Mähmaschine
Gegenstand der Erfindung ist eine Mähmaschine mit zwei übereinander angeordneten nach vom zu gegeneinander geneigten Messerstangen, von denen jede zahnartige Schneidmesser aufweist und zur Ausführung einer Hin-und Herbewegung angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Messerstangen einen Neigungswinkel von wenigstens 50 zwischen sich einschliessen und in senkrechter Richtung zueinander beweglich sind, so dass die Schneidkanten der Messer der einen Messerstange während der relativen Längsbewegung der Messerstangen mit den Schneidkanten der Messer der andern Messerstange in stän- diger Schneidberührung stehen.
Beiliegende Zeichnung stellt ein Ausführungsbei- spiel des Erfindungsgegenstandes dar.
Fig. 1 ist eine Draufsicht dieser an einem Traktor angekuppelten Ausführungsform ;
Fig. 2 ist ein Aufriss eines Teiles dieser Ausfüh- rungsform in grösserem Masstab ;
Fig. 3 ist eine Ansicht der Schneidvorrichtung in grösserem Masstab ;
Fig. 4 ist ein Längsschnitt nach der Linie 4-4 von Fig. 2 ;
Fig. 5 ist ein Querschnitt dieser ;
Fig. 6 ist ein Längsschnitt einer Einzelheit nach der Linie 6-6 der Fig. 5 ;
Fig. 7 ist ein Querschnitt einer anderen Einzelheit nach der Linie 7-7 der Fig. 5 ;
Fig. 8 ist eine Draufsicht der Messerbalken und des zugehörigen Trägers ;
Fig. 9 ist ein Querschnitt nach der Linie 9-9 der Fig. 8 ;
Die Fig. 10 und 11 sind der Fig. 8 ähnliche Draufsichten ohne den Träger, wobei die Messerbalken verschiedene Lagen in bezug aufeinander einnehmen.
Die Fig. 12 und 13 sind Querschnitte, die den Fig. 10 und 11 entsprechen und nach den Linien 12-12 bzw. 13-13 geführt sind.
Fig. 14 ist eine der Fig. 12 und 13 ähnliche, schematische Darstellung zur Klarstellung einer gewissen Vertikalbewegung der beiden Messerbalken in bezug aufeinander.
Fig. 15 ist eine schematische Ansicht, welche die sich überlappenden, seitlichen und vertikalen Bewegungen der Messerzähne zeigt.
Fig. 16 ist eine schematische und geometrische Darstellung der Zahnbewegung ;
Fig. 17 ist ein der Fig. 9 entsprechender Querschnitt einer ersten Variante und
Fig. 18 ist ein ähnlicher Querschnitt einer zweiten Variante.
Ganz allgemein gesprochen, sind eine Schneidvorrichtungskonstruktion und ein zugehöriger Antriebsmechanismus geschaffen worden, die als Ganzes an einem bauüblichen landwirtschaftlichen Traktor angekuppelt werden können. Die Verbindung mit dem Traktor ist unwichtig und bildet nicht einen Teil der Erfindung. Es genügt zu wissen, dass der Traktor einen geeigneten Rahmen haben muss, an dem die Schneidvorrichtung angehängt werden kann, sowie eine Leistungsübertragungsvorrichtung, an welcher der Antriebsmechanismus der Schneidvorrichtung angekuppelt werden kann.
Im gezeigten Beispiel hat der Traktor 10 ein Fahrwerk bzw. einen Rahmen 11, an welchem der Tragrahmen der Schneidvorrichtung angebracht werden kann. Der Rahmen 12 setzt sich zusammen aus vertikalen Rahmenteilen 13 und horizontalen Rahmenteilen 14 und kann am Rahmen oder Fahrwerk 11 durch Schweissen oder sonstwie permanent oder dann z. B. mittels Schraubbolzen lösbar befestigt sein.
Antriebsmechanismus
Am äusseren Ende der horizontalen Rahmenteile ist ein Körper 16 gelagert, derart, dass er sich in bezug auf den Teil 14 in einer Vertikalebene bewegen kann. Der Rahmenteil 14 ist mit einer horizontal angeordneten, zylindrischen Hülse versehen, welche zur Lagerung der Nabe 18 (Fig. 4) am Körper 16 dient.
Zur axialen Haltung des Körpers 16 bzw. seiner Nabe 18 ist an dieser eine Ringscheibe 19 angeschraubt. Im zentral durchbohrten Körper 16 ist eine Kurbelwelle 21 drehbar gelagert, die aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist und auf deren einem Ende eine Keilriemenscheibe 22 festsitzt ; das andere Ende weist den Kurbelzapfen 23 auf. Auf diesem Kurbelzapfen ist ein Schwungrad 24 gelagert, das zum Kurbelzapfen exzentrisch ist, aber zur Kurbelwelle zen trisch ausgewuchtet ist. Auf dem Kurbelzapfen ist das eine Ende einer Pleuelstange gelagert, deren anderes Ende an einem Winkelhebel 27 angelenkt ist, der an der Stelle 28 auf dem Körper 16 gelagert ist.
Ein Ende des Winkelhebels 27 ist am oberen Messerbalken 29 angelenkt. während das andere Ende des Winkelhebels 27 mittels einer Pleuelstange 31 mit einem ähnl chen Winkelhebel 32 verbunden ist, welcher an der Stelle 33 auf dem Körper 16 selasert ist und zur Betätigung des unteren Messerbalkens 34 dient. Die Messerbalken 29 und 34 sind in einem Träger 36 gelagert, zu dem ein rohrförmiger Träger- teil 37 gehört. Man ersieht daraus, dass eine Drehung der Welle 21 über die Pleuelstange und die Winkelhebel eine Hin-und Herbewegung der Messerbalken 29 und 34 in bezug aufeinander und auf den Körper 16 hervorruft.
