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Mähmaschine
Die Erfindung betrifft eine Mähmaschine mit zwei übereinander angeordneten, nach vorn zu gegeneinander geneigten Messerstangen, von denen jede zahnartige Schneidmesser aufweist und zur Ausführung einer Hin- und Herbewegung angetrieben ist. Bei derartigen Mähmaschinen ist es von grosser Wichtigkeit, dass die Messer nicht nur nach vorn konvergierend angeordnet sind, sondern einen bestimmten, zwischen ihnen eingeschlossenen Winkel nicht unterschreiten, da andernfalls Verstopfungen und sonstige Betriebsstörungen auftreten können.
Diese Mängel werden erfindungsgemäss dadurch behoben, 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 ständiger Schneidberührung miteinander stehen.
Bei einer bekannten Mähmaschine mit zwei hin-und hergehend angetriebenen Messerstangen sind die Messer nach vorn zu geringfügig konvergierend angeordnet. Der zwischen den beiden Messern eingeschlossene Winkel ist jedoch so klein, dass er zur Verhütung von Verstopfungen nicht beitragen kann. Der wesentliche Mangel dieser bekannten Mähmaschine ist jedoch darin zu sehen, dass die Schneidkanten der Messer sich bei ihrer relativen Bewegung nicht entlang ihrer ganzen Schneidkantenlänge berühren. Die zu mähenden Pflanzen werden hiebei nicht glatt durchschnitten, sondern zwischen den Messern zerquetscht, so dass es zu Verstopfungen kommen kann.
Eine andere bekannte Mähmaschine zelgtim Gegensatz zur Erfindung nur eine hin- und hergehend angetriebene, zwischen einer oberen und einer unteren feststehenden Gegenmesserstange angeordnete Messerstan-
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de Gegenmesserstange einen kleinen Winkel mit ihr einschliesst. Da die untere feststehende Gegenmesserstange und die bewegliche Messerstange flach aneinander anliegen, lassen sich durch die zwischen die Messer gelangenden Pflanzenteile Verklemmungen nicht vermeiden. Weiterhin ist zu bemerken, dass die Messer der oberen feststehenden Gegenmesserstange und die Messer der beweglichen Messerstange sich in senkrechter Richtung nicht relativ zueinander bewegen können, so dass die Schneidkanten einen Abstand voneinander aufweisen und keine einwandfreie Schneidwirkung erzielt werden kann.
In diesem Falle wird also durch die Neigung der oberen Gegenmesserstange die Schneidwirkung nicht nur verschlechtert, sondern die Gefahr der Verklemmung durch nicht abgescherte, sich umbiegende Halme od. dgl. noch vergrö- ssert.
Diese Nachteile werden erfindungsgemäss mit Sicherheit vermieden.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen einiger Ausführungsbeispiele hervor.
Fig. 1 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung und zeigt diese an einem Traktor befestigt, Fig. 2 ist eine Darstellung der Bauart der Messerstangen und der Zähne sowie des dazugehörigen Lagers mit fortgebrochenen Teilen und in vergrössertem Massstab, Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2, Fig. 4 ist eine Darstellung ähnlich der Fig. 2, jedoch im Interesse der Klarheit ohne das Lager, Fig. 5 ist eine An-
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sicht ähnlich der Fig. 4 und zeigt die Messerstangen, jedoch in einer andern Lage, Fig. 6 ist ein Schnitt nach der Linie 6., 6 der Fig. 4.
Fig. 7 ist ein Schnitt nach der Linie 7-7 der Fig. 5, Fig. 8 ist eine schema- tische Darstellung und zeigt den Grad einer relativen senkrechten Bewegung zwischen den Messerstangen,
Fig. 9 ist eine schematische Darstellung und zeigt die relativen überlappenden seitlichen und senkrechten
Bewegungen der, Messerstangenzähne, Fig. 1P ist eine schematische und geometrische Wiedergabe der
Zahnbewegung, Fig. 11 ist eine Ansicht ähnlich der Fig. 3 und zeigt eine abgewandelte Form eines Mes- serstangenlagers und Fig. 12 ist eine weitere Ausführungsform einer Messerstangenlagerung.
