CN100397969C - 圆盘耙及该耕机的安全装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种圆盘耙(1)，包括一个承托型或拖拉型的底座(2)，配有至少一组非电动旋转的耙片(3)，并且耙片(3)分别独立安装，工作时通过安全装置(5)相对于承载底座(2)而左右振荡。该圆盘耙(1)的特点是，每个耙片(3)通过一个螺旋形的(至少3/2半圈)弹簧(6)联结到底座(2)上。弹簧(6)的一头(6A)联结到底座，而另一头(6B)则可以和耙片(3)的毂(8)连接。当耙片(3)上的压力大于额定压力时，螺旋圈收紧卷拢，于时弹簧(6)可以在垂直方向抬起耙片(3)。

Description

圆盘耙及该耕机的安全装置

技术领域

本发明是一种圆盘耙，包括一个承托型或牵引型的底座，上面配有耕作工具，这些耕作工具包括至少一组非电动的旋转耙片，耙片在泥土中工作，至少通过一个参照器，比如垫板、齿轮或滚筒，联接到底座。耙片各自独立安装，工作时相对于承载底座而左右振荡，当作用在耙片上的压力超过额定压力时，通过安全装置能够控制耙片垂直抬起，等压力恢复正常后，耙片恢复到工作位置，上述耕机的安全装置也同时归位。

背景技术

如今，这种耕机由于其上述的优越性能而被广泛应用，这些耕机基本上由一个承载底座，及其上面的一组或几组耙片组成。每个耙片或每组耙片基本上可以用两种方法联结到底座上。第一种方法是把耙片固定到底座上，但是这些耙片可以绕着一根垂直轴转动，该垂直轴能够带动耙片随着底座的前进而转动。这种联结方法具体见专利说明US-A-2.659.219和US-A-2.768.864。但是由于耙片无法自由脱离而产生了一些缺点，即耕机工作时精确度无法保证，比如说当圆盘遇到一个障碍物，必然会抬起部分底座，那么一部分其他的耙片就无法工作。同时，圆盘如果无法脱离轴，当它们遇到障碍物时也会对自身造成过度的磨损，甚至碎裂。因此，把圆盘固定安装在承载底座上的方法无法保证耕作机按照要求深度精确和高速地工作，而且这类的耕机也不可能再附加播种装置(播种装置在近几年出现在这种类型的耕机上)。

为解决这些问题，一类耕机最近推出市场，而且通过了法国专利FR-A-2.813.749的申请。这类耕机包括一个承托型或拖拉型的底座，配有耕作工具，耕作工具至少包括一组非电动的耕机转盘，每个耙片独立安装，工作时相对于承载底座而左右振荡，以便于在可调整的额定压力下工作。在上述专利中，每个耙片通过一个联结装置连接到底座上，联结装置可以是力臂，力臂安装在底座上的一根轴上，该轴和旋转耙片的轴平行，而且很灵敏，力臂通过一个预阻力元件控制，只有当耙片上的压力大于规定压力时，力臂才会抬起使耙片避免硬撞。回复工作位置是通过双重应力自动完成的，即预阻力元件的反应和耙片本身的重量。该解决方式保证当一个耙片需要越过障碍物时避免承载耙片的整个底座被抬起。所以耕地效果更好，耕地深度均匀。但是，由于这样的耕机配备了很多的耙片。装置之复杂需要一个坚固的力臂和一个预阻力元件，但如此一来耕机就变得复杂且沉重。另外，由于安装了大量耙片使得耙片之间的距离极其狭窄，所以联接耙片的力臂必须极短，但这又会使装置很快磨损，使用寿命缩短。另外，耙片在泥土里会产生侧力，而这种侧力又加速了装置的损坏。

