茎杆滚轴的制作方法
【专利说明】茎杆滚轴
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求来自于03/12/2013提交的临时美国专利申请第61/778, 118号的优先 权，其以其整体通过引用并入本文。 发明领域
[0003] 本文描述的设备大体上适用于农业设备的领域。在本文中示出和描述的实施方案 更具体地用于玉米作物的改进的收割。
[0004] 发明背景
[0005] 现代农业技术要求在玉米作物穗（或"穗"）的从茎杆（或"茎杆"）的分离期间 玉米收割机器优化以下的考虑：（1)增加穗分离的速率；（2)增加茎杆从行单元喷出的速 度；（3)让正在被传送至收割机器以进行脱粒的非均质材料中的除了穗之外的其它材料 ("MOTE"）的含量保持最少；并且，（4)划破、切割和/或穿透茎杆的外壳以暴露内部部分 以加速分解茎杆。
[0006] 如在图1中示出的，现代玉米收割器设置有多个行农作物分割器以用于把多行茎 杆朝向它们的对应的玉米作物接合室取回、抬升和导向。玉米作物接合室在本文中被定义 为玉米收割台行单元的一部分，其处理茎杆并且将穗与玉米作物相分离。图IA示出了在现 有技术中发现的两个茎杆滚轴的俯视图。位于玉米作物接合室中的收集收拢链条把茎杆和 /或穗朝向收割台拉动。位于收集收拢链条下方的茎杆滚轴把茎杆快速地向下地拉动，把茎 杆返回至土地。这些茎杆滚轴典型地由齿轮箱提供动力。当茎杆滚轴旋转时，在茎杆滚轴 上的出肩槽与茎杆接合并且向下拉动茎杆。位于茎杆滚轴上方的两个剥皮器板，其中一个 剥皮器板在玉米行的任一个侧部，被间隔宽至足以允许茎杆和叶在它们之间传递但是窄至 足以束缚穗。这使穗当茎杆被向下地拉动经过剥皮器板时被从玉米作物分离。茎杆滚轴继 续旋转并且喷出在玉米作物接合室下方的玉米作物的不想要的部分，由此把玉米作物的该 不想要的部分返回至土地。
[0007] 在现有技术中发现的茎杆滚轴的性能，如在图3-5中示出的，已经被发现不是最 优的。为了增加茎杆滚轴性能和增加穗分离速度的尝试已经通过增加茎杆滚轴的旋转速度 作出。这些尝试大部分不成功，因为具有以高速度旋转的均一长度的出肩槽的茎杆滚轴模 拟实心的旋转圆柱体（有时被称为"打蛋器效应"），这约束玉米作物的向玉米作物接合室 中的进入。被模拟的旋转的圆柱体的直径约等于从在给定的茎杆滚轴上的第一出肩槽的端 头至与相对于该第一出肩槽的方位最接近于180度的第二出肩槽的端头之间的距离（即在 给定的茎杆滚轴上的两个相对的出肩槽）。这种旋转圆柱体效果阻止了单个的出肩槽与茎 杆的接合并且阻碍玉米作物进入玉米作物接合室。因此，茎杆啮合被妨碍并且玉米作物停 顿并且不进入玉米作物接合室。
[0008] 现有技术已经尝试通过简单地把更多的出肩槽加入至茎杆滚轴以增加切割或砍 碎茎杆滚轴的性能。如以上所述，在现有技术应用中，这减小茎杆滚轴的性能，因为在茎杆 滚轴的旋转期间，钢制的半连续的壁阻碍茎杆进入玉米作物接合室中。加入出肩槽减少茎 杆进入在两个相对的茎杆滚轴之间的空间的可能性。即，当更多的出肩槽被加入至茎杆滚 轴时，茎杆滚轴的旋转使茎杆滚轴更相近地模拟旋转的圆柱体。当被沿着茎杆滚轴的旋转 轴线（茎杆滚轴将从其接近茎杆的方向）察看时，加入更多的出肩槽约束茎杆的进入玉米 作物接合室的能力，这是由于来自出肩槽的端部的干扰。
[0009] 当收集收拢链条桨在剥皮器板上方经过并且与被约束进入玉米作物接合室的茎 杆接合时，收集收拢链条桨将可能地在穗分离之前击碎或切断茎杆。在穗分离之前的茎杆 切断增加MOTE的向收割机器的吸入，由此增加马力和燃料需要。茎杆进入在茎杆滚轴之间 的区域的困难性可以也使穗在邻近行单元的开口处发生分离并且允许松散的穗掉落至地 面，由此不可回收无法回收。
[0010] 图3示出了利用互相啮合并且重叠的六个出肩槽的现有技术相对的茎杆滚轴设 计。当这种类型的出肩槽啮合茎杆时，出肩槽交替地施加相对的力。这种刀刃部关系导致 至少两个问题。首先，玉米作物被猛烈地从侧部至侧部摇荡，导致松散地附接的穗的过早的 分离，由此允许穗掉落至地面并且成为不可回收的。第二，茎杆被在节点处切割或拉断，使 茎杆和叶的长的不想要的部分保持为附接于穗并且保留在行单元中。这增加收割机器必须 处理的MOTE的量。这个问题当每台玉米收割台的行单元的数量被增加时被复杂化。
[0011] 图4示出了具有互相啮合的刀刃部的现有技术茎杆滚轴设计，如在美国专利第 5, 404, 699号中描述的。如示出的，茎杆滚轴具有六个向外地延伸的一体的出肩槽。每个出 肩槽具有设置有前导表面和拖尾表面的刀刃部。刀刃部的前导表面具有十度向前的（相对 于茎杆滚轴的旋转）坡度并且拖尾表面具有三十度逆向的坡度（相对于茎杆滚轴的旋转）， 两个坡度二者都被相对于延伸经过刀刃部的顶点和茎杆滚轴的中心纵向轴线的线定义。因 此，前导表面是比每个刀刃部的拖尾表面陡峭的。径向地延伸的出肩槽被在互相啮合的类 型的排列中与彼此交错。茎杆滚轴可以悬臂结构的形式来安装；或任选地，在采用抱轴轴承 的安装形式。茎杆滚轴包括圆柱形外壳，该圆柱形外壳由两个半圆柱形的块形成，所述两个 半圆柱形的块围绕驱动轴锁紧。螺栓在两个半圆柱形的块之间延伸以把块拉动在一起，由 此把茎杆滚轴夹持至驱动轴。
[0012] 这种设计，由于茎杆滚轴与茎杆之间的接合受限，允许刀刃部在把茎杆拉动经过 剥皮器板之前切割茎杆，以把穗从茎杆分离，有效地留下玉米植物玉米作物的上部分自由 地在玉米行单元中漂浮，如在图3中示出的。这要求收割机器脱粒部件处理茎杆的实质的 部分，这增加收割机器马力和燃料需要。
[0013] 图5示出了美国专利第6, 216, 428号公开的设计，其是具有具有毗邻的并且在剪 切区区域中重叠的两侧地对称的出肩槽的茎杆滚轴。这种设计使用被相对的刀刃部出肩槽 的前导边缘和拖尾边缘产生的剪刀配置产生茎杆的剪切和切割。再次地，茎杆在穗分离之 前被切除。这有时被称为"剪刀效应"并且也导致对处理MOTE的增加的量的需要。
[0014] 在美国专利第6, 216, 428号的开发之前构建的CaseIH玉米收割台使用具有被螺 栓连接至实心的轴的四个刀的茎杆滚轴。毗邻的茎杆滚轴被与彼此配准，使得当茎杆滚轴 被旋转时，相对的茎杆滚轴的刀也是相对的而不是互相啮合的。在相对的排列中，刀在茎杆 的大体相同的高度处与茎杆的相对侧部接触，由此划破茎杆以用于加速的分解。重要的是： 刀刃被正确地与彼此配准，并且刀刃被正确地与彼此间隔。在CaseIH玉米收割台上使用 的茎杆滚轴要求在茎杆滚轴的向前的端部（相对于在脱粒期间收割机器的行进的方向）处 的抱轴轴承合适地操作并且可以不被安装成悬臂形式。
[0015] 附图简述
[0016] 为了本发明的优点将被容易地理解，将通过参照在附图中图示的具体的实施方案 作出在上文简短地描述的本发明的更具体的描述。理解，这些附图仅描绘本发明的典型的 实施方案并且因此不被认为是限制其范围，本发明将通过附图的使用以另外的特性和细节 描述和解释。
[0017] 图1是现有技术的包含了交叉螺旋钻、送料器壳体、框架和多重的行单元的玉米 收割台的一个实施方案的俯视图。
[0018] 图IA是现有技术的图1的一个行单元的一个部分的分解俯视图，示出了玉米作物 接合室的一个部分。
[0019] 图2是来自图1的一个行单元、交叉螺旋钻、交叉螺旋钻槽、送料器壳体和收集收 拢链条的沿着A-A的平面的横截面图，如在现有技术中公开的。
[0020] 图3是在图1中示出的玉米收割台的一个部分的沿着平面F的横截面图，强调现 有技术的一个行单元的茎杆滚轴和剥皮器板被与玉米作物啮合并且剪切玉米作物。
[0021] 图4是如在现有技术中公开的一对的切割型茎杆滚轴的端视图。
[0022] 图5是如在现有技术中公开的一对的剪切型茎杆滚轴的端视图。
[0023] 图6是结合有本公开内容的某些方面的一对的相对的茎杆滚轴的示例性的实施 方案的俯视图。
[0024] 图7是结合有本公开内容的某些方面的一对的相对的茎杆滚轴的示例性的实施 方案的立体图，其中鼻锥已经为了清楚性被除去。
[0025] 图8是在图6和7中示出的一对的茎杆滚轴的分解图。
[0026] 图9A是本发明的技术茎杆滚轴的一个示例性的实施方案的相对的配对的端视 图，被定位为图示茎杆接合缝隙在其期间存在的第一时刻。
[0027] 图9B是本发明的技术茎杆滚轴的一个示例性的实施方案的相对的配对的端视图 在比在图9A中描绘的时间时刻较后的时间时刻，示出了茎杆滚轴被旋转使得茎杆接合缝 隙由于被定位在茎杆凹槽中的第一相对的出肩槽不再存在。
[0028] 图9C提供在比在图9B中描绘的时间时刻较后的时间时刻的本发明的技术茎杆滚 轴的一个示例性的实施方案的相对的配对的端视图，示出了茎杆滚轴被旋转使得茎杆接合 缝隙由于被定位在茎杆凹槽中的第二相对的出肩槽不存在。
[0029] 图9D是在比在图9C中描绘的时间时刻较后的时间时刻的本发明的技术茎杆滚轴 的一个示例性的实施方案的相对的配对的端视图，示出了茎杆滚轴被旋转至在其处茎杆接 合缝隙在茎杆滚轴的一次旋转期间第二次存在的位置。
[0030] 图9E是在比在图9D中描绘的时间时刻较后的时间时刻的本发明的技术茎杆滚轴 的一个示例性的实施方案的相对的配对的端视图，示出了茎杆滚轴被旋转使得茎杆接合缝 隙由于被定位在茎杆凹槽中的第三相对的出肩槽不再存在。
[0031] 图9F是在比在图9E中描绘的时间时刻较后的时间时刻的本发明的技术茎杆滚轴 的一个示例性的实施方案的相对的配对的端视图，示出了茎杆滚轴被旋转使得茎杆接合缝 隙由于被定位在茎杆凹槽中的第四相对的出肩槽不存在。
[0032] 图10是具有第五和第六出肩槽的本发明的技术茎杆滚轴的相对的配对的另一个 示例性的实施方案的端视图，具有相应于图9A中的茎杆滚轴的位置的旋转位置。
[0033] 图11是本发明的技术茎杆滚轴的一个示例性的实施方案的相对的配对的端视 图，图示了具有刀刃部的出肩槽。
[0034] 图12是可以被与本发明的技术茎杆滚轴的各种实施方案共同使用的一对的剥皮 器板的示例性的实施方案的俯视图，示出了沿着剥皮器板的长度的各个区。
[0035] 图13是根据本公开内容的一对的茎杆滚轴的另一个示例性的实施方案的俯视 图，示出了沿着茎杆滚轴的长度的各个区。
[0036] 图14A是对应地来自图12和13的剥皮器板和茎杆滚轴的在14A线处的横截面图。
[0037] 图14B是对应地来自图12和13的剥皮器板和茎杆滚轴的在14B线处的横截面图。
[0038] 图14C是对应地来自图12和13的剥皮器板和茎杆滚轴的在14C线处的横截面图。
[0039] 图14D是对应地来自图12和13的剥皮器板和茎杆滚轴的在14D线处的横截面图。 [0040]图15是具有成锥形的出肩槽的结合有本公开内容的某些方面的茎杆滚轴的另一 个示例性的实施方案的俯视图，示出了沿着茎杆滚轴的长度的各个区。
[0041] 图15A是来自图15的茎杆滚轴的在线15A处的横截面图。
