CN103141169B - 一种空间曲面式深松铲 - Google Patents

一种空间曲面式深松铲 Download PDF

Info

Publication number
CN103141169B
CN103141169B CN201310105264.9A CN201310105264A CN103141169B CN 103141169 B CN103141169 B CN 103141169B CN 201310105264 A CN201310105264 A CN 201310105264A CN 103141169 B CN103141169 B CN 103141169B
Authority
CN
China
Prior art keywords
shovel
axis
edge
curve
deep soil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201310105264.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103141169A (zh
Inventor
贾洪雷
姜鑫铭
吕振邦
范旭辉
赵佳乐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jilin University
Original Assignee
Jilin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jilin University filed Critical Jilin University
Priority to CN201310105264.9A priority Critical patent/CN103141169B/zh
Publication of CN103141169A publication Critical patent/CN103141169A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103141169B publication Critical patent/CN103141169B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Soil Working Implements (AREA)

Abstract

一种空间曲面式深松铲属农业机械技术领域，本发明中刀片上端与设有调节定位孔的铲柄固接，刀片下端与铲尖固接，铲刃夹角θ为45°～55°，调节定位孔为四个，且均在一条直线上，铲尖前部呈三角锥形、后部呈长方体；铲刃为一条空间曲线，可将其置于空间三维直角坐标系中，铲刃在平行于深松铲前进方向的平面YOZ和垂直于深松铲前进方向的平面XOZ上的垂直投影分别为前倾切土曲线MN和侧倾抬土曲线PQ，刀片的形状由铲刃沿Y轴负向延伸得到。本发明可延长深松部件的使用寿命，降低整机的横向震动，提高土壤破碎效果，增加有效深松体积，提高作业效率，降低能源消耗。

