CN102548390A - 树木收割机 - Google Patents

Abstract

一种树木收割机适合于收割成排小树，以作为生物量的来源，该树木收割机具有收割机机头，该收割机机头带有碎木机滚筒和互补的铁砧。提取前部具有至少一个螺旋体和导向构件，例如导向轨或反向旋转的螺旋体，从而在树木的枝干被底切割刀切割时和切割之后将树木保持在大致竖直的位置。该提取前部具有支撑板和输送机，其与至少一个螺旋体或者导向构件对相配合，从而将树木输送到碎木机滚筒周围的位置，以在将树木保持在大致竖直位置的同时被碎木机滚筒上方的至少一对咬送辊接合。所述或者每对咬送辊在仍保持树木在大致竖直位置的同时将树木向下(并向后)供给到碎木机滚筒，以用于转换成生物量，例如木屑。所述收割机可以具有两个或更多个收割机机头，其进行并排布置，从而能够对毗邻排的树木进行收割。

Description

树木收割机

技术领域

本发明涉及树木收割机。

本发明特别涉及(但并不限制于)适合于收割灌木、矮林或小树苗的树木收割机，其中这些树木优选地为成排地以规则间距被种植。

背景技术

词典

术语“小树”在贯穿说明书当中应当用于描述灌木和树木，其具有单一枝干的树苗形式；或者具有从树桩或者树块茎中大体向上延伸的多个矮林枝干；并且通过实例的方式，该术语“小树”包括澳大利亚本地的桉树(Eucalyptus)和金合欢属树(Acacia)属的树木；并且包括欧洲和北美本土的柳属(Salix)和杨属(Populus)的树木。

术语“大致竖直位置”在贯穿说明书当中应当用于表示树木的枝干相对于竖轴Z的倾斜角度(优选地)不超过30°。

现有技术

在澳大利亚已经提出种植桉树(Eucalyptus)和金合欢属树(Acacia)属的树木来作为解决人类问题的基于生态的方案。

由于桉树(Eucalyptus)和金合欢属树(Acacia)属生长很快，它们的生物量可以被用作“可再生”能源，因为树木能够每2-6年就进行一次收割。

种植这些树木的第二个益处是：该属内的某些树木是耐盐性的，因此可以种植在例如西澳大利亚地区，其中增大的盐分级别延缓了其它农作物的生长。所述树木还有助于降低河床，从而减少了土壤表面附近的盐分级别的增大。

并且，它们将吸收大气中的CO₂气体，从而有助于对抗全球变暖。

该提议的一个妨碍因素是经济性收割树木以及将生物量从树木生长区域运输到工业处理厂的能力，所述工业处理厂例如是电力发电厂，其将处理生物量，以产生活性炭或者油，并进行发电。

利用现有的树木收割机无法实现经济上可行的收割成本和运输成本。

在欧洲，例如在“Claas”、“Krone”、“New Holland”和“John Deere”商标下进行销售的树叶收割机/玉米收割机/谷物收割机的类型已经被修改成收割特定的树木。这种“现有技术”修改的收割机的实例将会参考附图中的图1至3来进行描述。然而，这些修改的收割机仅仅用来收割欧洲的落叶树种，这些数种大体具有小的直径、直的枝干，并且仅仅在它们掉完树叶之后才进行收割。

发明内容

本发明的目的是提供一种用来收割小树(如前所定义的那样)或者类似物的方法。

本发明的优选目的是提供一种用于树木收割机的收割机机头，其适合于收割小树(如前所定义的那样)或者类似物。

另一个优选目的是提供这样一种收割机机头，其能够沿着一排树木连续前进。

再一优选目的是提供这样一种机头，其中在树木被供给到碎木机或者切碎机滚筒并被其处理的时候，树木的枝干被保持为大致竖直。

再一优选目的是：基于如前描述的“现有技术”类型的收割机的收割机机头的转换而提供一种用于收割小树的收割机机头。

再一优选目的是提供一种树木收割机，其适合于收割小树，该树木收割机具有至少一个本发明的收割机机头。

本发明的其它优选目的将会从以下的描述中变得显而易见。

在一个方面中，本发明提供了收割成排的小树的方法，其包括以下步骤：

使得至少一个旋转的螺旋体和水平间隔开的导向构件前进，形成收割机机头的入口通道，从而接合所述排中的树木的枝干和/或树叶；

利用所述收割机机头上的底切割刀来切割树木的枝干；

将通过所述或者每个旋转的螺旋体和间隔开的导向构件而被保持在大致竖直位置的树木传送到旋转碎木机或者切碎机滚筒上方的位置，以通过至少一对咬送辊来进行接合；并且

在将树木保持在大致竖直位置的同时，利用所述或者每对咬送辊来将所述树木向下供给到旋转的所述碎木机或者切碎机滚筒。

优选地，在枝干被切割之后并且直到所述枝干被所述或者每对咬送辊接合为止，被切割的枝干的下端被向上倾斜的表面支撑。

优选地，所述或者每个导向构件是导向杆或者导向轨，或者是反向旋转的螺旋体，具有向上倾斜的纵向轴线或者旋转轴线，该纵向轴线或者旋转轴线平行于所述旋转的螺旋体的旋转轴线，并且所述或者每个导向构件能够操作成在向上向后的路径上以大于所述收割机机头的前进速度的直线速度来传送树木。

优选地，在将所述树木保持在大致竖直位置的同时，将所述树木相对于所述碎木机或者切碎机滚筒而向后供给。

在第二方面中，本发明提供了一种用于树木收割机的收割机机头，该收割机机头包括：

能够绕第一轴线旋转的碎木机或者切碎机滚筒；

至少一对咬送辊，所述咬送辊能够绕各自的大致平行的第二轴线和第三轴线旋转，该第二轴线和第三轴线在所述第一轴线上方竖直地间隔开；以及

至少一个驱动装置，从而能够旋转地驱动所述碎木机或者切碎机滚筒以及所述或者每对咬送辊；以上这些部件被布置成使得：

所述第一轴线、第二轴线和第三轴线被设置成大致平行于所述树木收割机的行进方向并且从导引端到后缘端相对于水平向上倾斜，从而在所述树木通过所述碎木机或者切碎机滚筒而被向下供给的同时，所述或者每对咬送辊能够被操作成将正在被收割的树木的枝干保持在大致竖直位置。