Aus den Zeichnungen geht hervor, dass mit der vorgesehenen Mähmaschinenbauart und dem Messer- stangeneinbau eine Mähmaschine geschaffen worden ist, welche an einem bekannten Traktor mit Rädern angeordnet werden kann. Die Verbindung mit dem Traktor ist unwichtig und bildet keinen Teil der Er- findung. Der Traktor muss nur mit einem geeigneten Rahmen versehen sein, an dem eine solche Vorrich- tung zusammen mit einer Kraftentnahmevorrichtung aufgehängt werden kann, von welcher die Kraft zum
Antrieb der Messerstangen abgenommen werden kann.
Der Traktor muss einen seitlich abstechenden Rahmen 12 aufweisen, welcher den Aufhängerahmen für die Mähmaschine bildet. Der Rahmen 12 besteht aus lotrechten Rahmenteilen 13 und waagrechten Tei- len 14 und kann durch geeignete Mittel entweder dauerhaft, beispielsweise durch Schweissen, oder ab- nehmbar, beispielsweise durch Muttern und Bolzen usw. an dem Traktor befestigt werden.
Die Messerstangen 15, 16 werden durch mehrere auf Abstand gehaltene untere Gussteile 21 und obere
Gussteile 22 gestützt. Die unteren Gussteile 21 haben je zwei bogenförmige Ansatzstücke 21a, die an einem am Rahmen 12 befestigten Auslegearm 18 mit Abstand in Längsrichtung derselben angeordnet und durch eine im wesentlichen waagrechte Lasche 21c am vorderen unteren Ende des Armes 18 miteinander verbunden sind. Die Ansatzstücke 21 sind durch Schrauben 21b an dem Arm 18 befestigt. Die oberen Gussteile 22 weisen je ein bogenförmiges Ansatzstück 22a auf, welches zwischen den Ansatzstücken 21 an dem Arm 18 befestigt ist und einen Schlitz 22b besitzt, der den Umfang des Armes 18 umfasst. Der obere Gussteil 22 weist an seinem vorderen oberen Ende eine obere Lasche 22d auf, die mit Abstand von der unteren Lasche 21c angeordnet ist.
Durch den Schlitz 22b wird eine Kopfschraube 22c geführt, wobei der Arm 18 und der Schlitz einen einstellbaren Abstand der Laschen 21c und 22d ermöglichen.
Die beiden Messerstangen 15 und 16 werden gleitend und etwas locker in den ausgerichteten Kanälen 23. welche zwischen den Gussteilen 22 und 21 vorgesehen sind, aufgenommen. Die untere Stange ruht auf der Lasche 21c und die obere Stange berührt die Lasche 22d. Jede Messerstange besteht aus einem länglichen Läufer oder einer Stange 24, welche mehrere quer zu der Stange verlaufende Zähne 19 aufweist. Die Zähne sind jeweils mit nach aussen zusammenlaufenden Schneidrändern 25 versehen, welche nach innen zusammenlaufende Lücken 26 zwischen den Zähnen bilden. Die Zähne werden mittels Nieten 19a oder andern geeigneten Mitteln an den Stangen befestigt. Jede Messerstange besitzt im wesentlichen flache Seiten und die Schneidränder ihrer Zähne sind in einer gemeinsamen Ebene angeordnet.
Wenn die Zähne 19 mittels Nieten befestigt werden, können diese versenkt werden, damit ein Vorstehen von den flachen Seiten vermieden wird. Wie es in den Fig. 3. 6 und 7 gezeigt ist, werden die Messerstangen in den Kanälen 23 aufgenommen, wobei ihre flachen Seiten einander im spitzen Winkel zugewendet sind.
Am inneren Ende jeder Messerstange 15 und 16 ist ein gabelförmiges Joch angeordnet. Diese Joche sind durch im wesentlichen parallele Bolzen einzeln mit den Antriebsarmen verbunden. Eines der Joche, vorzugsweise das obere Joch, ist zwischen seinen Bolzen und seiner Messerstange ausreichend verdreht oder - mit andern Worten - auf seiner Messerstange mit leichter Verdrehung angeordnet, so dass die Messerstangen in Querrichtung auseinanderlaufend in einem spitzen Winkel gehalten werden, wobei die Schneidränder der Zähne ununterbrochen miteinander in schwingender Berührung stehen. Die Ränder 25 der Zähne sind zu der gegenüber den flachen Seiten angeordneten Seite hin abgeschrägt, so dass sich beim Hindurchziehen der Maschine durch Futter oder anderes zu schneidendes Material die Abkantungen die Messerstangen zueinander bewegen.
Die obere Messerstange 15 ruht auf Grund der Schwerkraft auf der unterenMesserstange 16, wobei sich diese nur auf ihren Schneidrändern berühren. Es ist ebenfalls zu beachten. dass die flachen Seiten zwischen den Messerstangen einen offenen Zwischenraum 27 bilden, welcher von allen Hindernissen freigehalten werden kann. Da die obere Stange 15 auf der unteren Stange 16 ruht, können sich die Stangen frei aufeinander und voneinander bewegen, wenn die Zähne 19 der einen Stange die Zähne 19 und Lücken 26 der andern Stange überqueren. Die Querwinkelstellung der Messerstangen wird durch die Bolzen und die Winkelstellung, in welcher diese mit ihren entsprechenden Stangen verbunden sind, erreicht und ständig aufrechterhalten.
Der jeweilige Abstand und die Bewegung der Messerstangen aufeinander und voneinander während der in Längsrichtung stattfindenden Hin-und Herbewegung wird durch den Eingriff der Ränder
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und die, Querwinkelstellung der Messerstangen bestimmt.
Die Schneidränder 25 können in verschiedenen Winkeln nach aussen zusammenlaufen. Ebenfalls hängt die günstigste Querwinkelstellung der Messerstangen etwa vor dem Winkel zwischen den nach aussen zusammenlaufenden Schneidrändern ab. Wenn daher der Winkel klein ist, muss die Querwinkeleinstellung gering sein, um einen übermässigen Antriebswiderstand oder ein Verklemmen zu verhindern. Umgekehrt kann die Querwinkelstellung entsprechend grösser sein, wenn der eingeschlossene Winkel entsprechend grö- sser ist, ohne dass dabei die Gefahr eines übermässigen Antriebswiderstandes oder eines Verklemmens besteht.
In der Fig. 10 werden einander benachbarte Zähne 19 der Messerstangen 15 und 16 im Eingriff gezeigt. Die Linie X-X zeigt die Berührungslinie zwischen den Zähnen parallel zu den Läufern 24. F ist die bewegende Kraft, die auf der Linie X-X ausgeübt wird und zur Hin- und Herbewegung der Messerstangen erforderlich ist.
Die andern Faktoren sind :
ABC = Gleitebene,
F = Antriebskraft in Längsrichtung der Läufer 24, F'= Komponente der Kraft F senkrecht zur Ebene der Gleitebene ABC, Fit = Komponente der Kraft F parallel zur Ebene der Gleitebene ABC ; F"ist die wirkliche Gleit- kraft, a = Winkel zwischen den Schneidrändern der Zähne, in der Ebene beider Stangen gemessen, b = Winkel zwischen den Zähnen, gemessen in der Querebene und senkrecht zu den Messer- stangen, c = die Hälfte des grössten waagrechten Abstandes zwischen den Zahnspitzen, d = halber senkrechter Abstand der Zahnspitzen, l = Halbierungslinie eines Winkels BAC in der Ebene ABC, l'=1 auf die Ebene der Messerstange projiziert, f = bewegungsverzögernde Reibungskraft, e = Winkel zwischen Antriebskraft F und der Gleitebene,
M = Reibungskoeffizient zwischen miteinander im Eingriff stehenden Schneiden,
Z = Mittelpunkt.