Hernach werden die Einzelheiten der Ausbildung der Messerbalken und der Messerzähne beschrieben.
Der Körper 16 trägt einen zur Auflage auf dem Boden bestimmten Schuh 51. Das von ihm entfernte Ende des Trägerrohres 37 ist desgleichen mit einem zur Auflage auf dem Boden bestimmten Schuh 53 und mit einem Formstab 54 versehen. Die Betäti- gungsorgane sind so ausgebildet, dass die Messerbalken 29 und 34 um einen Betrag in bezug aufeinander bewegt werden, der doppelt so gross ist wie die Zahnteilung bzw. die Breite eines der Zähne 47 oder 48 an der Zahnbasis.
Die tÇbertragung des Antriebes zur Welle 21 erfolgt mittels eines Keilriemengetriebes 56,57,58, einer Zwischenwelle 59 und eines Keilriemengetriebes 61,62. Es könnte auch eine andere Antriebsübertra- gung vorgesehen werden, vorzugsweise auch eine solche, die einen Schlupf zulässt im Falle, dass vorüber- gehend die Zähne 47 und 48 an einem Stein oder an einem sonstigen Hindernis anstossen, damit dann nicht die Schneidzähne zerstört werden.
Wie schon erwähnt, ist der Körper 16 und mit ihm die Baueinheit, zu der die Messerbalken 29 und 34 gehören, um die Achse der Hülse 18 drehbar, und zwar von einer Wirklage in eine gehobene Lage, in der die Schneidvorrichtung nicht wirksam ist. Zur Herbeiführung einer solchen Drehung dient ein Kabel 66, das an der Stelle 67 (Fig. 5) am Körper 16 befestigt ist, über zwei am Rahmen 12 gelagerte Umlenkrollen 68 und 69 geführt und zu seiner Betäti- gung an einem Hydraulikkolben angehängt ist.
Wenn das Kabel 66 in Fig. 2 nach rechts gezogen wird, so wird die ganze Schneidvorrichtung mittels der Nabe 18 hoch geschwenkt ; die Schneidvorrichtung kann in der angehobenen Lage verriegelt werden mittels eines Stabes 71, dessen eines Ende am Traktor an der Stelle 72 gelagert ist und dessen anderes Ende an einem am Trägerrohr 37 befestigten Haken angehängt werden kann.
Die Hülse 17 ist am Rahmenteil 14 mittels eines Gelenkzapfens schwenkbar gelagert. Eine Schwenkung um die Achse des Kolbens wird normalerweise durch einen in Bohrlöcher der Teile 14 und 16 einsteckbaren Scherbolzen verhindert, der bei übermässiger Beanspruchung nachgibt.
Der Rahmen 14 ist an der Stelle 76 um eine zur Drehachse der Welle 59 parallele Achse schwenkbar gelagert. Er ist mit einem Arm 77 versehen, an dessen oberem Ende eine Feder 78 angreift. Eine zweite Feder 79 ist mit ihrem einen Ende am Körper 16 angehängt und mit ihrem anderen Ende längsverstell- bar mit einer Zugstange 81 verbunden, die an einem am Rahmen 14 befestigten Lappen 82 angebracht ist.
Im Betrieb wird der vom Traktor über die beiden Riemengetriebe und die Zwischenwelle abgeleitete Antrieb an die Messerbalken übertragen. Die Federn 78 und 79 sind so eingestellt, dass der die Kraftüber- tragungsvorrichtung und die Schneidvorrichtung tragende Rahmen 14 nachgiebig in einer geeigneten, vorbestimmten Lage gehalten wird, und dass die Schneidvorrichtung um die Achse der Nabe gedreht wird und bei einer geeigneten Betätigung des Kabels 66 in einer geeigneten Lage bezüglich zum Boden und zu dem zu schneidenden Gut gehalten wird.
Bei drehender Keilriemenscheibe 22 werden über die Winkelhebel 27 und 32 die Messerbalken 29 und 34 hin-und herbewegt.
Ausbildung der Messerbalken und deren Zähne
Wie schon erwähnt, sind die Messerbalken getragen durch eine Anzahl von oberen Klauen 39 und von unteren Klauen 41. Die unteren Klauen 41 haben je ein Paar von gebogenen Basisteilen 41a, die im Abstand voneinander am Trägerrohr 37 befestigt sind mit Hilfe von Schraubbolzen 41 b, und die durch einen horizontalen Steg an ihrem unteren Rand miteinander verbunden sind. Die oberen Klauen 39 haben einen gebogenen Basisteil 39a mit einem sich in Umfangsrichtung erstreckenden Schlitz 39b und haben ferner am oberen, vorderen Rand einen Steg 39c, der sich parallel zum Steg 41c erstreckt.
Eine sich durch diametral entgegengesetzte Löcher des Träger- rohres 37 und durch den Schlitz 39b erstreckende Klemmschraube 39e ermöglicht die Befestigung der oberen Klaue nach Einstellung des gewollten Abstan des zwischen den vorderen Rändern der Stege 39c und 41c.