在第三方面中，本发明提供了一种用于树木收割机的收割机机头，以收割成排树木，该收割机机头包括：

能够绕第一轴线旋转的碎木机或者切碎机滚筒；

至少一对咬送辊，所述咬送辊能够绕各自的大致平行的第二轴线和第三轴线旋转，该第二轴线和第三轴线在所述第一轴线上方竖直地间隔开；以及

至少一个驱动装置，从而能够旋转地驱动所述碎木机或者切碎机滚筒以及所述或者每对咬送辊；以上这些部件被布置成使得：

所述第一轴线、第二轴线和第三轴线被设置成大致横切于所述树木收割机的行进方向；其中所述第二轴线相对于所述第一轴线而向前间隔开，并且所述第三轴线从所述第二轴线向后间隔开并且在该第二轴线上方竖直地间隔开微小距离，从而在所述树木的枝干被向下供给到所述碎木机或者切碎机滚筒的同时，所述或者每对咬送辊能够被操作成将正在被收割的树木的枝干保持在大致竖直位置。

优选地，所述收割机机头具有提取前部，该提取前部具有至少一个旋转的螺旋体和水平间隔开的导向构件，且该提取前部在所述或者每对咬送辊上方形成了竖直间隔开的入口通道，并且在所述或者每对咬送辊的前方延伸；其中在所述枝干已经从它们各自的树桩中被切割之前和/或之后，并且在被所述或者每对咬送辊进行接合之前以及接合期间，所述或者每个旋转的螺旋体和导向构件对能够操作地进行接合并且将具有树木枝干的树木保持在大致竖直位置。

优选地，所述提取前部具有两个或更多个(优选地为三个)竖直间隔开的旋转的螺旋体和导向构件对。

优选地，所述或者每个导向构件是导向杆或者导向轨，或者是反向旋转的螺旋体。

优选地，所述或者每个导向杆或者导向轨的纵向轴线，和/或所述或者每个螺旋体和反向旋转的螺旋体的旋转轴线从它们的导引端到它们的后缘端向上倾斜。

优选地，在第二方面的收割机机头当中，所述纵向轴线和/或旋转轴线的倾斜度与所述第一轴线、第二轴线和第三轴线的倾斜度大致相等。

优选地，所述或者每个螺旋体和反向旋转的螺旋体具有大致水平的“导入”螺旋体，从而有助于将树木引导到所述收割机机头。

优选地，底切割刀从所述收割机机头向前延伸，并且该底切割刀具有切割头，该切割头能够被操作以将树木的枝干从树木的树桩中切断，该切割头安装在支撑板或者输送机的(远)前端，该支撑板或者输送机选择性地相对于水平进行倾斜，倾斜度与所述纵向轴线和旋转轴线的倾斜度大致相同；当树木通过所述提取前部而朝着所述或者每对咬送辊前进的时候，所述支撑板或者输送机能够被操作以支撑枝干的下端。

优选地，所述切割头具有旋转的圆盘锯、链锯头或类似的切割装置，所述圆盘锯、链锯头或类似的切割装置被设置成恰好在地表平面上方大致平行于地表平面。

优选地，所述或者每对咬送辊将树木的枝干下端沿着所述碎木机或切碎机滚筒以及协同的铁砧之间的路径向下且向后导引，从而使得树木的枝干和树叶被切碎。

优选地，用于所述碎木机或者切碎机滚筒、所述或者每对咬送辊以及所述收割机机头的其它零件的所述或者每个驱动装置包括各自的液压马达，所述液压马达连接到主液压泵并且通过合适的液压控制阀而在例如操作者的驾驶舱内或者工作台内受到控制。

在第四方面当中，本发明提供了一种用于收割至少一排树木的树木收割机，包括：

收割机底盘，该收割机底盘能够安装或者附接到牵引车；

所述收割机底盘上的至少一个驱动装置；以及

相对于第二方面和第三方面而在之前描述的至少一个收割机机头，所述收割机机头能够操作地安装到所述收割机底盘上并且能够操作地连接到所述或者每个驱动装置。

优选地，所述收割机底盘安装在自行驱动的牵引车上；或者该收割机底盘安装在拖车类的车辆上，该拖车类的车辆能够连接到拖拉机或者其它合适的牵引车。

优选地，碎片收集器安装在所述或者每个碎木机或切碎机滚筒的下方；并且

诸如皮带输送机、气动输送机或者其它合适的输送机的至少一个输送机将碎片从所述或者每个碎木机或切碎机滚筒传送到诸如料箱或者储料器的所述碎片收集器；或者传送到排放输送机，以排放到运输车辆。

附图说明

为了能够使得本发明被完全理解，现在将参考附图来描述按照本发明的树木收割机的优选实施方式，其中：

图1和图2是现有技术的收割机的示意性的正等轴测图，例如是在“Claas”、“Krone”、“New Holland”和“John Deere”商标下售卖的那些类型的收割机；

图3是现有技术的收割机的示意性侧视的立面图；

图4是显示了本发明第一实施方式的收割机机头的示意性侧视图；

图5是第一实施方式的收割机机头的示意性立体图；

图6是显示咬送辊和碎木机滚筒对于树木的枝干的关系的示意图；并且

图7是对应于图6的立体图；

图8是本发明第二实施方式的收割机机头的示意性的正等轴测图(其通过图1至图3的现有技术的收割机机头的转换制造而成)；

图9是图8的收割机机头的示意性侧视图；

图10是第二实施方式的收割机机头的后部的更大比例的示意性侧视图(并显示了该收割机机头的后部与操作者的驾驶舱的相对位置)；

图11是显示第二实施方式的收割机机头在收割成排小树的操作期间的示意性的正等轴测图；

图12是对应于图11的收割机机头的示意性侧视图；

图13是本发明的树木收割机的第三实施方式的从前部观察的正等轴测图；

图14至图16分别是对应于图13的俯视平面图、侧视立面图和主视立面图。

图17是第三实施方式的树木收割机的收割机机头的正等轴测图，其为了清晰而省略了多个部件；

图18至20是从不同角度观察的类似的视图；

图21是螺旋体/咬送辊组件的(分解的)示意性侧视图；

图22是显示用于碎木机滚筒的驱动装置的分解侧视图；

图23是对应于图22的已组装的侧视图；

图24是沿着图23上的“A-A”线截取的截面侧视图；

图25和26分别是安装在铰接的牵引车上的第三实施方式的树木收割机的俯视平面图和侧视立面图；并且

图27和28分别是本发明第四实施方式的两排收割机的正等轴测图和主视立面图。

具体实施方式

1、现有技术：

图1至3显示了现有技术中在“Claas”、“Krone”、“New Holland”和“John Deere”商标下所销售类型的树叶/玉米/谷物收割机10，其被用作树木收割机。

