专利名称：甘蔗切碎刀片的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于将甘蔗杆切断成短块的刀片，并且更具体地，涉及用于这种刀片的刀刃斜面结构。
背景技术：
在最先进的甘蔗收割机中的甘蔗杆切碎系统包括切碎机滚筒结构，该结构包括切割刀片连接到其上的一对反向转动滚筒。在诸如美国专利N0.3，141，281公开的这样的切碎机滚筒结构的早期形式中，刀片彼此不重叠，所以没有发生刀片在刀片上(blade onblade)的接触。这样的结构在刀片是新的时候对于切割绿叶不是很适合，并且在刀片磨损时，它们不能完全地切断甘蔗杆。后来进行改进，其中，由一个滚筒承载的刀片的刀刃描绘的圆筒形路径与由另一个滚筒承载的刀片的刀刃描绘的圆筒形路径重叠，美国N0.4，065,912公开了这种改进类型的切碎系统，但是其目的是为了使由分开的滚筒承载的刀片在它们相互啮合时在彼此之间具有微小间隙。这种结构也难以切割绿叶。多年来，大多数切碎机滚筒结构被构造为使得刀片的刀刃的斜面的彼此相对，即布置成斜面对斜面(bevel-to-bevel),或布置成有一个刀片的斜面与另一个刀片的斜面的背面侧相对，并且在这两种情况下，使彼此硬性接触(hard contact)。美国专利N0.3，995，520公开自锐(self-sharpening)的斜面对斜面结构。这在刀片的倾斜刀刃磨损或出现缺口时对于切割绿叶和杆是必要的。然而，由于各种原因，越来越多的甘蔗在未成熟或嫩时被切割，并且对于所谓的差速切碎机来说存在随之而来的变化。在差速切碎机中，顶部滚筒上的刀片被安装为具有比下部滚筒的刀片大的切割直径。这加速一簇被切断的甘蔗的顶部的速度，使得顶部的速度比底部的速度快，导致该簇甘蔗杆在它进入邻近切碎机滚筒定位的清洗室中时展开，从而带来清洗的改进。然而，切割直径中的这种差别产生了刀片不如它们在切割直径相等时那样有效地相互啮合的问题。特别地，在不同的切割直径的情况下，当刀片进入相互啮合区域时刀片首先彼此接触，然后在刀片移动越过中心和离开相互啮合区域时彼此脱离接触。因此，如果咬入角或初始接触角小并且上刀片在下刀片之前，则上刀片将经历自锐化，但是下刀片将经历自钝化。所需要的是用于差速切碎机滚筒的刀片结构，差速切碎机滚筒在进入和离开相互啮合区域时都具有小的接触角度，使得可以具有用于两个刀片的自锐结构。这将增加刀片更换间隔，从而降低使用刀片的机器的运行成本。
发明内容
根据本发明，提供一种甘蔗杆切碎机滚筒结构，包括配备有新颖的切碎刀片的差速切碎机滚筒。本发明的一个目的是提供用于差速切碎机滚筒并且具有是自锐的有斜面的刀刃的切碎刀片。 这个目的通过以下述方式构造有斜面的刀刃而实现，即将有斜面的刀刃构造为具有由组合的有斜面的表面限定的侧边，初始斜面或第一斜面与切碎刀片的长边形成初始角度，第二斜面连接第一斜面并且与平行于长边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边延伸一距离，该距离比所述组合的有斜面的表面的剩余部分短很多。通过阅读随后的描述以及附图，本发明的这个和其它的目将变得明显。
