DE2830892C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rotorkultivator der im Oberbegriff des Patentanspruchs genannten Art.

Derartige Rotorkultivatoren werden zum Zerkleinern und Auflockern des Ackerbodens verwendet, so daß er im optimalen Zustand für die spätere Saat und den Anbau vorbereitet wird. Die Rotorkultivatoren werden dabei mit Hilfe von Traktoren gezogen und drehen sich während der Linearbewegung über dem Ackerboden, so daß die Messer eine zusammengesetzte Dreh- und Linearbewegung ausführen.

Es ist ein Rotorkultivator der eingangs genannten Art bekannt (CH-PS 2 98 426), bei dem die geradlinigen Messer die Form von senkrecht zur Rotorwelle stehenden Flachmaterialstücken aufweisen, die an ihrem freien Ende benachbart zur Angriffsfläche eine unter einem rechten Winkel angeordnete Stirnfläche und nachfolgend eine abgeschrägte Rückfläche aufweisen. Wenn derartige Rotorkultivatoren in der gleichen Richtung gedreht werden, wie ihre Linearbewegung erfolgt, so tritt über einen großen Teil der Bewegung der Messer im Boden ein Quetschungseffekt auf, der statt zu einer Auflockerung des Boden zu dessen Verdichtung führt. Weiterhin werden auf die Messer auf Grund dieses Quetschungseffektes große Kräfte ausgeübt, was zu einer entsprechend großen erforderlichen Antriebsenergie für die Drehung des Rotorkultivators und zur Gefahr einer Überlastung der Messer bzw. deren Befestigungsteile am Umfang der Antriebswelle führt.

Es ist weiterhin eine Bodenfräse bekannt (DE-PS 4 39 559), bei der sich gebogene Messer in Radialrichtung von einzelnen Hülsen erstrecken, die um die Fräserwelle herum angeordnet sind. Derartige gebogene Messer sind in ihrer Herstellung sehr aufwendig, was insbesondere deshalb von Bedeutung ist, weil eine große Vielzahl derartiger Messer bei diesen Bodenbearbeitungsmaschinen verwendet wird und diese Messer einer starken Abnutzung unterworfen sind. Dies gilt vor allem dann, wenn der Winkel zwischen der Einfallsfläche und der Angriffsfläche der einzelnen Messer relativ klein ist, so daß aus diesem Grunde bei Rotorkultivatoren vorzugsweise sehr massive Werkzeuge der erstgenannten Art verwendet wurden.

Schließlich sind Bodenbearbeitungsmaschinen bekannt (DE-AS 12 08 539), bei denen sich über die gesamte Arbeitsbreite des Bearbeitungsgerätes erstreckende gewendelte flache Messer verwendet werden, deren Abschnitte aufeinanderfolgend mit dem Boden in Berührung kommen. Die gewendelten Messer bestehen aus Flachmaterial, so daß sie einen relativ kleinen Winkel zwischen der Angriffsfläche und der Einfallfläche aufweisen können, doch ergibt sich hierbei eine vollständig andere Art der Auflockerung des Bodens als mit einem Rotorkultivator.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rotorkultivator der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem über einen großen Bereich von Drehzahlen und Vorwärtsbewegungsgeschwindigkeiten ein Quetschungseffekt an der Einfallfläche zu keinem Zeitpunkt im Verlauf eines Durchgangs durch den Boden auftritt.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Rotorkultivators wird bei ausreichender Festigkeit der einfachen, geradlinig ausgebildeten Messer ein Quetschungseffekt über den gesamten Verlauf eines Durchgangs durch den Boden sicher vermieden, ohne daß eine übermäßig schnelle Abnutzung der Messer auftritt.

Durch den Fortfall von Quetschungseffekten wird weiterhin der zum Drehantrieb des Rotorkultivators erforderliche Energieaufwand wesentlich verringert und es ergibt sich eine einwandfreie Zerkleinerung und Auflockerung des Bodens. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Messer ergibt sich weiterhin die vorteilhafte Wirkung eines Selbstschliffs.

Dadurch, daß der Winkel zwischen der Einfallfläche und der Angriffsfläche größer als 35° ist ergibt sich eine ausreichende Festigkeit der Messer, während der Maximalwert dieses Winkels von 75° sicherstellt, daß keine Quetschungseffekte auftreten. Der spitze Winkel zwischen einer Tangente an die Angriffsfläche und einer die Achse der Antriebswelle mit jedem Punkt der Schnittlinie verbindenden Linie ist größer als 15°, so daß das Werkzeug leicht in den Ackerboden eindringt und auch hierbei Quetschungseffekte vermieden werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Ansicht der Ausführungsform der Antriebswelle mit den daran befestigten Messern des Rotorkultivators,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Rotorkultivator nach Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Ansicht zur Erläuterung des Einfalls der Werkzeuge in den Ackerboden, wobei die Zykloide dargestellt ist, die die Schneide der Messer beschreibt.

Aus Fig. 1 ist zu erkennen, daß eine Anzahl von Messern (1) am Umfang einer rohrförmig ausgebildeten Antriebswelle (2) angeordnet ist. Diese Messer (1) sind mit Hilfe von tangentialen Hülsen (3) an der Antriebswelle befestigt. Die einzelnen Hülsen sind gegeneinander um etwa 60° verschoben, wodurch sechs Messer praktisch einen Winkel von 360° überdecken, wobei einander entsprechende, in Axialrichtung hintereinanderliegende und mit (4, 4′) bezeichnete Messer jedoch gegeneinander winkelmäßig etwas versetzt sind, beispielsweise um 5°, wie bei der dargestellten Ausführungsform.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 sind die Messer (1) senkrecht zu den entsprechenden Mantellinien der Antriebswelle (2) angeordnet, sie können jedoch auch unter identischen oder nichtidentischen Winkeln zu diesen Mantellinien angeordnet sein.

Wie dies insbesondere aus Fig. 2 zu erkennen ist, weisen die Messer (1) an ihrem hinteren Ende einen kegelstumpfförmigen Abschnitt auf, der einen Übergang zu einem Abschnitt geringeren Querschnittes darstellt, der in die einzelnen Hülsen (3) eingesteckt ist, in denen die Messer durch eine am Ende angeordnete Mutter festgelegt sind. Auf diese Weise ist ein leichtes Auswechseln der Messer (1) möglich, ohne daß die Messer einen großen Abstand voneinander aufweisen müssen.

In Fig. 3 ist schematisch dargestellt, wie sich ein Messer dem Boden nähert und wie die Schneide (5) bei ihrer Bewegung eine Zyklode beschreibt.

In diesem speziellen Fall wird angenommen, daß sich die Achse der Antriebswelle (2) auf der Ebene des Bodens im Punkt O befindet.

Die Schneide (5) weist eine Angriffsfläche (6) und eine Einfallfläche (7) auf, die sich an der Spitze des Messers (1) schneiden. Durch den Schnitt der Angriffsfläche (6) mit der Einfallfläche (7) ergibt sich eine gerade oder kurvenförmige Schneide, die vorzugsweise gerade ist, jedoch niemals einer Schneidspitze oder dergleichen entspricht, da in diesem Fall das Ende des Messers in Gegenstände eindringen könnte, die sich in seiner Bahn befinden und diese mitschleppen würde.

Die Angriffs- und Einfallflächen können unabhängig voneinander gebogen oder eben sein.

Die Tangente zur Angriffsfläche (6) bildet im Einfallpunkt (8) in den Boden (9) einen spitzen Winkel α mit der Erde. Da die Angriffsfläche eine Ebene ist, so ist die Tangente in diesem Fall in dieser ebenen Fläche enthalten.

Damit die Schneide (5) und damit das Messer (1) leicht in den Boden eindringen kann, sollte der Winkel a größer oder gleich 15° sein wobei dieser Einfallwinkel ein positiver Winkel ist, da er immer hinter einer die Schneide und die Achse der Welle verbindenden Linie liegt.

Der Winkel β zwischen der Angriffsfläche (6) und der Einfallfläche (7) wird als Schnittwinkel bezeichnet.

Die in Fig. 3 dargestellte Zykloide ergibt sich unter der Annahme folgender Parameter:
Die Drehzahl des Rotors bzw. der Antriebswelle des Rotorkultivators (Vg) beträgt 180 U/min.
Die Vorschubgeschwindigkeit des Traktors (Va) beträgt 4 km/h oder 66,67 m/min.
Der Radius des Rotors beträgt 250 mm (Abstand der Schneide von der Achse der Antriebswelle (2)).

Der Radius eines angenommenen Rades, das auf einer Linie, die mit X bezeichnet ist, abrollt und durch dessen Mittelpunkt die Y-Achse verläuft, die die Achse X bei O′ schneidet ist:

Die Gleichung der Zykloide in kartesischen Koordinaten als Funktion des Drehwinkels (t) des angenommenen Rades, das durch r und OY′ gebildet ist, wobei t in Radian ausgedrückt ist, ergibt sich aus den folgenden Gleichungen:

x = rt - R sin t
t = r - R cos t

Wenn man die tatsächlichen Werte in mm einsetzt, so ergibt sich:

x = 58,59t - 250 sin t
y = 58,95 - 250 cos t

auf diese Weise ergeben sich die tatsächlichen Koordinaten zum Ausbilden der Zykloide.

An beliebigen Punkten der Zykloide können die Tangente zur Angriffsfläche (6) der Schneide (5) und die Tangente an die Zykloide (6′) gezeichnet werden. Zwischen den beiden Tangenten wird ein Winkel gebildet, der in jedem Fall größer als der Schnittwinkel β ist.

Mit Hilfe eines annähernden grafischen Verfahrens ist festzustellen, daß der kleinste Winkel der durch die beiden genannten Tangenten bei der Bewegung durch den Boden gebildet wird, im Punkt (11) einen annähernden Wert von 62° aufweist. Somit ist ein Winkel von β, der kleiner als 62° ist, ein geeigneter Winkel, der in diesem Fall zu optimalen Bedingungen führt.

Im einzelnen ist das Minimum des Winkels β, das von dem Abnutzungszustand, der Art des Bodens, der Bruchgefahr usw. abhängt derart, daß einwandfreie Arbeitsbedingungen für β größer oder gleich 45° und immer für β größer oder gleich 35° erzielt werden.

Das Ideal würde darin bestehen, die vorstehende Theorie in der Praxis genau anzuwenden und für jeweils eine bestimmte Maschine eine genaue Bemessung anzugeben. Da dies jedoch nicht möglich ist, ist festzuhalten, daß für einen Winkel β von größer oder gleich 45° und kleiner oder gleich 75° für jeden Fall annehmbare Betriebsbedingungen erzielt werden.

Claims (1)

1. Rotorkultivator mit umlaufenden geradlinigen Messern, die auswechselbar am Umfang einer Antriebswelle und tangential zu dieser angebracht sind und eine mit dem aufzulockernden Boden in Eingriff kommende Angriffsfläche und an ihrem freien Ende eine Einfallfläche aufweisen, wobei sich die Angriffsfläche und die Einfallfläche jedes Messers schneiden und eine Schneide bilden, die sich auf einer zykloidenförmigen Schnittlinie bewegt, und wobei eine die Achse der Antriebswelle mit jedem Punkt der Schnittlinie verbindende Linie einen spitzen Winkel α mit der Tangente an die Angriffsfläche bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der spitze Winkel α größer oder gleich 15° ist, daß der Winkel β zwischen der Einfallfläche (7) und der Angriffsfläche (6) zwischen 35° und 75° liegt, und daß die Summe der Winkel α und β kleiner als 90° ist.