Die beiden Messerbalken 29 und 34 sind verschiebbar und etwas lose in den längs aufeinander ausgerichteten Kanälen 85 angeordnet, welche durch die verschiedenen Paare von Klauen 39 und 41 gebildet sind. Der untere Messerbalken liegt auf dem Steg 41c sämtlicher unteren Klauen 41 auf, und der obere Messerbalken 29 wird durch den Steg 39c sämtlicher oberen Klauen 39 übergriffen. Jeder der Messerbalken 29 und 34 besteht aus einem längsver- laufenden Stab 38 und einer Anzahl von nebeneinan- der an diesem befestigten Schneidzähnen 47. Diese letzteren haben vom Stab 38 weg konvergierende Schneiden 48, zwischen denen die zum Stab 38 hin sich verjüngenden Zahneinschnitt 49 gelegen sind. Die Schneidezähne sind an den Stäben zweckmässig durch Nieten 47a befestigt.
Die Schneiden sämtlicher Zähne jedes der beiden Messerbalken sind in einer gemeinsamen Ebene gelegen und bei jedem Messerbalken ist eine flache Seite vorhanden, wobei die Nietenköpfe auf dieser Seite versenkt sind. Wie aus den Fig. 9, 12 und 13 hervorgeht, liegen sich die beiden Messerbalken mit den eben erwähnten flachen Seiten unter Bildung eines spitzen Winkels gegenüber.
Am inneren Ende jedes der beiden Messerbalken ist ein gegabeltes Verbindungsstück 86 befestigt, das am Winkelhebel 27 bzw. 32 mittels eines Gelenkbolzens 87 angelenkt ist (Fig. 5). Eines der Verbindungsstücke, und vorzugsweise das obere 86, ist im mittleren Teil genügend abgedreht zur Berücksichtigung des vorhin mit bezug auf die Fig. 9,12 und 13 er wähnten Spitzenwinkels bei Parallelität der beiden Gelenkbolzen 87, derart, dass die beiden Schneiden der Messerbalken fortwährend gleichsam in schwebender Berührung bleiben, wie nachher im einzelnen erläutert wird.
Die geneigte Schneidenflanke erstreckt sich von den einander gegenüberliegenden Flachseiten weg, damit beim Schneidvorgang diese Flanken die beiden voneinander abgetrennten Abschnitte des Schneidgutes, beispielsweise die Abschnitte von Halmen voneinander wegbewegen, wobei aber gleichzeitig durch die Reaktion die Messerbalken in gegenseitiger Berührung gehalten werden. Es könnte gut sein, hier zu erwähnen, dass der obere Messerbalken durch Schwerkrafteinwirkung auf dem unteren Messerbalken 34 aufliegt, wobei die Auflage allerdings nur an den Schneiden stattfindet. Man sieht ausserdem, dass die einander gegenüberliegenden Flachseiten einen nach hinten offenen Raum 38 begrenzen, der ganz leer ist.
Da ausserdem der obere Messerbalken 29 auf dem unteren Messerbalken 34 aufliegt, können sich die beiden Messerbalken frei in bezug aufeinander bewegen, wobei die Zähne 47 des einen von ihnen an den Zähnen 47 des anderen vorübergleiten. Die im Querschnitt vorhandene Winkelstellung der beiden Messerbalken in bezug aufeinander, also die Querneigung der Messerbalken, wird fortwährend aufrecht erhalten durch die Gelenkbolzen 87. Die Lage und die Bewegung der Messerbalken in bezug aufeinander, im Querschnitt gesehen, anlässlich der Längsbewegung in bezug aufeinander, wird bestimmt durch das Aufliegen der Schneiden und durch die Winkelstellung der beiden Messerbalken in bezug aufeinander.
Es liegt auf der Hand, dass die Schneiden 48 unter verschiedenen Winkeln gegeneinander konvergieren können, und dass die optimale Winkelstellung der beiden Messerbalken in einem gewissen Mass vom Winkel abhängt, unter welchem die Schneiden gegeneinander konvergieren. Ist dieser Konvergierungswinkel klein, so muss der Querneigungswinkel der beiden Messerbalken in bezug aufeinander auch klein sein zur Vermeidung eines übermässig grossen Antriebswiderstandes. Ist hingegen der Konvergierungswinkel verhältnismässig gross, so kann auch der Querneigungswinkel entsprechend grösser sein, ohne dass der eben erwähnte Antriebswiderstand übermässig gross wird.
In Fig. 16 sind benachbarte, einander berührende Zähne der beiden Messerbalken 29 und 34 gezeigt.
Die Linie X-X ist die zu den Stäben parallel verlaufende Gerade, die sich durch die Auflagepunkte erstreckt. F bedeutet die in Richtung der Linie X-X wirkende Kraft zur Hin-und Herbewegung der Messerbalken. Die anderen Grosse sind : ABC = Gleitebene F'= zur Gleitebene ABC winkelrecht stehende
Komponente der Kraft F F"= zur Gleitfläche ABC parallele Komponente der Kraft F.
F"ist die effektive Gleitkraft. a = In der Ebene des einen oder anderen Messer balkens gemessener Konvergierungswinkel zwischen benachbarten Schneiden. b = Winkel zwischen den Zähnen, gemessen in einer Ebene, die zur Längsrichtung der Mes serbalken winkelrecht steht. c = 1/2 maximale Zahnlückenweite d = Il2 vertikaler Abstand der Zahnspitzen L = Winkelhalbierende des Winkels BAC in der
Ebene ABC L'= Projektion von L in die Ebene des Messer balkens f = Reibungswiderstand, der sich der Bewegung entgegenstellt.