[0042] 图15B是来自图15的茎杆滚轴的在线15B处的横截面图。
[0043] 图15C是来自图15的茎杆滚轴的在线15C处的横截面图。
[0044] 图16是具有阶梯状的出肩槽的结合有本公开内容的某些方面的茎杆滚轴的另一 个示例性的实施方案的俯视图，示出了沿着茎杆滚轴的长度的各个区。
[0045] 图16A是来自图16的茎杆滚轴的在线16A处的横截面图。
[0046] 图16B是来自图16的茎杆滚轴的在线16B处的横截面图。
[0047] 图16C是来自图16的茎杆滚轴的在线16C处的横截面图。
[0048] 图17是具有成锥形的出肩槽的结合有本公开内容的某些方面的茎杆滚轴的另一 个示例性的实施方案的俯视图，示出了沿着茎杆滚轴的长度的各个区。
[0049] 图17A是来自图17的茎杆滚轴的在线17A处的横截面图。
[0050] 图17B是来自图17的茎杆滚轴的在线17B处的横截面图。
[0051] 图18是图13的沿着线14D的横截面图，其中茎杆被与茎杆滚轴啮合。
[0052] 图18A是在茎杆的被茎杆滚轴的穿透之后的茎杆的详细的视图。
[0053] 图19A是结合有本公开内容的某些方面的茎杆滚轴的另一个示例性的实施方案 的横截面图，示出了在与茎杆的啮合之前的出肩槽边缘的角度。
[0054] 图19B是结合有本公开内容的某些方面的在图19A中示出的茎杆滚轴的实施方案 的横截面图，示出了出肩槽边缘的角度，如它们将在与茎杆的啮合期间具有的。
[0055] 图20是结合有本公开内容的某些方面的玉米收割台的一个示例性的实施方案的 横截面图。
[0056] 图21A是具有凹陷部的茎杆滚轴的第一示例性的实施方案的立体图。
[0057] 图21B是具有凹陷部的茎杆滚轴的第一示例性的实施方案的第二立体图。
[0058] 图21C提供在具有凹陷部的茎杆滚轴的第一示例性的实施方案中的出肩槽的详 细的视图。
[0059] 图22A是具有与彼此互相啮合的凹陷部的两个茎杆滚轴的第一示例性的实施方 案的端视图。
[0060] 图22B是具有与彼此互相啮合的凹陷部的两个茎杆滚轴的第一示例性的实施方 案的另一个端视图其中鼻锥已经为了清楚性被除去。
[0061] 图23是具有与彼此互相啮合的凹陷部的两个茎杆滚轴的第二示例性的实施方案 的横截面图。
[0062] 图24A是可以被采用的茎杆滚轴的另一个示例性的实施方案的立体图，因为右茎 杆滚轴（从操作者的视角）可以被与毗邻的茎杆滚轴互相啮合以形成配对。
[0063] 图24B是在图24A中示出的茎杆滚轴的示例性的实施方案的侧视图。
[0064] 图24C是在图24A中示出的茎杆滚轴的示例性的实施方案的端视图，其中鼻锥被 除去。
[0065]图25A是可以作为左茎杆滚轴的茎杆滚轴的示例性的实施方案的立体图，其结合 图24A-24C中示出的茎杆滚轴的示例性的实施方案以形成配合的配对。
[0066] 图25B是在图25A中示出的茎杆滚轴的示例性的实施方案的侧视图。
[0067]图25C是在图25A中示出的茎杆滚轴的示例性的实施方案的端视图，其中鼻锥被 除去。
[0068] 图26A是可以被在图24A-24C中示出的茎杆滚轴上采用的混合出肩槽的示例性的 实施方案的立体图。
[0069] 图26B是可以被在图24A-24C中示出的茎杆滚轴上采用的完全出肩槽的示例性的 实施方案的立体图。
[0070] 图26C是可以被在图24A-24C中示出的茎杆滚轴上采用的缩短的出肩槽的示例性 的实施方案的立体图。
[0071] 图26D是可以被在图24A-24C中示出的茎杆滚轴上采用的第二缩短的出肩槽的示 例性的实施方案的立体图。