Description

一种空间曲面式深松铲
技术领域
本发明属农业机械技术领域，具体涉及一种空间曲面式深松铲。
背景技术
目前市场上的各种深松机所使用的深松部件大致有三种，分别为凿式深松铲、斜柱型深松铲和全方位深松铲。三种不同的深松铲依据工作方式的不同，以不同的排列方式安装在深松机具主梁上，凿式深松铲一般用于间隔式深松，斜柱型深松铲利用不同的排列方式既可用于间隔深松，也可用于全方位深松，全方位深松铲只用于全方位深松。
凿式深松铲利用在横垂面内竖直安装的刀杆上的凿尖（铲头），对土壤施加无侧限挤压作用，使土壤得到松碎，但在土壤深层，竖直刀杆对两侧土壤产生强烈的挤压作用，只压紧土壤并不产生松碎，因而徒耗能量。其结果使工作阻力剧增，而松土范围非常有限。根据田间的测量计算结果可知：此类深松铲深松土壤时，松土系数只有0.3左右，并在松后的土层中留下竖直的沟缝，此沟缝易造成跑墒和水土流失。
斜柱型深松铲的刀杆倾斜配置，此种结构扩大了对土壤施加无侧限挤压作用的范围，因而增大了松土范围，松土系数得到提高。对土垡破坏的过程和现象分析可知，土垡不仅受到水平刀对其施加的无侧限挤压作用，而且还受到拉伸应力的作用而被破坏，斜柱型深松铲深松土壤的机理与凿式深松铲相比有实质性的进步。
全方位深松铲对土壤深松过程中，充分利用刀刃的切割作用，对土壤进行刨切式加工。由于其结构上多配置了一把倾斜侧刀，所以松土范围也得到了极大增加。土壤在剪切应力和拉伸应力的作用下而被破坏，但不打乱土层，在土层中不产生大空隙，使深松过程中的无用动能消耗降低，因而松碎效果好、牵引比阻小，松土系数可达0.8～0.9。另外，在深松的同时耕层底部还能形成鼠道，因而兼有鼠道犁的作用。该工作部件深松土壤的机理是目前最先进的，也是较理想的，基本实现了人们希望通过机具使土壤松碎于拉应力的设想。因此，它是一种比较理想的土壤松土工作部件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空间曲面式深松铲，采用结构较为合理的空间工作曲面，增加有效深松面积，减小工作阻力。通过合理配置，既可实现行间深松，也可做到全方位深松，实现了对不同地块的作业要求，同时具有三种深松铲的优点。
本发明由铲柄1、刀片2和铲尖3组成，其中刀片2的上端与设有调节定位孔4的铲柄1固接，刀片2的下端与铲尖3固接，铲刃夹角θ为45°～55°，调节定位孔4为四个，且均在一条直线上，铲尖3前部呈三角锥形、后部呈长方体；铲刃5为一条空间曲线，可将其置于空间三维直角坐标系中，铲刃5在平行于深松铲前进方向的平面YOZ和垂直于深松铲前进方向的平面XOZ上的垂直投影分别为前倾切土曲线MN和侧倾抬土曲线PQ，刀片2的形状由铲刃5沿Y轴负向延伸得到。
本发明的空间曲面式深松部件由前倾切土曲线MN和侧倾抬土曲线PQ复合叠加的空间曲线组成，M、N两点控制深松铲在工作过程中与地面之间的夹角，合理的渐变式夹角能够提高铲刃5对土壤的切削能力，同时增加土壤与铲刃5之间的切除面积，有利于保持铲刃5的锋利；由于铲柄1的结构经过合理设计，整个深松铲的重心不会发生偏移，始终与铲柄1保持在同一条垂线方向上，可以确保机具在工作过程中不发生偏移；
所述的前倾切土曲线MN和侧倾抬土曲线PQ所属的三维空间直角坐标系中Z轴为铲柄1的里侧边线，X轴为沿深松铲前进方向上的铲尖3顶点所在与Z轴垂直的水平线，原点为Z轴与X轴的交点，Y轴为垂直于深松铲前进方向上过原点的水平线；前倾切土曲线MN和侧倾抬土曲线PQ在三维坐标系中分别满足如下方程：
前倾切土曲线MN：z＝0.0000004x4-0.0002x3+0.0225x2-0.573x+16.731；
侧倾抬土曲线PQ：z＝0.00001y4-0.0031y3+0.3223y2-12.357y+159.19；
该曲线方程所描述下的深松铲具有以下优点：使刀刃5的刃线与铲柄1光滑连接，降低刀片2在锻压过程中产生的应力集中，降低铲柄1在工作过程中由于土壤阻力产生的偏移，而导致的刀片2变形；控制刀片2的重心位于X轴上，从而可提高工作过程中整机的稳定性；良好的切土曲线与土壤水平面之间的夹角随作业深度的变化而改变，可保证良好的切土角度、提高深松铲对土壤的切削能力、减小作业阻力；侧倾抬土曲线可使铲柄深入到作物根系底部，增加土壤的有效深松体积，作业后可形成一个弧形的斜向下的沟缝，有效减少不必要的跑墒和水分蒸发；整个深松铲结构圆滑过渡，可避免产生不必要的磨损、提高深松铲的使用寿命。
本发明涉及一种空间曲面式深松铲，其主要由前倾切土曲线MN和侧倾抬土曲线PQ两条工作曲线空间叠加组成。特征在于：良好的切土、抬土曲线使深松部件工作阻力减小，同时保证工作时的滑切角度，增强机具的通过性；侧倾抬土曲线增加了土壤的有效深松体积，中耕深松作业过程中深松铲可以斜向下插入到根苗的正下方，可有效较少深松后的水分流失，增强水分的有效利用率；经过不同的排列配置，此种深松铲可以达到间隔深松和全方位深松两种不同方式的作业要求；铲尖设计一种锥柱式结构，采用螺栓与深松铲柄相连，此种结构有利于保持铲尖的锋利并易于更换。
前倾切土曲线MN沿X轴正向拉伸出的曲面与侧倾抬土曲线PQ沿Y轴正向拉伸出的曲面在空间相交于铲刃线EF，铲刃线EF沿Y轴负向延伸100mm～150mm，即得到深松铲的工作曲面、刀片2的形状；
所述的深松铲的重心位于铲柄1的延长线上，即Z轴上。
所述的铲柄长度a为250mm～300mm，工作曲面弧长∩s为300mm～400mm，深松铲耕幅宽度d为150mm～180mm，刀片厚度b为25mm～30mm。
本发明采用了由前倾切土曲线和侧倾抬土曲线组成的空间曲面式结构，空间曲面式深松铲可延长深松部件的使用寿命，降低整机的横向震动，提高土壤破碎效果，增加有效深松体积，提高作业效率，降低能源消耗。
附图说明
图1为空间曲面式深松铲的主视图
图2为空间曲面式深松铲的左视图
图3为图1中A-A截面剖视图
图4为铲库的结构示意图
图5为空间曲面式深松铲的装配轴测图
图6为深松铲空间曲线示意图
其中：1.铲柄  2.刀片  3.铲尖  4.调节定位孔  5.铲刃  6.铲库  MN—前倾切土曲线PQ—侧倾抬土曲线  EF—深松铲铲刃线  a—铲柄长度  b—刀片厚度  ∩s—工作曲面弧长d--深松铲耕幅宽度θ—铲刃夹角
具体实施方式
结合图1、图2详细说明本发明的细节。
图1为空间曲面式深松铲的结构示意图，深松铲的刀片呈空间曲面式结构，由平行于深松铲前进方向平面内的前倾切土曲线MN和垂直于深松铲前进方向平面内的侧倾抬土曲线PQ在空间复合叠加而成。图1、图2显示了空间曲面深松铲的两条工作曲线，曲线方程分别为前倾切土曲线MN：z＝0.0000004x4-0.0002x3+0.0225x2-0.573x+16.731和侧倾抬土曲线PQ：z＝0.00001y4-0.0031y3+0.3223y2-12.357y+159.19。
如图6所示，前倾切土曲线MN沿X正向拉伸出来的曲面与侧倾抬土曲线PQ沿Y正向拉伸出的曲面在空间相交于曲线EF，即深松铲的铲刃线。铲刃线EF沿Y轴负向延伸一定的宽度，即可得到深松铲的工作曲面。
图3的A-A剖视图显示刀片的断面结构，刀铲刃进行高频淬火，可提高刀片的耐磨性，延长其使用寿命。深松铲可以由65Mn，25～30mm厚的钢板冲压制成，或者开模浇铸制成。
如图4和图5所示，为将深松铲安装在刀座上，铲柄1上设有直径为Φ20mm的调节定位孔4，用螺栓将深松铲与铲库固定，由调节定位孔4的安装位置来调节深松深度。将深松铲与铲库6连接后，通过U形夹将其与主梁相连，每个深松铲可沿主梁横向滑动，以此来调节深松铲的间距。通过深松铲间距的调节，可以实现全方位深松和间隔深松两种作业方式。
实施例1
本发明可使深松铲的空间曲面分为左倾、右倾两种，铲柄长度a=250mm，工作曲面弧长∩s=300mm，深松铲耕幅宽度d=150mm，刀片厚度b=25mm。将空间曲面式深松铲按对称排列规则，两两对称安装在工作幅宽为1300mm（2行）～3900mm(6行)的深松机具的机架上，每个空间曲面式深松铲的安装位置对准垄沟，机具由80～120马力拖拉机带动，进行保护性耕作条件下的行间深松作业，深松机具作业的前进速度为4km/h。多次测定的结果为：深松深度可通过调节定位孔4进行调节，调节的深度范围为250mm～400mm，耕深稳定性可以达到90%，碎土率达到85%。
实施例2
铲柄长度a=275mm，工作曲面弧长∩s=350mm，深松铲耕幅宽度d=165mm，刀片厚度b=27.5mm。其它条件与实施例1相同。
多次测定的结果为：耕深稳定性可以达到92%，碎土率达到85%。
实施例3
铲柄长度a=300mm，工作曲面弧长∩s=400mm，深松铲耕幅宽度d=180mm，刀片厚度b=30mm。减小两个深松铲之间的距离，使其间距在100mm～150mm，两两对称安装在主梁上，可以起到全方位深松的效果。机具由120马力以上拖拉机带动，进行保护性耕作条件下的行间深松作业，深松机具作业的前进速度为4km/h。多次测定的结果为：耕深稳定性可以达到93%，碎土率达到86%。

