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Die
Erfindung betrifft ein Häckselmesser
für einen
Strohhäcksler,
das zwei Seitenflächen
und an beiden Enden der Seitenflächen
angeordnete Schneiden aufweist, die durch jeweils zwei gegenüber den
Seitenflächen
im Winkel angeordnete Flächen
gebildet werden, wobei die Flächen
jeder Schneide unsymmetrisch sind.
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In
der
EP 0 277 129 B ist
ein Strohhäcksler beschrieben,
der ein Gehäuse
mit Gegenmessern und einen darin drehbaren Rotor umfasst. An dem Rotor
sind Häckselmesser
paarweise pendelnd gelagert, die an den vorlaufenden Flächen mit
einer abgeschrägten,
eine scharfe Kante bildenden Oberfläche versehen sind. Um die Verteilrichtung
und die Ausbreitungsweite des gehäckselten Strohs zu kontrollieren,
sind die abgeschrägten
Oberflächen
der paarweise aufgehängten
Häckselmesser
in einer alternierenden Konfiguration angeordnet, so dass die abgeschrägten Oberflächen zueinander
hin oder voneinander ab gewandt sind. Die Häckselmesser weisen somit einen
trapez- oder rautenförmigen
Querschnitt auf.
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Diese
Geometrie führt
beim Schnittvorgang zur Entstehung von Biegemomenten im Häckselmesser,
die zu Schwingungen führen,
welche wiederum die Lebensdauer durch Ermüdungsbrüche verkürzen.
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Die
DE 36 26 456 A schlägt einen
Strohhäcksler
vor, bei dem die Messer ebenfalls paarweise pendelnd an einem Rotor
angebracht sind. Die vorlaufenden Kanten der Häckselmesser sind einseitig angeschliffen,
um das gehäckselte
Stroh in die gewünschte
Richtung abzulenken. Um zu erreichen, dass das Stroh im mittleren
Bereich der Häckseltrommel
nach hinten und nicht nach außen
ausgeworfen wird, sind dort beidseitig angeschliffene Häckselmesser
angeordnet. Außerdem
kann der Anschliff der Häckselmesser
von den Seiten des Rotors zur Mitte kontinuierlich von einem einseitigen
auf einen doppelseitigen Anschliff übergehen. In einer Ausführungsform
ist die äußere Stirnkante des
Häckselmessers
mit einem konvexen Radius versehen. Die Häckselmesser weisen jeweils
an der vorlaufenden und an der nachlaufenden Kante Schneiden auf.
Um zu erreichen, dass die Ausrichtung der Schneiden gleich bleibt,
wenn sie im Verschleißfall
umgedreht werden, so dass auch die Auswurfrichtung konstant bleibt,
sind die Querschnittsflächen
der Häckselmesser
punktsymmetrisch zur Längsachse
angeordnet. Bei den unsymmetrischen, doppelseitig angeschliffenen
Messern ist daher der kürzere
vorlaufende Anschliff auf der jeweils anderen Seitenfläche des
Häckselmessers
angeordnet als der kürzere
nachlaufende Anschliff des Häckselmessers.
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Bei
dieser Geometrie entstehen aerodynamisch bedingt ebenfalls Biegemomente
in den Häckselmessern,
welche zu Schwingungen führen,
die die Lebensdauer der Häckselmesser
verkürzen.
Außerdem
hat die Anordnung mit einer kontinuierlichen Variation des Anschliffs
der Häckselmesser
den Nachteil, dass eine hohe Anzahl unterschiedlicher Häckselmesser
erforderlich ist, was sich als produktions-, versand- und lagertechnisch
nachteilig erweist.
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Die
DE 36 31 485 A beschreibt
einen Strohhäcksler
mit Häckselmessern,
deren Geometrie mit den Häckselmessern
aus
DE 36 26 456 A übereinstimmt.
Der Anschliff an den Schneidkanten besteht jedoch aus einer Reihe
angeschliffener Zähne.
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Die
der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, ein
Häckselmesser
für einen Strohhäcksler bereitzustellen,
das sich durch eine vorteilhafte Aerodynamik und hohe Lebensdauer auszeichnet.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Lehre der Patentansprüche
1 und 4 gelöst,
wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale aufgeführt sind,
die die Lösung
in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.