其次，我们通过专利US-A-3.640.348和Us-A-2.750.861知道了农业耕机中可以通过弹簧把耙片联结到承载底盘上。在专利Us-A-2.750.861中，耙片为播种加工盘，用于挖掘田垄。该盘配备了一个U字形的壳，该壳通过一个薄片弹簧联结到承载底盘上。该弹簧因为是薄片型的，能够利用U字形壳防止耙片向侧方向振荡。因为该壳的存在使得这个解决办法还是沉重累赘。但是相反的，正因为它的存在阻止了耙片遇到障碍物时朝侧方向脱离或崩开。而专利US-A-3.640.348使用的方法比较特别，在“Covercrop”类型的耕机上，所有的耙片都是安装在同一个支撑轴上的，每个耙片则是通过一个S字形的薄片弹簧连接到支撑轴上的。如此一采，我们的问题在于，要么不安装任何的耙片引导元件，这样耙片会一直朝侧方向振荡；要么安装一个合适的元件加强耙片的方向性，不让它们朝侧边振荡，但是这样又会同时增加耕机的重量和成本。

最后，我们知道，在另外一个应用领域中，就在专利FR-A-2.658.979中，是耙片和弹簧的结合：耙片用于在泥土中开挖，弹簧则是螺旋形的，样子像个问号。螺旋形弹簧不能保证避免耙片侧向的游走。

发明内容

本发明的目的在于提出一种圆盘耙，其中耙片通过一个装置联结到承载底盘上，该联结装置保证每个耙片独立安装，耙片相对于底座左右振荡，通时又能够减少耕机中联结元件的损耗并且简化耕机的构造。

本发明的另一个目的在于提出一种圆盘耙，它的安全装置的构造允许安装更多的耙片，耙片组的宽度可以超过机身的宽度，因为该耕机的体积较小。

本发明的另一个目的在于提出一种圆盘耙，它的安全装置构造保证耙片在垂直或侧向方向避开障碍物，所以我们可以说该安全装置可以在三维方向工作。

本发明的另一个目的在于提出一种圆盘耙，由于装置不对称的特点，它的安全装置构造能够非常好地控制耙片，耙片至少有一个开口角和一般有一个倾角，因此安全装置的本身不对称性能够很好地控制耙片的不对称的侧向运动。

因此，本发明是关于一种圆盘耙，包括一个承托型或拖拉型的底座，上面配有耕作工具，这些耕作工具至少包括一组非电动的转动耙片，这些耙片至少形成一个开口角，并且耙片分别独立安装，工作时通过安全装置相对于承载底座而左右振荡，当转盘的压力超过额定压力时，安全装置能够控制转盘上下运动，压力恢复正常后耙片恢复到工作位置。其特点是，每个耙片通过一个螺旋形的(1个圈或者最好是3/2圈的螺旋形)弹簧联结到底座上。这样的一组弹簧形成了一个重叠区，弹簧的一头可以直接或者通过一个连接零件联结到底座，而另一头则可以和耙片的毂连接。当耙片上的压力大于额定压力时，螺旋圈收紧，耙片在被抬起，避开障碍物。

正是由于安全装置的简单的螺旋形弹簧构造，耙片可以三维运动。这样保证了耙片能够通过垂直和(或)侧向避开障碍物。另外，通过调整弹簧的线圈截面、(或)弹簧的圈数(或)材质，我们就可以很简单但又很精确地控制弹簧的反作用力，以防止耙片之间混乱的互相撞击，限制耙片的侧向游走。这样我们所取得的效果和配备预约束力装置力臂的耕机是一样的，而且我们的耕机设计极为简单，因为不需要用到旋转轴等联结零件，因而磨损也更低，使用寿命更长。

根据发明的要求，每个耙片至少有一个开口角以及最好有一个倾角，在底座前进时对耙片能产生斜向的侧向应力，又由于螺旋形弹簧的弹簧圈的并排安装方式，当耙片在上述侧向应力的作用下相互靠近时，它能够限制该侧向应力，换句话说，耙片在侧向应力作用下会导致弹簧收紧，直至弹簧收紧到限位块的位置。