= Winkel zwischen der Wirkungslinie der An triebskraft F und derjenigen ihrer Kompo nente F" M = Reibungskoeffizient zwischen aufeinander lie genden Schneiden 48.
Es ergibt sich dann, : d = L. tg b/2 c = L. tg a/2 = b. tg a/2 cos b/2 d/c = tg = I-. tg b/2
L/cos b/2. tg a/2 tg b/2. cos b/2 sinb/2 tg a/2 tg a/2 f = F'. M = F. sin ü. M = Reibungswider stand F"= F. cos 0
Das Gleiten hört auf, wenn f = F bzw. wenn F. sinA. M = F. cosO cos # oder M = # = ctg # sin # oder M= tga/2 sin b/2
Der Reibungskoeffizient M kann in jedem Fall durch Versuche bestimmt werden, beträgt aber meistens zwischen 0,2 und 0,5 und im Durchschnitt etwa 0,3.
Mit Hilfe der oben abgeleiteten Gleichungen und unter Einsetzung des durch Versuche ermittelten Reibungskoeffizienten und des Konvergierungswinkels der Schneiden kann der kritische Querneigungswinkel der Messerbalken zueinander, bei welchem diese blockieren, errechnet werden. Umgekehrt, wenn man diesen Querneigungswinkel der Messerbalken annimmt und den Reibungskoeffizienten kennt, so kann wieder der Konvergierungswinkel der Schneiden berechnet werden, bei welchem die Blockierung der Messerbalken eintritt.
Ist beispielsweise der Wert des Konvergierungswinkels der Schneiden ein solcher, dass der Tangens der Hälfte dieses Winkels gleich dem Reibungskoeffizienten M ist, so ist der Sinus des Querneigungswinkels = 1, und es hat dann keinen Sinn, durch Rechnung einen grösseren Winkel A aufzusuchen. Mit anderen Worten, wenn der Reibungskoeffizient gleich 0,3 ist, so tritt dann keine Blockierung der Messerbalken ein, wenn der Konvergierungswinkel der Schneiden grösser ist als 33e34', ganz gleich wie gross der Querneigungswinkel des Messerbalkens ist.
Obwohl die oben angegebenen Gleichungen die Errechnung des höchst zulässigen Querneigungswin- kels der Messerbalken in Funktion des Konvergierungswinkels der Schneiden und des kleinstzulässigen Konvergierungswinkels der Schneiden in Funktion des Querneigungswinkels der Messerbalken erlauben, so kann doch festgehalten werden, dass die bevorzugte Beziehung weit innerhalb der zulässigen Grenzen liegt. Es eignen sich am besten Zähne mit einem Konvergierungswinkel der Schneiden von 45-900 und vorzugsweise 600. Der Querneigungswinkel der Messerbalken beträgt vorzugsweise zwischen 5 und 15o.
Arbeitsweise
Die Arbeitsweise der beschriebenen Schneidvorrichtung sollte bereits klar sein und wird hier nur kurz zusammengefasst. Der bewegte Apparat wird so gestellt, dass der Träger 36 horizontal, vertikal oder in einer Zwischenlage angeordnet ist und der Traktor wird parallel zu einem Schwaden geführt. Die beschriebene Antriebsvorrichtung wird in Betrieb gesetzt zum Hin-und Herbewegen der Messerbalken 29 und 34. In der Praxis ist der Messerbalkenhub so gewählt, dass ein Zahn des einen Messerbalkens etwa über 3 Zähne des andern Messerbalkens, vorwärtsund zurückgleitet.
Die zu schneidenden Halme werden zwischen den Zähnen aufgenommen und bei sich hin-und herbe wegendem Messerbalken rasch abgeschert. Das Anliegen des Schneidgutes an den Schneideflanken 47 ge währleistet ein kontinuierliches gegenseitiges Anliegen der Schneiden, indem diese durch die voneinander abgetrennten Abschnitte des Gutes aneinander gedrückt werden. Dies trifft sowohl dann zu, wenn der Messerbalken horizontal angeordnet ist und der Balken 29 auf dem Balken 34 aufliegt, wie etwa beim Schneiden von Gras oder von Getreide, wie auch dann, wenn die Messerbalken vertikal angeordnet sind, wie etwa beim Schneiden von zaunbildenden Zitruspflanzungen und dergleichen.
Bei sich hin-und herbewegenden Messerbalken befinden sich die Schneiden 47 in kontinuierlicher Scherberührung, obwohl de Berührungsstellen kontinuierlich wandern. Dank der Tatsache, dass die Messerbalken sich nur mit ihren Schneiden berühren und der Raum zwischen ihren gegenüberliegenden Flächen ganz frei ist, wird die bei anderen Konstruktionen vielfach auftretende Verstopfung vermieden. Die Schneidvorrichtungen bekannter Bauarten verstopfen sich z. B. gern beim Schneiden von schwerem Alphagras oder von anderem schwerem Gras und müssen dann periodisch gesäubert werden. Demgegenüber haben ausgedehnte Versuche gezeigt, dass eine gemäss der Erfindung ausgebildete Schneidvorrichtung sogar beim Schneiden von äusserst schwerem Alphagras sich nie verstopft.