现有技术的收割机10具有自行驱动的牵引车(图中未示)，其中底盘安装在四个车轮/轮胎组件上，其中一对车轮/轮胎组件是可操控的；并且至少一对车轮/轮胎组件被高压的静液力马达驱动，该静液力马达连接到(多个)液压泵并且在操作者的驾驶舱或者工作台11内通过控制阀来进行控制。

本领域技术人员将会理解，在某些应用当中，牵引车可以安装在一对履带上；或者底盘可以被拖曳在诸如拖拉机的另一个牵引车后面。

(多个)液压泵通过柴油发动机来提供动力，该柴油发动机可以是(优选地为超增压或者涡轮增压的)V8或者V12构型。

收割机10具有外部负载的输送机(图中未示)，以用来将生物量传送到另一个运输车辆(也并未图示)，从而将生物量从收割区域运输给计划的使用者。所述另一个运输车辆可以是自行驱动的、被另一个车辆拖曳的、或者被树木收割机本身拖曳的。

外部负载输送机可操作性地连接到出口12并且优选地为可旋转地安装到该出口12上。

收割机机头20安装在机架(图中未示)上，该机架通过合适的连杆而铰接安装到底盘并且可以相对于地面来升高和降低(通过液压活塞)，从而调节玉米杆在地面上方被切割的高度。为了清晰地原因已经省略了收割机机头20中的切割头和用来将树木的枝干供给到切碎机21的供给装置的局部。

当被切割的时候，树木的枝干在箭头A的方向上被大致水平运输(参见图3)，并且通过相对的第一和第二对反向旋转的供给辊子23、24而朝着切碎机21和它的互补的固定铁砧22前进，所述第一和第二对反向旋转的供给辊子23、24可以绕着大致水平的轴25、26旋转；其中所述供给辊子23、24具有多组径向延伸的“锯齿状的”夹板27、28。

切碎机21具有圆柱形的本体29，在该圆柱形的本体29上安装了两排切碎机刀片30，该切碎机刀片30的轴线相对于切碎机的轴31(以及固定的铁砧22)倾斜，并且被设置成当切碎机21在高速下旋转时树木的枝干与切碎机刀片30相接合的时候，将树木的枝干“切下”或者切割成短的长段。

被切碎的树木的枝干的长段在具有后壁32的斜道31内沿着箭头B的方向进行移动，并且被具有圆柱形滚筒34的加速器33加速，该加速器33在相对较高的速度下被驱动，所述滚筒34具有径向延伸的刀片或者桨板35。

正在被加速的被切碎的树木枝干的长段穿过出口12并且沿着箭头C的方向行进到外部负载的输送机。

将会注意到，在现有技术的收割机10当中，操作者的驾驶舱或者工作台11安装在切碎机21的上方；并且实际上其前壁11a位于成对的供给辊子23、24的上方。这意味着很难或者无法使得树木在大致竖直的位置上被一直向下导向到切碎机21内。

2、本发明：

图4至图7显示了按照本发明第一实施方式的具有至少一个收割机机头120的树木收割机110。树木收割机110将优选地具有自行驱动的牵引车，其底盘安装在(优选地)四个或更多个车轮/轮胎组件上；或者安装在一对履带上，其中至少一对车轮/轮胎组件或者履带通过连接到液压驱动泵的高压的静液力马达进行驱动，该液压驱动泵在操作者的驾驶舱或者工作台内通过控制阀而被控制。

优选地，所述液压驱动泵将通过柴油发动机(或类似的动力设备)来提供动力。然而，对于本领域技术人员而言很明显的是，替代的机械驱动传动装置可以使得发动机和驱动车轮/轮胎组件或履带互相连接。

在可替代的实施方式当中，树木收割机110可以具有底盘，该底盘被拖曳在分离的牵引车后方或者被该分离的牵引车推动；其中树木收割机110上的多个零件通过牵引车的柴油发动机(或类似的动力设备)来提供动力，或者通过收割机底盘上的自身包含的动力单元来提供动力。

取决于将木屑从收割区域运输给所建议的使用者的预计手段，树木收割机110可以具有一个或更多个容器，例如料箱或者储料器，以从所述或者每个收割机机头120和至少一个外部负载输送机中接收木屑，从而将木屑传送到另一个运输车辆；或者可以具有至少一个外部负载输送机，其直接从所述或者每个收割机机头120中接收木屑，从而将木屑传送到分离的运输车辆。

在图4至图7中所示的第一实施方式当中，树木收割机110具有单个的收割机机头120，其显示为示意性的形式，该收割机机头120被适配成对沿着多排R而大致等间距布置(例如2米的间隔)的小树T进行收割。树木T可以具有一个或更多个枝干S，该枝干S在树桩TS上方从树干TT处向上延伸。

对于本领域技术人员而言将会很明显的是，在成排树木T以规则间距隔开的情况下，收割机110可以具有两个或更多个并排设置的收割机机头120，从而同时收割毗邻排R的树木T。

每个收割机机头120例如通过成对的平行连杆安装在收割机110的底盘或者支撑机架(图中未示)上，其中所述平行连杆可以通过例如液压千斤顶而升高或降低，从而能够使得(多个)收割机机头相对于地表平面G而升高或降低。

伸长的圆柱形的碎木机滚筒121通过可操作地连接到静液力马达(图中未示)的鼓轮轴122而可旋转地安装在收割机机头120上。一对咬送辊131、132间隔较短的距离设在碎木机滚筒121上方，并且具有连接到各自的静液力马达的各自的驱动轴133，并且被设置成反向旋转驱动。

