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Die
Erfindung betrifft eine Rundballenpresse für landwirtschaftliche Halmgüter nach
dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Landwirtschaftliche
Rundballenpressen werden über
eine Zugdeichsel an einen Schlepper angehängt. Der übliche Antrieb erfolgt von
der Schlepperzapfwelle über
eine Gelenkwelle auf ein Hauptgetriebe, das in der Mitte zwischen
den Seitenwänden der
Rundballenpresse angeordnet ist. Das Hauptgetriebe ist als Kegelrad – Winkelgetriebe
ausgebildet, von dem zumindest eine Querwelle abgeht zum Antrieb
der Presselemente.
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Bei
einer durch die
EP
0498576 A1 bekannten Rundballenpresse einer Bauart mit
variablem Pressraum ist die Querwelle mit einem Verteilergetriebe
verbunden, von dem eine Welle abgeht zum Antrieb einer oberhalb
der Gutzuführöffnung im
Vordergehäuse
angeordneten Starterwalze und einer ebenfalls im Vordergehäuse unterhalb
der Gutzuführöffnung angeordneten
Boden-Presswalze. Das Verteilergetriebe weist außerdem eine zweite Welle auf, von
der der Antrieb eines Presselementes erfolgt, das in diesem Fall
von einem umlaufenden Förderbandsegment
gebildet ist, das den Pressraum sowohl im Vorder- als auch im Hintergehäuse begrenzt. Die
Eingangswelle des Hauptgetriebes wird mit der Zapfwellendrehzahl
540
1/min angetrieben. Um die Bauteile,
insbesondere die Wellen, möglichst
leicht dimensionieren zu können,
erfolgt eine Drehzahlübersetzung
ins Schnelle (von 540
1/min auf 1814
1/min) entweder durch ein Planetengetriebe
im Verteilergetriebe oder durch ein dem Hauptgetriebe vorgeschaltetes
Planetengetriebe. Anschließend
erfolgt eine zweistufige Übersetzung
ins Langsame durch Einzelgetriebe auf die von den einzelnen Organen benötigten Drehzahlen.
Nachteilig ist vor allem die sehr ungleiche Lastverteilung, einerseits
auf nur eine Boden-Presswalze bzw. eine Starterwalze und andererseits
auf das sehr große
Förderbandsegment
als Presselement. Wahrscheinlich aufgrund des relativ hohen Bauaufwandes
mit fünf
Planetengetrieben ist eine derartige Ausführung in der Praxis bisher
nicht eingeführt
worden.
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Für Rundballenpressen
der sogenannten Festkammerbauart, deren Pressraum aus einer Vielzahl
von einzelnen antreibbaren Presswalzen besteht-, ist eine derartige
Konstruktion bisher nicht bekannt geworden.
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Grundsätzlich sind
die Anforderungen an die Antriebe von Landmaschinen in den letzten
Jahren aufgrund verfügbarer
Schlepperzapfwellenleistungen bis 100 kW erheblich angestiegen.
Darüber
hinaus ist auch der Leistungsbedarf bei Rundballenpressen, der neben
der Bauart "Festkammer" oder "variable Kammer" insbesondere von
der erreichbaren Pressdichte abhängig
ist, ständig
gestiegen. Trotzdem werden heute noch alle auf dem Markt befindlichen
Rundballenpressen über
Kettentriebe angetrieben. Lediglich bei Rundballenpressen der Fabrikate
Ford-New Holland, siehe Prospekt "NEW HOLLAND" "Roll – BeltTM Rundballenpresse Modell 650 mit dem Druckvermerk
7/92 und CLAAS Rollant 250·250
RF·250RC
250 RC Comfort, siehe Prospekt mit dem Druckvermerk 8/98, sind drei
auf Schwenkarmen gelagerte Presswalzen gegenseitig durch Stirnradgetriebe
gekoppelt, wobei eine der Presswalzen über eine Kette angetrieben
wird. Die Stirnradtriebe sind hier wegen des geringeren Platzbedarfes und
der schlechten Zugänglichkeit
gewählt
worden.
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Aufgrund
der bekannten Nachteile von Ketten sind in den letzten Jahrzehnten
zumindest in der Patentliteratur Lösungsvorschläge bekannt
geworden, die jedoch offensichtlich über das Versuchsstadium nicht
hinausgekommen sind und in der Praxis nicht eingeführt wurden.
Genannt seien hier beispielsweise die Vorschläge des
DE-U-8428625 und der
DE 3409713 A1 .
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zahlreichen Nachteile
der bekannten Antriebe von Rundballenpressen zu beseitigen und die
Betriebssicherheit und Wartungsarmut durch einfache Gestaltung der
Antriebe entscheidend zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches
1 aufgeführten Merkmale
gelöst.
Hinsichtlich der weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird auf die
Ansprüche
2 bis 28 verwiesen.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung
eines Verteilergetriebes im Hintergehäuse ermöglicht durch die Kombination
von offenen Zahnradgetrieben mit geschlossenen Verteilergetrieben
erstmals einen völlig
wartungsfreien und wesentlich betriebssicheren Antrieb der Presselemente
bei Rundballenpressen. Darüber
hinaus wird erstmals eine Leistungsverzweigung entsprechend dem
unterschiedlichen Bedarf der einzelnen auf dem Pressraumumfang verteilten
Presselemente, insbesondere dem Bedarf einzelner Presswalzengruppen
erreicht. Diese dezentrale Bauweise ergibt kleiner dimensionierte Baugruppen,
d.h. beanspruchungsgerecht auslegbare Antriebselemente, Verteilergetriebe
und deren Lagerungen. Ein großer
Vorteil besteht auch darin, dass die Schwenkachse des Hintergehäuses nicht
mehr koaxial zu einer Presswalze angeordnet sein muss, sondern nahezu
beliebig wählbar
ist. Eine Grundvoraussetzung, um Leistungen mit hoher Drehzahl und kleinen
Kräften
auf die Presswalzen des Hintergehäuses zu übertragen. Bei allen auf dem
Markt befindlichen Rundballenpressen mit Presswalzen erfolgt bisher
die Kraftübertragung
auf die Presswalzen des Hintergehäuses über die koaxial zur Schwenkachse
des Hintergehäuses
angeordnete Presswalze mittels eines Doppelkettenrades.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Abtriebswelle
des ersten Verteilergetriebes über
eine längenveränderbare
Gelenkwelle mit einer Antriebswelle des zweiten Verteilergetriebes
verbunden ist. Hierbei findet eine handelsübliche, erprobte Gelenkwelle
Verwendung.
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Günstige Laufverhältnisse
der Gelenkwelle, d.h. insbesondere gleiche Beugewinkel auf beiden Seiten
der Gelenkwelle während
der Schwenkbewegung des Hintergehäuses werden dadurch erreicht, dass
die Verteilergetriebe mit Bezug auf die Schwenkachse des Hintergehäuses spiegelbildlich angeordnet
sind.
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Einerseits
ergeben sich einfache und baugleiche Verteilergetriebe für eine Leistungsverzweigung
und andererseits sind günstige
Bauteildimensionierungen gewährleistet,
wenn wenigstens eine Abtriebswelle des ersten Verteilergetriebes
mit der gleichen Drehzahl der Antriebswelle des ersten Verteilergetriebes umläuft. Besonders
vorteilhaft ist dabei, dass die erste, zum zweiten Verteilergetriebe
im Hintergehäuse
führende
Abtriebswelle eine einfache Fortführung der Antriebswelle des
ersten Verteilergetriebes darstellt.
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Eine
insgesamt günstige
Auslegung des gesamten Antriebes der Rundballenpresse mit möglichst
wenigen Getrieben wird dann erreicht, wenn die Antriebswelle des
ersten Verteilergetriebes die Hauptantriebswelle darstellt, welche über eine
oder mehrere Gelenkwellen ohne Zwischenschaltung einer Übersetzungsstufe
direkt mit der Zapfwelle eines Schleppers in Verbindung steht. Diesem
Konzept liegt die Erkenntnis zugrunde, dass hohe Schlepperzapfwellenleistungen
ohnehin vorzugsweise mit der 1000er Zapfwellendrehzahl übertragen
werden, wodurch sich insgesamt kleinere Bauteile dimensionieren
lassen. Bezüglich
des Bauaufwands wird das gemäß dem Stand
der Technik in der Mitte angeordnete Hauptgetriebe eingespart, in
dem die Hauptantriebswelle von der Schlepperzapfwelle direkt in
das seitlich angeordnete erste Verteilergetriebe mündet.