本发明同样提出了一个该耕机的安全装置。该耕机包括一个承拖型或牵引型的底座，上面配有耕作工具，耕作工具至少由一组非电动的旋转耙片组成。耙片在泥土下工作，通过至少一个参照器进行调节，参照器可以为垫板、齿轮或成对联结的滚筒。耙片各自独立安装，在前进时相对于底座左右摆动。当转盘承受的压力超过额定压力时，安全装置能够控制耙片垂直避开，压力恢复正常范围后，耙片恢复到工作位置。其特点是该装置是一个螺旋形的、至少3/2圈的弹簧。弹簧的一头可以直接或者通过一个连接零件联结到底座，而另一头则可以和耙片的毂连接。当耙片上的压力大于额定压力时，螺旋圈收紧卷拢，于是弹簧可以往上抬起耙片。

附图说明

下文将通过例子详细说明本发明，可参照附图：

图1：俯瞰本发明耕机的部分透视图；

图2：伸展在承重底座和耙片之间的安全装置的3/4后视图；

图3：结合图二的安全装置的正视图；

图4：结合图二的安全装置的侧视图。

具体实施方式

如上文所提，本发明为一种圆盘耙，包括一个承托型或牵引型的底座2，上面配有耕作工具3。底座2可以有多种形状，本文件示例中的底座2由由横梁联接的两根纵梁形成的结构组成，所述横梁由轴组成的，耕作工具3安装在轴上。这两根轴垂直于底座2的牵引线。另外，底座2配备一个牵引装置连接到牵引车上，牵引装置最好为三脚式。耕作工具至少由一组旋转的非电动耙片3组成。耙片组横向安装，即一排耙片的方向要和底座2牵引方向垂直。必须注意的是我们所说的非电动耙片指的是底座被牵引拉动后在耙片和泥土之间产生摩擦力，利用这个摩擦力使耙片得以转动。耙片3在泥土里工作，通过至少一个参照器4比如联结到底座2的垫板、齿轮或滚筒调整耕土。该参照器4最好能供至少三个耙片3共用，要保证好的调整耕土效果，最好是至少5个耙片公用。在我们所展示的例子中，参照器4是一个笼子形状的滚筒，供所有的耙片公用，挂在耕机的后面。该笼子形状的滚筒4通过两根力臂联接到底座2后面的构成框架上，并且该力臂在底座2上的位置是可以调整的，需要调整时，通过参照器4和牵引装置一起操作完成。当然只调整牵引装置同样也可以起到调整的效果。

由转动的非电动耙片3组成的耕作工具的工作原理为，每个耙片3独立安装，耙片相对于耕机底座2左右振荡，能够在额定压力范围内正常工作，并且耙片3耕出来的泥土深度统一均匀。每个耙片3由螺旋形弹簧6联接到底座2上，弹簧6至少包括一个圈，最好能有一个半圈以上。弹簧6一头6A可以直接或者通过一个连接零件7联结到底座2，而另一头6B则可以直接或通过联接零件和耙片3的毂8连接。当耙片3上的压力大于额定压力时，螺旋圈收紧卷拢，于时耙片3可以被往上抬起。

在上述例子中，每个耙片3都是凹面的，最好为大直径。事实上，该直径一般要大于48cm，最好至少要等于51cm。弹簧6的一头(6B)联结到耙片凹面的一侧毂8上。这样的安装方法有很多好处。首先由于在同一个耕机上按装大量耙片会导致弹簧/耙片过度拥挤，该方法可以减少拥挤程度而不用改变耕机的宽度；另外弹簧6的压点可与耙片进入地面的点垂直运行，耕地效果更好。