碎木机滚筒121和咬送辊131、132的各自的旋转轴线从它们的前端到它们的后缘端以例如10°角向上倾斜。(倾斜角优选地在1-30°的范围内，更加优选地在5到15°的范围内，更优选地为10°。)

注意：在图6和图7中的咬送辊131、132周围显示的“螺旋体”仅仅是用于示例。优选地，咬送辊131、132将具有伸长的夹板134，该夹板134从咬送辊131、132处大致径向延伸。

咬送辊131、132相对于碎木机滚筒121的相对旋转速度将会被进行选定，以使得当树木收割机110沿着成排R的树木T持续前进的时候，咬送辊131、132渐进地将树木T的枝干S(接着是树叶F)相对于切碎机滚筒121向下并向后地进行供给。

提取前部140设在一对咬送辊131、132上方并且在该一对咬送辊131、132的前方延伸。在图4和图5所示的实施方式当中，提取前部140具有三对竖直间隔开的反向旋转的螺旋体141、142；143、144；以及145、146。

螺旋体141-146具有它们的旋转轴线，该旋转轴线与水平方向的倾斜角与碎木机121滚筒和咬送辊131、132的旋转轴线的倾斜角相同；并且它们在一定的旋转速度下被驱动，从而在树木枝干S已经通过底切割刀150(该底切割刀150将在以下进行描述)从它们各自的树干TT处被切割之前或者之后将树木T保持在大致竖直位置。

每个收割机机头120具有底切割刀150，其中大致水平的圆形锯151安装在从收割机机头110延伸的伸长的支撑板152的前远端，且该圆形锯151相对于水平倾斜的倾斜角度等于碎木机滚筒120和咬送辊131、132的旋转轴线的倾斜角度。(优选地，该圆形锯的相对于水平的向下倾斜的角度小于5°，更加优选地为1.5-2°。)

圆形锯151被静液力马达(图中未示)驱动，从而从树木T的各自的树干TT处切割树木T的枝干S的下端；支撑板152接合并支撑枝干S的下端，从而当树木T通过提取前部140的螺旋体141-146而前进(同时被保持在大致竖直位置)的时候支撑并引导枝干S，以被反向旋转地咬送辊131、132接合，并且因此向下供给到碎木机滚筒120，以被转换成木屑。树木T穿过收割机机头120的路径在图4中利用箭头“A”进行了显示。

碎片收集器(图中未示)位于碎木机滚筒121下方并且被设置成接收从树木T产生的木屑。例如气动输送机或者皮带输送机的输送机将木屑运输到储料器或者料箱，或者直接运输到外部负载的输送机。

如图6和图7所示，碎木机滚筒121和咬送辊131、132使得它们的旋转轴线相对于水平倾斜10°角，并且相对于树木T的枝干S大约倾斜80°角。如前所述，在枝干S从它们各自的树干TT中被切断之前和之后，提取前部140的螺旋体141-146和/或咬送辊131、132将枝干S保持在大致竖直位置。并且，咬送辊131、132在将枝干S沿着碎木机滚筒121而向下并向后供给的时候，将枝干S保持在大致竖直的位置上。

在图6和图7所示的第一实施方式当中，树木T的水平供给速度为每秒“X”米；其中树木枝干S的竖直速度是“X”的101％，并且枝干S沿着碎木机滚筒121的向后速度是“X”的17％。

对于本领域技术人员来说很显然的是，水平供给速度以及因此的竖直速度和向后速度将会例如由于碎木机滚筒121和咬送辊131、132相对于水平的倾斜角度并且/或者由于收割机110的地面速度而呈现变化。

收割机110的地面速度将会被选定成使得树木T将会从它们的树干TT处被切断，并且通过提取前部140而前进到咬送辊131、132，并因此前进到碎木机滚筒121，以用于对成排R的树木T进行持续的收割；并且其中从未超出碎木机滚筒121的容量。

当树木T沿着多排R而在选定的间隔下被种植并且优选地每2-6年进行收割的时候，树木T的尺寸以及因此导致的从该树木中获取的木屑将会对于每次收割循环而言发生变化。

在该实施方式当中，提取前部140具有三对反向旋转的螺旋体141、142；142、144；和145、146，它们长度不同并且具有不同的竖直间距。

在该实施方式当中，优选地就在枝干S被底切割刀150的圆形锯151切割之前，上方的一对螺旋体141、142接合了树木T的树叶F，从而有助于在枝干S被切断的时候保持树木T的稳定性。

最下方的一对螺旋体145、146接着接合了枝干S并且与上方的一对螺旋体141、142进行配合，从而有助于将树木T保持在大致竖直的位置上。

中间的一对螺旋体143、144长度较短，该对螺旋体143、144有助于将树木T保持为大致竖直并且有助于将树木T从倾斜的支撑板152向上移动，以被咬送辊131、132接合。

螺旋体对的数量、成对的螺旋体之间的竖直间距、以及一对当中的螺旋体之间的水平间距都可以进行变化，从而适合待被收割的树木T的具体尺寸和/或属别。

在第一实施方式的修改形式当中，每对螺旋体141-146的其中一个螺旋体可以被倾斜的导轨替换，每个螺旋体和导轨对形成了收割机机头120的入口通道。

树木收割机110特别适合于，但不仅限于收割小型树木，例如澳大利亚的桉树(Eucalyptus)和金合欢属树(Acacia)属的树木。该收割机还可以用于收割具有多个枝干的其它属的树木，例如欧洲和北美的柳属(Salix)和杨属(Populus)的树木。

现在将参考图8至图12来描述本发明的第二实施方式及其操作模式，该图8至图12显示了将现有技术的收割机10(图1至图3)转换成按照本发明的树木收割机210。

从现有技术的树木收割机10转换而来的树木收割机210具有收割机机头120，该收割机机头120具有碎木机滚筒221，其中碎木机刀片230可操作地与(倾斜的，大致竖直的)固定铁砧222相配合，从而当收割机210沿着成排R的树木T前进的时候将树木T的枝干S(以及树叶F)切割成生物量。

除了加速器233之外，在生物量料箱或储料器231之内还可以包含类似的第二加速器240，该第二加速器240位于碎木机滚筒221和加速器233的中间，从而辅助地将生物量从碎木机滚筒221输送到出口212，并因此输送到外部负载输送机(图中未示)。

如图10所示，操作者的驾驶舱或者工作台211安装在切碎机滚筒221的上方但是靠后，从而当碎木机滚筒221将供给到该碎木机滚筒(其供给方式将在下面描述)的树木T转换成生物量的时候，使得大致竖直的树木能够被引导到碎木机滚筒221内。

现有技术的收割机10的两对供给辊子23、24被替换成了绕着轴225、226旋转的一对咬送辊223、224，所述轴225、226平行于碎木机滚筒221的轴221a布置，这三个轴221a、225、226都横切于收割机210的行进方向；其中最后方的咬送辊224的轴226高于这一对中的前方咬送辊223的轴225。

如图8和图11所示，两个咬送辊223、224都具有径向延伸的“锯齿状”的夹板227，其在本文中的类型已经参考了用于一对供给辊子23、24的夹板27、28而进行了描述。

提取前部250设在一对咬送辊223、224的上方并且在该一对咬送辊223、224的大体向前的方向延伸。

在该实施方式当中，提取前部250具有两对竖直间隔开的反向旋转螺旋体251、252和253、254。

螺旋体251-254具有它们各自的旋转轴线，其相对于水平的倾斜角度等于以下描述的支撑板255的倾斜角度，并等于咬送辊223、224的轴225、226所限定的平面的倾斜角度。

螺旋体251-254在一定的旋转速度下受到驱动，从而在树木的枝干S已经从它们各自的树干TT中被底切割刀260切割之前和之后(以下将会叙述)，将树木T保持在大致竖直位置。

收割机机头220具有底切割刀260，其中单个的(图中未示)或者一对大致水平的圆形锯盘261、262安装在伸长的支撑板255的前远端，该支撑板255从收割机机头220处延伸并且相对于水平方向的倾斜角度等于之前描述的螺旋体251-254的倾斜角度。

圆形锯盘261、262被静液力马达(图中未示)驱动，从而从它们各自的树干TT处切断树木T的枝干S的下端；并且支撑板255接合并支撑枝干S的下端，从而在树木T前进并且被提取前部250的螺旋体251-254保持在大致竖直位置的时候支撑并引导枝干S，以被反向旋转的咬送辊223、224接合；接着枝干S被向下供给到碎木机滚筒221(和铁砧222)，以被转换成生物量。

箭头AA、BB和CC分别显示了树木T的枝干S到咬送辊223、224和到碎木机滚筒221的路径；接着是生物量到出口212和外部负载输送机(图中未示)的路径，该生物量被加速器240和233加速。

每个螺旋体251-254可以分别具有各自的大致水平但是向外会聚的“导入”螺旋体251a-254a，以辅助地将树木T引导到提取前部250。

对于本领域技术人员而言很明显的是，如果螺旋体251-254直接驱动“导入”螺旋体251a-254a，例如，通过各自的万向接头或者恒速接头(图中未示)，则螺旋体251-254上的螺旋槽节距将小于导入螺旋体251a-254a上的各自的螺旋槽的节距，从而树木T的枝干S相对于螺旋体251-254、251a-254a的行进的水平向量将会大体匹配收割机210的行进速度(但是方向相反)。

正如图11和12更清晰的显示的那样，树木收割机210的所述或者每个收割机机头220沿着成排R的树木T行进；并且成排R中的树木T的枝干S和树叶F起初被导入螺旋体251a-254a接合。当树木T通过螺旋体251-254而朝着碎木机滚筒221向后移动时候，底切割刀260的圆形锯盘261、262将树木T的枝干S从它们各自的树干TT中进行切割；枝干S的下端被支撑板25支撑。

当树木T朝着咬送辊223、224移动的时候，树木T被保持在大致竖直位置；其中它们可以与竖直方向倾斜很小的角度，从而能够使得枝干S被咬送辊223、224接合，并且因此使得树木T能够使得枝干S在图10中的箭头AA的方向上首先朝着碎木机滚筒221前进。

收割机210的地面速度将被选定成使得树木T将会从它们的树干TT处被切断，并且通过提取前部250而前进到咬送辊223、224；从而前进到碎木机滚筒221以用于对成排R的树木T进行持续收割，同时确保了不会超出碎木机滚筒221的容量。

收割机机头220中的传感器(图中未示)能够检测瓦砾(例如石头、金属片)的存在，所述瓦砾能够损坏收割机210并且/或者如果碎木机滚筒221已经变得“堵塞”，并且(多个)警告信号能够被传输到操作者的驾驶舱或者工作台211。

尽管树木收割机210已经相对于单个的收割机机头220进行了描述，对于本领域技术人员而言很显然的是两个或更多个类似的收割机机头220可以装配到树木收割机210上，其中每个收割机机头220在各自的排R中收割树木T。

对于本领域技术人员很显然的是，可以在螺旋体251-254(和/或251a-254a)的上方安装额外的多对螺旋体(和/或导入螺旋体)，从而在树木T通过咬送辊223、224而前进到碎木机滚筒221并且与其接合并且供给到该碎木机滚筒221的时候，有助于将树木T保持在大致立直的位置。(如果需要的话，可以提供两对叠置的咬送辊。)

本领域技术人员将会理解到，本发明的这个实施方式利用尽可能多的现有的零件而能够使得现存的现有技术的收割机10被转换成树木收割机210，其能够收割“小”树。

图13至24显示了按照本发明的树木收割机310的第三实施方式。

收割机310具有安装在收割机底盘311上的单排的收割机机头320，该收割机底盘311具有地面接合轮胎/车轮组件312，所述组件能够选择性地进行高度调节从而使得底切割刀360(以下进行更详细的描述)的切割高度被选择性地调节。

收割机底盘311可拆卸地连接到牵引车390，该牵引车390是4轮驱动(4WD)的拖拉机390，其具有3点连杆组件391和动力输出(P.T.O.)驱动轴392。该3点连杆391可拆卸地连接到收割机底盘311上的合适的安装凸缘上；P.T.O.驱动输出装置392可以选择性地连接到收割机310上的P.T.O.驱动轴(以下进行描述)。

