具有由农用压捆机上的活动构件提供动力的辅助动力系统的农用压捆机

摘要

一种农用压捆机(10)，包括：飞轮(44)；传动系(50)，所述传动系(50)与所述飞轮(44)相关联并且能与牵引单元的动力输出装置(PTO)联接；以及活动构件(100)，其由所述传动系(50)直接地或间接地驱动并且能以线性方式和/或旋转方式运动。所述农用压捆机的特征在于，与所述活动构件(100)联接的辅助动力系统(52)。所述辅助动力系统(52)被构造成从所述活动构件(100)接收动力以及储存所述动力。

说明书

技术领域

本发明涉及农用压捆机，更特别地，涉及用于为这样的压捆机提供动力的系统。

背景技术

比如压捆机的农用收割机械被用来整合以及包装农作物材料，以便有助于农作物材料的储存和处理以供以后使用。在干草的情况下，通常使用割草机-调节器切割和调节农作物材料以在太阳下进行料堆（windrow）干燥。在秸秆的情况下，农用联合收割机将非谷粒农作物材料从联合收割机的后方排出，限定要被压捆机拾取的秸秆（比如小麦或燕麦秸秆）。所切割的农作物材料通常被耙在一起并且被干燥，并且比如大型方捆压捆机或圆捆压捆机的压捆机跨过料堆并且沿料堆行进以拾取农作物材料并且将它形成为捆。

在大型方捆压捆机上，在压捆机的前方的拾取单元从田地收集所切割的、所铺放的农作物材料。拾取单元包括拾取辊，并且可选择地可包括其它构件，比如侧挡板、分支螺旋、挡风板等等。

打包机单元用来使农作物材料从拾取单元运动至导管或预压缩室。打包机单元在预压缩室内形成农作物团，其被接着传递至主压捆室。（为了讨论的目的，将把预压缩室内装载的农作物材料称为“团（wad）”，并且将把在主压捆室内被压缩之后的装载的农作物材料称为“片（flake）”）。通常，这样的打包机单元包括打包机齿或叉，以使农作物材料从拾取单元运动至预压缩室中。代替打包机单元，还为已知的是，使用将农作物材料切成更小的片的转子切割器单元。

填充机单元将装载的农作物材料团从预压缩室传递至主压捆室。通常这样的填充机单元包括填充机叉，其用来依照主压捆室内的柱塞的往复动作使农作物材料团从预压缩室运动至主压捆室。

在主压捆室中，柱塞将农作物材料团压缩成片以形成捆，并且同时，使所述捆朝向压捆室的出口逐渐地前进。柱塞朝向以及远离压捆机的排出端来回地往复运动。柱塞可包括很多辊，其从柱塞的侧部侧向地向外延伸。在柱塞的每一侧上的辊容置于形成于压捆室的侧壁中的相应的柱塞槽内，其中所述柱塞槽在往复运动期间引导柱塞。

当已经添加足够的片并且捆达到完整（或者其它预定）尺寸时，启动若干个打结器，其在捆仍然处于主压捆室中时围绕捆缠绕麻线、绳索或类似物并且对麻线、绳索或类似物进行打结。麻线被切断并且所形成的捆在形成新捆时从压捆机的后部弹出。

在如上所述的柱塞的压缩循环期间，柱塞在它前进至主压捆室中时运动通过压缩冲程，其中柱塞上的最高负载在每个压缩冲程结束时发生。随着压捆机变得越来越大，在压缩冲程期间柱塞上的峰值负载同样变得越来越大。补偿这些更高的峰值负载的一种方式是使用与驱动柱塞的齿轮箱联接的更大的飞轮。当柱塞到达压缩冲程的结尾时，更重的飞轮的动量有助于在压缩冲程结束时使柱塞通过峰值负载。若飞轮不够重，则较高的负载被通过传动系传递返回至底座单元，这可能导致底座单元上的发动机的加载减速。然而，太大的飞轮也是不理想的，因为通常需要具有更大的马力（horsepower:HP）标定的底座单元来起动以及驱动形成压捆机的传动系的一部分的飞轮。