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Das
Häckselmesser
ist mit zwei unsymmetrischen und somit unterschiedlichen Schneiden
versehen, die jeweils durch zwei zur benachbarten Seitenfläche im Winkel
angeordnete, in der Regel angeschliffene Flächen gebildet werden. Es wird
vorgeschlagen, den Querschnitt des Häckselmessers im Bereich der
Schneiden spiegelsymmetrisch zu seiner Mittelebene zu gestalten.
Die in der Bewegungsrichtung des Häckselmessers vorlaufende Schneide
ist somit symmetrisch zur nachlaufenden Schneide geformt.
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Die
unsymmetrischen, jeweils durch zwei angeschliffene Flächen gebildeten
Schneiden bilden gemeinsam mit den Seitenflächen eine Art Tragflächenprofil,
das auf einer Seitenfläche
des Häckselmessers
einen Unterdruck und auf der anderen Seitenfläche einen Überdruck erzeugt. Durch die
zur Mittelebene des Häckselmessers
symmetrische Anordnung der Schneiden erreicht man, dass die an der vorlaufenden
Schneide wirkenden aerodynamischen Kräfte etwa gleich denen an der
nachlaufenden Schneide sind. Daher entsteht über die Länge der Seitenflächen ein
etwa konstanter Druck, so dass unerwünschte Torsions- oder Biegemomente
im Häckselmesser
vermieden werden. Außerdem
wird eine höhere
Luftströmungsgeschwindigkeit
erzeugt, die zur besseren Breitenverteilung des Strohs genutzt werden
kann.
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Die
Asymmetrie der beiden angeschliffenen Flächen einer Schneide ermöglicht,
dass die Spitzen der Schneiden im Abstand von der Mittelebene des Häckselmessers
angeordnet werden können,
was die aerodynamische Wirkung der Schneiden verbessert. Die Spitzen
der Schneiden könnten
aber auch auf der Mittelebene des Häckselmessers liegen, wobei
die angeschliffenen Flächen
unterschiedlich geformt sind, um die Wirkung des Tragflächenprofils
zu erzielen. Da zwei angeschliffene Flächen vorhanden sind, sind die
Spitzen auch im Abstand von den Seitenflächen angeordnet, was die beim
Auftreffen auf Häckselgut
auftretenden Biegemomente reduziert.
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Die
Winkel zwischen den Seitenflächen
und den angeschliffenen Flächen
sind grundsätzlich
beliebig. Als vorteilhaft hat sich die Verwendung jeweils gleicher
Winkel erwiesen. Es wäre
jedoch auch eine Verwendung unterschiedlicher Winkel an den beiden, eine
Schneide bildenden Flächen
denkbar. Aufgrund der genannten Spiegelsymmetrie sind jedoch die Winkel
zwischen den Seitenflächen
und den benachbarten angeschliffenen Flächen an der vor- und nachlaufenden
Schneide gleich.
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Um
an der äußeren Stirnseite
der Häckselmesser
den Reibwiderstand während
des Häckselbetriebs
zu erhöhen,
wird alternativ oder zusätzlich zur
Lehre des Anspruchs 1 vorgeschlagen, die äußere Stirnseite in der durch
die Seitenflächen
definierten Ebene mit einem Radius zu versehen. Durch diese Maßnahme wird
auch die Lebensdauer des Häckselmessers
erhöht,
da der induzierte Luftwiderstand durch Vermeidung von scharfen Kanten
reduziert wird. Auch wird eine bessere Breitenverteilung des Strohs
erzielt, da eine größere projizierte
Stirnfläche im
Bereich der größten Umfangsgeschwindigkeit
gebildet wird. Der Radius stimmt vorzugsweise zumindest näherungsweise
mit dem Innenradius des den Rotor des Strohhäckslers aufnehmenden Gehäuses überein.
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Radien
an den Spitzen der Schneiden erweisen sich als vorteilhaft, da sie
ein vorzeitiges Abreißen
der Luftströmung
vermeiden. Dadurch wird die Luftströmung des Strohhäckslers
verbessert und die Lebensdauer der Häckselmesser erhöht, weil
die geometrische Kerbwirkung reduziert wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Schneiden mit Kerben ausgestattet. Bevorzugt ist eine Einbringung
des Verzahnungsschliffs in Richtung der jeweils längeren angeschliffenen
Fläche
jeder Schneide. Dann befindet sich die geometrische Kerbe im Bereich
der neutralen Biegefaser des Häckselmessers,
so dass durch Biegespannungen bewirkte Spannungsspitzen im Kerbgrund
reduziert werden. Die Dauerfestigkeit des Häckselmessers wird dadurch gesteigert.
