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Maschine zum Mähen und Häckseln von Mais
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oder ähnlichem stengel artigen Erntegut Zusatz zu Patent...(Patentanmeldung
P 33 08 077.1-Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Mähen und Häckseln von Mais
oder ähnlichem stengelartigen Erntegut mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs
angegebenen Merkmalen.
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Eine derartige Maschine ist Gegenstand des Hauptpatents (Patentanmeldung
P 33 08 077.1-23) und kann unabhängig von Reihenabstand und Reihenrichtung des Ernteguts
arbeiten, so daß sie insbesondere bei Breitsaat einsetzbar ist (vergleichbar einem
Mähdrescher im Getreide); auch läßt sich mit dieser Maschine geknicktes Erntegut,
z.B. Lagermais, einwandfrei aufnehmen und verarbeiten. - Versuche mit dieser Maschine
haben nun ergeben, daß bei einer zu hohen Fahrgeschwindigkeit Ungenauigkeiten bzw.
Verlagerungen in bezug auf die jeweilige Schnittstelle auftreten können, d.h. die
Gutstengel werden nicht sämtlich jeweils unmittelbar nach dem Einzug hinter die
Teilerspitzen-Ecke geschnitten, sondern in Einzelfällen erst etwas später, was zum
Entstehen zu langer Stoppeln oder gar zum Herausreißen der Wurzeln führt.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, für die Maschine nach dem Hauptpatent
eine Ausbildung zu schaffen, die auch bei höherer Fahrgeschwindigkeit (d.h. innerhalb
des üblichen Bereichs bis etwa 10 km/h) das jeweilige Schneiden der Gutstengel unmittelbar
nach dem Einzug hinterPdie teilerspitzen-Ecke in der
Halteposition
zwischen Greifzahn und Teilerspitze einwandfrei sicherstellt. Ganz speziell geht
es dabei um das Problem eines Synchronlaufs von jeweils einem der Schneid- bzw.
Mähmesser und einem der Greifzähne an der Ecke jeder der Teilerspitzen, d.h. um
eine zeitlich und örtlich genaue Abstimmung des Vorbeigehens eines Messers an einem
Greifzahn in genau dem Augenblick, wo jeweils der Greifzahn eine Teilerspitzen-Ecke
gerade eben passiert und der Schneidvorgang zu beginnen hat.
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Erfindungsgemäß läßt sich diese Forderung mit der im Kennzeichen des
Patentanspruchs angegebenen Lehre exakt verwirklichen, womit sichergestellt wird,
daß unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit der Maschine bei jedem Durchgang eines
Greifzahns an einer Teilerspitzen-Ecke in diesem Augenblick und an dieser Stelle
ein den Schneidvorgang durchführendes Mähmesser synchronlaufend zugeordnet ist.
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Der Gegenstand der Erfindung wird nachstehend anhand eines in der
Zeichnung dargestellten Anwendungsbeispiels näher erläutert; in der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Gesamtansicht einer für die Verwirklichung der Erfindung
geeigneten Maschine, Fig. 2 eine Teildraufsicht auf den in Fahrtrichtung linken
Arbeitsbereich der Maschine nach Fig. 1, Fig. 3 einen vertikalen Teilschnitt etwa
nach Linie III-III in Fig. 1, mit um 900 in die Schnittebene gedrehter Antriebseinrichtung
für Rotationskörper und Schneidrotor, Fig. 4 eine Teildraufsicht wie Fig. 2, jedoch
als vereinfachte Prinzipdarstellung des Ausschnitts A.
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Wie zunächst aus Fig. 1 ersichtlich, weist die in Arbeits-bzw. Fahrtrichtung
- Pfeil F - vorbewegte Maschine ein quer zur Fahrtrichtung stehend angeordnetes
Häckselgebläse 1 auf, das mit seinem Antrieb an einem Tragrahmen (nicht dargestellt)
gehalten ist. Frontseitig vor dem Häckselgebläse 1 befindet
sich
eine Mehrzahl von angetriebenen Einschubwalzen 3, die zwischen sich einen mehr oder
minder breiten, gegebenenfalls auch veränderlichen horizontalen Einschubspalt ausbilden,
durch den das den Einschubwalzen zugeführte Erntegut in das Gehäuse des Häckselgebläses
1 gelangt, wo es zerkleinert und über einen tangentialen Auswurfkanal 5 nach oken
ausgeblasen wird.