Ausserdem hat sich gezeigt, dass Schneidvorrichtungen bekannter Bauart sich praktisch sofort verstopfen, wenn sie durch vorgängig geschnittenes, auf dem Boden liegendes Heu hindurchgezogen werden. Demgegenüber kann eine erfindungsgemäss ausgebildete Schneidvorrichtung durch bereits geschnittenes Heu so schnell gezogen werden wie Traktoren üblicher Bauart über das Feld gefahren werden können. Ausserdem findet keine Ansammlung von Pflanzensäften und-resten zwischen den Messerbalken statt, was sonst ihre Arbeit hemmen würde. Die frei schwebende Gegenüberstellung der Messerbalken zusammen mit dem Freisein des Raumes zwischen den Messerbalken ermöglichen die sofortige Entlassung aller Reste, die sich bei bekannten Bauarten zwischen den Messerbalken ansammeln und die Messerbalken voneinander wegdrücken.
In dem Mass wie sich die Messerbalken von der in Fig. 8 gezeigten Lage entfernen, in welcher die Zähne übereinander liegen, bis zur Lage nach Fig. 10, in welcher die Zähne des einen Messerbalkens in der Mitte der Zahnlücken des anderen Messerbalkens liegen, schwenken sich die Messerbalken gegeneinan- der, um sich dann wieder voneinander wegzuschwenken, bis wieder eine Lage gemäss Fig. 8 erreicht ist.
Wie durch die Linien 90 und 91 in Fig. 15 gezeigt ist, bewegen sich die Messerbalken abwechselnd zueinander und voneinander bei stets in Berührung bleibenden Schneiden der beiden Messerbalken und unter Beibehaltung der Parallelität der Messerbalken zur Längsrichtung der Schneidvorrichtung.
Es hat sich gezeigt, dass die gezeigte Schneidvorrichtung eine etwa 30% grössere Schneidkapazität hat, als die üblichen Schneidvorrichtungen mit gleicher Messerbalkenlänge und dank der Selbstschär- fung der aufeinander gleitenden Schneiden und der Vermeidung von Torsionsvibrationen etwa 20% weniger Unterhaltungskosten benötigt. Dank dem Abstand der Messerbalken an der Zahnbasis tritt eine Selbstreinigung auf, dank der Tatsache, dass Schmutz, Säfte und dergleichen durchtreten können und kein enger Spalt vorhanden ist, in dem sich solche Materialien ansammeln können mit der Wirkung, dass sie die Schneiden voneinander wegdrücken.
In den in den Fig. 8 bis 14 gezeigten Beispielen werden die Messerbalken auf ihrer ganzen Länge nur dank ihrer Verbindung mit den entsprechend angeordneten Gelenkbolzen 87 in der gewollten Winkelstellung zueinander gehalten. Da der obere Messerbalken 29 eine gewisse Nachgiebigkeit besitzt, so kann er und seine Zähne 47 sich frei an irgendwelche Unregelmässigkeiten des unteren Messerbalkens 34 und dessen Zähne 47 anpassen, mit dem Resultat, dass die Zähne bzw.
Schneiden der beiden Messerbalken auf der ganzen Länge dieser letzteren in gegenseitiger Berührung stehen.
In der in Fig. 17 gezeigten Variante ist der Kopf 93 der Niete 94 des unteren Messerbalkens 34 nicht weggeschliffen ; vielmehr erstreckt er sich oberhalb der ebenen Oberfläche des unteren Messerbalkens und berührt er die nach unten gewendete, ebene Seite des oberen Messerbalkens, an dem die entsprechenden Nietenköpfe versenkt und mit dieser Fläche bündig geschliffen sind. Es ist klar, dass von einer Vielzahl von Nieten des unteren Messerbalkens die meisten wie im Hauptausführungsbeispiel flach geschliffene Köpfe haben können und nur einige wenige gemäss Fig. 17 ausgebildet sein müssen.
In der in Fig. 18 gezeigten Variante ist zwischen dem Basisteil der Messerbalken ein Abstandhaltestab 95 angeordnet. Die Nieten 94 sind wie im Hauptaus führungsbeispiel flach geschliffen. Der Abstandhaltestab hat einen sich gegen die Zähne hin trapezförmig verjüngenden Querschnitt. Im gezeigten Beispiel ist er am Träger 36 angeschweisst. Er könnte aber anstattdessen an einer Klaue 39 oder 41 ausgebildet oder angeschweisst sein. Der obere Messerbalken gleitet auf der oberen, geneigten Seite des Abstandhaltestabes, und der untere Messerbalken gleitet in ähnlicher Weise an der unteren Seite des Abstandhaltestabes.
Er gewährleistet die Querneigung der beiden Messerbalken zueinander. Im übrigen sind die Ausbildung und Arbeitsweise der eben beschriebenen beiden Varianten die gleichen wie diejenigen des Hauptausfüh- rungsbeispieles.
mower
The subject of the invention is a mower with two knife bars arranged one above the other and inclined towards each other, each of which has tooth-like cutting knives and is driven to perform a back and forth movement, characterized in that the knife bars enclose an angle of inclination of at least 50 between them and in perpendicular to each other, so that the cutting edges of the knives of one knife bar are in constant cutting contact with the cutting edges of the knives of the other knife bar during the relative longitudinal movement of the knife bars.
The accompanying drawing shows an exemplary embodiment of the subject matter of the invention.