Daraus ergibt sich folgendes : d = L tg B/2
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f = F'M = F sin e x M = Reibungskraft F"=Fcose Die Gleitbewegung hört auf, wenn f = F oder wenn
F sin e M = F cos e
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emalerweibe zwischen 0, 2 und 0, 5 und nähert sich häufig 0, 3. Mit der abgeleiteten Formel und bei Kenntnis des Wertes M durch Versuche kann der eingeschlossene Winkel als gegeben angenommen und der kritische Querwinkel zwischen den Messerstangen, bei dem die Stangen sperren, errechnet werden. Umge- kehrt kann in ähnlicher Weise bei einer gegebenen Querwinkeleinstellung zwischen den Stangen und bei durch Versuche ermittelten Reibungskoeffizienten der kritische Winkel zwischen den Zähnen, bei welchem eine Sperrung eintritt, errechnet werden.
Ferner ist beispielsweise der Winkel zwischen den Rändern der Zähne derart, dass der Tangens des halben Winkels gleich dem Reibungskoeffizienten M ist ; der Sinus des Winkels zwischen den Ebenen der Messer wird eine Einheit sein, und daher ist es nicht zweckmässig, einen grösseren Winkel A zu berechnen. Mit andern Worten : Bei einem Reibungskoeffizienten von 0, 3 fin-
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det kein Sperren der Messerstangen statt, wenn der zwischen den Rändern der Zähne eingeschlossene Winkel grösser als 33 24 min ist, wobei die Querwinkelstellung der Messerstangen gleichgültig ist.
Während die genannte Formel die Errechnung der kritischen höchsten Querwinkelstellung der Messerstangen mit Bezug auf die von den Zähnen eingeschlossenen Winkel und die Berechnung des kritischen kleinsten Winkels zwischen den Zähnen, ausgedrückt durch die Querwinkelstellung der Messerstangen, gestattet, liegt die bevorzugte Beziehung innerhalb der zulässigen Winkelbereiche. Zähne mit zwischen ihnen eingeschlossenen Winkeln von 45 bis 900 sind geeignet, wobei etwa 600 der bevorzugte Wert ist. Die Querwinkelstellung zwischen den Messerstangen ist vorzugsweise 5-150.
Die Arbeitsweise der Messerstangenanordnung wird kurz zusammengefasst. Die Mähmaschine wird so angeordnet, dass der Tragarm 17 waagrecht, senkrecht oder zwischen diesen beiden Stellungen liegt, und der Traktor 10 wird parallel einem Rasenstreifen, der gemäht oder geschoren werden soll, angetrieben Die Antriebsanordnung wird gegensinnig betätigt, um die Messerstangen 15 und 16 hin-und herzubewegen. In handelsüblichen Ausführungsformen der Erfindung ist das Ausmass der Hin- und Herbewegung derart, dass ein Zahn einer Stange während einer Betätigung drei Zähne auf der gegenüberliegenden Stange berührt.
Da die Messerstangenanordnung in einer Querbewegung geführt wird, wird das zu schneidende erfasste Material zwischen den Zähnen aufgenommen und bei der Hin- und Herbewegung der Stangen schnell geschnitten. Die Berührung dieses Materials mit den abgeschrägten Schneidrändern 25 sichert eine ununterbrochene Zusammenwirkung der Schneidränder der zusammengepressten Gussteile 22 und 21 mit dem zu schneidenden Material. Dies gilt ebenso für eine waagrechte Anordnung, wobei die Stange 15 auf der
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rechte Anordnung der Messerstangen, wie es beim Heckenschneiden und beim Beschneiden von Zierbäumen u. dgl. vorkommt.