In einer anderen Ausführungsform,
die sich in Tests bewährt
hat, sind die Verzahnungsschliffe in Richtung der jeweils kürzeren angeschliffenen
Fläche
jeder Schneide angebracht.
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Die
erfindungsgemäßen Häckselmesser
eignen sich insbesondere für
die Verwendung in an sich bekannten Strohhäckslern, die mit einem Gehäuse und
einem darin antreibbar gelagerten Rotor mit einer sich quer zur
Fahrtrichtung des Mähdreschers verlaufenden
Drehachse ausgestattet sind. Vorzugsweise sind alle Häckselmesser
eines Stohhäckslers mit
dem beschriebenen Querschnitt versehen.
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Die
Häckselmesser
(vorzugsweise alle Häckselmesser
eines Rotors) sind in der Regel paarweise pendelnd an geeigneten
Halterungen des Rotors befestigt. Dabei bietet es sich an, die Seiten
der Häckselmesser
mit den jeweils längeren
angeschliffenen Flächen
aneinander zugewandt anzubringen. Die aerodynamische Wirkung der
angeschliffenen Flächen
bewirkt, dass an den aneinander zugewandten Flächen der Häckselmesser ein Unterdruck
entsteht, während
sich an den Außenseiten
ein Überdruck
bildet. Die Häckselmesser
stabilisieren sich somit gegenseitig.
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In
den Zeichnungen sind zwei nachfolgend näher beschriebene Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt. Es zeigt:
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1 eine schematische Seitenansicht
eines Mähdreschers
mit einem Strohhäcksler,
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2 eine seitliche Ansicht
des Rotors des Strohhäckslers
mit einem daran pendelnd aufgehängten
Paar von Häckselmessern,
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3 einen Querschnitt durch
die Häckselmesser
entlang der Linie 3-3 der 2,
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4 eine perspektivische Ansicht
eines Häckselmessers,
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5 eine vergrößerte perspektivische
Ansicht einer Schneidkante des Häckselmessers,
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6 eine vergrößerte perspektivische
Ansicht der gegenüberliegenden
Schneidkante des Häckselmessers,
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7 eine perspektivische Ansicht
einer zweiten Ausführungsform
eines Häckselmessers,
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8 eine vergrößerte perspektivische
Ansicht der Schneidkante des Häckselmessers
aus 6, und
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9 eine vergrößerte perspektivische
Ansicht der gegenüberliegenden
Schneidkante des Häckselmessers
aus 6.
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Eine
in 1 gezeigte Erntemaschine 10 in der
Form eines Mähdreschers
ist auf vorderen angetriebenen und rückwärtigen lenkbaren Rädern 12 bzw. 14 getragen
und weist eine Fahrerkabine 16 auf, von der aus sie von
einem Fahrer bedient werden kann. An die Fahrerkabine 16 schließt sich
rückwärtig ein
Korntank 18 an, der in ihn abgegebenes Gut über ein
Entleerrohr 20 nach außen
abgeben kann. Der Korntank 18 lagert auf einem Rahmen 22,
in dem zugeführtes
Gut auf dem Weg über
eine Dreschtrommel 24, einen Dreschkorb 26 und
eine Wendetrommel 28 in seine großen und kleinen Bestandteile
zerlegt wird. Auf daran anschließenden Schüttlern 30, sowie auf
einem Vorbereitungsboden 32 und Sieben 34 wird
eine weitere Trennung des geernteten Guts durchgeführt, wobei
schließlich
der ausgedroschene Gutanteil in den Korntank 18 gefördert wird,
die großen
Erntegutteile über
die Schüttler 30 über ein Strohleitblech 40 einem
Strohhäcksler 42 zugeführt werden
und leichte Bestandteile mittels eines Gebläses 36 von den Sieben 34 – ggf. über zusätzliche Kaffstreuer
oder durch den Strohhäcksler 42 – ebenfalls
auf den Boden geblasen werden. Auf dem Boden liegendes oder stehendes
Gut wird über
einen Schrägförderer 38 und
eine Steinfangmulde der Dreschtrommel 24 zugeführt, nachdem
es von einer nicht gezeigten Erntegutbergungsvorrichtung vom Boden
aufgenommen worden ist.