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Zur Beschickung der Einschubwalzen 3 des Häckselgebläses 1 sind diesen
in Fahrtrichtung F eine oder mehrere - im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei
- rotierende Einzugs- und Mäheinrichtungen 7,9 vorgeordnet, an denen jeweils mehrere
über den vorderen Arbeitsbereich verteilte, nebeneinander liegende Arbeitsbreiten
b definierende Schnittstellen 56 gebildet sind.
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Wie insbesondere aus Fig. 1 u. 3 erkennbar, besteht jede der beiden
Einzugs- und Mäheinrichtungen 7,9 aus einem um eine vertikale oder zumindest im
wesentlichen vertikale Achse 10 umlaufenden und am Umfang mit zwei enggezahnten
Mitnehmer-Kränzen 58,59 und mit radial vorstehenden Greifzähnen 60 versehenen Rotationskörper
12. Jedem Rotationsköper 12, zweckmäßig als Hohlzylinder mit oberer Abdeckung 12'
ausgeführt, ist unterseitig eine Schneidvorrichtung zugeordnet.
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Die Schneidvorrichtung umfaßt einen unabhängig vom Rotationskörper
12 umlaufenden und mit wesentlich höherer Drehzahl als dieser angetriebenen Schneidrotor
29 mit Schneid- bzw.
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Mähmessern 24, welche die Gutstengel 25 nach Art eines Rotormähers
im freien Schnitt, also ohne feststehendes Gegenmesser, abtrennen. Wie im einzelnen
aus Fig. 3 erkennbar, ist zum Antrieb des Schneidrotors 29 mit den Mähmessern 24
eine sich durch den Rotationskörper 12 erstreckende Antriebswelle 26 vorgesehen,
deren Mittelachse die vertikale oder im wesentlichen vertikale Drehachse des Rotationskörpers
12 definiert bzw. mit dieser zusammenfällt. Die Antriebswelle 26 ist mit
ihrem
unteren Ende in einer an einem Gleitstück 27, z.B. in Form einer Gleitkufe, vorgesehenen
Nabe 28 gelagert und abgestützt. Der auf der Antriebswelle 26 festgesetzte Schneidrotor
29, der zweckmäßig innerhalb des Mantels des Rotationskörpers 12 gelegen ist, trägt
am Umfang die Mähmesser 24, die den Mantel des Rotationskörpers untergreifen und
über diesen nach außen hin vorstehen, etwa mit der gleichen radialen Erstreckung
wie die Greifzähne 60.
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Oberhalb des Schneidrotors 29 ist auf der Antriebswelle 26 und koaxial
zu dieser eine Hohlwelle 30 gelagert, von der aus der Rotationskörper 12 angetrieben
wird. Dazu kann der Rotationskörper 12 im Innern mit am Mantel befestigten Stützstreben
31 versehen sein, die anderenends an einem Nabenring 32 festgelegt sind. Der Nabenring
32 ist mit dem unteren Ende der Hohlwelle antriebsmäßig gekuppelt, entweder starr
oder, wie in Fig. 3 dargestellt, mit einer durch Federn 33 gespannten Uberlastkupplung
34.
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Wie weiter aus Fig. 3 ersichtlich, erfolgt der Antrieb der Antriebswelle
26 für den Schneidrotor 24,29 und der Hohlwelle 30 für den Rotationskörper 12 von
oben her mittels einer gemeinsamen Antriebseingangswelle 35, die - wie aus Fig.
1 ersichtlich - oberhalb des Rotationskörpers 12 horizontalliegend und quer zur
Fahrtrichtung angeordnet ist, in Fig. 3 jedoch um 900 in die Zeichenebene gedreht
dargestellt wurde. Die Antriebseingangswelle 35 führt in einen Getriebeblock 36,
in dem die Antriebswelle 26 und die Hohlwelle 30 an ihrem oberen Ende gelagert und
so miteinander gekoppelt sind, daß die von der Antriebswelle 35 gelieferte Drehzahl
in zwei unterschiedliche Drehzahlen zerlegt wird.