Bei der Hin- und Herbewegung der Stange befinden sich die Schneidränder 25 ununterbrochen in Schereingriff, obwohl die Berührungspunkte ununterbrochen fortlaufen, wenn die Zähne einer Stange die Zähne und Ausschnitte der andern Stange überqueren. Da die Messerstangen an allen Punkten, mit Ausnahme ihrer einander berührenden Schneidränder, voneinander auf Abstand gehalten sind und alle Hindernisse zwischen den Stangen vermieden werden, wird die bekanntermassen auftretende Verstopfung behoben. Die bekannten Messer verstopfen sich beispielsweise mehrmals bei schwerem"Alfalfa"oder anderem schweren Gras und müssen regelmässig gereinigt werden.
Die Messerstangenanordnung gemäss der Erfindung hat sich bei überaus schwerem Alfalfa oder anderem Gras auch beim Mähen von sehr grossen Flächen in einer handelsüblichen Ausführungsform niemals verstopft. Ferner verstopfen sich bekannte Messer fast sofort, wenn sie durch bereits geschnittenes Gras, das auf dem Boden liegt, gezogen werden. Im Gegensatz dazu kann die Messerstangenanordnung der Erfindung ohne zu verstopfen durch bereits geschnittenes Gras mit Geschwindigkeiten gezogen werden, die fast denen gleichkommen, mit denen bekannte Traktoren bei der Feldarbeit fahren. Ausserdem findet keine Anhäufung von Pflanzensäften oder Abfallteilen zwischen den Messerstangen statt, was auf jeden Fall ihre Tätigkeit stören würde.
Die freischwimmende Anordnung der Stangen zueinander unter Ausschaltung wesentlicher Behinderung zwischen ihnen gestattet die sichere Abführung aller Abfälle, die sich sonst zwischen den bekannten Stangen ansammeln und die Stangen auseinanderpressen.
Wenn die Zähne 19 während der Hin- und Herbewegung der Stangen ihre Lage gemäss der Fig. 2 verlassen, haben die Stangen das Bestreben, sich enger aufeinander zuzubewegen, während sich die Zähne in die in der Fig. 4 gezeigte Stellung in die Lücken 26 hineinbewegen. Bei fortschreitender Bewegung haben die Stangen das Bestreben, sich auseinanderzubewegen, während sich die Zähne von den Ausschnitten entfernen. Wie es in der Fig. 9 durch die Linie 28 und 29 angegeben ist, bewegen sich die Stangen fortlaufend aufeinander zu und voneinander fort, während sich ihre Zähne ununterbrochen mit den Stangen in Eingriff befinden, wobei die Stangen ständig parallel zu ihren Ausgangsstellungen verbleiben.
Es ist festgestellt worden, dass die Mähmaschine gemäss der Erfindung um 30% leistungsfähiger ist als die bekannten Messerstangeneinbauten für dieselbe Rasenstreifenbreite und infolge der schäumenden Wirkung der in Gleiteingriff stehenden Zähne und der Ausschaltung von Drehschwingungen mit um etwa 20% geringeren Unterhaltkosten arbeitet.
Wie es in den Fig. 2-8 gezeigt ist, sind die Messerstangen so voneinander auf Abstand gehalten, dass die Zähne 19 an ihren Füssen auseinandergehalten sind, was zur Folge hat, dass die Zähne nur an ihren Schneidrändern zusammenwirken. Dies dient einer selbstreinigenden Tätigkeit, da Schmutz, Kraftstoff, Flüssigkeit usw. sich frei von den Zähnen entfernen können und keine enge Toleranz vorhanden ist, die dazu neigen würde, die Materialien anzuhäufen und die Schneidzähne auseinanderzupressen.