因此，弹簧6的一头(6B)联结到耙片凹面的一侧毂8上，靠近耙片3的凹面侧。一般说来弹簧一头6B安装在毂8的侧板上，不影响转动，耙片3的凹面用螺栓固定在该侧板上。该安装方式可以利用耙片保护毂。每个耙片3一般有一个倾角，范围在3°-20°之间，以及一个开口角范围在10°-30°之间。每个耙片3在边缘处有齿状缺口，齿状缺口在图中用9表示。耙片工作时必须至少有一个开口角和最好有一个倾角，正是有了这些角度的存在，R的侧向应力一般为倾斜的，以便于当耙片在地里运动时，把它们扶正并排列整齐。但为了限制该侧向应力，防止它们过大并损害耙片的使用寿命，螺旋形弹簧的弹簧圈应根据耙片安装，卷曲方向应和弹簧圈受侧向控制力R而相互靠近的方向一致(见图5的D方向)，这样一旦弹簧圈相互紧压就能降低侧向应力。所以为了达到这样的效果，弹簧的绕圈卷曲方式应该为螺旋形的，因为针对耙片产生的侧向阻力，必须利用弹簧螺旋圈内或各圈之间的收紧效应产生一个轴向的力回应。这些不同的力在图5中有更直观的表示，该图以受力图的方式展现了耙片受到的侧向阻力R和由此在弹簧圈上产生的合力D。我们可以肯定力D从弹簧联接到耙片的力臂开始一直作用到弹簧与底座联结的力臂上，而底座正好构成限位块。为了使螺旋形弹簧的作用以及它和耙片之间的合作更趋完美，弹簧圈之间应该互相接触和支撑，弹簧松弛状态下也应如此。如此我们可以看到这个通过螺旋形弹簧工作的安全装置是不对称型的，这 正好对应于耙片本身工作时受力的不对称性。所以当底座前进时耙片受到侧向应力，螺旋形弹簧和耙片就能合作抵御侧向应力，并且在遇到障碍物时让耙片可以侧向游走。

在上述展示的例子中，该耕机在底座前进方向至少有两组耙片3A和3B，一前一后、互相平行。耙片3的形状为凹面，前一组耙片的凹面方向应和后一组耙片的凹面方向相反。所以有必要限定螺旋弹簧的卷曲方向：比如前一组耙片使用的弹簧朝左卷曲，后一组耙片使用的弹簧向右卷曲。弹簧6之所以能够联结到底座上，是因为弹簧的一头6A联结到小夹板7上，而小夹板被夹紧在底盘2的一根横向轴上，如图2和图3所示。要夹紧夹板可以用螺丝钉和另一块与小夹板平行的夹板进行固定。弹簧6的另一头6B则一般焊接到耙片3的毂8上。当然其他的固定方法也可以考虑，比如弹簧6的一头6A可以装进套筒里，套筒固定在底座2上。

每个弹簧6包括从一个半弹簧圈到五个弹簧圈不等，这些弹簧圈并排安装成一列，固定在横穿过底座2的轴上。另外这种弹簧圈的安装方式能够按需求调整侧向固定的强度。每个弹簧6的最后一个圈按切线方线伸展出一臂，该臂6C为一圆弧状，末端向地，一直伸展联结到耙片3的毂8上，如图2和如图4所示。该臂6C的弯曲度防止了力臂6C和耙片3之间因碎屑而卡住。由于有了弹簧6力臂6C的独特形状和耙片3独特的开口角和倾角，能够最大限度地错开耙片3和弹簧力臂6C，以便于防止力臂6C和耙片3之间的空间被堵塞或淤积。

在所示例子中，弹簧6的每个弹簧圈是用切面为正方形的金属线卷成的，当然金属线切面也可以为其它形状。弹簧所用的金属丝切面面积最好在650mm²-2600mm²之间，相对的耙片直径的范围在480mm-700mm之间。

上述描述的耕机包含的安全装置即由耙片和弹簧组成。这种安全装置的设计和现今技术下的安全装置相比大为简化，该耕机设计简单，低磨损，保证了耕地的精准，即耕地深度均匀恒定，速度更快，可以达到10km/h-30km/h。

Claims (11)