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Dies kann z.B. in der Weise geschehen, daß die Antriebseingangswelle
35 an ihrem in den Getriebeblock 36 geführten Ende ein Kegelritzel 37 trägt, das
mit einem auf der Antriebswelle 26 für den Schneidrotor 24,29 festgesetzten
Kegelrad
38 mit einer Untersetzung von z.B. 1:2 kämmt, womit sich die Drehzahl für den Schneidrotor
mit halber Eingangswellen-Drehzahl ergibt. Ein auf der Antriebswelle 26 unterhalb
des Kegelrades 38 ausgebildetes oder aufgesetztes Ritzel 39 kämmt mit einem auf
einer Zwischenwelle 40 im Getriebeblock 36 sitzenden Zahnrad 41 mit einer Untersetzung,
woraus sich die Drehzahl der Zwischenwelle ergibt, die über ein Ritzel 42 mit weiterer
Untersetzung auf ein auf der Hohlwelle 30 festgesetztes Zahnrad 43 übertragen wird,
womit sich die Drehzahl des Rotationskörpers 12 ergibt. Auf diese Weise läßt sich
zwischen der Antriebswelle 26 des Schneidrotors 24,29 und der hohlen Antriebswelle
30 des Rotationskörpers12ein übersetzungsverhältnis i der Antriebsdrehzahlen von
z.B. 1:13 erreichen.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind die Antriebseingangswellen 35 für
die beiden Einzugs- und Mäheinrichtungen 7,9 mittig durch ein gemeinsames Winkelgetriebe
44 miteinander gekoppelt, das seinerseits über eine Gelenkwelle 45 od.dgl.
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von einer hochgesetzten Welle 46 des Häckselgebläses 1 angetrieben
wird. Zweckmäßig sind dabei die jeweils mit einem Rohr 47 gekapselten Antriebseingangswellen
35 mit dem gemeinsamen Winkelgetriebe 44 derart oberhalb und vor den Einschubwalzen
3 des Häckselgebläses 1 angeordnet, daß sie ein die Schräglage der Gutstengel für
das Einbringen in die Einschubwalzen begünstigendes Widerlager bzw.
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Führungsteil ausbilden. Gleichzeitig bilden die die Antriebseingangswellen
35 kapselnden, sowohl am gemeinsamen Winkelgetriebe 44 wie auch jeweils am Getriebeblock
36 befestigten Rohre 47 eine obere Stützbrücke für die beiden Einzugs- und Mäheinrichtungen
7,9 aus, die unterseitig ergänzt wird durch einen die beiden Gleitstücke 27, z.B.
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Gleitkufen, gegeneinander abstützenden Querverbinder 48 (Fig. 3).
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Wie weiter aus Fig. 1 und 3 ersichtlich, sind die beiden Einzugs-
und Mäheinrichtungen 7,9 an ihrer Rückseite, d.h.
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an ihrer der Fahrtrichtung F entgegengesetzten Seite, von einem auch
die Einschubwalzen 3 des Häckselgebläses 1 umkleidenden Gehäusemantel 50 umgeben,
der die beiden Einzugs-und Mäheinrichtungen 7,9 mit hierzu konzentrischer Krümmung
auch seitlich umgreift und in nach vor, d.h. in Fahrtrichtung F der Maschine, gerichteten
Teilerspitzen 51 ausläuft. Der Abstand dieser beiden Teilerspitzen 51 voneinander
ergibt die Gesamtarbeitsbreite B der Maschine. Innerhalbdieser Gesamtarbeitsbreite
sind jeder Einzugs- und Mähheinrichtung 7,9 weitere Teilerspitzen 52 zugeordnet,
die unterseitig jeweils an einer am Gleitstück 27 zweckmäßig lösbar festgelegten,
den Rotationskörper 12 und die Mähmesser 24 untergreifenden Tragstange 53 festgelegt
sind. Das Gleitstück 27 kann dabei einen Halbring 27' aufweisen, an dem die Tragstangen
53 mit einem sie verbindenden, gemeinsamen Ringabschnitt 53' angeflanscht sind (Fig.
2 u. 3). Weiterhin ist zwischen den beiden Einzugs- und Mäheinrichtungen 7,9 eine
mittlere Teilerspitze 54 vorgesehen, deren rückwärtiger Bereich zweckmäßig als bodenseitige
Führungsfläche 55 für das sich bildende Paket der abgeschnittenen Gut stengel beim
Einschub in die Einschubwalzen 3 des Häckselgebläses 1 ausgebildet ist.
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Sämtliche Teilerspitzen 51,52,54 sind parallel zueinander in Fahrtrichtung
F der Maschine ausgerichtet und mit AbstAnt1en b1,b2,b3... nebeneinander angeordnet.
Die Abstände b1,b2,b3.. zwischen den Teilerspitzen summieren sich zur Gesamtarbeitsbreite
B der Maschine. Bei einer Ausführung mit beispielsweise insgesamt 15 Teilerspitzen
und f4 Abständen bzw. Arbeitsbreiten b ergibt sich z.B. eine Gesamtarbeitsbreite
B von ca. 3,0m.