US 2010/0108413描述了一种压捆机，其具有驱动地连接于主驱动系统内的慢速驱动系统（jog drive system）。当需要压捆机内的构件运动以进行维修或调节时，该慢速驱动系统充当压捆机中的各种性能系统的动力源。慢速驱动系统包括慢速马达，其可呈液压马达、电动马达或者用于使压捆机的飞轮缓慢地旋转并因此使所有性能系统前进的其它合适的驱动机构的形式。慢速马达可连接至牵引机的液压系统、至牵引机的电力系统或者可设置有其它动力输入源。可以预知的是，该慢速驱动系统在需要对压捆机进行维修或调节时协助操作员，并且由于慢速驱动系统仅仅能够使飞轮缓慢地旋转而不会对柱塞的运行有影响。

在EP 1 974 601中，预知一种类似的辅助驱动装置，其充当作用于压捆机的主驱动装置的起动装置并且其能够充当压捆机的唯一的驱动装置或者充当在起动压捆机的过程的第一阶段中协助主驱动装置的驱动装置。在起动过程期间，主驱动装置将通过飞轮装置加速至比辅助驱动装置更高的速度，于是辅助驱动装置停止对起动过程的剩余部分具有任何影响。该辅助驱动装置用来克服有时难以起动压捆机的问题并且将仅仅在该起动阶段期间进行协助，在该起动阶段之后它停止具有任何影响。

在技术领域中需要一种农用压捆机，其在压捆机的运行期间适应较大的间歇负载。

发明内容

本发明提供一种具有辅助动力系统（APS）的农用压捆机，所述辅助动力系统从压捆机的可旋转地运动的或可线性地运动的构件获取动力并且储存所述动力以供后续使用。

本发明在一种形式中涉及一种农用压捆机，其包括：飞轮；传动系，所述传动系与所述飞轮相关联并且能与牵引单元的动力输出装置（PTO）联接；以及活动构件，其由所述传动系直接地或间接地驱动并且能以线性方式和/或旋转方式运动。所述农用压捆机的特征在于，与所述活动构件联接的辅助动力系统。所述辅助动力系统被构造成从所述活动构件接收动力以及储存所述动力。

