PL244688B1

PL244688B1 - Drum cutting unit of a chaff-cutter

Info

Publication number: PL244688B1
Application number: PL438849A
Authority: PL
Inventors: Andrzej Bochat; Marcin Zastempowski
Original assignee: Univ Technologiczno Przyrodniczy Im Jana I Jedrzeja Sniadeckich W Bydgoszczy
Priority date: 2021-08-30
Filing date: 2021-08-30
Publication date: 2024-02-26
Also published as: PL438849A1

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest konstrukcja bębnowego zespołu tnącego do cięcia warstwy materiału roślinnego na kawałki o określonej długości, który ma zastosowanie w maszynach roboczych typu sieczkarnie stacjonarne, samobieżne lub agregatowane z ciągnikiem rolniczym. Bębnowy zespół tnący składa się z wału (1), na którym osadzone są w sposób rozłączny trzy człony robocze (2, 3 i 4) złożone z podwójnych tarcz (2.1), (2.2) i (3.1), (3.2) i (4.1), (4.2), z odpowiadającymi im nożami tnącymi (2.5), (3.5) i (4.5), przy czym człon środkowy (2) ma większą średnicę w stosunku do członów bocznych (3 i 4) zaś tarcze zewnętrzne w członach bocznych (3.2) i (4.1) mają jednakową średnicę, a tarcze podwójne (2.1) i (2.2), (3.1) i (3.2) oraz (4.1) i (4.2) połączone są za pomocą czterech prostokątnych płyt wspornikowych (2.4), (3.4) i (4.4), zaś na obwodzie wszystkich tarcz podwójnych zamocowane są rozłącznie za pomocą śrub noże tnące (2.5), (3,5) i (4.5), przy czym na środkowym członie roboczym (2) noże (2.5) mają kształt podwójnego trapezu, a na bocznych członach roboczych (3 i 4), mają kształt pojedynczego trapezu (3.5) i (4.5).The subject of the invention is the construction of a drum cutting unit for cutting a layer of plant material into pieces of a specific length, which is used in working machines such as stationary, self-propelled forage harvesters or aggregated with an agricultural tractor. The drum cutting unit consists of a shaft (1) on which three working members (2, 3 and 4) consisting of double discs (2.1), (2.2) and (3.1), (3.2) and (4.1) are mounted ), (4.2), with corresponding cutting knives (2.5), (3.5) and (4.5), with the middle member (2) having a larger diameter in relation to the side members (3 and 4) and the outer discs in the side members ( 3.2) and (4.1) have the same diameter, and the double discs (2.1) and (2.2), (3.1) and (3.2) and (4.1) and (4.2) are connected by four rectangular support plates (2.4), (3.4 ) and (4.4), and on the circumference of all double discs, cutting knives (2.5), (3.5) and (4.5) are mounted detachably with screws, and on the middle working member (2), the knives (2.5) have the shape of a double trapezoid, and on the side working members (3 and 4), they have the shape of a single trapezoid (3.5) and (4.5).

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest konstrukcja bębnowego zespołu tnącego do cięcia warstwy materiału roślinnego na kawałki o określonej długości.The subject of the invention is the construction of a drum cutting unit for cutting a layer of plant material into pieces of a specific length.

Wynalazek ma zastosowanie w maszynach roboczych typu sieczkarnie stacjonarne, samobieżne lub agregatowane z ciągnikiem rolniczym.The invention is applicable to working machines such as stationary, self-propelled or aggregated forage harvesters with an agricultural tractor.

Bębnowy zespół tnący stanowi podstawowy zespół roboczy sieczkarni stacjonarnych, samobieżnych oraz agregatowanych z ciągnikiem rolniczym. W skład bębnowego zespołu tnącego wchodzi bęben tnący oraz krawędź przeciw-tnąca. Zadaniem bębnowego zespołu tnącego jest cięcie warstwy materiału roślinnego na części o określonej długości. Zastosowanie tego typu zespołu w sieczkarniach umożliwia uzyskanie wymaganego stopnia rozdrobnienia materiału.The drum cutting unit is the basic working unit of stationary, self-propelled and aggregated forage harvesters with an agricultural tractor. The drum cutting unit includes a cutting drum and a counter-cutting edge. The task of the drum cutting unit is to cut a layer of plant material into parts of a specific length. The use of this type of unit in forage harvesters enables the required degree of material fragmentation to be achieved.

W procesie cięcia bezpośrednio uczestniczą elementy tnące bębnów-noże oraz krawędź przeciwtnąca, której kształt, ustawienie, rodzaj wykonywanego ruchu, sposób działania na warstwę materiału roślinnego, warunkuje odmienność rozwiązań konstrukcyjnych bębnowych zespołów tnących.The cutting elements of the drums - knives and the counter-cutting edge - are directly involved in the cutting process; their shape, positioning, type of movement and method of acting on the layer of plant material determine the different design solutions of drum cutting units.

Bębny tnące mogą mieć konstrukcję otwartą lub zamkniętą. Bęben o konstrukcji otwartej składa się z wału, na którym osadzone są tarcze z otworami. Do tarcz przytwierdzone są imaki nożowe. Noże w zależności od konstrukcji bębna mogą być proste lub wygięte wzdłuż linii śrubowej. Ponadto, wyróżnia się noże jednolite lub dzielone. Bęben tnący jest ułożyskowany w płytach bocznych sieczkarni. Natomiast w bębnie tnącym o konstrukcji zamkniętej na wale, zamiast kilku tarcz, zamocowana jest konstrukcja w postaci zamkniętego walca, na którego pobocznicy rozmieszczone są wsporniki z przymocowanymi do nich nożami tnącymi.Cutting drums may have an open or closed design. The open drum consists of a shaft on which discs with holes are mounted. Knife holders are attached to the shields. Depending on the drum design, the knives may be straight or bent along a helical line. In addition, there are single or divided knives. The cutting drum is mounted in the side plates of the forage harvester. However, in a cutting drum with a closed structure, instead of several discs, there is a closed cylinder structure mounted on the side of which there are supports with cutting knives attached to them.

Ruch obrotowy bębna tnącego powoduje przemieszczanie się wraz z nim noży tnących. Poruszające się względem nieruchomej stalnicy noże powodują na pierwszym etapie zgniot-sprasowanie warstwy materiału roślinnego, a następnie jej przecięcie. Dostarczanie materiału między ostrza noży a stalnicę odbywa się dzięki ruchowi walców wciągająco-zgniatających, które dokonują wstępnego uformowania i zagęszczenia materiału. W znanych rozwiązaniach konstrukcyjnych sieczkarni szczelina między nożami tnącymi a stalnicą wynosi w przybliżeniu 0,4 mm. Wadą i niedogodnością znanych rozwiązań konstrukcyjnych bębnowych zespołów tnących jest to, że charakteryzują się stosunkowo dużym poborem mocy na proces cięcia warstwy materiału roślinnego oraz nadanie energii kinetycznej ruchu cząstek pociętego materiału.The rotation of the cutting drum causes the cutting knives to move with it. The knives moving relative to the stationary shearbar first crush and compress the layer of plant material and then cut it. The material is supplied between the knife blades and the shearbar thanks to the movement of the drawing and crushing rollers, which initially form and compact the material. In known design solutions of forage harvesters, the gap between the cutting knives and the shearbar is approximately 0.4 mm. The disadvantage and inconvenience of the known design solutions of drum cutting units is that they are characterized by relatively high power consumption for the process of cutting a layer of plant material and the kinetic energy of the movement of particles of the cut material.

Dane literaturowe wskazują, że moc pobierana przez bębnowy zespół tnący stanowić może nawet 50-85% całkowitej mocy potrzebnej do pracy sieczkarni. Powyższe wynika z faktu, że istniejące konstrukcje bębnowych zespołów tnących realizują jedynie cięcie poprzeczne materiału roślinnego, czyli na kierunku prostopadłym do kierunku podawania przez walce wciągająco-zgniatające. Cięciu poprzecznemu towarzyszą duże opory i praca cięcia.Literature data indicate that the power consumed by the drum cutting unit may constitute as much as 50-85% of the total power needed to operate the forage harvester. The above results from the fact that the existing designs of drum cutting units only perform transverse cutting of plant material, i.e. in a direction perpendicular to the direction of feeding by the drawing and crushing rollers. Cross cutting is accompanied by high resistance and cutting work.

Według badań naukowych, wartości oporu i pracy cięcia materiału roślinnego nie zależą od powierzchni przekroju cięcia, tak jak w przypadku cięcia metali. Wówczas wartość wykonanej pracy jest wprost proporcjonalna do wielkości przekroju cięcia.According to scientific research, the values of resistance and cutting work of plant material do not depend on the cutting cross-sectional area, as in the case of cutting metals. Then the value of the work done is directly proportional to the size of the cutting cross-section.

Badacz podobnie, jak autorzy wynalazku stwierdził, że mimo zwiększenia powierzchni przekroju cięcia, przy pochyłym i ukośnym cięciu, opory i praca cięcia są mniejsze o 30-40% w porównaniu z cięciem poprzecznym.The researcher, like the authors of the invention, stated that despite the increase in the cutting cross-sectional area, in inclined and oblique cutting, the cutting resistance and work are 30-40% lower compared to transverse cutting.

Ponadto, istniejące konstrukcje bębnów tnących są otwarte lub zamknięte, co wymusza ich bardzo duże prędkości obrotowe w celu nadania rozdrobnionej masie roślinnej wystarczającej energii kinetycznej przez strumień powietrza do jej ruchu w kanale wylotowym na zewnątrz sieczkarni. Strumień powietrza w obszarze oddziaływania bębnowego zespołu tnącego powstaje w wyniku ruchu obrotowego bębna tnącego.Moreover, existing cutting drum designs are open or closed, which forces their rotational speeds to be very high in order to provide the shredded plant mass with sufficient kinetic energy through the air stream to move it in the outlet channel outside the forage harvester. The air stream in the area of influence of the cutting drum unit is created as a result of the rotation of the cutting drum.

Istniejące dotychczas postaci konstrukcyjne bębnów tnących, tj. otwarte i zamknięte nie sprzyjają w sposób wystarczający jego tworzeniu.The existing designs of cutting drums, i.e. open and closed, do not sufficiently support its creation.

Celem rozwiązania według wynalazku jest usunięcie wad i niedogodności znanych rozwiązań, poprzez skonstruowanie bębnowego zespołu tnącego, który zapewni wzrost wydajności przy jednoczesnym zmniejszeniu zapotrzebowania na moc podczas cięcia warstwy materiału roślinnego na sieczkę w sieczkarni.The aim of the solution according to the invention is to eliminate the defects and inconveniences of known solutions by constructing a drum cutting unit that will ensure an increase in efficiency while reducing the power requirement when cutting a layer of plant material into chaff in a forage harvester.

Istotą rozwiązania według wynalazku jest konstrukcja bębnowego zespołu tnącego, w którym bębnowy zespół tnący stanowi wirnik o trzech członach roboczych, z których środkowy ma większą średnicę w stosunku do bocznych. Każdy z członów złożony jest z dwóch podwójnych tarcz osa dzonych na wale napędzającym. Każda z podwójnych tarcz jest łączona za pomocą czterech przyspawanych płyt w kształcie prostokąta. Podwójne tarcze są osadzone na wspólnym wale na wielowypuście. Do tarcz bocznych przymocowane są rozłącznie za pomocą śrub noże tnące o kształcie trapezów osadzone w imakach. Natomiast do środkowej tarczy przymocowane są rozłącznie noże wyprofilowane w kształcie podwójnego trapezu, również osadzone w imakach. Na obwodzie każdej podwójnej tarczy przykręcone są cztery noże o kącie ustawienia krawędzi tnącej 30-45° w stosunku do osi wału.The essence of the solution according to the invention is the construction of a drum cutting unit, in which the drum cutting unit is a rotor with three working members, the middle one of which has a larger diameter than the side ones. Each element consists of two double discs mounted on the driving shaft. Each of the double discs is connected by four welded rectangular plates. The double discs are mounted on a common shaft with a spline. Trapezoid-shaped cutting knives mounted in holders are detachably attached to the side discs using screws. However, knives profiled in the shape of a double trapezoid, also mounted in holders, are detachably attached to the central disc. Four knives with a cutting edge angle of 30-45° in relation to the shaft axis are screwed on the circumference of each double disc.