1.一种圆盘耙，其包括：

一个承托型或拖拉型的底座，配有耕作工具，这些耕作工具至少包括一组非电动的旋转耙片，这些耙片每一个具有至少形成一个开口角度，并且这些耙片被分别独立安装，且通过安全装置相对于所述承载底座而左右振荡，当所述耙片承受的压力超过额定压力时，所述安全装置能够控制所述耙片垂直避开，并且在低于所述压力后控制所述耙片恢复到工作位置，

其特点是，每个耙片是一个凹面的耙片，所述耙片通过一个螺旋形的至少一圈弹簧联结到底座上，以便在所述弹簧的区域中形成了一个重叠区，所述弹簧的一头可以直接或者通过一个连接零件联结到底座，而所述弹簧的另一头则可以和所述耙片的毂连接并且被布置在所述耙片的所述凹面侧，所述弹簧被定向以使得当所述耙片上的压力大于额定压力时，所述弹簧的所述圈或所述若干圈收紧卷拢，因此所述弹簧在垂直方向通过抬起使所述耙片垂直避开。

2.根据权利要求1所述的圆盘耙，其中：

所述螺旋弹簧形成至少一圈半。

3.根据权利要求1所述的圆盘耙，其中：

在底盘前进的方向上，至少有两个大体平行连续耙片组，所述耙片由凹面耙片组成，所述凹面耙片前一组和后一组的凹面朝向要相反。

4.根据权利要求1所述的圆盘耙，其中：

每个耙片至少有一个开口角度和一个倾角。

5.根据权利要求1圆盘耙，其中：

所述弹簧的固定到所述底座的所述头联结到一装配板上，而所述小夹板被夹紧在底盘的一根横向轴上。

6.根据权利要求2所述的圆盘耙，其中：

每个弹簧可以有一个半圈到五个圈不等，这些弹簧圈并排安装，沿着穿过底座的轴排成一列。

7.根据权利要求6所述的圆盘耙，其中：

每个弹簧的弹簧圈侧向彼此接触，一个挨着一个。

8.根据权利要求2所述的圆盘耙，其中：

每个弹簧的最后一个圈连续形成一切线方向的臂的始端，所述臂伸展直到所述耙片的所述毂上且成一圆弧状，并且所述凹面朝向地面。

9.根据权利要求1所述的圆盘耙，其中：

每个弹簧螺旋圈由切面为方形的金属线卷曲制成。

10.一种用于一如权利要求1所要求的圆盘耙的安全装置，其包括一个承托型或牵引型的底座，上面配有耕作工具，这些耕作工具至少包括由一组非电动的转动耙片，所述耙片各自独立安装，相对于承载底座而左右振荡，所述安全装置安装在所述底座和至少一个所述耙片之间，以便当所述耙片承受的压力超过额定值时，通过安全装置控制耙片垂直避开，低于所述压力时恢复到工作位置，这个安全装置包括一个形成至少一圈的螺旋形弹簧，以便于能够在所述弹簧的区域形成一个弹簧重叠区，该弹簧一方面具有一第一头直接或通过一个联结零件联结到所述底座上，另一方面，一第二头联结到所述耙片的毂上，当所述装置被安装，所述弹簧被引导以使得当耙片承受的压力大于额定压力时，该弹簧的所述圈或所述若干圈收紧，以便于让工具通过上抬而垂直避开，其中所述安全装置的所述弹簧是非对称的，并适合于与一凹面耙片一起使用，当所述弹簧联结到所述耙片时，弹簧的所述第二端布置在所述耙片的所述凹面侧，所述弹簧的末端连续以形成一切线方向的臂的始端，所述臂伸展直到所述耙片的所述毂上且成一圆弧状，并且所述凹面朝向地面，所述弹簧工作的所述压点垂直所述耙片进入地面的所述点。

11.根据权利要求10所述的用于一圆盘耙的安全装置，其中所述弹簧的每一圈由一金属线的螺旋卷曲而形成，所述线具有一面积范围在650mm²-2600mm²之间的切面，其对应的耙片直径范围为480mm-700mm。

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