选择具体的“现货”拖拉机390来作为合适的主牵引车将取决于很多参数，其包括：

a)树木生长的地形，包括土壤类型；

b)树木收割机的总重量；

c)树木收割机310上的各个零件的动力输入需求，其优选地在小速度变化范围内被操作；

d)使得树木收割机310在最优的收割速度下(和拖拉机390)沿着成排树木前进所需的总动力；以及

e)拖拉机390的资金成本和运行成本。

为了使得资金成本最小化并使得拖拉机390的效用最大化，优选地，树木收割机310能够仅当树木将被收割的时候才可拆卸地连接到拖拉机390；而并不形成在其他时间并不使用的该专用收割机的整合的一部分。合适的“现货”拖拉机(或其它主牵引车辆)在诸如“CLAAS”、“JOHN DEERE”和“MASSEYFERGUSON”商标下进行销售。

树木收割机310上的液压回路连接到控制阀，该控制阀设在操作者的驾驶舱393内；同时P.T.O.驱动输出装置392连接到对拖拉机390提供动力的柴油发动机394上。

为了使得底切割刀360的切割高度能够被选择性地调节，轮胎/车轮组件312可以被安装在各自的车轴313上，所述车轴313设于枢转地安装在收割机底盘311上的导引悬架臂314的前端，并且通过各自的液压活塞315而选择性地升高或降低。

图17至21显示了树木收割机310的收割机机头320的“分解”图，其中为了清晰的原因而省略了收割机机头320的多个部件。

如前所述，碎木机滚筒321和一对咬送辊331、332具有它们各自的轴，该轴的轴颈位于收割机底盘311处，其中它们的旋转轴线平行于收割机机头320的纵向轴线。(碎木机滚筒321和用于它的驱动系统将会参考图22至24来进行更详细地描述。)

用于碎木机滚筒321的铁砧322安装在咬送辊331的下方并且具有铁砧刀片323，该铁砧刀片323被设置成与碎木机滚筒321进行配合。

底切割刀360通过重型负载的液压马达369而提供动力，其中该底切割刀360的轴线从竖直位置倾斜了很小的角度，例如1.5-2°，并且在锯盘361的中心处螺接到内凹的轮毂。多个锯齿363(例如带有碳化钨切割尖端364)可拆卸地螺接到锯盘361的周缘并且被布置成就在地表平面上方来切割树木的枝干，例如在10-50mm的高度上。

底切割刀360具有相对较大的质量，从而它将具有很大的惯性动量并且在树木的枝干被切割时大体保持了它的旋转速度。当底切割刀360应当优选地在其最大旋转速度下接合每个树木的枝干时，必须在接合一排中的随后的树木之前克服任何损耗；并且在切割每棵树木期间的旋转速度的任何损耗优选地应当不超过95％(并且该损耗的任何降低都是有利的)。

当树木从底切割刀360被输送到咬送辊331、332的时候，连续的链节输送机355支撑了树木的枝干的下端。输送机355具有顶轴和尾轴356，它们横切于收割机机头330的纵向轴线并且提供了向后/向上倾斜的顶部输送道357，从而支撑枝干的下端。

提取前部350具有一对竖直间隔开的螺旋体和导向杆对351、352和353、354，其为树木提供了进入到收割机310的入口路径。如图13至16所示，该螺旋体和导向杆对通过一对臂316而安装到收割机底盘311上，该一对臂从可旋转地安装在收割机底盘311上的支柱317而向前延伸。臂316具有连杆318，该连杆318枢转安装在臂316上并且从该臂316处向前延伸，所述连杆铰接到用于螺旋体和导向杆组件的支撑管371、372的长段的中间处。支撑管371、372的后缘端在支柱317内侧铰接地安装至收割机底盘314，并且液压活塞319促使臂316和连杆318向内并抵抗试图增大每个螺旋体351、352与其毗邻的导向杆352、354之间的距离的任何力。

每个螺旋体351、353具有轴颈可旋转地设置在支撑管371上的支撑支架374、375处的轴或者管状轮毂373，并且在管状轮毂373周围具有螺旋槽376。导向延伸部377与用于每个导向杆352、354的支撑杆372上的类似的导向延伸部377a进行配合，以形成会聚到入口通道的会聚口部。

咬送辊378可操作地连接在液压驱动马达379和安装在支架375上的呈角度的驱动齿轮箱380之间，并且该咬送辊378可操作地连接到管状轮毂373上。(如图21所示，咬送辊378的旋转轴线平行于收割机机头的纵向轴线320并且在收割机310的正常操作期间大致水平地布置。)

导向杆352、354具有类似的但是反向旋转的咬送辊380，该咬送辊380被各自的液压马达381驱动并且在用于导向杆352、354的支撑杆372上旋转安装在向内导向的支架382上。

在收割机310的优选实施方式当中，提取前部350具有一对竖直间隔开的螺旋体和导向杆对；但是对于本领域技术人员而言很显然的是，可以提供单个的螺旋体和导向轨对，或者三个或更多个这种对，这取决于待被收割的树木的属性。

此外，当各自的螺旋体和导向杆对351、352、353、354被独立地安装在收割机底盘311上的时候，它们无法容纳不同形状和宽度的树木，特别是不同形状和宽度的树叶。

加速器340安装在碎木机滚筒321下方并且具有多个径向夹板341，该径向夹板341将生物量从碎木机滚筒321下方的储料器388输送到向外提取的斜道389，该斜道389枢转地安装在收割机底盘311上。

加速器340的输入轴342被从动滑轮343驱动，该从动滑轮343通过皮带(图中未示)而连接到用于碎木机滚筒321的驱动系统(以下将描述)上的主动滑轮344。

参考图22至24，碎木机滚筒321具有多个大致为L截面的切割刀片323，所述切割刀片323可拆卸地安装在各自的支撑杆324上，所述支撑杆324使得用于滚筒的多个环形的端板325互相连接。端板325具有固定到管状驱动轴327的轮毂326，所述驱动轴327的轴颈可旋转地安装在收割机底盘311上安装的轴承组件328处。实心的主动轴329被容纳在管状的驱动轴327内，其带有很小的行驶间隙，并且该实心的主动轴329使得它的输入端通过轭杆组件334连接到P.T.O.驱动轴330；驱动轴330通过轭杆组件335连接到拖拉机390上的P.T.O.输出轴392。安全管330a设在P.T.O.驱动轴330和各自的轭杆组件334、335周围。