Claims (1)

1.一种空间曲面式深松铲，由铲柄(1)、刀片(2)和铲尖(3)组成，所述刀片(2)的上端与设有调节定位孔(4)的铲柄(1)固接，刀片(2)的下端与铲尖(3)固接，铲刃夹角θ为45°～55°，调节定位孔(4)为四个，且均在一条直线上，铲尖(3)前部呈三角锥形、后部呈长方体；铲刃(5)为一条空间曲线，可将其置于空间三维直角坐标系中，铲刃(5)在平行于深松铲前进方向的平面YOZ和垂直于深松铲前进方向的平面XOZ上的垂直投影分别为前倾切土曲线MN和侧倾抬土曲线PQ，刀片(2)的形状由铲刃(5)沿Y轴负向延伸得到，其特征在于所述的前倾切土曲线MN和侧倾抬土曲线PQ所属的三维空间直角坐标系中Z轴为铲柄(1)的里侧边线，X轴为沿深松铲前进方向上的铲尖(3)顶点所在与Z轴垂直的水平线，原点为Z轴与X轴的交点，Y轴为垂直于深松铲前进方向上过原点的水平线；前倾切土曲线MN和侧倾抬土曲线PQ在三维坐标系中分别满足如下方程：
前倾切土曲线MN：z＝0.0000004x4-0.0002x3+0.0225x2-0.573x+16.731；
侧倾抬土曲线PQ：z＝0.00001y4-0.0031y3+0.3223y2-12.357y+159.19；
前倾切土曲线MN沿X轴正向拉伸出的曲面与侧倾抬土曲线PQ沿Y轴正向拉伸出的曲面在空间相交于铲刃线EF，铲刃线EF沿Y轴负向延伸100mm～150mm，即得到深松铲的工作曲面刀片(2)的形状。
CN201310105264.9A 2013-03-28 2013-03-28 一种空间曲面式深松铲 Expired - Fee Related CN103141169B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310105264.9A CN103141169B (zh) 2013-03-28 2013-03-28 一种空间曲面式深松铲