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Nach
einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, dass zum leistungsverzweigten
Antrieb der Presselemente innerhalb des Vordergehäuses und/oder
innerhalb des Hintergehäuses
dem ersten Verteilergetriebe und/oder dem zweiten Verteilergetriebe
jeweils wenigstens ein weiteres Verteilergetriebe nachgeschaltet
ist. Hierdurch lassen sich die Kräfte auf einzelne Presswalzen
oder Gruppen von Presswalzen so verteilen, wie sie benötigt werden. Diesem
Merkmal liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Kraftbedarf einzelner
Presswalzen entlang des Pressraumumfanges unterschiedlich hoch ist.
So fallen beispielsweise im Bodenbereich höhere Kräfte an als im oberen Bereich
des Pressraumes.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen
Hauptantriebswelle und Presselement wenigstens zwei Übersetzungsstufen vorgesehen
sind. Diesem Merkmal liegt der Grundgedanke zugrunde, möglichst
viele Antriebsaggregate mit einfachen offenen und wartungsfreien
Getrieben anzutreiben, deren Untersetzung vorzugsweise 1:2 betragen
darf, da sonst die Gleitverhältnisse
bei Trockenlauf zu ungünstig
würden.
Daraus ergibt sich dann für
die Verteilergetriebe eine Untersetzung von 1000 auf 250 1/min, so dass die Presselemente eine Betriebsdrehzahl
von 125 1/min besitzen. Die Verteilergetriebe
sind dabei als geschlossene, mit Schmiermitteln befüllte Kegelradgetriebe
ausgeführt, die
einfach und wartungsfrei sind.
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Eine
besonders einfache Konstruktion, die eine einfache Montage und Demontage
der Presselemente gewährleistet,
wird dadurch erreicht, wenn mehrere Presselemente über offene
Stirnradgetriebe gekoppelt sind. Dabei ist eine Montage bzw. Demontage
eines Presselementes völlig
unabhängig
vom Antrieb dadurch gewährleistet,
dass jeweils ein Stirnrad eines Stirnradgetriebes drehbar auf einem
direkt oder indirekt an einer Seitenwand befestigten Lagerzapfen
angeordnet ist.
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Da
jedes Verteilergetriebe nicht mehr auf die Gesamtleistung aller
Presselemente, sondern nur noch auf den Leistungsbedarf der angeschlossenen Presselemente
ausgelegt ist, weist jedes Verteilergetriebe zweckmäßigerweise
eine Überlastsicherung auf,
die eine einfache Scherbolzensicherung sein kann.
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Um
zu vermeiden, dass ein Presselement den Ballenausstoß behindert,
wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
dass wenigstens einem Verteilergetriebe bzw. dessen Antriebswelle
eine Freilaufkupplung zugeordnet ist. Dadurch wird erreicht, dass
die Umhüllung
des Ballens unbeschädigt
bleibt, wenn das sich öffnende
Hintergehäuse
den Ballen aus dem Vordergehäuse
hebt und der Ballen versucht, beispielsweise die Boden-Presswalze
zu beschleunigen, was durch den Freilauf ermöglicht wird.
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Ein
vorteilhafter Gesamtpressenantrieb besteht darin, dass der Antrieb
für die
Zubringerorgane wie Schneid-/Förderrotor
und/oder Pick-up in Kraftflussrichtung vor dem Verteilergetriebe
vor der Hauptantriebswelle abgeleitet ist. Auch hier gewährleistet
die dezentrale, leistungsverzweigte Antriebsbauweise kleiner dimensionierte
Baugruppen, die ebenfalls einfach und wartungsfrei sind. Dabei kann der
Antrieb der Zubringerorgane als separate Baugruppe oder teilweise
mit integriert in das erste Verteilergetriebe sein.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden
näher beschrieben.
Es zeigt
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1 eine Seitenansicht einer
erfindungsgemäßen Rundballenpresse;
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2 eine Ansicht nach 1 in geöffneter Stellung des Hintergehäuses, wobei
der untere Teil der Rundballenpresse weggelassen ist,
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3 eine Seitenansicht auf
das Antriebssystem einer Rundballenpresse gemäß 1 und 2,
wobei zur Verdeutlichung die Rundballenpresse selbst weggelassen
wurde;
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4 eine Schnittansicht in
Blickrichtung der Pfeile X auf die im Hintergehäuse angeordneten Antriebe gemäß 3 und
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5 eine Draufsicht auf die
rechte Hälfte einer
Rundballenpresse gemäß 1 mit komplettem Antriebsstrang
bis zur Schlepperzapfwelle.
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Die
dargestellte Rundballenpresse besitzt ein zweiteiliges Pressraumgehäuse, bestehend
aus einem Vordergehäuse 1,
welches gestellfest auf einem Fahrgestell 2 ruht und einem
Hintergehäuse 3, welches
nach Formung eines Ballens um eine horizontale obere Schwenkachse 4 zum
Ballenausstoß in
eine Entladestellung 5 (2)
aufklappbar ist.
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Das
Vordergehäuse 1 weist
zwei Seitenwände 6 auf,
die durch Querverbindungen miteinander verbunden sind. Das Hintergehäuse 3 besitzt
zwei Seitenwände 7.
Diese liegen mit einer Vorderkante 8 in geschlossener Stellung 9 an
den Seitenwänden 6 des
Vordergehäuses 1 an.
Am Vordergehäuse 1 greift
ein Zugglied 10 an zur Verbindung mit einem nicht dargestellten
Schlepper, welcher die Rundballenpresse in durch Pfeil 11 gekennzeichnete
Richtung über
das Feld zieht.
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Im
Pressraumgehäuse
wird ein Pressraum 12 gebildet, der in diesem Ausführungsbeispiel
einen konstanten Durchmesser besitzt. Der Pressraum 12 wird
umfangsseitig von rotierend antreibbaren Presselementen begrenzt,
die in diesem Ausführungsbeispiel
in den Seitenwänden 6, 7 gelagerte
Presswalzen 13 (5)
sind, aber auch von Riemen, Stabkettenförderern oder Kombinationen
davon gebildet werden können.
Die gemeinsame Umlaufrichtung der Presswalzen 13 ist durch
Pfeil 14 gekennzeichnet. In den 1 bis 4 sind
vereinfacht nur die Drehachsen 15 der Presswalzen 13 dargestellt,
um Überschneidungen
zu vermeiden. In den Zeichnungen ist im folgenden deshalb jeweils
die Drehachse der Presswalze statt der Presswalze mit der Bezugslinie gekennzeichnet.
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Zwischen
einer oberen Presswalze 16 und einer Boden- Presswalze 17 ist
eine Zuführöffnung 18 für Halmgut
freigelassen. Mit einer an sich bekannten Pick-up 19 (Aufnahmeeinrichtung)
hebt die Rundballenpresse Halmgut vom Boden auf und fördert es
gegebenenfalls durch eine Schneideinrichtung, bestehend aus einem
Förder-/Schneidrotor 20 und
Schneidmessern 21, in die Zuführöffnung 18 des Pressraumes 12.
Während
des Betriebes laufen Pick-up 19 und Förder-/Schneidrotor 20 in
durch Pfeile 22 gekennzeichnete Richtungen um.
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Die
Kraftübertragung
erfolgt von einer nicht dargestellten Schlepperzapfwelle aus über eine
oder mehrere Gelenkwellen 23 auf ein erstes Verteilergetriebe 24.
Das Verteilergetriebe 24 ist auf der in Fahrtrichtung gesehen
rechten Seite der Rundballenpresse im Abstand oberhalb der Gutzuführöffnung 18 an der
Seitenwand 6 des Vordergehäuses 1 befestigt. Die
Befestigung kann aber auch über
einen Hilfsrahmen oder am Pressenrahmen im Bereich der Seitenwand 6 erfolgen.
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Im
Verteilergetriebe 24 ist eine Hauptantriebswelle 25 mit
in Maschinenlängsachse
verlaufender Drehachse gelagert. Die Hauptantriebswelle 25 ist
nach hinten als Verlängerung
aus dem Verteilergetriebe 24 herausgeführt und mit einer längenveränderbaren
Gelenkwelle 26 verbunden, welche an die Antriebswelle 27 eines
zweiten Verteilergetriebes 28 angeschlossen ist, das an
der Seitenwand 7 des Hintergehäuses 3 befestigt ist.
Die Verteilergetriebe 24, 28 sind bis auf die
Gehäuse
baugleich und spiegelbildlich mit Bezug auf die durch die Schwenkachse 4 gelegte
Teilungsebene von Vorder- 1 und Hintergehäuse 3 angeordnet.
Dadurch schließt
die Gelenkwelle 26 während
des Öffnens
des Hintergehäuses 3 und
in wie in 3 gezeigter
geöffneter
Stellung 5 des Hintergehäuses 3 ständig gleiche
Beugewinkel mit deren An- bzw. Abtriebswelle 25, 27 ein.
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In
jedem Verteilergetriebe 24, 28 ist ein Tellerrad 29, 30 mit
waagerechter, quer zur Maschinenlängsachse verlaufender Drehachse 31, 32 gelagert. Das
Tellerrad 29 des ersten Verteilergetriebes 24 steht
mit einem auf der Hauptantriebwelle 25 befestigten, im
Verteilergetriebe 24 gelagerten Antriebsritzel 33 im
Eingriff und bildet eine erste Untersetzungsstufe von beispielsweise
1:4. Das Tellerrad 30 des zweiten Verteilergetriebes 28 steht
mit einem Antriebsritzel 34 im Eingriff, das auf der im
zweiten Verteilergetriebe 28 gelagerten Antriebswelle 27 befestigt
ist, die über
die Gelenkwelle 26 mit der Drehzahl der Hauptantriebswelle 25 angetrieben
wird und die gleiche Untersetzungsstufe aufweist. Jedes Tellerrad 29, 30 trägt an seinem
Wellenstummel 29a ein Stirnrad 35, 36,
welches jeweils mit auf zwei benachbarten Presswalzen 37a, 38a, 39a, 40a befestigten Stirnrädern 37, 38; 39, 40 kämmt und
eine zweite Untersetzungsstufe von 1:2 darstellt. Zwei oberhalb
der direkt angetriebenen Presswalze 37a angeordnete Presswalzen 41, 42 und
zwei unterhalb der direkt angetriebenen Presswalze 38a angeordnete
Presswalzen 43, 44 tragen ebenfalls Stirnräder 45.
Die Kopplung dieser Presswalzen 41 bis 44 mit
den direkt angetriebenen Presswalzen 37a, 38a erfolgt
durch Stirnräder 46,
die drehbar auf ortsfest an der Seitenwand 6 befestigten
Lagerzapfen 47 gelagert sind. In gleicher Weise erfolgt
der Antrieb der oberen sechs im Hintergehäuse 3 gelagerten Presswalzen 39a, 40a, 48 über das
angetriebene Stirnrad 36 und ortsfest aber drehbar an der
Seitenwand 7 des Hintergehäuses 3 gelagerte Stirnräder 49,
die die Presswalzen 48 koppeln. In 5 sind die Drehachsen der Presswalzen 38a, 40a mit
den Ziffern 38b und 40b gekennzeichnet. Alle Stirnradgetriebe 35 bis 40 und 45, 46, 49 sind
als offene Getriebe ausgebildet und wartungsfrei.
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Das
Tellerrad 29 des ersten Verteilergetriebes 24 steht
mit einem zweiten Kegelrad 50 im Eingriff, das auf einer Abtriebswelle 51 sitzt,
die zu einem im unteren Bereich des Vordergehäuses 1 an dessen Seitenwand 6 befestigten
Verteilergetriebe 52 führt, von
dem der Antrieb zweier Boden-Presswalzen 17 abgeleitet
ist. Der Antrieb dieser Boden-Presswalzen 17 erfolgt in
gleicher Weise wie der Antrieb der oberen Presswalzen 37a, 38a über ein
Kegelradgetriebe 53, 54 mit einer Untersetzung
von 1:4 und ein offenes Stirnradgetriebe 55, 56, 57 mit
einer Untersetzung von 1:2. In der Abtriebswelle 51 ist
eine nicht dargestellte Freilaufkupplung angeordnet, die eine Drehung
der Boden- Presswalze 17 in Richtung des Pfeiles 14 durch
den Ballen zulässt,
wie es beim Ballenausstoß auftreten
kann.
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In
gleicher Art und Weise werden die unteren vier im Hintergehäuse 3 angeordneten
Presswalzen 58 durch ein an der Seitenwand 7 des
Hintergehäuses 3 angeordnetes
Verteilergetriebe 59 über
eine vom zweiten Verteilergetriebe 28 kommende Abtriebswelle 60 angetrieben.
Das untere Verteilergetriebe 59 des Hintergehäuses 3 ist
baugleich zu dem unteren Verteilergetriebe 52 des Vordergehäuses 1.
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Alle
Verteilergetriebe 24, 28, 52, 59 sind
als geschlossene, mit Schmiermittel befüllte Getriebe ausgeführt und
damit wartungsfrei.
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Jedes
Verteilergetriebe 24, 28, 52, 59 ist
nur noch auf den Leistungsbedarf der jeweils angeschlossenen Presswalzen
ausgelegt. Um bei Blockierungen eines Bauteiles Schäden in den
Antrieben zu vermeiden, weist jedes Verteilergetriebe eine nicht
dargestellte Überlastsicherung,
beispielsweise eine an sich bekannte Scherbolzensicherung auf.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
ist in dem ersten Verteilergetriebe 24 ein Tellerrad 61 mit
vertikaler Drehachse gelagert, das mit einem auf der Hauptantriebswelle 25 sitzenden
Antriebsritzel 62 im Eingriff steht. Die Abtriebswelle 63 des
Tellerrades 61 führt
zu einem ebenfalls geschlossenen Kegelradgetriebe 64, 65,
von welchem der Förder-/Schneidrotor 20 angetrieben
wird. In der Abtriebswelle 63 ist eine schaltbare Überlastkupplung 66 angeordnet,
die beispielsweise beim Ansprechen der Überlastsicherung eines Verteilergetriebes 24, 28, 52, 59 sofort
die Gutzufuhr unterbricht. Das Kegelradgetriebe 61, 62 kann auch
separat vom ersten Verteilergetriebe 24 ausgebildet und
angeordnet sein.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass durch die Kombination von einfachen geschlossenen Verteilergetrieben mit
einfachen offenen Zahnradgetrieben einerseits eine bedarfsgerechte
Leistungsverzweigung auf die Presswalzen und andererseits eine einfache
und wartungsfreie Bauweise gewährleistet
ist. Die Leistungsverzweigungen ermöglichen kleiner dimensionierte
Baugruppen. Insgesamt stellt die Erfindung eine wirtschaftliche
Gesamtkonstruktion dar, auch aufgrund der hohen Betriebssicherheit,
des niedrigen Verschleißes
und des geringsten Wartungsbedarfes. Vorteilhaft ist auch die einfache
Montage und Demontage der einzelnen vormontierten Presswalzen in Modulbauweise.
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Während des
Betriebes werden alle Presswalzen in durch Pfeil 14 gekennzeichnete
Richtung mit gleicher Walzenumfangsgeschwindigkeit angetrieben.
Darüber
hinaus ermöglicht
diese Konstruktion auf besonders einfache Weise durch Wahl des Übersetzungsverhältnisses
eine Variation der Drehzahlen der auf dem Presskammerumfang verteilten Presswalzen
oder Presswalzengruppen. So lässt sich
z.B. mit einer Anhebung der Walzenumfangsgeschwindigkeit in Teilbereichen
des Presskammerumfangs eine höhere
Kraftschlussbeanspruchung an den geringer belasteten Presswalzen
erzielen, wodurch eine Erhöhung
der Pressdichte möglich
ist.