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Der
Strohhäcksler 42 umfasst
einen hohlzylindrischen Rotor 44 mit um seinen Umfang und über seine
Länge verteilten,
pendelnd aufgehängten Häckselmessern 46,
der mit einem Antrieb derart verbunden ist, dass er in einem Gehäuse 48 um
eine etwa horizontale, quer zur Fahrtrichtung verlaufende Achse
rotiert. Im Zusammenwirken mit Gegenmessern 50 werden die
ausgedroschenen, großen
Erntegutteile zu Häckselgut
zerkleinert. An der Rückseite des
Strohhäckslers 42 ist
eine Verteileinrichtung 54 angeordnet, die eine Anzahl
seitlich nebeneinander angeordneter Leiteinrichtungen 56 in
Form von Strohleitblechen umfasst, welche unterhalb einer Strohverteilerhaube 58 angeordnet
sind.
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Anhand
der 2 ist erkennbar,
dass die Häckselmesser 46 paarweise
pendelnd an Halterungen 60 gelagert sind, die am Rotor 44 befestigt
sind. Die Halterungen 60 weisen sich in Achsrichtung des Rotors 44 erstreckende
Bohrungen 62 auf, durch die sich jeweils ein Bolzen 64 erstreckt.
Der Bolzen 64 erstreckt sich auch durch endseitig in den
Häckselmessern 46 eingebrachte
Löcher 66 und
ist an seinem einem Kopf 68 gegenüberliegenden Ende durch eine
Mutter 70 fixiert. Die Durchmesser der Bohrung 62 und
der Löcher 66 ist
derart gewählt,
dass die Häckselmesser 46 frei
pendeln können.
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Die
Häckselmesser 46 sind
an ihren in der Drehrichtung des Rotors 44 vor- und nachlaufenden Stirnflächen in
den dem Rotor 44 abgewandten Bereichen mit Schneiden 72 versehen,
die sich etwa über
60 % der Länge
der Häckselmesser 46 erstrecken.
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Die
Geometrie der Schneiden 72 ist in der 3, die einen Querschnitt durch die Häckselmesser 46 entlang
der Linie 3-3 der 2 zeigt,
detaillierter dargestellt. Die Häckselmesser 46 sind
in der Drehrichtung des Rotors 44 betrachtet wesentlich länger als
in der Achsrichtung des Rotors 44. Die Schneiden 72 weisen
jeweils eine nach innen, dem benachbarten Häckselmesser 46 zugewandte,
angeschliffene Fläche 74 und
eine nach außen
gewandte, angeschliffene Fläche 76 auf.
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Alle
inneren angeschliffenen Flächen 74 sind gleich
lang und schließen
jeweils denselben Winkel mit der benachbarten Seitenfläche 80' des Häckselmessers 46 ein.
Analog sind alle äußeren angeschliffenen
Flächen 76 gleich
lang und schließen
jeweils denselben Winkel mit der benachbarten Seitenfläche 80 des
Häckselmessers 46 ein.
Die Winkel zwischen den äußeren Flächen 76 und
der benachbarten Seitenfläche 80 stimmen
zumindest näherungsweise
mit den Winkeln zwischen den inneren Flächen 74 und den ihnen
benachbarten Seitenflächen 80' überein. Ein
geeigneter Wert für
diesen Winkel ist etwa 14°.
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Die
Spitzen 78 der Schneiden 72 liegen im Ergebnis
nicht mittig zwischen den Seitenflächen 80, sondern sind
demgegenüber
nach außen
verschoben. Auch sind die äußeren Seitenflächen 80 länger als
die inneren Seitenflächen 80'. Die Querschnitte der
Häckselmesser 46 sind
zu ihrer (durch die die Mitten der Seitenflächen 80, 80' schneidenden)
Mittelebene 86 spiegelsymmetrisch. Sollen die Häckselmesser 46 nach
einer gewissen Betriebszeit gedreht werden, um die jeweils anderen
Schneiden 72 in Kontakt mit dem Häckselgut zu bringen, werden
die Bolzen 64 abgenommen, die Häckselmesser 46 jeweils
paarweise ausgetauscht und dann werden die Bolzen 64 wieder
fixiert. Die jeweils anderen Schneiden 72 kommen dann an
die Stellen, an denen die abgenutzten Schneiden 72 sich
befanden. Um eine Verwechslung zu vermeiden, können geeignete Markierungen
am Rotor 44 und/oder den Häckselmessern 46 angebracht
werden.
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Beim
Betrieb bewirkt die unsymmetrische Anordnung der Schneiden 72 eine
Aerodynamik, die etwa der eines Tragflügels entspricht. Auf der Innenseite
zwischen den Häckselmessern 46 entsteht
ein Unterdruck, während
auf den Außenseiten
der Häckselmesser 46 ein Überdruck
entsteht. Die beiden Häckselmesser
ziehen sich somit in einem gewissen Maß an. Die Spiegelsymmetrie
der Häckselmesser vermeidet
eine Entstehung von die Lebensdauer nachteilig beeinflussenden,
durch die Aerodynamik entstehenden Verwindungen im Häckselmesser 46. Außerdem wird
im Strohhäcksler 42 eine
im Vergleich zum Stand der Technik höhere Luftströmungsgeschwindigkeit
erzeugt, welche zur besseren Breitenverteilung des Strohs genutzt
werden kann. Durch die etwa mittige Anordnung der Spitzen 78 der Schneiden 72 ist
sichergestellt, dass die Häckselmesser
beim Auftreffen auf Häckselgut
in sich nur geringförmig
gebogen werden, was unerwünschte
Biegebeanspruchungen vermeidet.
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In
den 4 bis 6 sind in die Schneiden 72 eingebrachte
Kerben 84 erkennbar. Der Verzahnungsschliff zur Bildung
der Kerben 84 ist in Richtung der längeren Fläche 74 eingebracht.
Zur Bildung der Kerben 84 wird nur aus den inneren, längeren angeschliffenen
Flächen 74 der
Schneiden 72 Material entfernt, so dass diese Flächen 74 auch
im Abstand von der Spitze 78 mit den Kerben 84 zugehörigen Vertiefungen
versehen sind, während die äußeren Flächen 76 in
sich plan sind und nur ihre äußere Kante
dem Verlauf der Kerben 84 folgt. Dadurch erreicht man,
dass sich die geometrische Kerbe im Bereich der neutralen Biegefaser
des Häckselmessers 46 befindet.
Spannungsspitzen im Kerbgrund aufgrund von Biegespannungen sind
reduziert und die Dauerfestigkeit des Häckselmessers 46 ist
vergrößert. Durch
die Wahl eines relativ großen
Radius des Grunds der Kerben 84 wird die Kerbwirkung erheblich
reduziert.
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Die äußere Stirnseite 82 der
Häckselmesser 46 ist
in der Häckselmesserebene
mit einem Radius versehen. Aufgrund der sich dabei bildenden größeren projizierten
Stirnfläche
im Bereich der größten Umfangsgeschwindigkeit
wird der Reibwiderstand während
des Häckselbetriebs
erhöht
und der Materialfluss und die Strömungsgeschwindigkeit verbessert.
Weiterhin wird die Luftströmung
des Strohhäckslers 42 und
somit die Breitenverteilung des Strohs verbessert, weil der induzierte
Luftwiderstand vermindert ist. Außerdem sind Radien an den Schleifkanten
der Schneiden 72 angebracht, durch die ein frühzeitiges
Abreißen
der Luftströmung
vermieden wird.
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Die
Härte der
Häckselmesser 46 kann
im Bereich der Schneide 72 eine Bandbreite von 55–58 HRC
und im Kern eine Bandbreite von 37–40 HRC aufweisen. Dieser Härteverlauf
sollte harmonisch verlaufen, um metallurgische Kerben zu vermeiden. Durch
diesen Härteverlauf
wird weiterhin das Zusammentreffen von geometrischen Kerben im Bereich der
Messerverzahnung und metallurgischer Kerbe durch abfallende Härte vermieden.
Ein möglichst
homogenes Gefüge
des Materials des Häckselmessers kann
durch ein Vergütungsverfahren
gebildet werden, um metallurgische Kerben zu vermeiden. Der Kohlenstoff
sollte also nicht nadelartig eingelagert sein.
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Die 7 bis 9 zeigen perspektivische Ansichten einer
zweiten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Häckselmessers 46. Übereinstimmende
Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen wie in den zuvor
beschriebenen Ausführungsformen.
Der Unterschied zu der Ausführungsform
gemäß 4 bis 6 besteht darin, dass die Kerben 84 in
die kürzere
angeschliffene Fläche 76 eingebracht
sind. Diese Häckselmesser 46 haben
sich in Tests gut bewährt.