PL248437B1 - Nóż skrawająco-rozdrabniający do mulczera - Google Patents

Abstract

Nóż skrawająco-rozdrabniający do mulczera charakteryzuje się tym, że posiada co najmniej jedno ostrze (2) w formie cylindrycznego słupka z częścią skrawającą, które osadzone jest w trzonku noża (1) w otworach ustawionych pod kątem β w zakresie 20÷70° w stosunku do powierzchni osadzenia trzonka noża (1). Ostrza (2), (3), (4) usytuowane są równoległe do siebie. Ostrza (3), (4) odchylone są od położenia centralnego o kąt α w zakresie od 5° do 20° w jednej lub w dwu płaszczyznach.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest nóż skrawająco-rozdrabiający do mulczera przeznaczonego do skrawania i rozdrabniania krzewów, niewysokich drzew i innej niepożądanej roślinności w rolnictwie, sadownictwie i pracach leśnych. Noże te zamontowane są na bębnach roboczych mulczerów współpracujących z ciągnikiem rolniczym lub innym pojazdem specjalistycznym, który je napędza. Mulczery stosowane są w leśnictwie i sadownictwie do czyszczenia przecinek leśnych, usuwania roślinności pod liniami energetycznymi oraz w rolnictwie np. do usuwania likwidowanych plantacji krzewów, pozostałości po zbiorach w celu przygotowania terenu do nowych nasadzeń.

Skrawanie i rozdrabnianie części zdrewniałych roślin odbywa się za pośrednictwem noży osadzonych na wirujących bębnach roboczych mulczerów. Stalowe trzonki noży wyposażone są w ostrza z węglików spiekanych mocowane przez lutowanie lutem twardym np. mosiądzem. Noże mulczerów narażone są na intensywne oddziaływanie eksploatacyjne w postaci dużych obciążeń o charakterze udarowym i zużycie ścierne, zwłaszcza w kontakcie z materiałem skalnym zalegającym w glebie oraz wpływy korozyjne. Powoduje to przyspieszony proces niszczenia noży, w szczególności ich ostrzy skrawająco-rozdrabiających. Ostrza te ulegają intensywnemu zużyciu ścierno-erozyjnemu, wykruszaniu a nawet wyłamaniu po natrafieniu na kamienie lub inne twarde przedmioty w glebie. Rozdrobniony materiał roślinny jest najczęściej mieszany z glebą na regulowaną głębokość, w razie potrzeby w kilku przejściach mulczera.

W znanych rozwiązaniach noży mulczerów ostrza mają postać prostopadłościennych, najczęściej pojedynczych płytek z węglików wolframu w osnowie kobaltowej, mocowanych w oprawach (trzonkach noży) poprzez lutowanie twarde. Znane są również noże wyposażone w dwie takie płytki rozmieszczone jedna obok drugiej na szerokości noża. Taka postać ostrzy powoduje, że zwilżenie roztopionym lutem często nie obejmuje pełnych powierzchni połączeń, zaś boczne powierzchnie ostrzy pozostają otwarte. Powoduje to, że takie osadzenie ostrzy w stalowych oprawach nie zapewnia dostatecznej wytrzymałości i często ma miejsce odrywanie ostrzy od opraw (trzonków noży) lub wykruszanie ich fragmentów. Jest to główną przyczyną niskiej trwałości noży mulczerów znanej konstrukcji.

Z polskiego opisu P.300526 znany jest nóż o ostrzu klinowym, w którym rolę ostrza pełni napoina wypełniająca otwór w części roboczej trzonka noża wykonana elektrodą trudnościeralną. Ostrze jest swoistego rodzaju odlewem wykonanym w wyniku topienia materiału elektrody. Rozwiązanie to nie zapewnia wymaganej trwałości przy udarowym oddziaływaniu na znajdujące się w glebie kamienie i inne twarde elementy. Z kolei z opisu CA2749003 znany jest nóż klinowy, w którym ostrze ma postać płytki wykonanej z węglików wolframu z wbudowanymi elementami wykonanymi z super twardych materiałów, np. PCD. Ostrze to osadzone jest w części roboczej trzonka noża poprzez lutowanie.

Znane są wreszcie w niektórych rozwiązaniach bębnów roboczych mulczerów noże stożkowe. W rozwiązaniach znanych z polskich opisów patentowych PL131022, PL171848 i PL212590 ostrza osadzone są w trzonkach noży przez lutowanie. Również z innych opisów patentowych DE4226976, EP0274645, US4627665 i US6113195 znane są rozwiązania noży mających ostrze w postaci słupka lub grzybka wykonanego np. z węglików wolframu, które zamocowane są z wykorzystaniem metody lutowania. Rozwiązania te posiadają niedogodności wynikające z niskiej trwałości eksploatacyjnej użytkowanych zwłaszcza przy występowaniu twardych zanieczyszczeń gruntu w postaci np. kamieni, przez co noże te narażone są na działanie silnych obciążeń dynamicznych o charakterze udarowym towarzyszących procesowi rozdrabniania. Połączenie lutowane nie zapewnia wystarczająco mocnego połączenia ostrza z trzonkiem noża, zaś samo ostrze narażone jest na uszkodzenia w postaci pękania i wykruszania się materiału, z którego jest ono zrobione.

Z innego chińskiego opisu CN204436386 znane jest mocowanie ostrza skrawającego za pomocą osiowo umieszczonej śruby, które nie zapewnia dużej wytrzymałości i pewności połączenia. Mocowanie jest podatne na samoczynne luzowanie się pod wpływem zmiennych obciążeń i drgań.

Z innego polskiego opisu patentowego PL234422 znany jest sposób łączenia ostrza stożkowego z trzonkiem noża stożkowego przez zawalcowanie w specjalnym urządzeniu, po uprzednim nagrzaniu trzonka noża. Sposób ten ma zastosowanie jedynie w przypadku noży obrotowych, nie zaś klinowych stosowanych szerzej w mulczerach.

Dotychczas znane rozwiązania konstrukcyjne noży stosowanych w mulczerach nie zapewniają wymaganej ich trwałości eksploatacyjnej.

Znany jest sposób osadzania wkładek urabiających wykonanych w formie słupków np. z węglików spiekanych z wykorzystaniem połączenia skurczowego w koronkach wiertniczych. W tym przypadku nie stosuje się jednak innych dodatkowych środków, zwiększających skuteczność i trwałość połączenia. Wynika to z odmiennego, w stosunku do noży mulczerów, sposobu i charakteru pracy narzędzi wiertniczych oraz ich obciążenia.

Zagadnieniem technicznym wymagającym rozwiązania jest opracowanie nowej, innowacyjnej konstrukcji noża do mulczera, która zniweluje niedoskonałości znane ze stanu techniki, zapewni mocne i niezawodne mocowanie ostrzy w trzonku noży służących w znacznie większym stopniu odporny na obciążenia udarowe i zużycie ścierne zwłaszcza w przypadku kontaktu z materiałem skalnym.

Istotę wynalazku stanowi nóż skrawająco-rozdrabiający do mulczera charakteryzujący się tym, że posiada co najmniej jedno ostrze w formie cylindrycznego słupka, z częścią skrawającą, które osadzone jest w trzonku noża w otworach ustawionych pod kątem β w zakresie 20:70° w stosunku do powierzchni osadzenia trzonka noża. Ostrza usytuowane są równolegle do siebie. Ostrza odchylone są od położenia centralnego o kąt a w zakresie od 5 do 20°, w jednej lub w dwu płaszczyznach. Trzonek noża jest stalowy lub staliwny. Część skrawająca ma korzystnie postać balistyczną. Ostrze wykonane jest z węglików spiekanych. Ostrze zamocowane jest w otworze trzonka noża za pomocą połączenia skurczowego. Otwory w temperaturze otoczenia mają średnicę mniejszą od średnicy użytych ostrzy o 0,4:0,6% średnicy. Połączenie skurczowe jest wzmocnione za pomocą lutu twardego, korzystnie z brązu ołowiowego.

Postać konstrukcyjną noża skrawająco-rozdrabniającego do mulczera według wynalazku ilustruje w przykładzie wykonania rysunek, na którym Fig. 1 to wzdłużny przekrój przez środek noża w płaszczyźnie A-A, Fig. 2 to widok noża z góry, a Fig. 3 jest widokiem noża od jego czoła, Fig. 4 to alternatywny układ trzech ostrzy, a Fig. 5 to nóż z dwoma ostrzami w widoku „K”, natomiast Fig. 6 przedstawia samo ostrze z węglików spiekanych przed jego osadzeniem w trzonku noża.

Rozwiązanie opisano w przykładzie realizacji.

W otworach wierconych i rozwiercanych w stalowym lub staliwnym trzonku noża 1 stanowiącym oprawę ostrzy nasadzone są za pomocą skurczu termicznego ostrza skrawająco-rozdrabniające 2, 3 i 4 wykonywane w postaci cylindrycznych słupków z węglików spiekanych. Ostrza skrawająco-rozdrabniające 2, 3, 4 w stosunku do powierzchni osadzenia trzonka noża 1 ustawione są pod kątem β =45°. Trzonek noża 1 od strony roboczej, w której osadzone są ostrza 2 wyposażony jest w oporowy próg 1b przenoszący obciążenie z noża na bęben mulczera oraz gwintowany otwór 1a służący do mocowania trzonka noża do uchwytu przyspawanego do bębna mulczera. W zależności od przeznaczenia, w trzonku 1 każdego noża osadzone są dwa, trzy lub więcej ostrzy skrawająco-rozdrabniających w układzie jak przykładowo ilustruje Fig. 3, Fig. 4 oraz Fig. 5. Ostrza 2, 3, 4 mogą być usytuowane równolegle do siebie lub odchylone od położenia centralnego o kąt a w zakresie 15° w jednej lub w dwu płaszczyznach. W każdym nożu stosowane mogą być jednakowe ostrza lub ostrza zróżnicowane co do średnicy i długości.

Dla niektórych zastosowań, np. usuwania pozostałości po zbiorach kukurydzy celowym jest zastosowanie noży wyposażonych w pojedyncze ostrze usytuowane centralnie, jak ostrze 2. Ostrza skrawająco-rozdrabniające mają postać cylindrycznych słupków, jak to przykładowo ilustruje Fig. 6. Są one wykonywane z drobnodyspersyjnych proszków węglików wolframu spiekanych w odpowiedniej proporcji z proszkiem kobaltu. Część skrawająca 2a może mieć formę stożka lub korzystniej postać balistyczną, co polepsza odporność na wykruszanie ostrza, zwłaszcza w początkowej fazie użytkowania. Drugi koniec cylindrycznego ostrza posiada sfazowanie 2b lub korzystniej zaokrąglenie, które ułatwia wciskanie ostrza podczas osadzania go w trzonku noża. Osadzenie ostrzy skrawająco-rozdrabniających w trzonku noża 1 odbywa się po wcześniejszym rozgrzaniu części roboczej trzonka do temperatury 460:500°C. Rozgrzanie powoduje wzrost średnicy nawierconych otworów 5 umożliwiający wciśnięcie ostrzy do dna otworów. Podczas stygnięcia noża następuje skurcz termiczny jego trzonka mocno zaciskający ostrze na pełnej powierzchni cylindrycznej otworu 5. Dla uzyskania wymaganego efektu skurczu termicznego otwory 5 w temperaturze otoczenia mają średnicę mniejszą od średnicy użytych ostrzy o 0,5% średnicy. Pożądane jest dokładne rozwiercenie otworów rozwiertakami o odpowiedniej średnicy. Korzystnie jest wykonać otwory o możliwie małym kącie stożka wiertła. Dodatkowo przy osadzaniu ostrzy celowym jest ich uprzednie schłodzenie, aby zwiększyć skurcz termiczny.

Połączenie ostrzy 2 z trzonkiem noża 1 z wykorzystaniem skurczu termicznego zapewnia wysoka skuteczność i trwałość osadzenia ostrzy. Skuteczność osadzania może być dodatkowo zwiększona przez uzupełniające wykorzystanie lutowania twardego mosiądzem. W tym celu przed wciśnięciem ostrzy należy do otworu włożyć porcję lutu, korzystnie z brązu ołowiowego, o odpowiedniej objętości.

W temperaturze, przy której osadzane są ostrza lut mosiężny ulega stopieniu i podczas mocnego uciskania ostrzy wypełnia wszystkie, nawet najdrobniejsze szczeliny i chropowatości powierzchni otworów i słupków. Wypełnia też stożkową część otworu 5 pozostającą po wierceniu. Dodatkowe wprowadzenie lutowania służy nie tylko zwiększeniu wytrzymałości samego osadzenia ostrzy, ale dodatkowo sprzyja lepszemu odprowadzeniu ciepła generowanego przez tarcie ostrzy podczas pracy. Dzieje się tak dzięki wysokiemu współczynnikowi przewodnictwa cieplnego mosiężnej warstewki lutu. W ten sposób ciepło łatwiej przekazywane jest przez przewodnictwo do oprawy ostrzy, co służy obniżeniu temperatury ostrzy w czasie intensywnej pracy skrawania i rozdrabniania materiału roślinnego lub zawartego w glebie materiału skalnego. Oprawy ostrzy (trzonki noży) oddają ciepło do otoczenia dzięki temu, że są dobrze chłodzone przez skrawany, żywy i wilgotny materiał roślinny. Ponadto na dużej części obrotów bębna roboczego mulczera noże omywane są intensywnym strumieniem powietrza, gdyż wirujący bęben roboczy z wieloma nożami pełni rolę wentylatora.