图1是典型甘蔗收割机的左侧视图，除去了一部分以露出在切碎机滚筒之间引导的甘蔗杆进给路径。图2是通过常规的直径相等的上部和下部切碎机滚筒的垂直剖视图，并且显示在直接地相对的相互啮合位置处的一组啮合的刀片。图3是示出图2的一对常规的相互啮合的刀片在它们通过相互啮合区域时的行进。图4是类似于图2的视图，但是显示传统差速滚筒。图5是类似于图3的视图，但是在图4的差速滚筒的一对传统的相互啮合的刀片行进通过相互啮合区域时显示它们。图6-11是根据本发明的具有被构造为具有组合斜角的刀刃的切碎刀片的实施例的侧视图，每个刀片在该刀片的端部处具有不同的第一刀刃斜角。图12-17是类似于 图3的视图，但是分别地显示具有图6-11的有斜面的刀刃的相互啮合的刀片在各组刀片行进通过相互啮合区域时行进时的行进。
具体实施例方式现在参照图1，显示典型的甘蔗收割机10，用于收割多行直立的甘蔗。收割机10包括支撑在右履带组件和左履带组件上的主框架12，仅仅用右履带组件14被示出。设置发动机16用于提供用于驱动履带组件和收割机10的全部其它从动部件的动力。操作者的驾驶室18安装在主框架12的前部，在框架12上的安装甘蔗切稍器20和分禾器22的位置正后面，并且处于观察甘蔗切稍器20和分禾器22的操作的位置。基部切割机组件24在发动机16之下的位置处安装在主框架12上，并且安装在履带组件之间用于每一行甘蔗杆，压倒辊26设置在基部切割机组件24之前，用于定向甘蔗杆，使甘蔗杆的被切割端部分别进入向上和向后定向的进给路径，该进给路径被限定在一对上部喂入辊28和下部喂入辊30之间，喂入辊28和30被设置用于分别在切碎机滚筒结构36的上部切碎机滚筒32和下部切碎机滚筒34之间传送甘蔗杆，滚筒合作以将甘蔗杆切断成短块，并且将短块推进清洗室38，清洗室38形成主抛料机40的底部。装载提升机42具有在清洗区38的底部处定位的前端，提升机42向上延伸到后部，提升机42终止在辅助抛料机44的下方的位置处。现在参照图2，可以看出上部切碎机滚筒32和下部切碎机滚筒34是相同的。滚筒32和34中的每一个包括中央支撑管46。安装到每个支撑管46的是四个相同的刀片支架48，这四个相同的刀片支架48围绕管46的圆周彼此等距离地隔开，每个刀片支架48限定夹紧结构，该夹紧结构结合有将向外突出的切碎刀片52固定在合适的位置的夹紧螺栓50。
在上部切碎机滚筒32和下部切碎机滚筒34的角定向如图2所示的情况下，并且在上部切碎机滚筒32和下部切碎机滚筒34分别地被视为逆时针转动和顺时针转动的情况下，每个滚筒的顶部和底部刀片支架48被设置用于在垂直方向上夹紧相关联的切碎刀片52，上部滚筒32的顶部刀片52和下部滚筒34的底部刀片52中的每一个以跟随(traiIing)关系设置到穿过滚筒的中心的垂直径向平面Pl中。切碎机滚筒32和34中的每一个的左、右刀片支架48在水平方向上夹住相关刀片52，滚筒32和34的右刀片52分别地跟随分别地穿过上部滚筒32和下部滚筒34的中心的水平平面P2和P3，并且滚筒32和34中的每一个的左刀片52分别地领先于水平径向平面P2和P3。因此，下部切碎机滚筒34的刀片支架48和刀片52具有为上部切碎机滚筒32的刀片支架和刀片的镜像的布置。每个刀片52分别地具有平行的短边54和长边56，刀片52的倾斜外端部限定连接短边54和长边56的刀刃58。刀刃58与刀片的长边56成约20°的夹角。值得注意的是，切碎机滚筒32和34中每一个具有由刀刃58的外端尖部60描绘的切割直径D1。滚筒32和34的中心之间的距离被选择为小于切割直径D1，切割直径重叠以限定相互啮合区域62，注意到刀片52被定向为使得刀刃58以斜面对斜面的方式啮合。 现在参照图3，显示上部切碎机滚筒32和下部切碎机滚筒34的一组分别同步的切碎刀片52在它们通过相互啮合区域62时的行进，在刀片彼此接触之前和之后，用虚线示出刀片，接触位置用实线表示。在啮合的刀片52的啮合组之间的刀片接触在切碎机滚筒32和34的切入侧和离开侧都出现，注意到，负的角度是在零度(0)的作物入口侧，其中零度是刀片彼此直接地相对的位置。正的角度是在零度位置的作物离开侧。刀片52的这种布置趋向于是自锐的，因为切入角(entrance angle)(在第一次或首先接触的点处在刀刃58之间形成的角度)和离开角(exit angle)(在最后接触的点处在刀刃58之间形成的角度)两者都是18度。而且，这样的布置容易同步，因为同步位置是刀片大致彼此平行的零度(0° )位置(在前述的美国专利N0.3，995，520中图示了类似的设计)。现在参照图4，显示类似于图2的切碎刀片结构36的现有切碎刀片结构36’，但是包括上部切碎机滚筒32’，上部切碎机滚筒32’具有中心支撑管46’，中心支撑管46’的直径比下部切碎机滚筒的支撑管46的直径大，导致切割直径D2大于下部切碎机滚筒34的切割直径D1。因此，切碎机滚筒结构36’被称为差速切碎机，这个名字源于如下事实:与刀片52的刀刃58远离下部切碎机滚筒34的中心C2相比，上部切碎机滚筒32’的刀片52的刀刃58进一步远离上部切碎机滚筒32’的转动中心Cl。因此，上部切碎机滚筒的刀刃58比下部切碎机滚筒的刀刃移动得更快，这导致传送到切碎机组件36’的一簇切断的甘蔗的顶部部分比该簇甘蔗的下部部分更快地移动。这样做的好处在于，该簇甘蔗在它进入主抛料机40的清洗室38时被展开，并且因而改进清洗。还注意到，转动中心Cl和C2之间的距离约等于下部切碎机滚筒34的切割直径，导致切割直径Dl和D2重叠以限定相互啮合区域62’，在相互啮合区域中，上部切碎机滚筒32’和下部切碎机滚筒34的同步的刀片52组分别相互啮合。如图所示，切碎机滚筒32’和34的相对尺寸导致上部切碎机滚筒32’的刀片52的切割直径D2比下部切碎机滚筒34的刀片52的切割直径Dl约大10%。参照图5，显示上部切碎机滚筒32’和下部切碎机滚筒34的同步的刀片52的组在它们通过相互啮合区域62’时的行进。啮合刀片52的啮合组之间的刀片接触只出现在切碎机滚筒32’和34的切入侧， 注意到，负的角度在零度(0)的作物切入侧，零度是刀片直接地彼此相对的位置。正的角度在零度位置的作物离开侧上。18°的切入角(在刀刃之间的初始接触点处形成在刀刃58之间的角度)与在图3中显示的自锐结构的切入角是相同的，并且趋向于保持上部切碎机滚筒32’的刀片52锋利。下部切碎机滚筒34的切碎刀片52不与上部切碎机滚筒32’的切碎刀片52接触，并且与上部切碎机滚筒32’的刀片52相t匕，趋向于迅速地钝化。当下部切碎机滚筒34的刀片52变钝时，上部切碎机滚筒32’的刀片52通常重新使用。还注意到，上部切碎机滚筒32’和下部切碎机滚筒34的啮合刀片的同步分别地有些困难，因为同步位置接近的负3度(-3° )位置并且刀片52的啮合组未被设置为彼此平行。分别地显示在图6-11中的是切碎刀片152a_152f，切碎刀片152a_152f具有根据本发明形成以具有组合的倾斜斜面的各个刀刃158a-158f。特别地，参照图6，可以看出，切碎刀片152a分别地包括平行的短边154a和长边156a，切碎刀片152a的端部倾斜以形成在短边154a和长边156b之间延伸的刀刃158a。刀刃158a由初始斜面160a限定，初始斜面160a与长边156a成22.5°角度。初始斜面160a从刀刃158a的尖端162a延伸离开短的距离，到达它与第二斜面164a连接的位置，第二斜面164a延伸到刀片152a的短边154a并且与平行于刀片边154a和156a延伸的线成约20°角度。第二斜面164a在第一斜面160a和刀片短边154a之间延伸通过一距离，该距离比第一斜面160a从刀刃尖端162a延伸通过的第二距离大数倍。切碎刀片152b_152f同样地分别地设置有组合斜面，第一斜面160b_160f与刀片长边154b-154f分别地形成25°、27.5。、30。、32.5。和35。的初始角度，注意到，在初始角度增加时，第一斜面160b-160f 分别地从刀刃尖端162b-162f 延伸的距离减小。现在参考图12-17，其中分别地显示将源自切碎刀片152a_152f在应用到图4中示出的上部和下部切碎机滚筒32’和34而代替具有单个斜面的刀片52时的操作的相互啮合的图案。因此，可以看出，在图12中，具有22.5°初始斜角的相互啮合刀片152a之间的第一次接触或首次接触发生约在相互啮合区域62’内的-12°位置处，切入角约为18°，离开角约为14°并且发生在相互啮 合区域内的9°位置处。这些切入角和离开角导致刀片152a自锐化。刀片15a的其中刀片设置成彼此平行非接触同步位置刚好位于零角度位置的负侦牝并且因此相对容易找到。参照图13，可以看出，具有25°初始斜角的相互啮合刀片152b之间的第一次接触发生在大约-12°处，切入角约为13°，离开角约为7°并且发生刀片的在相互啮合区域62’内的大约6°位置处。这些相对浅的切入角和离开角度导致刀片152a自锐化。彼此平行时的刀片152b的接触同步位置大约发生在刀片的零角度(0° )位置处，并且因此容易找到。参看图14，可以看出，具有27.5°初始斜角的相互啮合刀片152c之间的第一次接触出现在相互啮合区域62’内在大约-12°处，切入角度约为7°，刀片之间的最终接触出现在相互啮合区域62’内在大约6°处，离开角约为3°。这些切入角和离开角导致刀片152c自锐化。由于同步位置是零角度(0° )位置，因此上部切碎机滚筒32’和下部切碎机滚筒34各个刀片152c容易同步。参照图15，可以看出，具有30°初始斜角的相互啮合刀片152d的刀刃158d之间的第一次接触出现相互啮合区域62’内在大约-12°位置处，切入角约为4°。刀片152d的刀刃158d之间的最终接触出现在相互啮合区域62’内在大约6°处，离开角约为1°。同步位置在刀片152d的零角度位置处。参照图16，可以看出，具有32.5°初始斜角的相互啮合刀片152e的刀刃158e之间的第一次接触出现相互啮合区域62’内在大约-12°位置处，切入角约为2°。刀片152e的刀刃158e之间的最终接触出现在相互啮合区域62’内在大约6°的角度处，离开角约为
2。。同步位置在刀片152e的零角度位置处。参照图17，可以看出，具有35°初始斜角的相互啮合刀片152f的刀刃158f之间的第一次接触出现相互啮合区域62’内在大约-9°位置处，刀刃158f之间的切入角约为6°。刀刃158f之间的最终接触出现在相互啮合区域62’内在大约6°角度处，刀刃158f之间的离开角约为2°。同步位置是零度。因此，将被理解的是，具有如在图2和3中显示的具有相等的切割直径的刀片的切碎机滚筒的传统切碎机滚筒结构36以及如在图4和5中显示的传统差速切碎机滚筒结构36’附带的缺点可以由类似的差速切碎机滚筒结构36’避免，但是该类似的差速切碎机滚筒结构36’使用具有包括由组合的有斜面的表面限定的侧边的刀刃的刀片，该组合的有斜面的表面形成为使得在同步的刀片组转动通过相互啮合区域时，切入角和离开角将等于或小于18°，同步位置在零角度位置处或接近于零角度位置，由此啮合刀片自锐化。