Bębnowy zespół tnący składa się z wału na którym osadzone są w sposób rozłączny trzy człony robocze złożone z podwójnych tarcz z odpowiadającymi im nożami tnącymi, przy czym człon środkowy który ma większą średnicę w stosunku do członów bocznych, zaś tarcze zewnętrzne w członach bocznych mają jednakową średnicę, a tarcze podwójne połączone są za pomocą czterech prostokątnych płyt wspornikowych, zaś na obwodzie wszystkich tarcz podwójnych zamocowane są rozłącznie za pomocą śrub noże tnące, przy czym na środkowym członie roboczym noże mają kształt podwójnego trapezu, a na bocznych członach roboczych, mają kształt pojedynczego trapezu. Tarcze bębna tnącego przyspawane są do piast, a do tarcz i piasty przyspawany jest promieniowo do odpowiedniego segmentu prostokątny wspornik. Noże bębna mają fazowaną krawędź tnącą.The drum cutting unit consists of a shaft on which three working members are mounted detachably, consisting of double discs with corresponding cutting knives, with the middle member having a larger diameter in relation to the side members, and the outer discs in the side members having the same diameter. , and the double discs are connected by four rectangular support plates, and cutting knives are detachably mounted on the circumference of all double discs with screws, with the knives on the middle working element having the shape of a double trapezoid, and on the side working elements, they having the shape of a single trapezoid. . The cutting drum discs are welded to the hubs, and a rectangular bracket is welded radially to the appropriate segment to the discs and the hub. The drum knives have a beveled cutting edge.

Zaletą techniczną wynalazku jest to, że bębnowy zespół tnący sieczkarni umożliwia cięcie ukośne warstwy materiału roślinnego na kawałki o określonej długości.The technical advantage of the invention is that the drum cutting unit of the forage harvester enables diagonal cutting of a layer of plant material into pieces of a specific length.

Konstrukcja bębnowego zespołu tnącego sieczkarni umożliwia cięcie ukośne warstwy materiału roślinnego na dwóch kierunkach pod kątem 30-45°, oraz wytwarza strumień powietrza niezbędny do transportu pociętego materiału w kanale wylotowym sieczkarni. Cięcie ukośne w zakresie kąta od 30-45°, w stosunku do osi wału zapewnia znaczne zmniejszenie oporów cięcia w stosunku do cięcia poprzecznego, a co za tym idzie zmniejszenie jednostkowego zużycia energii na proces cięcia.The design of the drum cutting unit of the forage harvester enables oblique cutting of layers of plant material in two directions at an angle of 30-45°, and generates an air stream necessary to transport the cut material in the outlet channel of the forage harvester. Oblique cutting at an angle of 30-45° in relation to the shaft axis ensures a significant reduction in cutting resistance compared to cross cutting, and thus reduces the specific energy consumption for the cutting process.

Ponadto, zwiększeniu ulega wydajność cięcia ze względu na większą długość linii cięcia. Krawędź przeciw-tnąca nie jest odcinkiem prostym płaskownika z czym mamy do czynienia przy cięciu poprzecznym, lecz ma kształt litery „V” o kącie rozwarcia odpowiednio 120-90°.Moreover, cutting efficiency is increased due to the longer length of the cutting line. The counter-cutting edge is not a straight section of a flat bar, as is the case with cross-cutting, but is V-shaped with an opening angle of 120-90°, respectively.

Zastosowanie wsporników tarcz obrotowych w kształcie prostokąta powoduje wytworzenie strumienia powietrza i transport pociętego materiału kanałem wylotowym na zewnątrz sieczkarni, dzięki czemu uzyskuje się zwiększenie wydajności i zmniejszenie zapotrzebowania na moc, co wynika z faktu, że obracający się bęben tnący wyposażony w podwójne tarcze z nożami trapezowymi na obwodzie pracuje nie tylko jako urządzenie do przecinania warstwy materiału, ale również jako rzutnik.The use of rectangular rotating disc supports creates an air stream and transports the cut material through the outlet channel outside the forage harvester, resulting in increased efficiency and reduced power demand, which results from the fact that the rotating cutting drum is equipped with double discs with trapezoidal knives. on the perimeter it works not only as a device for cutting the material layer, but also as a projector.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania, na rysunku schematycznym na którymThe subject of the invention is presented in an embodiment, in a schematic drawing in which:

Fig. 1 przedstawia bębnowy zespół tnący w przekroju wzdłużnym.Fig. 1 shows the drum cutting unit in longitudinal section.

Fig. 2 przedstawia bębnowy zespół tnący kładzie miejscowym.Fig. 2 shows the drum cutting unit laid locally.

Bębnowy zespół tnący sieczkarni składa się z wału 1, na którym osadzone są trzy człony robocze 2, 3, 4, przy czym każdy z członów złożony jest z dwóch tarcz oznaczonych odpowiednio 2.1,2.2, 3.1, 3.2, 4.1 i 4.2, przyspawanych do piast 2.3, 3.3 i 4.3, osadzonych na wielowypuście wału 1.The drum cutting unit of the forage harvester consists of a shaft 1 on which three working elements 2, 3, 4 are mounted, with each element consisting of two discs marked 2.1, 2.2, 3.1, 3.2, 4.1 and 4.2, respectively, welded to the hubs 2.3, 3.3 and 4.3, mounted on the spline of shaft 1.