Bei den in den Fig. 2-8 gezeigten Beispielen werden die Messerstangen nur auf Grund der Kipp- und
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Abstandsverbindung der oberen Messerstange an ihrem Verbindungspunkt mit dem Antrieb mittels Bolzen über ihre gesamte Länge auseinandergehalten. Da die obere Messerstange 15 eine ihr innewohnende Fe- derung aufweist, kann sich diese auf jegliche Unregelmässigkeiten in der unteren Messerstange 16 einstel- len, was zur Folge hat, dass die oberen und unteren Zähne über die gesamte Länge der Stangen stets mit- einander in Berührung sind.
In einer abgewandelten Form der Erfindung, die in der Fig. 11 gezeigt ist, ist der Kopf 30der Niete 31 der unteren Messerstange 16 nicht abgeschliffen worden, sondern verbleibt in seiner Stellung und erstreckt sich nach oben oberhalb der Ebene der Oberseite des unteren Zahnes 19. Er berührt ausserdem die Unter- seite des oberen Zahnes 19. Es ist offensichtlich, dass die Füsse der Zähne 19 um die Höhe der Nietköpfe
30 voneinander auf Abstand gehalten werden. Es können alle Köpfe der Nieten 31 oder nur bestimmte von ihnen verbleiben und viele entfernt werden. Um den Erfordernissen dieser Abwandlung zu genügen, brau- chen nur so viele Nietköpfe zu verbleiben, wie erforderlich ist, um die Messerstangen und die benachbar- ten Zahnflüsse auf Abstand zu halten.
Die Arbeitsweise und die Wirkung dieser abgewandelten Form ist mit derjenigen identisch, die in Verbindung mit der bevorzugten Ausführungsform nach den Fig. 2-8 be- schrieben wurde.
Bei der in der Fig. 12 gezeigten Abwandlung ist eine Abstandsstange 32 zwischen den Füssen der Zähne 19 angeordnet. Die Nieten 31 sind in derselben Weise abgeschliffen, wie bei der in den Fig. 2-8 ge- zeigten Ausführungsform. Die Abstandsstange 32, welche an dem Tragarm 17 angeschweisst ist, ist jedoch mit nicht parallelen schrägen oberen und unteren Oberflächen versehen. Die Abstandsstange kann auch mit einem der unterstützenden Gussteile 22 oder 21 aus einem Stück gebild-et oder daran angeschweisst werden. Der obere Messerstangeneinbau 15 liegt auf der oberen abgeschrägten Oberfläche auf, und der untere Messerstangeneinbau 16 und seine zusammenwirkenden Zähne wirken mit der unteren Oberfläche der Abstandsstange 32 zusammen.
Zweckder Abstandsstange 32 ist es, die Stangen 15 und 16 in derselben Weise wie bei der in den Fig. 2-8 gezeigten Abwandlung auf Abstand zu halten und die Köpfe 30 der Nieten 31 in derselben Weise, wie es in der Fig. 11 gezeigt ist, zu verwenden. 1m übrigen ist die Arbeitsweise der Abwandlung und ihre Anwendung die gleiche wie diejenige der Abwandlung gemäss der Fig. 11 und wie die bevorzugte Ausführungsform nach den Fig. 2-8.
Obwohl die Erfindung in der vermeintlich besten und praktischten Ausführungsform beschrieben worden ist, sind doch Abweichungen möglich, und die Erfindung ist nicht auf die bekanntgegebenen Einzelheiten beschränkt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Mähmaschine mit zwei übereinander angeordneten nach vorn zu gegeneinander geneigten Messerstangen, von denen jede zahnartige Schneidmesser aufweist und zur Ausführung einer Hin- und Herbewegung angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Messerstangen (15, 16) einen Neigungswinkel von wenigstens 50 zwischen sich einschliessen und in senkrechter Richtung zueinander beweglich sind, so dass die Schneidkanten (25) der Messer (19) der einen Messerstange (15) während der relativen Längsbewegung der Messerstangen (15, 16) mitdenSchneidkanten (25) derMesser (19) der andern Messerstange (16) in ständiger Schneidberührung miteinander stehen.