而且，将会理解的是，如果组合的有斜面的表面包括初始斜面，则可以实现啮合刀片的刀刃之间的这种操作关系，所述初始斜面与切碎刀片的长边形成大于20°或小于或等于35°的角度，并且从刀刃的尖端延伸通过一距离到第二斜面，所述距离在刀刃尖端与刀片的短边之间的距离的大约三分之一至八分之一之间变化，并且注意，在初始角度增加时，初始斜面延伸通过的距离减小。已经描述优选的实施例，但将变得明显，在不脱离本发明的如所附权利要求中限定的保护范围的情况下，可以 进行各种修改。
权利要求
1.一种甘蔗杆切碎机滚筒结构，包括: 第一切碎机滚筒，第一切碎机滚筒被安装为用于围绕第一转动轴线转动； 第二切碎机滚筒，第二切碎机滚筒被安装为用于围绕平行于所述第一转动轴线延伸的第二转动轴线转动； 所述第一切碎机滚筒和第二切碎机滚筒分别地配备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别地具有第一倾斜外端部和第二倾斜外端部，所述第一倾斜外端部和第二倾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关联的一个的平行的长边和短边之间延伸，所述第一刀刃和第二刀刃分别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与所述第一转动轴线和第二转动轴线中的相关联的一个隔开并且平行于所述第一转动轴线和第二转动轴线中的相关联的一个延伸； 当所述第一切碎机滚筒围绕所述第一轴线转动时，所述第一外部尖端描绘具有第一直径的第一圆筒形切割路径； 所述第二外部尖端描绘具有小于所述第一直径的第二直径的第二圆筒形切割路径，所述第一切割路径和第二切割路径彼此重叠并且限定相互啮合区域； 所述第一倾斜外端部和第二倾斜外端部中的每一个都包括连接到第二斜面的初始斜面，所述初始斜面连接到所述至少第一切碎刀片和第二切碎刀片中的相关联的一个的长边，并与所述至少第一切碎刀片和第二切碎刀片中的相关联的一个的长边形成初始角度，且与所述长边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; 所述第二斜面连接到所述第一切碎刀片和第二切碎刀片中的相关联的一个的短边； 每个所述初始斜面与所述第一切碎刀片和第二切碎刀片中的相关联的一个的长边所形成的初始角度大于在每个所述第二斜面与平行于所述长边延伸的平面之间形成的角度；并且 所述第一切碎机滚筒的所述至少第一切碎刀片和所述第二切碎机滚筒的所述至少第二切碎刀片安装在各自的切碎机滚筒上，使得在通过所述相互啮合区域时，所述第一刀刃和所述第二刀刃在同步位置的相对两侧上形成斜面对斜面接触。
2.根据权利要求1所述的切碎机滚筒结构，其中，所述初始角度的范围是从约22.5°至 35°。
3.根据权利要求1所述的切碎机滚筒结构，其中，第一切碎机滚筒和第二切碎机滚筒相对于彼此设置且所述至少第一切碎刀片和第二切碎刀片相对于彼此定位，使得所述斜面在所述相互啮合区域中分别地首先彼此接触的切入角和最后彼此接触的离开角中的每一个是18°或更小，从而所述至少第一切碎刀片和第二切碎刀是自锐的。
4.根据权利要求2所述的切碎机滚筒结构，其中，所述第一刀刃和第二刀刃的初始斜面朝向相关短边延伸一距离，该距离在所述第一外部尖端和第二外部尖端与所述第一切碎刀片和第二切碎刀片的相关联的长边之间的总距离的三分之一和八分之一之间，所述切碎刀片的这些距离随着对应的初始角度减小而增加。
