый и/или регулируемый по числу оборотов двигатель вспомогательного привода, при этом первый узел ввода мощности и второй узел ввода мощности соединены с помощью планетарной зубчатой передачи таким образом, что число оборотов для привода поперечного транспортирующего устройства является изменяемым через второй узел вывода мощности.
Основная изобретательская идея этого решения состоит, кроме прочего, в том, чтобы быстро и эффективно препятствовать угрозе забивания и блокирования всего транспортирующего устройства, что одновременно является существенным вкладом в исключение риска травм при устранении помех, поскольку именно в устранении помех этого вида кроется основная причина тяжелых травм.
Водитель, например, полевого измельчителя держит в своем поле зрения процесс уборки, а следовательно, и поток убранной массы. На основе своего опыта он немедленно распознает предстоящие изменения ожидаемого потока убранной массы, например, по росту растений. Один из вариантов подготовки уборочной машины (если даже и нежелательный) к этим предстоящим изменениям заключается в том, чтобы снизить или при определенных обстоятельствах повысить скорость движения машины. Однако согласно изобретению он может также произвести коррекцию при сохранении скорости движения за счет того, что изменяет число оборотов поперечного транспортирующего устройства путем ручного вмешательства в его систему управления, не выходя из кабины и без изменения скорости движения. Датчик заданной величины может быть выполнен, например, в виде потенциометра с поворотным движком на панели управления или сенсорного экрана на дисплее пульта управления. Независимо от этого управляется трансмиссия моторного привода передаточного механизма с разветвлением мощности, выполненная в виде планетарной зубчатой передачи. Эта трансмиссия выполнена в виде вспомогательного привода, предпочтительно в виде гидравлического двигателя в качестве гидравлического вала с относительно невысокой приводной мощностью, и непосредственно соединена с солнечной шестерней планетарной зубчатой передачи. В отличие от нее главная трансмиссия соединена с двигателем (двигателем внутреннего сгорания) несущего транспортного средства или полевого измельчителя посредством соответствующих приводных средств, таких как карданные валы, или трансмиссионных передач, таких как зубчатые ремни или тяговые клиновые ремни. Основной существенной особенностью главной трансмиссии являются высокий кпд практически без потерь и одновременно жесткость привода, которая заключает в себе значительные резервы мощности. Последнее важно для обеспечения способности преодоления препятствий, чтобы устранять угрозу забивания и при реверсе развивать требуемый начальный момент трогания.
Только за счет изменения числа оборотов гидравлического двигателя или солнечной шестерни без изменения направления вращения может быть бесступенчато и значительно изменено приводное число оборотов передаточного механизма с разветвлением мощности и соответственно число оборотов поперечного транспортирующего устройства. Даже направление его вращения может быть изменено без остановки главной трансмиссии.
Само собой разумеется, что альтернативно вместо гидравлического двигателя может использоваться электродвигатель. Здесь может использоваться, например, двигатель постоянного тока или двигатель переменного тока, число оборотов которого управляется, например, преобразователем частоты с управлением от тиристора. Именно эти два варианта электрического привода с управлением числом оборотов являются экономичными вариантами благодаря современным мощным бортовым электрическим системам самоходных транспортных средств и тракторов.
Краткий перечень чертежей
Далее со ссылками на прилагаемые чертежи будет подробно описан пример осуществления изобретения. На чертежах:
фиг. 1 изображает кинематическую схему привода в соответствии с изобретением,
фиг. 2 изображает в увеличенном виде кинематическую схему передаточного механизма.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 показан пример выполнения кинематической схемы системы привода в соответствии с изобретением для полевого измельчителя в сочетании с поперечным транспортирующим устройством 2 в качестве компонента приставки (навесного аппарата 1), который содержит подборочное устройство 3, выполненное в виде подборщика. За приставкой 1 установлен измельчительный аппарат 20, который по существу состоит из расположенных друг над другом приемных элементов 4, 5 в виде приемных катков 4, образующих приемный зазор, и катков 5 предварительного уплотнения, а также измельчительного барабана 6.
Измельчительный барабан 6 приводится приводной передачей 7, которая содержит приводные ремни и шкив 8 для клиновых ремней. Эта приводная передача 7 непрямо связана с двигателем внутреннего сгорания несущего транспортного средства полевого измельчителя, известного специалисту в данной области и не требующего подробного описания. Приводная передача 7 передает приводной системе главный крутящий момент Md, который приводит не только измельчительный барабан 6, но также через сквозной вал 9 измельчительного барабана 6 передается на все остальные приводимые во вращение элементы 2, 3, 4, 5 как измельчительного аппарата 20, так и приставки 1. Разделительная линия 18 символизирует место 19 сопряжения между измельчительным аппаратом 20, который является компонентом несущего транспортного средства 21, и приставкой 1.
Принципиальная схема всей приводной трансмиссии по фиг. 1, начиная с приводного шкива 8, показывает ход и разветвление приводных частичных крутящих моментов. Коническая зубчатая передача 10 отводит частичный крутящий момент М1 на карданный вал 11, ведущий к конической зубчатой передаче 12, в которой крутящий момент М1 разделяется на частичные крутящие моменты М2 и М3. Частичный крутящий момент М2 приводит приемные катки 4 и катки 5 предварительного уплотнения, причем частичный крутящий момент М2′ передается через цилиндрическую зубчатую передачу 24 на катки 5 предварительного уплотнения, расположенные за приемными катками 4.