Fig. 1 is a top plan view of this embodiment coupled to a tractor;
Fig. 2 is a larger-scale elevation of a portion of this embodiment;
Fig. 3 is an enlarged view of the cutting device;
Figure 4 is a longitudinal section taken on line 4-4 of Figure 2;
Fig. 5 is a cross section of the same;
Figure 6 is a longitudinal section of a detail taken on line 6-6 of Figure 5;
Figure 7 is a cross-section of another detail taken on line 7-7 of Figure 5;
Figure 8 is a top plan view of the cutter bars and associated carrier;
Figure 9 is a cross-sectional view taken on line 9-9 of Figure 8;
Figures 10 and 11 are top views similar to Figure 8 without the carrier, with the cutter bars in different positions with respect to one another.
Figures 12 and 13 are cross-sections which correspond to Figures 10 and 11 and are taken along lines 12-12 and 13-13, respectively.
14 is a schematic illustration similar to FIGS. 12 and 13 to clarify a certain vertical movement of the two cutter bars with respect to one another.
Fig. 15 is a schematic view showing the overlapping, lateral and vertical movements of the knife teeth.
Fig. 16 is a schematic and geometrical representation of tooth movement;
FIG. 17 is a cross section corresponding to FIG. 9 of a first variant and
Fig. 18 is a similar cross section of a second variant.
Generally speaking, a cutter structure and associated drive mechanism have been created which can be coupled as a whole to a conventional agricultural tractor. The connection with the tractor is not important and does not form part of the invention. It is sufficient to know that the tractor must have a suitable frame on which the cutting device can be hitched, as well as a power transmission device to which the drive mechanism of the cutting device can be coupled.
In the example shown, the tractor 10 has a chassis or a frame 11 to which the support frame of the cutting device can be attached. The frame 12 is composed of vertical frame parts 13 and horizontal frame parts 14 and can be attached to the frame or chassis 11 by welding or otherwise permanently or then e.g. B. be releasably attached by means of bolts.
Drive mechanism
At the outer end of the horizontal frame parts, a body 16 is mounted in such a way that it can move in a vertical plane with respect to part 14. The frame part 14 is provided with a horizontally arranged, cylindrical sleeve which serves to mount the hub 18 (FIG. 4) on the body 16.
To hold the body 16 or its hub 18 axially, an annular disk 19 is screwed onto it. In the centrally pierced body 16, a crankshaft 21 is rotatably mounted, which is composed of several parts and on one end of which a V-belt pulley 22 is fixed; the other end has the crank pin 23. On this crank pin, a flywheel 24 is mounted, which is eccentric to the crank pin, but is balanced zen cally to the crankshaft. One end of a connecting rod is mounted on the crank pin, the other end of which is hinged to an angle lever 27, which is mounted at point 28 on the body 16.
One end of the angle lever 27 is hinged to the upper cutter bar 29. while the other end of the angle lever 27 is connected by means of a connecting rod 31 to a similar angle lever 32, which is lasered at the point 33 on the body 16 and serves to operate the lower cutter bar 34. The cutter bars 29 and 34 are mounted in a carrier 36 to which a tubular carrier part 37 belongs. It can be seen from this that a rotation of the shaft 21 via the connecting rod and the angle levers causes the cutter bars 29 and 34 to move back and forth with respect to one another and to the body 16.
The details of the design of the cutter bars and the cutter teeth are described below.
The body 16 carries a shoe 51 intended to be placed on the floor. The end of the support tube 37 remote from it is likewise provided with a shoe 53 intended to be placed on the floor and with a shaped rod 54. The actuating members are designed such that the cutter bars 29 and 34 are moved relative to one another by an amount which is twice as large as the tooth pitch or the width of one of the teeth 47 or 48 on the tooth base.
The transmission of the drive to the shaft 21 takes place by means of a V-belt drive 56,57,58, an intermediate shaft 59 and a V-belt drive 61,62. Another drive transmission could also be provided, preferably also one that allows a slip in the event that the teeth 47 and 48 temporarily hit a stone or other obstacle so that the cutting teeth are not destroyed.
As already mentioned, the body 16, and with it the structural unit to which the cutter bars 29 and 34 belong, can be rotated about the axis of the sleeve 18, namely from an effective position to a raised position in which the cutting device is not effective. To bring about such a rotation, a cable 66 is used, which is fastened at the point 67 (FIG. 5) on the body 16, guided over two deflection rollers 68 and 69 mounted on the frame 12 and is attached to a hydraulic piston for actuation.
When the cable 66 is pulled to the right in FIG. 2, the entire cutting device is pivoted up by means of the hub 18; the cutting device can be locked in the raised position by means of a rod 71, one end of which is mounted on the tractor at the point 72 and the other end of which can be attached to a hook attached to the support tube 37.
The sleeve 17 is pivotably mounted on the frame part 14 by means of a pivot pin. Swiveling about the axis of the piston is normally prevented by a shear bolt which can be inserted into the drilled holes in parts 14 and 16 and which yields when subjected to excessive stress.
The frame 14 is pivotably mounted at the point 76 about an axis parallel to the axis of rotation of the shaft 59. It is provided with an arm 77, at the upper end of which a spring 78 engages. One end of a second spring 79 is attached to the body 16 and its other end is connected in a longitudinally adjustable manner to a pull rod 81 which is attached to a tab 82 attached to the frame 14.
During operation, the drive derived from the tractor via the two belt drives and the intermediate shaft is transmitted to the cutter bars. The springs 78 and 79 are adjusted so that the frame 14 carrying the power transmission device and the cutting device is resiliently held in a suitable, predetermined position, and that the cutting device is rotated about the axis of the hub and with a suitable actuation of the cable 66 is held in a suitable position with respect to the ground and the material to be cut.