扭力阻尼联接件336设在轭杆组件334和实心的主动轴329的输入端之间的中间处；第二扭力阻尼件337被设置成使得同轴的实心主动轴和驱动轴329、327在碎木机滚筒321的另一端互相连接。扭力阻尼联接件336、337被设计成在树木被转换成生物量的时候对施加到碎木机滚筒321上的冲击负载进行吸收，同时使得P.T.O.驱动轴330将收割机310连接到拖拉机390，从而在大致恒定的速度下行驶。扭力阻尼联接件336、337可以使得碎木机滚筒321对P.T.O.驱动轴330进行多达6°旋转的“迟延”；但是使得碎木机滚筒321能够与P.T.O.驱动轴330进行“相位接触”并在下一棵树木通过咬送辊331、332而被供给到碎木机滚筒321之前达到它的满速旋转速度。优选地，碎木机滚筒321从未下降到它的最优操作速度的98％以下。

如前所述，主动轴329上的主动滑轮344通过皮带(图中未示)而连接到加速器340上的从动滑轮343。

如前所述，为了使得资金成本最小化并且使得牵引车能够被用于除了收割周期之外的其它用途，优选地，该树木收割机作为单元而能够安装到现有的牵引车上。

然而，图25和26显示了收割机410的第四实施方式，其中树木收割机410被设置成作为在连续履带491上支撑的铰接车辆490的一部分，铰接车辆490的另一部分492提供了牵引车。

在该实施方式当中，连续履带491可以由橡胶环或者履带节形成，在土壤为低机械强度的情况下，该连续履带491则是优选的，并且牵引车490和收割机410必须具有很低的足印压力。

对于本领域技术人员而言很显然的是，当不需要收割机410的时候，收割机410可以从铰接车辆490的另一部分492中脱离连接并且被不同的车辆部分替换。

在图27和28所示的第五实施方式当中，收割机510是安装在拖拉机390上的双排收割机，该拖拉机390对应于第三实施方式的拖拉机390。

收割机510被设置成沿着它的中心轴线而呈“镜像”，其中用于各自的提取前部550的导向杆552、554优选地沿着入口通道的内侧边定位；用于螺旋体和导向轨对的各自的螺旋体551、553沿着收割机510的外侧边设置。对于待被收割的每排树木T提供了如前所述的各自的底切割刀560和输送机555；螺旋体和导向轨对能够相对于收割机510的中心线而横向摆动，从而适应成排R的树木T之间的距离的任何变化。

如之前的那样，将参考图13至24的第三实施方式来对用于每排树木T的该收割机510的操作进行描述。

如前所述的按照本发明第五实施方式的收割机被设计成每2-6年对树木T进行收割，更加优选地为每4年；其中树木T优选地沿着排R间隔2-2.5米；优选地毗邻排R之间的侧向间距为2-4米。收割机被设计成对桉树(Eucalyptus)属的单排R树木进行收割，该属的树木的枝干直径达到150mm(或者对于蓝桉树(Bluegum)属而言达到200mm)；并对木麻黄属(Casuarinas)树种的两排R树木进行收割，其具有的直径达到150mm。

为了能够高效地收割树木，优选地，牵引车具有发动机，该发动机具有充足的动力来确保在树木被切割并被切碎的同时发动机速度不会下降超过10-15％；切碎滚筒的速度的变化率不会超过2％；并且锯子的速度的变化率不会超过5％。如果发动机速度变化过大，则发动机调速器的操作将会使得发动机“在一特定值的附近摇摆”。如果切碎滚筒速度和/或锯子速度下降的太多，则收割机沿着(多)排R的前进速度必须被降低，从而使得在下棵树被处理之前，任意一者或二者都回复到它们的最优速度。通过制造高惯性质量的锯子有助于保持锯子的速度。

如上所述，种植树木具有很多环境益处，其包括：创建了微气候；潜在地减少了土壤的盐化。当树木待被收割的时候，例如每四年，它们应当被看上去像待被收割并且被新的种植树木替代的“可被收割的庄稼”(例如像谷物或者草地)。已收割的生物量能够提供可再生能量/用于发电机的输入能源，并且用于油和碳制造商。此外，当树木生长的时候，它们将从大气中吸收CO₂气体，并且有助于减小气候变化效应。

由于目前的收割大约在树木生长和供应到处理厂的供应之间的成本的70％，因此必须寻求收割过程中所有可用的效率。在树木已经被切割之后并且当它们被供给到碎木机的时候，通过将树木保持在大致竖直的位置下，使得在处理树木当中使用了最小的能量(因为定向保持为大致恒定)；并且当树木被向下(并向后)使得枝干被首先供给到碎木机滚筒的时候，该树木能够被高效地转换成生物量。

可以在不脱离本发明的条件下对所描述并示例的实施方式进行各种改变和修改。

Claims (19)

1.一种收割成排的小树的方法，包括以下步骤：

使得至少一个旋转的螺旋体和水平间隔开的导向构件前进，形成收割机机头的入口通道，从而接合所述排中的树木的枝干和/或树叶；

利用所述收割机机头上的底切割刀来切割树木的枝干；

将通过所述或者每个旋转的螺旋体和间隔开的导向构件而被保持在大致竖直位置的树木传送到旋转碎木机或者切碎机滚筒上方的位置，以通过至少一对咬送辊来进行接合；并且

在将树木保持在大致竖直位置的同时，利用所述或者每对咬送辊来将所述树木向下供给到旋转的所述碎木机或者切碎机滚筒。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：

在枝干被切割之后并且直到所述枝干被所述或者每对咬送辊接合为止，被切割的枝干的下端被向上倾斜的表面支撑。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中：

所述或者每个导向构件是导向杆或者导向轨，或者是反向旋转的螺旋体，具有向上倾斜的纵向轴线或者旋转轴线，该纵向轴线或者旋转轴线平行于所述旋转的螺旋体的旋转轴线，并且所述或者每个导向构件能够操作成在向上向后的路径上以大于所述收割机机头的前进速度的直线速度来传送树木。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其中：