[0072] 图26E是可以被在图24A-24C中示出的茎杆滚轴上采用的短的出肩槽的示例性的 实施方案的立体图。
[0073] 图26F是被相对于彼此定位的在图26A-26B中示出的出肩槽的立体图如在图 24A-24C中的茎杆滚轴的示例性的实施方案中示出的。
[0074] 图26G是在图26F中示出的出肩槽的排列的示例性的实施方案的侧视图。
[0075] 图27A是被定位为毗邻于彼此的在图24和25中示出的茎杆滚轴的示例性的实施 方案的立体图。
[0076] 图27B是在图27A中示出的茎杆滚轴排列的示例性的实施方案的端视图。
[0077] 图28A是根据本公开内容的一对的茎杆滚轴的另一个示例性的实施方案的立体 图。
[0078] 图28B是在图28A中示出的一对的茎杆滚轴的示例性的实施方案的端视图。
[0079] 图28C是在图28A中示出的一对的茎杆滚轴的示例性的实施方案的右茎杆滚轴的 五个毗邻的出肩槽的立体图。
[0080] 图29A是可以被与茎杆滚轴的某些示例性的实施方案共同使用的轮毂组件和鼻 锥的示例性的实施方案的立体图。
[0081] 图29B是在图29A中示出的轮毂组件和鼻锥的示例性的实施方案的横截面图。
[0082] 图30A是可以被与茎杆滚轴的某些示例性的实施方案共同使用的轮毂组件和鼻 锥的另一个示例性的实施方案的立体图。
[0083] 图30B是在图30A中示出的轮毂组件和鼻锥的示例性的实施方案的横截面图。
[0084] 详细描述-元件列表
[0085]
[0088] 详细描述
[0089] 在详细地解释本发明的各种实施方案之前，将理解，本发明的应用并不受限于其 在以下的描述中提出的或在附图中图示的构造的细节和部件的排列。本发明能够有其他的 实施方案并且能够被实践或能够被以各种方式实施。此外，将理解，本文关于装置或元件取 向使用的措辞和术语（例如，诸如"前部"、"背部"、"向上"、"向下"、"顶部"、"底部"和类似的 的术语）仅被用于简化本发明的描述，并且不单独地指示或暗示所指代的装置或元件必须 具有特定的取向。此外，诸如"第一"、"第二"和"第三"的术语在本文中以及在所附的权利要 求中为了描述的目的使用并且不意图指示或暗示相对的重要性或显著性。"茎杆滚轴" 15、 16、190、192、400不被限于任何本文公开的具体的实施方案或特征，而是意图包括任何被配 置为具有一个或多个如本文公开和要求保护的有形成性的特征的现有技术茎杆滚轴。
[0090] 1.具有茎杆接合缝隙的茎杆滚轴的第一实施方案
[0091] 现在参照附图，其中相似的参考数字指代所有的多个视图中的相同的或相应的零 件，在图6-9中图示的类型的具有被安装在其上的茎杆滚轴的玉米收割台的一般的操作相 似于使用现有技术的茎杆滚轴12的玉米收割台的操作（如在图1-5中图示的）。如本文使 用的，"左"和"右"被从玉米作物的相对于收割机器的立体图定义。
[0092] 用于这种玉米收割台行单元的动力源被从茎杆滚轴驱动轴29经过齿轮箱提供， 如在现有技术中描述的并且是本领域的技术人员熟知的并且未在本文中描绘。玉米收割 器上的每个玉米收割台行单元设置有被排列为平行于彼此的第一和第二茎杆滚轴15、16， 以制造相对的配对。第一和第二茎杆滚轴15、16设置有具有传输叶片6的鼻锥5。在鼻锥 5的紧邻地后方的是具有被沿着第一和第二茎杆滚轴15、16的长度安装的第一、第二、第三 和第四出肩槽18、19、20和21的圆柱形外壳17 (如可以在图6中容易地看到的）。每个出 肩槽18、19、20、21可以还设置有刀刃部22,如在图11中描绘的实施方案中详细地示出的。 刀刃部22实质上平行于圆柱形外壳1