專利名稱：甘蔗切碎刀片的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于將甘蔗桿切斷成短塊的刀片，并且更具體地，涉及用于這種刀片的刀刃斜面結構。
背景技術：
在最先進的甘蔗收割機中的甘蔗桿切碎系統包括切碎機滾筒結構，該結構包括切割刀片連接到其上的一對反向轉動滾筒。在諸如美國專利N0.3，141，281公開的這樣的切碎機滾筒結構的早期形式中，刀片彼此不重疊，所以沒有發生刀片在刀片上(blade onblade)的接觸。這樣的結構在刀片是新的時候對于切割綠葉不是很適合，并且在刀片磨損時，它們不能完全地切斷甘蔗桿。后來進行改進，其中，由一個滾筒承載的刀片的刀刃描繪的圓筒形路徑與由另一個滾筒承載的刀片的刀刃描繪的圓筒形路徑重疊，美國N0.4，065,912公開了這種改進類型的切碎系統，但是其目的是為了使由分開的滾筒承載的刀片在它們相互嚙合時在彼此之間具有微小間隙。這種結構也難以切割綠葉。多年來，大多數切碎機滾筒結構被構造為使得刀片的刀刃的斜面的彼此相對，即布置成斜面對斜面(bevel-to-bevel),或布置成有一個刀片的斜面與另一個刀片的斜面的背面側相對，并且在這兩種情況下，使彼此硬性接觸(hard contact)。美國專利N0.3，995，520公開自銳(self-sharpening)的斜面對斜面結構。這在刀片的傾斜刀刃磨損或出現缺口時對于切割綠葉和桿是必要的。然而，由于各種原因，越來越多的甘蔗在未成熟或嫩時被切割，并且對于所謂的差速切碎機來說存在隨之而來的變化。在差速切碎機中，頂部滾筒上的刀片被安裝為具有比下部滾筒的刀片大的切割直徑。這加速一簇被切斷的甘蔗的頂部的速度，使得頂部的速度比底部的速度快，導致該簇甘蔗桿在它進入鄰近切碎機滾筒定位的清洗室中時展開，從而帶來清洗的改進。然而，切割直徑中的這種差別產生了刀片不如它們在切割直徑相等時那樣有效地相互嚙合的問題。特別地，在不同的切割直徑的情況下，當刀片進入相互嚙合區域時刀片首先彼此接觸，然后在刀片移動越過中心和離開相互嚙合區域時彼此脫離接觸。因此，如果咬入角或初始接觸角小并且上刀片在下刀片之前，則上刀片將經歷自銳化，但是下刀片將經歷自鈍化。所需要的是用于差速切碎機滾筒的刀片結構，差速切碎機滾筒在進入和離開相互嚙合區域時都具有小的接觸角度，使得可以具有用于兩個刀片的自銳結構。這將增加刀片更換間隔，從而降低使用刀片的機器的運行成本。
發明內容
根據本發明，提供一種甘蔗桿切碎機滾筒結構，包括配備有新穎的切碎刀片的差速切碎機滾筒。本發明的一個目的是提供用于差速切碎機滾筒并且具有是自銳的有斜面的刀刃的切碎刀片。 這個目的通過以下述方式構造有斜面的刀刃而實現，即將有斜面的刀刃構造為具有由組合的有斜面的表面限定的側邊，初始斜面或第一斜面與切碎刀片的長邊形成初始角度，第二斜面連接第一斜面并且與平行于長邊延伸的平面形成小于初始角度的角度，并且第一斜面朝向刀片的短邊延伸一距離，該距離比所述組合的有斜面的表面的剩余部分短很多。通過閱讀隨后的描述以及附圖，本發明的這個和其它的目將變得明顯。
圖1是典型甘蔗收割機的左側視圖，除去了一部分以露出在切碎機滾筒之間引導的甘蔗桿進給路徑。圖2是通過常規的直徑相等的上部和下部切碎機滾筒的垂直剖視圖，并且顯示在直接地相對的相互嚙合位置處的一組嚙合的刀片。圖3是示出圖2的一對常規的相互嚙合的刀片在它們通過相互嚙合區域時的行進。圖4是類似于圖2的視圖，但是顯示傳統差速滾筒。圖5是類似于圖3的視圖，但是在圖4的差速滾筒的一對傳統的相互嚙合的刀片行進通過相互嚙合區域時顯示它們。圖6-11是根據本發明的具有被構造為具有組合斜角的刀刃的切碎刀片的實施例的側視圖，每個刀片在該刀片的端部處具有不同的第一刀刃斜角。圖12-17是類似于 圖3的視圖，但是分別地顯示具有圖6-11的有斜面的刀刃的相互嚙合的刀片在各組刀片行進通過相互嚙合區域時行進時的行進。
具體實施例方式現在參照圖1，顯示典型的甘蔗收割機10，用于收割多行直立的甘蔗。收割機10包括支撐在右履帶組件和左履帶組件上的主框架12，僅僅用右履帶組件14被示出。設置發動機16用于提供用于驅動履帶組件和收割機10的全部其它從動部件的動力。操作者的駕駛室18安裝在主框架12的前部，在框架12上的安裝甘蔗切稍器20和分禾器22的位置正后面，并且處于觀察甘蔗切稍器20和分禾器22的操作的位置。基部切割機組件24在發動機16之下的位置處安裝在主框架12上，并且安裝在履帶組件之間用于每一行甘蔗桿，壓倒輥26設置在基部切割機組件24之前，用于定向甘蔗桿，使甘蔗桿的被切割端部分別進入向上和向后定向的進給路徑，該進給路徑被限定在一對上部喂入輥28和下部喂入輥30之間，喂入輥28和30被設置用于分別在切碎機滾筒結構36的上部切碎機滾筒32和下部切碎機滾筒34之間傳送甘蔗桿，滾筒合作以將甘蔗桿切斷成短塊，并且將短塊推進清洗室38，清洗室38形成主拋料機40的底部。裝載提升機42具有在清洗區38的底部處定位的前端，提升機42向上延伸到后部，提升機42終止在輔助拋料機44的下方的位置處。現在參照圖2，可以看出上部切碎機滾筒32和下部切碎機滾筒34是相同的。滾筒32和34中的每一個包括中央支撐管46。安裝到每個支撐管46的是四個相同的刀片支架48，這四個相同的刀片支架48圍繞管46的圓周彼此等距離地隔開，每個刀片支架48限定夾緊結構，該夾緊結構結合有將向外突出的切碎刀片52固定在合適的位置的夾緊螺栓50。
在上部切碎機滾筒32和下部切碎機滾筒34的角定向如圖2所示的情況下，并且在上部切碎機滾筒32和下部切碎機滾筒34分別地被視為逆時針轉動和順時針轉動的情況下，每個滾筒的頂部和底部刀片支架48被設置用于在垂直方向上夾緊相關聯的切碎刀片52，上部滾筒32的頂部刀片52和下部滾筒34的底部刀片52中的每一個以跟隨(traiIing)關系設置到穿過滾筒的中心的垂直徑向平面Pl中。切碎機滾筒32和34中的每一個的左、右刀片支架48在水平方向上夾住相關刀片52，滾筒32和34的右刀片52分別地跟隨分別地穿過上部滾筒32和下部滾筒34的中心的水平平面P2和P3，并且滾筒32和34中的每一個的左刀片52分別地領先于水平徑向平面P2和P3。因此，下部切碎機滾筒34的刀片支架48和刀片52具有為上部切碎機滾筒32的刀片支架和刀片的鏡像的布置。每個刀片52分別地具有平行的短邊54和長邊56，刀片52的傾斜外端部限定連接短邊54和長邊56的刀刃58。刀刃58與刀片的長邊56成約20°的夾角。值得注意的是，切碎機滾筒32和34中每一個具有由刀刃58的外端尖部60描繪的切割直徑D1。滾筒32和34的中心之間的距離被選擇為小于切割直徑D1，切割直徑重疊以限定相互嚙合區域62，注意到刀片52被定向為使得刀刃58以斜面對斜面的方式嚙合。 現在參照圖3，顯示上部切碎機滾筒32和下部切碎機滾筒34的一組分別同步的切碎刀片52在它們通過相互嚙合區域62時的行進，在刀片彼此接觸之前和之后，用虛線示出刀片，接觸位置用實線表示。在嚙合的刀片52的嚙合組之間的刀片接觸在切碎機滾筒32和34的切入側和離開側都出現，注意到，負的角度是在零度(0)的作物入口側，其中零度是刀片彼此直接地相對的位置。正的角度是在零度位置的作物離開側。刀片52的這種布置趨向于是自銳的，因為切入角(entrance angle)(在第一次或首先接觸的點處在刀刃58之間形成的角度)和離開角(exit angle)(在最后接觸的點處在刀刃58之間形成的角度)兩者都是18度。而且，這樣的布置容易同步，因為同步位置是刀片大致彼此平行的零度(0° )位置(在前述的美國專利N0.3，995，520中圖示了類似的設計)。現在參照圖4，顯示類似于圖2的切碎刀片結構36的現有切碎刀片結構36’，但是包括上部切碎機滾筒32’，上部切碎機滾筒32’具有中心支撐管46’，中心支撐管46’的直徑比下部切碎機滾筒的支撐管46的直徑大，導致切割直徑D2大于下部切碎機滾筒34的切割直徑D1。因此，切碎機滾筒結構36’被稱為差速切碎機，這個名字源于如下事實:與刀片52的刀刃58遠離下部切碎機滾筒34的中心C2相比，上部切碎機滾筒32’的刀片52的刀刃58進一步遠離上部切碎機滾筒32’的轉動中心Cl。因此，上部切碎機滾筒的刀刃58比下部切碎機滾筒的刀刃移動得更快，這導致傳送到切碎機組件36’的一簇切斷的甘蔗的頂部部分比該簇甘蔗的下部部分更快地移動。這樣做的好處在于，該簇甘蔗在它進入主拋料機40的清洗室38時被展開，并且因而改進清洗。還注意到，轉動中心Cl和C2之間的距離約等于下部切碎機滾筒34的切割直徑，導致切割直徑Dl和D2重疊以限定相互嚙合區域62’，在相互嚙合區域中，上部切碎機滾筒32’和下部切碎機滾筒34的同步的刀片52組分別相互嚙合。如圖所示，切碎機滾筒32’和34的相對尺寸導致上部切碎機滾筒32’的刀片52的切割直徑D2比下部切碎機滾筒34的刀片52的切割直徑Dl約大10%。參照圖5，顯示上部切碎機滾筒32’和下部切碎機滾筒34的同步的刀片52的組在它們通過相互嚙合區域62’時的行進。嚙合刀片52的嚙合組之間的刀片接觸只出現在切碎機滾筒32’和34的切入側， 注意到，負的角度在零度(0)的作物切入側，零度是刀片直接地彼此相對的位置。正的角度在零度位置的作物離開側上。18°的切入角(在刀刃之間的初始接觸點處形成在刀刃58之間的角度)與在圖3中顯示的自銳結構的切入角是相同的，并且趨向于保持上部切碎機滾筒32’的刀片52鋒利。下部切碎機滾筒34的切碎刀片52不與上部切碎機滾筒32’的切碎刀片52接觸，并且與上部切碎機滾筒32’的刀片52相t匕，趨向于迅速地鈍化。當下部切碎機滾筒34的刀片52變鈍時，上部切碎機滾筒32’的刀片52通常重新使用。還注意到，上部切碎機滾筒32’和下部切碎機滾筒34的嚙合刀片的同步分別地有些困難，因為同步位置接近的負3度(-3° )位置并且刀片52的嚙合組未被設置為彼此平行。分別地顯示在圖6-11中的是切碎刀片152a_152f，切碎刀片152a_152f具有根據本發明形成以具有組合的傾斜斜面的各個刀刃158a-158f。特別地，參照圖6，可以看出，切碎刀片152a分別地包括平行的短邊154a和長邊156a，切碎刀片152a的端部傾斜以形成在短邊154a和長邊156b之間延伸的刀刃158a。刀刃158a由初始斜面160a限定，初始斜面160a與長邊156a成22.5°角度。初始斜面160a從刀刃158a的尖端162a延伸離開短的距離，到達它與第二斜面164a連接的位置，第二斜面164a延伸到刀片152a的短邊154a并且與平行于刀片邊154a和156a延伸的線成約20°角度。第二斜面164a在第一斜面160a和刀片短邊154a之間延伸通過一距離，該距離比第一斜面160a從刀刃尖端162a延伸通過的第二距離大數倍。切碎刀片152b_152f同樣地分別地設置有組合斜面，第一斜面160b_160f與刀片長邊154b-154f分別地形成25°、27.5。、30。、32.5。和35。的初始角度，注意到，在初始角度增加時，第一斜面160b-160f 分別地從刀刃尖端162b-162f 延伸的距離減小。現在參考圖12-17，其中分別地顯示將源自切碎刀片152a_152f在應用到圖4中示出的上部和下部切碎機滾筒32’和34而代替具有單個斜面的刀片52時的操作的相互嚙合的圖案。因此，可以看出，在圖12中，具有22.5°初始斜角的相互嚙合刀片152a之間的第一次接觸或首次接觸發生約在相互嚙合區域62’內的-12°位置處，切入角約為18°，離開角約為14°并且發生在相互嚙 合區域內的9°位置處。這些切入角和離開角導致刀片152a自銳化。刀片15a的其中刀片設置成彼此平行非接觸同步位置剛好位于零角度位置的負偵牝并且因此相對容易找到。參照圖13，可以看出，具有25°初始斜角的相互嚙合刀片152b之間的第一次接觸發生在大約-12°處，切入角約為13°，離開角約為7°并且發生刀片的在相互嚙合區域62’內的大約6°位置處。這些相對淺的切入角和離開角度導致刀片152a自銳化。彼此平行時的刀片152b的接觸同步位置大約發生在刀片的零角度(0° )位置處，并且因此容易找到。參看圖14，可以看出，具有27.5°初始斜角的相互嚙合刀片152c之間的第一次接觸出現在相互嚙合區域62’內在大約-12°處，切入角度約為7°，刀片之間的最終接觸出現在相互嚙合區域62’內在大約6°處，離開角約為3°。這些切入角和離開角導致刀片152c自銳化。由于同步位置是零角度(0° )位置，因此上部切碎機滾筒32’和下部切碎機滾筒34各個刀片152c容易同步。參照圖15，可以看出，具有30°初始斜角的相互嚙合刀片152d的刀刃158d之間的第一次接觸出現相互嚙合區域62’內在大約-12°位置處，切入角約為4°。刀片152d的刀刃158d之間的最終接觸出現在相互嚙合區域62’內在大約6°處，離開角約為1°。同步位置在刀片152d的零角度位置處。參照圖16，可以看出，具有32.5°初始斜角的相互嚙合刀片152e的刀刃158e之間的第一次接觸出現相互嚙合區域62’內在大約-12°位置處，切入角約為2°。刀片152e的刀刃158e之間的最終接觸出現在相互嚙合區域62’內在大約6°的角度處，離開角約為
2。。同步位置在刀片152e的零角度位置處。參照圖17，可以看出，具有35°初始斜角的相互嚙合刀片152f的刀刃158f之間的第一次接觸出現相互嚙合區域62’內在大約-9°位置處，刀刃158f之間的切入角約為6°。刀刃158f之間的最終接觸出現在相互嚙合區域62’內在大約6°角度處，刀刃158f之間的離開角約為2°。同步位置是零度。因此，將被理解的是，具有如在圖2和3中顯示的具有相等的切割直徑的刀片的切碎機滾筒的傳統切碎機滾筒結構36以及如在圖4和5中顯示的傳統差速切碎機滾筒結構36’附帶的缺點可以由類似的差速切碎機滾筒結構36’避免，但是該類似的差速切碎機滾筒結構36’使用具有包括由組合的有斜面的表面限定的側邊的刀刃的刀片，該組合的有斜面的表面形成為使得在同步的刀片組轉動通過相互嚙合區域時，切入角和離開角將等于或小于18°，同步位置在零角度位置處或接近于零角度位置，由此嚙合刀片自銳化。而且，將會理解的是，如果組合的有斜面的表面包括初始斜面，則可以實現嚙合刀片的刀刃之間的這種操作關系，所述初始斜面與切碎刀片的長邊形成大于20°或小于或等于35°的角度，并且從刀刃的尖端延伸通過一距離到第二斜面，所述距離在刀刃尖端與刀片的短邊之間的距離的大約三分之一至八分之一之間變化，并且注意，在初始角度增加時，初始斜面延伸通過的距離減小。已經描述優選的實施例，但將變得明顯，在不脫離本發明的如所附權利要求中限定的保護范圍的情況下，可以 進行各種修改。
權利要求
1.一種甘蔗桿切碎機滾筒結構，包括: 第一切碎機滾筒，第一切碎機滾筒被安裝為用于圍繞第一轉動軸線轉動； 第二切碎機滾筒，第二切碎機滾筒被安裝為用于圍繞平行于所述第一轉動軸線延伸的第二轉動軸線轉動； 所述第一切碎機滾筒和第二切碎機滾筒分別地配備有相同的至少第一切碎刀片和第二切碎刀片，所述第一切碎刀片和第二切碎刀片分別地具有第一傾斜外端部和第二傾斜外端部，所述第一傾斜外端部和第二傾斜外端部限定第一刀刃和第二刀刃，所述第一刀刃和第二刀刃在所述至少第一切碎刀片和第二切碎刀片中的相關聯的一個的平行的長邊和短邊之間延伸，所述第一刀刃和第二刀刃分別地具有第一外部尖端和第二外部尖端，所述第一外部尖端和第二外部尖端與所述第一轉動軸線和第二轉動軸線中的相關聯的一個隔開并且平行于所述第一轉動軸線和第二轉動軸線中的相關聯的一個延伸； 當所述第一切碎機滾筒圍繞所述第一軸線轉動時，所述第一外部尖端描繪具有第一直徑的第一圓筒形切割路徑； 所述第二外部尖端描繪具有小于所述第一直徑的第二直徑的第二圓筒形切割路徑，所述第一切割路徑和第二切割路徑彼此重疊并且限定相互嚙合區域； 所述第一傾斜外端部和第二傾斜外端部中的每一個都包括連接到第二斜面的初始斜面，所述初始斜面連接到所述至少第一切碎刀片和第二切碎刀片中的相關聯的一個的長邊，并與所述至少第一切碎刀片和第二切碎刀片中的相關聯的一個的長邊形成初始角度，且與所述長邊合作以限定第一切碎刀片的第一外部尖端或第二切碎刀片的第二外部尖端; 所述第二斜面連接到所述第一切碎刀片和第二切碎刀片中的相關聯的一個的短邊； 每個所述初始斜面與所述第一切碎刀片和第二切碎刀片中的相關聯的一個的長邊所形成的初始角度大于在每個所述第二斜面與平行于所述長邊延伸的平面之間形成的角度；并且 所述第一切碎機滾筒的所述至少第一切碎刀片和所述第二切碎機滾筒的所述至少第二切碎刀片安裝在各自的切碎機滾筒上，使得在通過所述相互嚙合區域時，所述第一刀刃和所述第二刀刃在同步位置的相對兩側上形成斜面對斜面接觸。
2.根據權利要求1所述的切碎機滾筒結構，其中，所述初始角度的范圍是從約22.5°至 35°。
3.根據權利要求1所述的切碎機滾筒結構，其中，第一切碎機滾筒和第二切碎機滾筒相對于彼此設置且所述至少第一切碎刀片和第二切碎刀片相對于彼此定位，使得所述斜面在所述相互嚙合區域中分別地首先彼此接觸的切入角和最后彼此接觸的離開角中的每一個是18°或更小，從而所述至少第一切碎刀片和第二切碎刀是自銳的。
4.根據權利要求2所述的切碎機滾筒結構，其中，所述第一刀刃和第二刀刃的初始斜面朝向相關短邊延伸一距離，該距離在所述第一外部尖端和第二外部尖端與所述第一切碎刀片和第二切碎刀片的相關聯的長邊之間的總距離的三分之一和八分之一之間，所述切碎刀片的這些距離隨著對應的初始角度減小而增加。
5.一種差速切碎機滾筒結構，包括分別地被安裝為用于圍繞上轉動軸線和下轉動軸線轉動的上部切碎機滾筒和下部切碎機滾筒，所述上部切碎機滾筒和下部切碎機滾筒中的每一個都配備有至少一個切碎刀片，切碎刀片具有平行的長邊和短邊，所述長邊和短邊由在所述切碎刀片的外端部處的有斜面的表面連接，在相對于相關聯的轉動軸線進行考慮時所述有斜面的表面從所述切碎刀片的外部尖端向內延伸，從而限定刀刃，所述外部尖端在相關聯的切碎機滾筒的轉動期間描繪出一切割直徑，所述上部切碎機滾筒的切割直徑大于所述下部切碎機滾筒的切割直徑并與所述下部切碎機滾筒的切割直徑重疊，從而限定相互嚙合區域，所述上部切碎機滾筒和下部切碎機滾筒中的每一個的所述至少一個切碎刀片的對應的刀刃在切碎操作期間以協作方式通過所述相互嚙合區域，并且所述切碎刀片被安裝為在通過所述相互嚙合區域時使得它們各自的刀刃形成斜面對斜面接合，其特征在于: 所述上部切碎機滾筒和下部切碎機滾筒中的每一個的所述至少一個切碎刀片的所述有斜面的表面形成有初始斜面，所述初始斜面從所述外部尖端向內延伸并且連接到延伸到所述短邊的第二斜面；并且 每個切碎刀片的初始斜面從相關聯的長邊傾斜一初始角度，該初始角度導致所述上部切碎機滾筒和下部切碎機滾筒中的每一個的所述至少一個切碎刀片的有斜面的表面之間的接觸的切入角和離開角，所述接觸是在所述相互嚙合區域內在中間同步角的相對兩側發生的，其中所述至少一個刀片直接地彼此相對，所述切入角和離開角使得所述上部切碎機滾筒和下部切碎機滾筒的所述至少一個切碎刀片中的每一個是自銳的。
6.根據權利要求5所 述的差速切碎機滾筒結構，其中，所述切入角和離開角不大于約18°，且所述同步角為大約零度。
7.根據權利要求5所述的差速切碎機滾筒結構，其中，所述上部切碎機滾筒和下部切碎機滾筒的所述至少一個切碎刀片中的每一個的所述有斜面的表面的所述初始角度在從大于20°的角度到35°的角度的范圍內，所述上部切碎機滾筒和下部切碎機滾筒中的每一個的所述至少一個切碎刀片中的每一個的所述有斜面的表面的第二角度小于所述初始角度。
8.根據權利要求6所述的差速切碎機滾筒結構，其中，所述上部切碎機滾筒和下部切碎機滾筒的所述至少一個切碎刀片中的每一個的所述有斜面的表面的所述初始角度在從大于20°的角度到35°的角度的范圍內，所述上部切碎機滾筒和下部切碎機滾筒中的每一個的所述至少一個切碎刀片中的每一個的所述有斜面的表面的第二角度小于所述初始角度。
全文摘要
本發明公開一種甘蔗桿切碎機滾筒結構。甘蔗桿沿著通過上部和下部切碎機滾筒之間的路徑傳送，上部和下部切碎機滾筒配備有切碎刀片，切碎刀片在滾筒的長度方向上延伸并且被定位成使得一個滾筒的刀片與另一個滾筒的刀片相互嚙合，以將甘蔗桿切斷成短塊。上部切碎機滾筒的刀片的切割直徑大于由下部切碎機滾筒承載的刀片的切割直徑，導致上部切碎機滾筒的圓周速度大于下部切碎機滾筒的圓周速度。每個刀片的刀刃在一側由組合的斜面限定，刀片設置在滾筒上，使得刀片重疊并且以斜面對斜面嚙合。組合的斜面被選擇為既滿足刀片自銳化的要求又具有接近零同步角度。
文檔編號A01D43/08GK103098610SQ201210448080
公開日2013年5月15日 申請日期2012年11月9日 優先權日2011年11月9日
發明者邁克爾·L·海因絲 申請人:迪爾公司