When the V-belt pulley 22 rotates, the cutter bars 29 and 34 are moved to and fro via the angle levers 27 and 32.
Training of the cutter bars and their teeth
As already mentioned, the cutter bars are carried by a number of upper claws 39 and lower claws 41. The lower claws 41 each have a pair of curved base parts 41a which are fastened at a distance from one another on the support tube 37 with the aid of screw bolts 41b, and which are connected to one another by a horizontal web at their lower edge. The upper claws 39 have a curved base part 39a with a slot 39b extending in the circumferential direction and furthermore have a web 39c on the upper, front edge, which extends parallel to the web 41c.
A clamping screw 39e extending through diametrically opposed holes in the support tube 37 and through the slot 39b enables the upper claw to be attached after the desired spacing between the front edges of the webs 39c and 41c has been set.
The two cutter bars 29 and 34 are displaceable and arranged somewhat loosely in the longitudinally aligned channels 85 which are formed by the different pairs of claws 39 and 41. The lower cutter bar rests on the web 41c of all of the lower claws 41, and the upper cutter bar 29 is overlapped by the web 39c of all of the upper claws 39. Each of the cutter bars 29 and 34 consists of a longitudinal rod 38 and a number of cutting teeth 47 attached to it next to one another. The latter have cutting teeth 48 which converge away from the rod 38, between which the tooth incisions 49 which taper towards the rod 38 are located are. The cutting teeth are conveniently attached to the rods by rivets 47a.
The cutting edges of all the teeth of each of the two cutter bars are located in a common plane and each cutter bar has a flat side, the rivet heads being countersunk on this side. As can be seen from FIGS. 9, 12 and 13, the two cutter bars lie opposite one another with the flat sides just mentioned, forming an acute angle.
At the inner end of each of the two cutter bars, a forked connecting piece 86 is attached, which is hinged to the angle lever 27 or 32 by means of a hinge pin 87 (FIG. 5). One of the connecting pieces, and preferably the upper one 86, is turned sufficiently in the middle part to take into account the point angle mentioned earlier with reference to FIGS. 9, 12 and 13 when the two hinge pins 87 are parallel, so that the two cutting edges of the cutter bar continuously remain in floating contact, as it were, as will be explained in detail later.
The inclined cutting edge extends away from the opposite flat sides so that during the cutting process these edges move the two separated sections of the material to be cut, for example the sections of stalks, away from each other, but at the same time the cutter bars are kept in mutual contact by the reaction. It could well be to mention here that the upper cutter bar rests on the lower cutter bar 34 due to the action of gravity, although the support only takes place at the cutting edges. One can also see that the opposite flat sides delimit a space 38 which is open to the rear and which is completely empty.
Since the upper cutter bar 29 also rests on the lower cutter bar 34, the two cutter bars can move freely with respect to one another, the teeth 47 of one of them sliding past the teeth 47 of the other. The angular position of the two cutter bars with respect to one another in cross-section, i.e. the transverse inclination of the cutter bars, is continuously maintained by the hinge pins 87. The position and movement of the cutter bars with respect to one another, seen in cross-section, on the occasion of the longitudinal movement with respect to one another, is determined by the contact between the cutting edges and the angular position of the two cutter bars with respect to one another.
It is obvious that the cutting edges 48 can converge towards one another at different angles, and that the optimal angular position of the two cutter bars depends to a certain extent on the angle at which the cutting edges converge towards one another. If this angle of convergence is small, the angle of inclination of the two cutter bars must also be small in relation to one another in order to avoid an excessively large drive resistance. If, on the other hand, the angle of convergence is relatively large, the angle of inclination can also be correspondingly larger, without the drive resistance just mentioned becoming excessively large.
In FIG. 16, adjacent teeth of the two cutter bars 29 and 34 that touch one another are shown.
The line X-X is the straight line running parallel to the rods and extending through the support points. F means the force acting in the direction of the line X-X to move the cutter bars back and forth. The other variables are: ABC = slip plane F '= at right angles to slip plane ABC
Component of the force F F "= component of the force F parallel to the sliding surface ABC.
F "is the effective sliding force. A = The angle of convergence between adjacent cutting edges, measured in the plane of one or the other cutter bar. B = Angle between the teeth, measured in a plane that is at right angles to the longitudinal direction of the cutter bar. C = 1/2 Maximum tooth gap width d = Il2 vertical distance between the tooth tips L = bisector of the angle BAC in the
ABC level L '= projection of L into the plane of the cutter bar f = frictional resistance that opposes the movement.
= Angle between the line of action of the driving force F and that of its component F "M = coefficient of friction between cutting edges 48 lying on one another.
It then follows that: d = L. tg b / 2 c = L. tg a / 2 = b. tg a / 2 cos b / 2 d / c = tg = I-. tg b / 2
L / cos b / 2. tg a / 2 tg b / 2. cos b / 2 sinb / 2 tg a / 2 tg a / 2 f = F '. M = F. sin ü. M = frictional resistance F "= F. cos 0
Sliding stops when f = F or when F. sinA. M = F. cosO cos # or M = # = ctg # sin # or M = tga / 2 sin b / 2
The coefficient of friction M can in any case be determined by experiments, but is mostly between 0.2 and 0.5 and on average about 0.3.
With the help of the equations derived above and using the coefficient of friction determined by tests and the angle of convergence of the cutting edges, the critical angle of inclination of the cutter bars to one another at which they block can be calculated. Conversely, if this transverse inclination angle of the cutter bars is assumed and the coefficient of friction is known, the convergence angle of the cutting edges at which the cutter bar is blocked can again be calculated.
