用于割草机上的刀片 本发明涉及一种能够安装到转动式割草机的引擎输出轴上的刀片，其用于通过输出轴的转动完成割草操作并将剪下的草屑排放到割草机的后部。
题目为“用于割草机上的转动式刀片”的日本实用新型No.2519253公开了一种用于割草机上的刀片。
这种公知的刀片包括一个固定到引擎输出轴上的中间安装部分和一个从该安装部分的两个纵向端部伸出的刀片部分。该刀片部分包括一个刀刃，其用于通过其转动的前缘割草。该刀片部分还包括一个倾斜部分，该倾斜部分设置有一个以一定倾角沿后上方延伸的转动后缘，用于产生排出剪下的草屑所需的气流。该刀刃沿倾斜部分的前表面和后表面将气流分成两部分。当刀片地转速增加时，沿倾斜部分之后表面上的气流将会很快从该表面上移开。为能够通过防止这种气流的转移来降低转动噪音，该倾斜部分设置有多个细长的通风口。
对于转动式割草机而言，在转动刀片上设置一个用于排出剪下的草屑的倾斜部分是一种通用技术。倾斜部分的存在将会在倾斜部分的后部产生负压(真空区域)。该负压使气流换向，从而产生了转动噪音。为降低转动噪音，该倾斜部分设置有多个上述细长的通风口，以减少在倾斜部分的后方产生的负压。
但是，出于改善环境的角度考虑，还需要进一步降低割草机发出的噪音。
本发明提供一种能够产生足以排出剪下的草屑的气流并能够降低转动噪音的割草机刀片。
根据本发明的一个方面，提供一种用于割草机上的刀片，割草机带有一个电动机，该刀片包括：一个安装部分，该安装部分能够安装到电动机的输出轴上并从安装部分沿相反的方向径向向外延伸；一个刀刃，该刀刃设置在位于安装部分两侧的转动前缘上；一个从刀刃弯向转动后缘并设置有多个通风口的空气提升部件；其中后缘被加工成包括有多个凸起和多个形成于凸起之间的凹槽的波浪形，最接近刀片外端部的一个凸起其宽度最大；多个通风口为排列在多条直线上的细长孔，这些孔从后缘的凸起附近朝前缘延伸。
当本发明的刀片转动时，将在空气提升部件的后方产生负压(真空区域)。由于负压产生噪音，因此在空气提升部件上设置有多个通风口，以减少负压。后缘的波浪形促使负压变小，以减少涡旋，从而降低由刀片的转动而产生的噪音。例如，对于波浪形的结构而言，凸起提高了卷起剪下的草屑的功能，同时凹槽又削弱了旋流功能。与凸起宽度相等的情况相比，使位于最接近刀片外端的凸起具有最大的宽度(此处的离心力也最大)能够改善剪下的草屑的涡旋功能。
此外，形成于空气提升部件上的多个排列成直线的通风口减少了空气提升部件的凸起之后表面附近的负压，在该位置上，负压最为强烈。这样就直接降低了负压最大处的负压值，从而限制了刀片的转动噪音。
当排列有秩序的通风口平行于刀片的转动圆周以弧形排列时，这些通风口就会在刀片的转动过程中一直面对转动方向，而不会使气流中断，这样就限制了刀片的转动噪音。在一个实施例中每排通风口都包括多个通风口。
现参照附图，仅通过实例对本发明的最佳实施例加以详细说明，其中：
图1为设置有本发明之刀片的割草机的透视图；
图2为割草机沿图1之箭头“2”的方向的侧视图；
图3为割草机沿图1之箭头“3”的方向的平面图；
图4为根据本发明的刀片的平面视图；
图5为图4所示的刀片的前视图；
图6为图4所示的刀片的刀刃和空气提升部件的放大视图；
图7为本发明的刀片和具有线性后缘的对比刀片实例的噪音水平关于转速(rpm)的对比图表；
图8A和8B示出了本发明的刀片和对比实例的刀片之间的气流对比图；
图9为噪音水平关于转速(rpm)的图表，而试验中曲线状的空气提升部件的曲率半径与安装的空气提升部件的高度成正比。
首先参照图1、2和3，图中示出了使用本发明之刀片的割草机。
在该实施例中示出的割草机10是一种设置有引擎12的自动推进式割草机，该引擎12能够使刀片40转动并驱动一对后轮17、17。以引擎之形式设置的马达12被安装到壳体11上。刀片40被固定到引擎12的输出轴13上并能够转动，以完成割草操作并将切割下来的草屑排入草袋24内。
一对前轮15、15以可垂直移动的方式安装到壳体11。前轮15、15的高度可通过安装在壳体11上的前轮高度调节机构16来进行调节。后轮17、17以可垂直移动的方式安装到壳体11上，而且其高度可通过安装到壳体11上的后轮高度调节机构18来进行调节。通过用前轮15、15和后轮17、17的高度调节机构16、18来调节前轮和后轮的高度，在地面G和刀片40之间形成了一定的距离，从而调整将待切割的草的高度。
一个操纵杆22被安装在能够从壳体11的后部沿后上方延伸的位置上。一个用于容纳草屑的草袋24可拆卸地安装到壳体11的后部。一个覆盖着草袋24开口的袋盖23围绕轴23a可打开/关闭地安装在壳体的后部，通过该草袋开口将草屑取出。
操纵杆22包括一个手柄体26，该手柄体设置有一切割杆27和一个变速杆28。可通过拉动一个发动机启动缆索(未示出)来起动发动机12。抬起切割杆27使刀片40旋转。当变速杆28定位在向前的位置上时，割草机10自动推进。附图标记29表示发动机12的顶盖。
参照图3，刀片40沿箭头“a”所示的方向旋转，从而在壳体11内产生箭头“b”所示的气流，这样就会将草屑吹入草袋24内。
下面，将参照图4至6对刀片40的结构加以说明。
在图4和5中，刀片40大体上是一个细长板的形状。刀片40设置有一安装部分50，该安装部分将被安装到输出轴13上，并从其安装部分沿相反的方向径向向外朝输出轴13延伸；刀片40还包括一个设置在安装部分50之两端的空气提升部件44。该空气提升部件44沿刀片40的转动方向在前缘41上形成有一刀刃43。该空气提升部件44从刀刃43朝后缘42沿刀片40的转动方向向上弯曲，从而向上引导被刀刃43切割下来的草屑。空气提升部件44设置有多个通风45，这些通风口沿后缘42排列并与其它通风口45一起形成了多条直线。通风口45降低了在空气提升部件44的后方沿刀片40的转动方向产生的负压(真空区域)。
空气提升部件44的后缘42被加工成波浪形，其包括多个凸起46a、46b及46c和多个形成于凸起之间的凹槽49a、49b。在这些凸起中，最接近刀片40之外端47的凸起46a的宽度最大。由于宽度最大的凸起46最接近转动外端47且该位置是刀片40在转动过程中所产生的离心力最大的位置，因此其增加了在凸起46a上的气流的产生，从而改善了草屑的运送。通风口45是从后缘42的凸起46a、46b和46c附近朝后缘41延伸的细长孔。
附图标记51表示一个当将刀片40固定到输出轴13上时用于容纳输出轴13的凹槽。附图标记52、52表示用于通过螺栓和螺母将刀片40安装到输出轴13上的安装孔。附图标记53表示一个用于加固刀片40的肋板。
如图6所示，凸起46a、46b和46c之间的宽度关系被定义为Ta＞Tb＞Tc，其中Ta、Tb和Tc分别表示构成空气提升部件44的波浪形后缘42的凸起46a、46b、46c之宽度。
就波浪形的结构而言，凸起46a、46b和46c加强了草屑向上涡旋的功能，而凹槽49a和49b削弱了向上涡旋的功能。与凸起和凹槽均匀分布的情况相比，使最接近刀片40之外端的凸起46a具有最大的宽度Ta能够提高向上涡旋的功能，此宽度最大处也是离心力最大的位置，如上所述。
将通风口45制造成从凸起46a、46b和46c附近朝前缘41延伸的细长孔降低了负压最集中的凸起46a、46b和46c附近的负压。这样直接减小了负压最集中处的负压，并限制了刀片40的转动噪音。
形成于空气提升部件44上的通风口45沿着一段与刀片40的转动圆周“C”同心的圆弧排列。这样，通风口45就一直处于一个与刀片40的转动方向相对的位置上，而不会由于刀片40的转动而产生气流中断现象，这样就降低了由刀片40的转动而产生的噪音。
下面，将参照图7、8和9对刀片40的操作加以说明。
图7示出了本实施例的刀片40与设置有线性后缘102的对比实例的刀片100关于噪音水平和转速(rpm)的关系图表。这里，噪音水平是指由JIS Z 8731指定的噪音水平检测方法由频率特性测得的声压水平。
刀片40和100的噪音水平随转速(rpm)的增加而线性增加。割草机的正常转速，也是最合适的转速为2900rpm。在转速为2900rpm的本实施例和对比实例的对比中，本发明的刀片40的噪音水平为94.5dB，而对比实例的噪音水平约为95.3dB。就是说，与后缘被加工成线性结构的对比实例的刀片100相比，后缘42被加工成波浪形的本发明之刀片40更有效地降低了转动噪音0.8dB。
下面，将参照图8A和8B对本发明的刀片40和对比实例的刀片100的气流加以说明。图8A示出了对比实例，其中图(b)为沿图(a)的箭头“b”所示方向的视图。图8B示出了本实施例，其中图(b)为沿图(a)的箭头“b”所示方向的视图。
在图8A(a)中，如箭头所示的对比实例的刀片100的转动在刀片100上方产生的气流由箭头①、①和箭头②表示，在刀片100的后方产生的气流由箭头③表示。这里，箭头①、①表示流过刀片100的通风口105的气流，而箭头②表示流过刀片100之后缘102的气流。
在图8A(b)中，空气流过图(a)所示的通风口105，该气流由箭头①、①表示。但是，箭头③表示的气流增加了刀片100之后方的负压，从而产生了由箭头④、④表示的涡旋，这样就使所产生的转动噪音增加。
在图8B(a)中，由箭头表示的本发明之刀片40的转动在刀片40的上方产生了由箭头⑤、⑤，箭头⑥及箭头⑦表示的气流，在刀片40的后方产生的气流由箭头⑧表示。这里，箭头⑤、⑤表示流过刀片40的通风口45的气流，箭头⑥表示流过刀片40的凸起46b的气流，而箭头⑦、⑦表示流过凹槽49a和49b的气流，如图6所示的凹槽49a和49b形成于凸起46a、46b和46c之间。
在图8B(b)中，在刀片40的后方产生了负压，从而在刀片40的后方产生了由箭头⑨表示的涡旋。但是，如图8B(a)所示，由箭头⑦表示的流过凹槽49a和49b的气流降低了刀片40之后方的负压，如图6所示的凹槽49a和49b形成于凸起46a、46b和46c之间。就是说，由箭头⑦表示的气流抵销了在图8A(b)中由箭头④表示的部分气流。因此，可限制由箭头⑨表示的涡旋，从而降低了转动噪音。
图9示出了当空气提升部件44的曲率半径R与安装的空气提升部件44的高度H(在30mm)成正比时转动噪音的变化情况。这里，在取样1中，曲率半径R为60mm；在取样2中，曲率半径R为70mm；在取样3中，曲率半径R为140mm；在取样4中，曲率半径R为150mm；在取样4中，曲率半径R为160mm。
在取样1至5中，噪音水平随转速(rpm)的增加而线性增加。
在取样1至3(R＝60，70，140)中，噪音水平随着空气提升部件44的曲率半径R的增加而减小。这是因为曲率半径R的增加使剪下的草屑和空气比较柔和地撞击空气提升部件44。
在取样3至5(R＝140，150，160)中，噪音水平仅有很小的差别，因此曲率半径R没有什么影响。这就表明：当R＝140mm或更大时，剪下的草屑和空气对空气提升部件的阻力处于饱和。
综上所述，空气提升部件44的曲率半径R最好被设定为140mm至150mm的范围内。即，当曲率半径R小于140mm时，转动噪音水平将提高，而当曲率半径R超过150mm时，就阻止空气提升部件44将剪下的草屑充分向上涡旋。将空气提升部件44的曲率半径R设定在140mm至150mm内改善了剪下的草屑的排出和运送，减少空气转向，从而避免了空气阻力的增加。
在本发明的实施例中，凸起46a、46b和46c之间的宽度关系被定义为Ta＞Tb＞Tc，如图6所示。但本发明并非局限于此，凸起46a、46b和46c之间的宽度关系可被定义为Ta＞Tb＝Tc。此外，本发明的实施例已结合三个凸起46a、46b和46c作出了说明，但是凸起的数量并非局限于三个，在本发明中，其可以是两个或4个或更多。