5.一种差速切碎机滚筒结构，包括分别地被安装为用于围绕上转动轴线和下转动轴线转动的上部切碎机滚筒和下部切碎机滚筒，所述上部切碎机滚筒和下部切碎机滚筒中的每一个都配备有至少一个切碎刀片，切碎刀片具有平行的长边和短边，所述长边和短边由在所述切碎刀片的外端部处的有斜面的表面连接，在相对于相关联的转动轴线进行考虑时所述有斜面的表面从所述切碎刀片的外部尖端向内延伸，从而限定刀刃，所述外部尖端在相关联的切碎机滚筒的转动期间描绘出一切割直径，所述上部切碎机滚筒的切割直径大于所述下部切碎机滚筒的切割直径并与所述下部切碎机滚筒的切割直径重叠，从而限定相互啮合区域，所述上部切碎机滚筒和下部切碎机滚筒中的每一个的所述至少一个切碎刀片的对应的刀刃在切碎操作期间以协作方式通过所述相互啮合区域，并且所述切碎刀片被安装为在通过所述相互啮合区域时使得它们各自的刀刃形成斜面对斜面接合，其特征在于: 所述上部切碎机滚筒和下部切碎机滚筒中的每一个的所述至少一个切碎刀片的所述有斜面的表面形成有初始斜面，所述初始斜面从所述外部尖端向内延伸并且连接到延伸到所述短边的第二斜面；并且 每个切碎刀片的初始斜面从相关联的长边倾斜一初始角度，该初始角度导致所述上部切碎机滚筒和下部切碎机滚筒中的每一个的所述至少一个切碎刀片的有斜面的表面之间的接触的切入角和离开角，所述接触是在所述相互啮合区域内在中间同步角的相对两侧发生的，其中所述至少一个刀片直接地彼此相对，所述切入角和离开角使得所述上部切碎机滚筒和下部切碎机滚筒的所述至少一个切碎刀片中的每一个是自锐的。
6.根据权利要求5所 述的差速切碎机滚筒结构，其中，所述切入角和离开角不大于约18°，且所述同步角为大约零度。
7.根据权利要求5所述的差速切碎机滚筒结构，其中，所述上部切碎机滚筒和下部切碎机滚筒的所述至少一个切碎刀片中的每一个的所述有斜面的表面的所述初始角度在从大于20°的角度到35°的角度的范围内，所述上部切碎机滚筒和下部切碎机滚筒中的每一个的所述至少一个切碎刀片中的每一个的所述有斜面的表面的第二角度小于所述初始角度。
8.根据权利要求6所述的差速切碎机滚筒结构，其中，所述上部切碎机滚筒和下部切碎机滚筒的所述至少一个切碎刀片中的每一个的所述有斜面的表面的所述初始角度在从大于20°的角度到35°的角度的范围内，所述上部切碎机滚筒和下部切碎机滚筒中的每一个的所述至少一个切碎刀片中的每一个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
本发明公开一种甘蔗杆切碎机滚筒结构。甘蔗杆沿着通过上部和下部切碎机滚筒之间的路径传送，上部和下部切碎机滚筒配备有切碎刀片，切碎刀片在滚筒的长度方向上延伸并且被定位成使得一个滚筒的刀片与另一个滚筒的刀片相互啮合，以将甘蔗杆切断成短块。上部切碎机滚筒的刀片的切割直径大于由下部切碎机滚筒承载的刀片的切割直径，导致上部切碎机滚筒的圆周速度大于下部切碎机滚筒的圆周速度。每个刀片的刀刃在一侧由组合的斜面限定，刀片设置在滚筒上，使得刀片重叠并且以斜面对斜面啮合。组合的斜面被选择为既满足刀片自锐化的要求又具有接近零同步角度。
文档编号A01D43/08GK103098610SQ201210448080
公开日2013年5月15日 申请日期2012年11月9日 优先权日2011年11月9日
发明者迈克尔·L·海因丝 申请人:迪尔公司