If, for example, the value of the angle of convergence of the cutting edges is such that the tangent of half of this angle is equal to the coefficient of friction M, then the sine of the bank angle = 1, and there is then no point in looking for a larger angle A by calculation. In other words, if the coefficient of friction is equal to 0.3, the cutter bars will not block if the angle of convergence of the cutting edges is greater than 33e34 ', regardless of how large the bank angle of the cutter bar is.
Although the equations given above allow the calculation of the maximum permissible bank angle of the cutter bars as a function of the converging angle of the cutting edges and the smallest permissible convergence angle of the cutting edges as a function of the bank angle of the cutter bars, it can still be stated that the preferred relationship is well within the permissible limits lies. Teeth with an angle of convergence of the cutting edges of 45-900 and preferably 600 are best. The angle of inclination of the cutter bars is preferably between 5 and 15o.
Working method
The mode of operation of the described cutting device should already be clear and is only briefly summarized here. The moving apparatus is positioned so that the carrier 36 is arranged horizontally, vertically or in an intermediate position and the tractor is guided parallel to a swath. The drive device described is put into operation to move the cutter bars 29 and 34 back and forth. In practice, the cutter bar stroke is selected so that one tooth of one cutter bar slides back and forth approximately over 3 teeth of the other cutter bar.
The stalks to be cut are picked up between the teeth and quickly sheared off as the cutter bar moves back and forth. The application of the material to be cut to the cutting flanks 47 ensures a continuous mutual contact of the cutting edges by being pressed against each other by the separated sections of the material. This applies both when the cutter bar is arranged horizontally and the bar 29 rests on the bar 34, such as when cutting grass or grain, as well as when the cutter bars are arranged vertically, such as when cutting fence-forming citrus plants and the same.
In the case of knife bars moving back and forth, the cutting edges 47 are in continuous shear contact, although the contact points move continuously. Thanks to the fact that the cutter bars only touch one another with their cutting edges and the space between their opposing surfaces is completely free, the clogging that often occurs in other constructions is avoided. The cutting devices of known types clog z. B. likes to cut heavy alpha grass or other heavy grass and must then be cleaned periodically. In contrast, extensive tests have shown that a cutting device designed according to the invention never becomes clogged even when cutting extremely heavy alpha grass.
In addition, it has been shown that cutting devices of known design clog practically immediately when they are pulled through previously cut hay lying on the ground. In contrast, a cutting device designed according to the invention can be pulled through hay that has already been cut as quickly as tractors of conventional design can be driven over the field. In addition, there is no accumulation of plant sap and residues between the cutter bars, which would otherwise hinder their work. The free-floating juxtaposition of the cutter bars together with the free space between the cutter bars enable the immediate discharge of all residues that collect between the cutter bars in known designs and push the cutter bars away from each other.
To the extent that the cutter bars move away from the position shown in FIG. 8, in which the teeth are superimposed, to the position according to FIG. 10, in which the teeth of one cutter bar lie in the middle of the tooth gaps of the other cutter bar the cutter bars move towards one another, and then pivot away from one another again until a position according to FIG. 8 is reached again.
As shown by the lines 90 and 91 in FIG. 15, the cutter bars move alternately with one another and from one another with the cutting bars of the two cutter bars always in contact and while maintaining the parallelism of the cutter bars to the longitudinal direction of the cutting device.
It has been shown that the cutting device shown has a cutting capacity about 30% greater than the usual cutting devices with the same cutter bar length and, thanks to the self-sharpening of the cutting edges that slide on one another and the avoidance of torsional vibrations, requires about 20% less maintenance costs. Thanks to the spacing of the cutter bars at the tooth base, self-cleaning occurs thanks to the fact that dirt, juices and the like can pass through and there is no narrow gap in which such materials can accumulate with the effect that they push the cutting edges away from each other.
In the examples shown in FIGS. 8 to 14, the cutter bars are held in the desired angular position with respect to one another over their entire length only thanks to their connection to the correspondingly arranged hinge pins 87. Since the upper cutter bar 29 has a certain flexibility, it and its teeth 47 can freely adapt to any irregularities in the lower cutter bar 34 and its teeth 47, with the result that the teeth or
Cut the two cutter bars along the entire length of the latter being in mutual contact.
In the variant shown in FIG. 17, the head 93 of the rivet 94 of the lower cutter bar 34 is not ground away; rather, it extends above the flat surface of the lower cutter bar and touches the flat side of the upper cutter bar, which faces downwards and on which the corresponding rivet heads are countersunk and ground flush with this surface. It is clear that most of a large number of rivets of the lower cutter bar can have flat-ground heads, as in the main exemplary embodiment, and only a few need to be designed as shown in FIG.
In the variant shown in FIG. 18, a spacer bar 95 is arranged between the base part of the cutter bar. The rivets 94 are ground flat as in the main exemplary embodiment. The spacer rod has a cross-section that tapers in a trapezoidal shape towards the teeth. In the example shown, it is welded to the carrier 36. Instead, it could be designed or welded to a claw 39 or 41. The upper cutter bar slides on the upper, inclined side of the spacer bar, and the lower cutter bar similarly slides on the lower side of the spacer bar.
It ensures that the two cutter bars are inclined to one another. Otherwise, the design and mode of operation of the two variants just described are the same as those of the main exemplary embodiment.