Zagrzewanie części roboczej noży dla termicznego osadzenia ostrz oraz lutowanie najlepiej wykonywać metodą indukcyjną prądami wysokiej częstotliwości. Możliwe jest też zastosowanie palników gazowych o odpowiedniej wydajności. Duża intensywność chłodzenia noży podczas pracy mulczerów przez kontakt z wilgotną glebą, żywym materiałem roślinnym oraz strumieniem powietrza chłodzącego powoduje, że zastosowany do osadzania ostrzy skurcz termiczny zachowuje swoją dużą skuteczność nawet przy intensywnej eksploatacji tych maszyn.

Znaczna głębokość osadzenia ostrzy w trzonkach noży powoduje, że w miarę ściernego zużywania się części roboczej trzonków noży odsłaniane są nowe głębsze części ostrzy. Dzięki temu uzyskiwana jest zwiększona trwałość eksploatacyjna noży według wynalazku. W toku eksploatacji ostrza o stosunkowo małej średnicy wykazują swoisty efekt „samoostrzenia” się w wyniku postępującego zużycia ściernego ostrzy a zwłaszcza materiału trzonków noży. Zastosowane dodatkowo lutowanie powoduje, że łagodzone są naciski stykowe między materiałem ostrza a materiałem trzonka noża poprzez warstewkę lutu wypełniającą wszystkie mikro chropowatości połączenia ostrzy z trzonkami noży. W ten sposób bardzo ograniczone jest niszczenie noży wskutek wykruszania czy wyłamywania ostrzy, jak to często ma miejsce w nożach o znanej postaci konstrukcyjnej. Wciskanie ostrzy do otworów z zastosowaniem lutu mosiężnego powoduje znaczne zwiększenie stopnia zwilżenia roztopionym lutem łączonych powierzchni, co polepsza własności użytkowe noży według wynalazku.

Zaletą zaprezentowanej konstrukcji noży jest możliwość dogodnego ostrzenia noży bez potrzeby wymontowywania ich z bębna roboczego mulczera. Może być to wykonywane podczas przerw w pracy przy użyciu typowych szlifierek kątowych zasilanych np. z układu elektrycznego ciągników współpracujących z tymi maszynami.

Opisane korzystne cechy użytkowe noży skrawająco-rozdrabniających mulczerów pozwalają na osiągnięcie dużych efektów technicznych, ekonomicznych i środowiskowych, w tym zmniejszenie nakładów energetycznych na wykonywanie prac leśnych i rolniczych przy wykorzystaniu noży według wynalazku. Noże te mogą być stosowane również w istniejących już typach mulczerów.

Claims (9)

1. Nóż skrawająco-rozdrabniający do mulczera, znamienny tym, że posiada co najmniej jedno ostrze (2) w formie cylindrycznego słupka, z częścią skrawającą (2a), które osadzone jest w trzonku noża (1) w otworach ustawionych pod kątem β w zakresie 20:70° w stosunku do powierzchni osadzenia trzonka noża (1).

2. Nóż skrawająco-rozdrabniający według zastrz. 1, znamienny tym, że ostrza (2), (3), (4) usytuowane są równolegle do siebie.

3. Nóż skrawająco-rozdrabniający według zastrz. 1, znamienny tym, że ostrza (3), (4) odchylone są od położenia centralnego o kąt a w zakresie od 5 do 20°, w jednej lub w dwu płaszczyznach.

4. Nóż skrawająco-rozdrabniający według zastrz. 1, znamienny tym, że trzonek noża (1) jest stalowy lub staliwny.

5. Nóż skrawająco-rozdrabniający według zastrz. 1, znamienny tym, że część skrawająca (2a) ma korzystnie postać balistyczną.

6. Nóż skrawająco-rozdrabniający według zastrz. 1, znamienny tym, że ostrze (2) wykonane jest z węglików spiekanych.

PL 248437 Β1

7. Nóż skrawająco-rozdrabniający według zastrz. 1, znamienny tym, że ostrze (2) zamocowane jest w otworze (5) trzonka noża (1) za pomocą połączenia skurczowego.

8. Nóż skrawająco-rozdrabniający według zastrz. 1, znamienny tym, że otwory (5) w temperaturze otoczenia mają średnicę mniejszą od średnicy użytych ostrzy o 0,4^-0,6% średnicy.

9. Nóż skrawająco-rozdrabniający według zastrz. 1, znamienny tym, że połączenie skurczowe jest wzmocnione za pomocą lutu twardego, korzystnie z brązu ołowiowego.