A
Частичный крутящий момент М3 передается через карданный вал 13 на передаточный механизм 14. Частичный крутящий момент М4 передается через сквозной вал 15 непосредственно на первый вывод 39 мощности и передается дальше через передачу 16 с гибкой связью для привода подборочного устройства 3 с приводным крутящим моментом MdA. Внутри передаточного механизма 14 от первой конической зубчатой передачи 25 частичный крутящий момент М5 передается через соединительный вал 28 на вторую коническую зубчатую передачу 26. На эту же передачу через второй узел ввода 38 мощности передается дополнительный крутящий момент М7, который накладывается по принципу наложения моментов и создает на узле вывода 40 мощности совместный приводной крутящий момент М8 с числом n оборотов, который через передачу 17 с гибкой связью передается в качестве приводного крутящего момента MdQ на поперечное транспортирующее устройство 2, выполненное в виде поперечного транспортирующего шнека. При этом для передаточного механизма 14 в качестве второго узла ввода мощности предназначен вспомогательный приводной двигатель 23, который создает этот дополнительный крутящий момент М7.
e
A
A
M
M
A
На фиг. 2 показана в увеличенном виде кинематическая схема передаточного механизма 14. Передаточный механизм 14 содержит два узла 37, 38 ввода мощности и два узла 39, 40 вывода мощности. При этом передаточный механизм 14 состоит из первой конической зубчатой передачи 25, второй конической зубчатой передачи 26 и планетарной зубчатой передачи 27, размещенных в общем корпусе. Через карданный привод 13 частичный крутящий момент М3 подается через узел 37 ввода мощности с входным числом n оборотов и вводится в передаточный механизм 14 в качестве входного крутящего момента М3. Первая коническая зубчатая передача 25 отбирает крутящий момент М5 от сквозного вала 15 и передает его через соединительный вал 28 в качестве крутящего момента Мб на шестерню 29 второй конической зубчатой передачи 26. Ведомое коническое зубчатое колесо 30 конической зубчатой передачи 26 жестко соединено с полым валом 31, на конце которого также жестко укреплена солнечная шестерня 32 планетарной зубчатой передачи 27. Приводной вал 36 одновременно выполнен в виде водила 35, несущего сателлиты 33, которые зацепляются с солнечной шестерней. Кроме того, сателлиты 33 зацепляются с коронным зубчатым колесом 34 с внутренними зубьями, причем коронное зубчатое колесо 34 с приводной стороны жестко соединено с двигателем 23 вспомогательного привода. Крутящие моменты М6′ и М7 двигателя 23 вспомогательного привода накладываются по принципу наложения, как это известно специалисту в области планетарных передаточных механизмов и не требует подробного объяснения. При этом на приводной вал 36 передаточного механизма передается крутящий момент М8 с числом n оборотов. Однако число n оборотов, кроме прочего, зависит от числа n оборотов двигателя 23 вспомогательного привода. Если число n оборотов двигателя 23 вспомогательного привода является регулируемым, выходное число оборотов может изменяться не только по величине, но и по направлению вращения. В данном случае согласно изобретению это используется для настраивания и/или регулирования поперечного транспортирующего устройства 2, которое в представленном примере выполнено в виде транспортирующего шнека с левым и правым ходом шнековой лопасти. Реверс направления вращения с числом n оборотов используется для обратного вращения, так что для этого не требуется специального механизма переключения.
Q
Q
M
Другое преимущество изобретения состоит в том, что привод вида, показанного в примере выполнения передаточного механизма, может использоваться также для целей регулирования. В частности, передаточный механизм может являться частью цепи управления или частью участка (цепи) регулирования. Так, например, если число оборотов приемных катков и катков предварительного уплотнения изменяется в зависимости от потока 22 убранной массы, расход которого определяется датчиками, это число оборотов может использоваться в качестве направляющей величины процесса для регулирования числа n оборотов поперечного транспортирующего устройства 2 без изменения числа оборотов подборочного устройства или скорости движения. При этом число n оборотов поперечного транспортирующего устройства 2 может следовать за изменением числа оборотов катков предварительного уплотнения в соответствии с предварительно заданной и редактируемой кривой регулирования, например, пропорциональным образом, с непропорциональным возрастанием, или непропорционально ,или с прогрессивным возрастанием, или даже дегрессивно, то есть с падением. Согласно изобретению эта возможность обеспечивается особенно простым образом путем регулирования числа n оборотов двигателя 23 вспомогательного привода без механизма переключения и с высокой энергетической эффективностью, поскольку наибольшая часть приводного крутящего момента поперечного транспортирующего устройства 2, то есть около 85%, отбирается от чисто механической ветви приводной трансмиссии с карданными валами 11, 13.
Предпочтительно двигатель 23 вспомогательного привода выполнен в виде гидравлического двигателя, питаемого регулируемым насосом. Однако в альтернативных вариантах он может быть также регулируемым двигателем постоянного тока или двигателем переменного тока или сервомотором с управлением от тиристора. Особенно предпочтительно он является двигателем со встроенным понижающим редуктором для использования преимущества как можно более высокого числа оборотов двигателя, что значительно повышает кпд.