在将所述树木保持在大致竖直位置的同时，将所述树木相对于所述碎木机或者切碎机滚筒而向后供给。

5.一种用于树木收割机的收割机机头，该收割机机头包括：

能够绕第一轴线旋转的碎木机或者切碎机滚筒；

至少一对咬送辊，所述咬送辊能够绕各自的大致平行的第二轴线和第三轴线旋转，该第二轴线和第三轴线在所述第一轴线上方竖直地间隔开；以及

至少一个驱动装置，从而能够旋转地驱动所述碎木机或者切碎机滚筒以及所述或者每对咬送辊；以上这些部件被布置成使得：

所述第一轴线、第二轴线和第三轴线被设置成大致平行于所述树木收割机的行进方向并且从导引端到后缘端相对于水平向上倾斜，从而在所述树木通过所述碎木机或者切碎机滚筒而被向下供给的同时，所述或者每对咬送辊能够被操作成将正在被收割的树木的枝干保持在大致竖直位置。

6.一种用于树木收割机的收割机机头，以收割成排树木，该收割机机头包括：

能够绕第一轴线旋转的碎木机或者切碎机滚筒；

至少一对咬送辊，所述咬送辊能够绕各自的大致平行的第二轴线和第三轴线旋转，该第二轴线和第三轴线在所述第一轴线上方竖直地间隔开；以及

至少一个驱动装置，从而能够旋转地驱动所述碎木机或者切碎机滚筒以及所述或者每对咬送辊；以上这些部件被布置成使得：

所述第一轴线、第二轴线和第三轴线被设置成大致横切于所述树木收割机的行进方向；其中所述第二轴线相对于所述第一轴线而向前间隔开，并且所述第三轴线从所述第二轴线向后间隔开并且在该第二轴线上方竖直地间隔开微小距离，从而在所述树木的枝干被向下供给到所述碎木机或者切碎机滚筒的同时，所述或者每对咬送辊能够被操作成将正在被收割的树木的枝干保持在大致竖直位置。

7.根据权利要求5或6所述的收割机机头，其中：

所述收割机机头具有提取前部，该提取前部具有至少一个旋转的螺旋体和水平间隔开的导向构件，且该提取前部在所述或者每对咬送辊上方形成了竖直间隔开的入口通道，并且在所述或者每对咬送辊的前方延伸；并且

其中在所述枝干已经从它们各自的树桩中被切割之前和/或之后，并且在这些枝干被所述或者每对咬送辊进行接合之前以及接合期间，所述或者每个旋转的螺旋体和导向构件对能够操作地进行接合并且将具有树木枝干的树木保持在大致竖直位置。

8.根据权利要求7所述的收割机机头，其中：

所述提取前部具有两个或更多个竖直间隔开的旋转的螺旋体和导向构件对。

9.根据权利要求8所述的收割机机头，其中：

所述或者每个导向构件是导向杆或者导向轨，或者是反向旋转的螺旋体。

10.根据权利要求9所述的收割机机头，其中：

所述或者每个导向杆或者导向轨的纵向轴线，和/或所述或者每个螺旋体和反向旋转的螺旋体的旋转轴线从它们的导引端到它们的后缘端向上倾斜。

11.根据从属于权利要求5的权利要求10所述的收割机机头，其中：

所述纵向轴线和/或旋转轴线的倾斜度与所述第一轴线、第二轴线和第三轴线的倾斜度大致相等。

12.根据权利要求7至11中任意一项所述的收割机机头，其中：

所述或者每个螺旋体和反向旋转的螺旋体具有大致水平的“导入”螺旋体，从而有助于将树木引导到所述收割机机头。

13.根据权利要求5至12中任意一项所述的收割机机头，其中：

底切割刀从所述收割机机头向前延伸，并且该底切割刀具有切割头，该切割头能够被操作以将树木的枝干从树木的树桩中切断，该切割头安装在支撑板或者输送机的(远)前端，该支撑板或者输送机选择性地相对于水平进行倾斜，倾斜度与所述纵向轴线和旋转轴线的倾斜度大致相同；并且

当树木通过所述提取前部而朝着所述或者每对咬送辊前进的时候，所述支撑板或者输送机能够被操作以支撑枝干的下端。

14.根据权利要求13所述的收割机机头，其中：

所述切割头具有旋转的圆盘锯、链锯头或类似的切割装置，所述圆盘锯、链锯头或类似的切割装置被设置成恰好在地表平面上方与地表平面呈微小角度。

15.根据权利要求5至14中任意一项所述的收割机机头，其中：

所述或者每对咬送辊将树木的枝干下端沿着所述碎木机或切碎机滚筒以及协同的铁砧之间的路径向下且向后导引，从而使得树木的枝干和树叶被切碎或者转换成生物量。

16.根据权利要求5至15中任意一项所述的收割机机头，其中：

用于所述碎木机或者切碎机滚筒、所述或者每对咬送辊以及所述收割机机头的其它零件的所述或者每个驱动装置包括各自的液压马达，所述液压马达连接到主液压泵并且通过合适的液压控制阀而在例如操作者的驾驶舱内或者工作台内受到控制。

17.一种用于收割至少一排树木的树木收割机，包括：

收割机底盘，该收割机底盘能够安装或者附接到牵引车；

所述收割机底盘上的至少一个驱动装置；以及

根据权利要求5至16中的任意一项所述的至少一个收割机机头，所述收割机机头能够操作地安装到所述收割机底盘上并且能够操作地连接到所述或者每个驱动装置。

18.根据权利要求17所述的收割机，其中：

所述收割机底盘安装在自行驱动的牵引车上；或者该收割机底盘安装在拖车类的车辆上，该拖车类的车辆能够连接到拖拉机或者其它合适的牵引车。

19.根据权利要求17或18所述的收割机，其中：

碎片收集器安装在所述或者每个碎木机或切碎机滚筒的下方；并且

诸如皮带输送机、气动输送机或者其它合适的输送机的至少一个输送机将碎片从所述或者每个碎木机或切碎机滚筒传送到诸如料箱或者储料器的所述碎片收集器；或者传送到排放输送机，以排放到运输车辆。

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