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Abgesehen von den beiden seitlichen Teilerspitzen~51 bildet jede
der Teilerspitzen 52 eine definierte Einzugs- und Schnittstelle 56 für die Gutstengel
aus, die mittlere Teiler-
spitze 54 deren zwei, eine für die Einzugs-
und Mähe inrichtung 7, die andere für die Einzugs- und Mäheinrichtung 9.
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Dabei verläuft die eine Fläche der Teilerspitzen 52 parallel zur Fahrtrichtung
F der Maschine, während die andere, gegen die Drehrichtung der Rotationskörper weisende
Fläche - wie auch die beiden Flächen der mittleren Teilerspitze 54 - mit der Fahrtrichtung
einen solchen Winkel einschließt, daß sich die Einzugs- und Schnittstelle 56 jeweils
etwa bei b/2 befindet. Dabei gilt: Je mehr Einzugs- und Schnittstellen (= Einzel-Arbeitsbreiten
b) an den Einzugs- und Mäheinrichtungen vorgesehen sind, desto stärker vergleichmäßigt
sich das Stoppelbild, insbesondere beim Einsatz in Breitsaat.
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Wie insbesondere aus Fig. 2 u. 3 ersichtlich, bilden die Teilerspitzen
52,54 an ihrer den Einzugs- und Mäheinrichtungen 7,9 zugekehrten Rückseite vertikale
Stütz- und Führungsflächen 57 aus, die in Drehrichtung der Rotationskörper 12 eine
zunächst geradlinige bzw. plane Erstreckung haben, und zwar mit leichter Schrägstellung
gegen den Umfang des zugehörigen Rotationskörpers. Wenn, wie dargestellt, am untere
Rand jedes Rotationskörpers 12 zwei Mitnehmer-Zahnkränze 58,59 mit gleicher, im
Zahngrund etwa dem Durchmesser eines Gutstengels entsprechender enger Teilung im
Abstand übereinander vorgesehen sind und sich in einer darunter gelegenen Ebene
ein weiterer Kranz mit einer geringeren Zahl von längere über den Umfang der Mitnehmer-Zahnkränze
58,59 radial nach außen vorstehenden Greifzähnen 60 befindet (Fig. 3), so bilden
die Stütz- und Führungsflächen 57 einen sich vom Umfangskreis der Greifzähne 60
bis zum Umfangskreis der beiden Mitnehmer-Zahnkränze 58,59 erstreckenden Einzugsspalt
aus, und zwar unter Uberdeckung des vertikalen Abstandes der beiden Mitnehmer-Zahnkränze
58,59, derart, daß deren Mitnehmerzähne an dem, in Drehrichtung gesehen, hinteren
Bereich der Stütz- und Führungsflächen 57 mit nur geringem Abstand vorbeistreichen,
während die Greifzähne 60 unterhalb der die Rückseiten der Teilerspitzen 52,54 bildenden
Stütz- und Führungsflächen 57 passierSn Am oberen Rand jeder Stütz- und
Führungsfläche
oder etwas oberhalb derselben sind Führungsfinger 61 vorgesehen, die sich aus einer
mit der Stütz- und Führungsfläche 57 zunächst bündigen und parallelen Längserstreckung
im weiteren Verlauf oberhalb des öbersten Mitnehmer-Zahnkranzes 58 in dessen Umfangskreis
hineinerstrekken, und zwar bis in einen hinter der rückseitigen Stütz-und Führungsfläche
der in Drehrichtung benachbarten Teilerspitze gelegenen Bereich (Fig. 2). Diese
Führungsfinger 61 sorgen dafür, daß geschnittene Gutstengel jeweils in den Zahngrund
der Mitnehmer-Zahnkränze 58,59 eingedrückt, dort gchalten und von diesen mitgenommen
werden und so nachfolgende Einzugs- und Schnittstellen 56 getrennt von hinzukommenden
Gutstengeln passieren.