本发明的一个优点是，从由压捆机的传动系直接地或间接地驱动的至少一个活动构件获取动力。

另一个优点是，可在柱塞工作循环的非峰值负载周期期间获取/收获动力。

又一个优点是，所储存的动力可用于各种目的，比如被传送返回至传动系以平掉传动系上的负载要求，或者用来为比如灯、风扇、马达、处理器等等的辅助构件提供动力。

再一个优点是，来自一个或多个活动构件的能量被以所储存的能量的形式捕获，并且因此避免压捆机上的热量生成。

附图说明

通过结合附图参考对本发明的实施例的以下描述，本发明的以上所提到的以及其它的特征和优点以及获得它们的方式将变得更加显而易见并且将更好地理解本发明，其中：

图1为示出大型方捆压捆机的内部工作方式的立体剖视图，所述大型方捆压捆机可包括本发明的APS；

图2为图1中所示的传动系、齿轮箱以及APS的立体图；

图3为示出本发明的APS的一个简化的实施例的方块图；

图4为本发明的APS的一个实施例的控制原理图；

图5为在压捆机的压缩循环期间所需的动力、由APS所输入的液压动力、以及由于由APS所输入的动力而得到的PTO动力的图解；

图6为示出本发明的APS的另一个简化的实施例的方块图；以及

图7为示出本发明的APS的又一个简化的实施例的方块图。

在这些视图中，相对应的附图标记表示相对应的部件。在本文中所阐述的范例示例说明本发明的实施例，并且这样的范例不应当被解释为以任何方式限制本发明的范围。

具体实施方式

现在参考附图，更特别地，参考图1，示出示出大型方捆压捆机10的内部工作方式的立体剖视图。压捆机10以两阶段进给系统运行。使用拾取单元12将农作物材料从料堆提升至压捆机10中。拾取单元12包括具有齿16的旋转式拾取辊14，所述齿16使农作物朝向打包机单元18向后运动。可选择的一对分支螺旋（示出其中的一个，但是未标记）设置于拾取辊14上方以使农作物材料侧向地向内运动。打包机单元18包括打包机齿20，其将农作物推动至预压缩室22中以形成农作物材料团。打包机齿20使农作物缠绕在一起并且在预压缩室22内压紧农作物。预压缩室22和打包机齿20充当农作物压缩的第一阶段。一旦预压缩室22中的压力达到预定检测值，填充机单元24就使农作物团从预压缩室22运动至主压捆室26。填充机单元24包括填充机叉28，其将农作物团直接地插入于柱塞30的前方，柱塞30在主压捆室26内往复运动并且将农作物团压缩成片。填充机叉28在材料团已经运动至主压捆室26中之后返回至它们最初的静止状态。柱塞30将农作物团压缩成片以形成捆，并且同时，使捆朝向主压捆室26的出口32逐渐地前进。主压捆室26和柱塞30充当农作物压缩的第二阶段。当已经添加足够的片并且捆达到完整（或者其它预定）尺寸时，启动打结器34，其在捆仍然处于主压捆室26中时围绕捆缠绕麻线并且对麻线进行打结。针36将下部的麻线带至打结器34并且接着进行打结过程。麻线被切断并且所形成的捆在形成新捆时从排出槽38弹出。

柱塞30经由曲柄臂40与齿轮箱42连接。齿轮箱42由飞轮44驱动，飞轮44继而经由驱动轴46与动力输出装置（PTO）联接器48连接。PTO联接器48与牵引单元（比如牵引机（未示出））的后方处的PTO齿条可拆卸地连接。PTO联接器48、驱动轴46以及飞轮44共同限定将旋转动力提供至齿轮箱42的传动系50的一部分。飞轮44具有足够的质量以在牵引单元将动力施加至驱动轴46时使柱塞30通过压缩冲程。在不具有飞轮的情况下，当在运行期间（比如在压缩冲程结束时和/或在填充机单元冲程期间）压捆机需要峰值动力时，将较大的机械负载（冲量）放置于牵引单元上。一般而言，随着压捆机变得越来越大，飞轮的尺寸也变得越来越大。更大的飞轮继而也通常需要使用具有更高的马力标定的牵引单元，以在运行期间维持输入至驱动轴46的动力，并且因为需要更高的动力来从静态位置起动飞轮的旋转。

现在结合地参考图1-3，压捆机10还包括辅助动力系统（APS）52，其在机械动力分布意义上并且不一定在几何意义上与飞轮44并联地联接到传动系50。APS 52通常起从传动系50接收动力、储存所述动力、以及将所储存的动力传送返回至传动系50的作用。

APS 52通常包括：用于从传动系50接收动力以及生成动力的动力生成装置54，与动力生成装置54联接的并且储存来自动力生成装置54的动力的动力储存装置56，以及用于将所储存的动力传送返回至传动系的动力反馈装置58。在图3中所示的方块图中，动力生成装置54以及动力反馈装置58被构造成可以以不同的功能运行的同一个单元，比如液压泵/马达或电动马达/发电机。当被构造成液压泵/马达时，动力储存装置56可呈一个或多个液压蓄能器的形式。替代地，当被构造成电动马达/发电机时，动力储存装置56可呈一个或多个超级电容器和/或电池的形式。对于这种类型的双重功能，动力储存装置56以容许动力的双向流动（如通过双头箭头60所表示的）的双向方式与动力生成装置54/动力反馈装置58连接。

替代地，动力生成装置54和动力反馈装置58可为单独的、分立的单元，其均与传动系50和动力储存装置56联接。例如，动力生成装置54可呈液压泵的形式，并且动力反馈装置58可呈单独的液压马达的形式，其中的每一个与传动系50机械地联接并且与呈蓄能器（未具体地示出）的形式的动力储存装置液压地联接。而且，动力生成装置54可呈电动马达的形式，并且动力反馈装置58可呈单独的发电机的形式，其中的每一个与传动系50机械地联接并且与呈超级电容器和/或电池（未具体地示出）的形式的动力储存装置56电力地联接。

图3中所示的动力储存装置56还可被构造成不同于一个或多个液压蓄能器、超级电容器和/或电池。例如，动力储存装置56可被构造成另外的机械飞轮，其从传动系50接收动力/将动力传送至传动系50。动力生成装置54和动力反馈装置58可被构造成无级变速器（CVT），并且所述另外的飞轮将以某种方式能够在非峰值负载周期期间接收和储存动力以及在峰值负载周期期间将动力传递返回至传动系50以供使用。

在下文中为了讨论的目的，将假定的是，动力生成装置54和动力反馈装置58呈被构造成液压泵/马达的单一的单元的形式。泵/马达54、58与电处理电路62联接并且受电处理电路62的控制，电处理电路62可呈电子控制单元（ECU）或模拟处理器的形式。电处理电路62可为压捆机10上的专用ECU，或者也可为压捆机10上的用于其它目的的ECU的一部分。替代地，电处理电路62还可为牵引压捆机10的牵引单元上的ECU，并且可以以有线或无线方式与泵/马达54、58以及压捆机10上的其它构件联接。

电处理电路62控制泵/马达54、58的运行，以使得在压捆机10上的峰值负载周期之前以及期间将动力传送至传动系50，以及在压捆机10上的非峰值负载周期期间从传动系50接收动力。更具体地，根据柱塞30在主压捆室26内的位置、和/或与压捆室26内的农作物材料片的形成相关联的变量将动力传送至传动系50/从传动系50传送动力。为此，电处理电路62与一个或多个传感器64连接，所述一个或多个传感器64提供表示柱塞30的位置和/或农作物片的变量的输出信号。在图3中所示的实施例中，传感器64邻近于飞轮44设置，以比如通过使用近距离传感器、光学传感器等等确定飞轮44的旋转位置。飞轮44的位置继而可用来确立柱塞30在主压捆室26内的位置。替代地，传感器64可被构造成检测与主压捆室26内的农作物片的形成相关联的变量。农作物片的形成的变量的示例可包括农作物材料的水分含量、给定的农作物材料片的厚度和/或柱塞在针对每一农作物材料片的最大压缩处的位置变化。替代地，甚至可以由使用者输入与农作物片的形成相关联的变量，比如所收割的农作物材料的特定类型。其它输入变量也可用于控制APS 52的运行。

现在参考图4，示出图1-3中所示的APS 52的控制原理图。可将APS 52看作限定液压飞轮，其基于连接于蓄能器56与箱66之间的可逆转（over-center）可变排量泵/马达54、58。为了避免任何超压，将压力释放阀68安装于泵/马达54、58与蓄能器56之间。止回阀70也连接至箱66，以便避免泵/马达54、58的气穴现象。使用压力传感器72来管理泵/马达54、58的排量。基本上，在典型的工作循环期间，当压捆机10的即时动力低于平均动力时（图5），泵/马达54、58充当装载蓄能器56的真正的泵。另一方面，当柱塞30处于压缩冲程中时，泵/马达54、58充当将液压动力转变成可被提供至传动系50的机械动力的马达。按这种方式，可避免典型的峰值动力并且从牵引机所提供的PTO动力总是接近于平均动力。泵的尺寸为蓄能器56中的最大压力以及泵/马达54、58的运行速度的函数。由于与传动系50联接的另外的齿轮箱74，可以使泵的速度增加，例如，从1000RPM（在工作状态期间的典型的PTO速度）至大约2680RPM。与在以更低的速度条件运行时所需的更大的泵相比，该更高的速度容许使用具有更高的液压效率以及更快的响应时间的更小的泵。

根据本发明的另一个方面，除了传动系50之外，APS 52可连接至压捆机10的一个或多个活动构件100并且由所述一个或多个活动构件100驱动（图6和7）。压捆机10包括间断地或连续地运动的其它很多活动构件100。这些活动构件中的某些以旋转方式运动，比如主动轴或从动轴，而其它的活动构件以线性方式运动，比如柱塞30，它在主压捆室26内往复运动。APS 52可从这些各种各样的活动构件100收获能量并且储存所述能量以用于特定的目的，比如将动力传递返回至传动系50或者为压捆机10上的辅助构件（比如灯、风扇、马达等等）提供动力。

在图6中所示的实施例中，假定活动构件100为压捆机10上的可旋转轴，如通过方向箭头102所表示的。所述可旋转轴可位于压捆机10上的各种位置处，比如与填充机单元24相关联的可旋转轴100A，与打包机单元18相关联的可旋转轴100B，与拾取单元12（图1）相关联的可旋转轴100C，或者由农作物流/捆/农作物材料驱动的可旋转轴100E（比如与主压捆室26的底部中的星形轮相关联的轴）。压捆机10还可包括其它类型的可旋转轴，其连续地或者间断地旋转，并且用来驱动APS 52。

当被构造成可旋转轴100时，APS 52可包括呈液压马达和/或电动马达的形式的可旋转的动力生成装置54，其用来生成动力，该动力被接着储存于动力储存装置56中。当动力生成装置54为液压马达时，则可将动力储存装置构造成一个或多个液压蓄能器。当动力生成装置54为电动马达时，则可将动力储存装置56构造成一个或多个超级电容器和/或电池。

在图7中所示的实施例中，假定活动构件100为压捆机10上的线性地运动构件100D，比如在主压捆室26内往复运动的柱塞30，如通过方向箭头104所表示的。

当被构造成可线性地运动的构件100时，APS 52可包括呈液压缸组件106的形式的可线性地运动的动力生成装置54，所述液压缸组件106具有在双向缸110内往复运动的活塞108。加压流体通过流体线路112流动至液压蓄能器62。止回阀114防止加压流体在活塞108的返回冲程期间流动返回至缸组件106中。储存于蓄能器62中的加压液压流体可用于各种目的，比如使用马达58经由线路116将动力传递返回至传动系50，或者经由线路118为比如灯、风扇、马达等等的辅助构件提供动力。

活动构件100还可以以旋转以及平移两种方式运动，比如驱动柱塞30的曲柄臂40。APS 52可被构造成收获曲柄臂40的旋转和/或平移（亦即，线性）运动，以使得可以生成和储存动力。

在压捆机10的运行期间，传动系50驱动齿轮箱42，其继而使用曲柄臂40驱动柱塞30。柱塞30在压缩循环期间在主压捆室26内来回地往复运动。传动系50还直接地或间接地驱动压捆机10上的其它活动构件100。APS 52可与一个或多个所选择的活动构件100联接并且由所述一个或多个所选择的活动构件100驱动，如上所述，所述一个或多个活动构件100可为可旋转地运动的或可线性地运动的构件。使用来自活动构件100的动力驱动比如液压泵、电动马达和/或液压缸的动力生成装置54。在活动构件100的运动期间可在任何时候收获所述动力。在一个实施例中，在柱塞30的非峰值负载周期期间收获动力并且定时成与柱塞30的工作循环配合，如以上参考图3-5所描述的。在液压动力和/或电力被储存于适当地构造的动力储存装置56中之后，所述动力随后可接着用于压捆机10上的各种目的。例如，动力反馈装置58可用来将动力传递返回至传动系50，以平掉压捆机10的动力要求，或者动力可用来为比如灯、风扇、马达等等的辅助构件提供动力。

虽然已经参考至少一个实施例描述了本发明，然而可在本发明的精神和范围内进一步修改本发明。本申请因此意欲涵盖本发明的、使用它的一般原理的任何变形、用途、或改编形式。此外，本申请意欲涵盖本发明的、在本发明所属领域中的已知的或习惯的实践范围内的这样的变更，并且其落入所附权利要求的范围内。