Tarcze podwójne 2.1 i 2.2 w sekcji środkowej 2 mają jednakową średnicę i większą od średnic tarcz w sekcjach bocznych 3 i 4. Przy czym średnica tarcz 3.2 i 4.1 jest równa oraz średnica tarcz 3.1 i 4.2 jest również równa, ale większa od średnicy tarcz 3.2 i 4.1.The double discs 2.1 and 2.2 in the central section 2 have the same diameter and are larger than the diameters of the discs in the side sections 3 and 4. The diameter of the discs 3.2 and 4.1 is equal and the diameter of the discs 3.1 and 4.2 is also equal, but larger than the diameter of the discs 3.2 and 4.1.

Tarcze podwójne w poszczególnych członach są połączone ze sobą za pomocą czterech płyt wspornikowych w kształcie prostokąta 2.4, 3.4 i 4.4. Płyty te są przyspawane promieniowo co 90 stopni do tarcz oraz do piasty.Double discs in individual sections are connected to each other using four rectangular support plates 2.4, 3.4 and 4.4. These plates are welded radially every 90 degrees to the discs and to the hub.

Do tarcz członów bocznych 3 i 4 przymocowane są noże tnące w kształcie trapezu 3.5 i 4.5 w sposób rozłączny za pomocą śrub 5.Trapezoidal cutting knives 3.5 and 4.5 are detachably attached to the discs of side members 3 and 4 using screws 5.

Natomiast do tarcz członu środkowego przymocowane są noże w kształcie podwójnego trapezu 2.5 również rozłącznie za pomocą śrub 5.However, double trapezoidal knives 2.5 are attached to the discs of the middle section, also detachably using screws 5.

Na obwodzie każdego z trzech członów 2, 3 i 4 przymocowane są 4 noże o kątach ustawienia krawędzi przeciw-tnącej w zakresie 30-45 stopni w stosunku do osi wału 1.On the circumference of each of the three sections 2, 3 and 4, there are 4 knives with counter-cutting edge angles ranging from 30 to 45 degrees in relation to the axis of shaft 1.

Ostrza noży powstały na skutek sfrezowania jednej z krawędzi w przypadku noży 3.5 i 4.5 oraz dwóch krawędzi w przypadku noża 2.5.The knife blades were created by milling one of the edges in the case of knives 3.5 and 4.5 and two edges in the case of knife 2.5.

W wyniku ruchu obrotowego bębna następuje cięcie warstwy materiału roślinnego na linii pomiędzy nożami 2.5, 3.5 i 4.5 oraz krawędzią przeciw-tnącą 7.As a result of the rotation of the drum, the layer of plant material is cut on the line between the knives 2.5, 3.5 and 4.5 and the counter-cutting edge 7.

Claims

1. Drum cutting unit of a forage harvester for cutting a layer of plant material into chaff, characterized in that it consists of a shaft (1) on which three working members (2), (3) and (4) composed of double discs (2.1), (2.2) and (3.1), (3.2) and (4.1), (4.2), with their corresponding cutting knives (2.5), (3.5) and (4.5), the middle member (2) having larger diameter in relation to the side members (3) and (4), and the external discs in the side members (3.2) and (4.1) have the same diameter, and the double discs (2.1) and (2.2), (3.1) and (3.2) and (4.1) and (4.2) are connected by four rectangular support plates (2.4), (3.4) and (4.4), and cutting knives (2.5), ( 3.5) and (4.5), where on the central working member (2), the knives (2.5) have the shape of a double trapezoid, and on the side working members (3) and (4), they have the shape of a single trapezoid (3.5) and (4.5).

2. Cutting drum according to claim 1, characterized in that the discs (2.1), (2.2); (3.1), (3.2) and (4.1), (4.2) are welded to the hubs (2.3), (3.3) and (4.3), and a radial rectangular bracket is welded to the discs and the hub: in segment 2, the bracket (2.4), in segment 3 there is a support (3.4), and in segment 4 there is a support (4.4).

3. Cutting drum according to claim 1, characterized in that the knives (2.5), (3.5) and (4.5) have a chamfered cutting edge.