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Für diese insoweit in ihrer Ausbildung mit dem Ausführungsbeispiel
des Hauptpatents <DE-Patentanineldung P 33 08 077.1-23)prlnzipiell übereinstimmende
Maschine kommt es wesentlich darauf an, durch eine geeignete Abstimmung verschiedener
Einflußgrößen bestimmte, zeitlich und örtlich definierte Schnittstellen für das
Abtrennen der Gut stengel unmittelbar nach ihrem Einzug hinter die Teilerspitzen,
d.h. an den jeweils vorgesehenen Schnittstellen 56, sicherzustellen. Hierzu sind
in dem Hauptpatent bereits wesentliche Einflußfaktoren und deren Zusammenhänge aufgezeigt
worden. Dabei kam. allerdings dort der Fahrgeschwindigkeit der Maschine noch eine
besondere Bedeutung Hier setzt nun die Erfindung an, indem sie unabhängig von der
Fahrgeschwindigkeit (innerhalb des üblichen Bereichs bis etwa 10 km/h)der Maschinefund
damit auch unabhängig von der dabei vorkommenden Stengeldichte) sicherstellt, das
jeder sich im Bereich zwischen zwei Teiler spitzen befindende Gutstengel von einem
der Greifzähne 60 erfaßt, hinter die die Schnittstelle 56 definierende Teilerspitzen-Ecke
eingezogen und dann genau an dieser Stelle:w der Haltestellung zwischen Teilerspitze,
Greif zahn und Mitnehmer-Zahnkranz von einem der Mähmesser auch abgeschnitten wird.
Dabei geht die Erfindung von der Uberlegung aus, daß immer dann, wenn einer der
Greifzähne
jeweils eine Teilerspitzen-Ecke eben passiert, zeitlich
synchron hiermit auch eines der Mähmesser am Greif zahn und damit an der Teilerspitzen-Ecke
vorbeistreichen muß.
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Es wurde nun gefunden, daß es für den gewünschten "Synchronlauf" auf
die Bemessung und Verknüpfung folgender Größen -vgl. auch Fig.4 - ankofnmt: T =
Teilungsabstand der Teilerspitzen 52,54; t = Teilungsabstand der Greifzähne 60 am
Rotationskörper 12; R = Radius der Greif zähne 60 an den Spitzen; x = Differenz
zwischen Teilungsabstand T der Teilerspitzen 52,54 und dem Teilungsabstand t der
Greif zähne 60; i.= übersetzungsverhältnis zwischen Schneidrotor 29,24 und Rotationskörper
12; n = Anzahl der Mähmesser 24.
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Die Größe x ergibt sich dabei aus der überlegung, daß der Teilungsabstand
t der Greifzähne 60 etwas kleiner sein muß als der Teilungsabstand T der Teilerspitzen
52,54, d.h.
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x = T-t sein muß, damit das Mähmesser - ausgehend von der in Fig.
4 gezeigten Stellung - hinreichend Zeit hat, den in Drehrichtung jeweils nächstvorderen
Greif zahn 60 einzuholen und in genau dem Augenblick zu erreichen, wo dieser Greifzahn
die Ecke der nächsten Teilerspitze passiert, so daß aas Messer dann auch genau dort
und genau in diesem Augenblick den Schneidvorgang ausführt. Das Maß x, um das t
kleiner sein muß als T, bestimmt sich somit.aus aus demUbersetzungsverhältnis i,
woraus sich für T x=-.
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ergibt. Der Teilungsabstand t der Greifzähne 60 am Rotationskörper
12 ermittelt sich damit aus
Aus diesen Beziehungen ergibt sich für den Teilungsabstand T der
Teilerspitzen 52,54 T=t+x T T = t + i
Eine Verdeutlichung ergibt sich aus dem nachfolgenden praktischen Zahlenbeispiel:
Bei einem vorgegebenen Radius der Greifzähne 60 von R = 730 mm, einem Übersetzungsverhältnis
von i = 13 und einer Anzahl der Mähmesser 24 von n = 2 ergibt sich
x = T - t = 14,6 mm Aus t = 176,4 mm ergibt sich die Anzahl Z der benötigten Greifzähne
60 mit
Aus dem ermittelten, über den Umfang gemessenen Teilungsabstand T für die Teilerspitzen
ergeben sich deren senkrecht zur Fahrtrichtung gemessenen Abstände b1,b2,b3...,
die sich zur Gesamtarbeitsbreite B summieren.
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Auf diese Weise läßt sich somit eine Gestaltung der Maschine verwirklichen,
bei der sich zwangsläufig der gewünschte "Synchronlauf" von Greifzähnen und Mähmessern
jeweils an den Ecken jeder Teilerspitze und damit die zeitlich und örtlich genau
definierte Schnittstelle für jeden Gutstengel im Moment seines Einzug hinter die
Teilerspitzen-Ecke ergibt.
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