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310105264.9A CN103141169B (zh) 2013-03-28 2013-03-28 一种空间曲面式深松铲

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103141169A CN103141169A (zh) 2013-06-12
CN103141169B true CN103141169B (zh) 2014-12-10

Family

ID=48539732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310105264.9A Expired - Fee Related CN103141169B (zh) 2013-03-28 2013-03-28 一种空间曲面式深松铲

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103141169B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103430648B (zh) * 2013-08-24 2015-09-30 吉林大学 仿生双翼通用除草铲
CN104770092B (zh) * 2015-04-24 2017-12-19 阿克苏金天诚机械装备有限公司 一种全方位深松机
CN105960842A (zh) * 2016-05-07 2016-09-28 安徽科技学院 一种弯曲式深松犁
CN107455028B (zh) * 2017-09-21 2023-09-29 吉林农业大学 一种适用于盐碱地液体温差自润式弧形深松铲
CN108738386A (zh) * 2018-06-01 2018-11-06 中国科学院东北地理与农业生态研究所 一种改进的农用深松犁
CN112459148B (zh) * 2020-11-28 2022-10-25 西安石油大学 一种柔性结构的可变曲面推土铲板

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4025016A1 (de) * 1990-08-07 1992-02-13 Ayala D Florencio Echezarreta Ackergeraet fuer tiefpfluege
CN201450743U (zh) * 2009-04-22 2010-05-12 吉林大学 仿生深松变量施肥机
CN102550143A (zh) * 2011-12-16 2012-07-11 吉林大学 滑切式减阻深松铲

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005065538A (ja) * 2003-08-21 2005-03-17 Mitsubishi Agricult Mach Co Ltd サブソイラ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4025016A1 (de) * 1990-08-07 1992-02-13 Ayala D Florencio Echezarreta Ackergeraet fuer tiefpfluege
CN201450743U (zh) * 2009-04-22 2010-05-12 吉林大学 仿生深松变量施肥机
CN102550143A (zh) * 2011-12-16 2012-07-11 吉林大学 滑切式减阻深松铲

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2005-065538A 2005.03.17 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN103141169A (zh) 2013-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103141169B (zh) 一种空间曲面式深松铲
CN203984895U (zh) 机引农田深松铲
CN205408439U (zh) 一种自激振动式分层深松整地联合作业机
CN102668742B (zh) 一种振动式深松机
CN105493660A (zh) 一种气动深松机
CN105325079A (zh) 一种自激振动式分层深松整地联合作业机
CN203851449U (zh) 用于油菜摆栽的开沟整形装置
CN102487611A (zh) 复合式减阻深松铲
CN202444738U (zh) 复合式减阻深松铲
CN201378924Y (zh) 农田耕整复式作业组合耙
CN201766814U (zh) 一种犁
CN203840705U (zh) 深松机用圆弧状减阻式深松铲
CN202587810U (zh) 一种刀刃破茬开沟器
CN201069889Y (zh) 悬挂式旋耕灭茬埋草耙
CN202713904U (zh) 一种中耕机可调式限深轮
CN202178953U (zh) 甜菜起拔机
CN202190505U (zh) 一种热带作物地深松铲
CN201142827Y (zh) 深松联合整地机
CN204616458U (zh) 一种开沟机
CN201171267Y (zh) 联合深松整地机
CN204907015U (zh) 松土犁
CN201156866Y (zh) 新型钢锄
CN204362507U (zh) 一种节能省时的犁头
CN204425903U (zh) 叉式深松犁
CN220693643U (zh) 一种错落式排布深松装置及深松机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20141210

Termination date: 20200328

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee