CN104255089A - 一种变曲率脱土减阻圆盘耙 - Google Patents

Abstract

一种变曲率脱土减阻圆盘耙，包括一体结构且等厚度的圆盘耙本体，圆盘耙本体的中心为用于与动力装置连接的装配部分，圆盘耙本体的外缘周面为用于破土的切削刃，切削刃上均布有互不连接的圆弧形刃口，圆盘耙本体相对设置的凸凹两面分别为外触土曲面和内触土曲面，内触土曲面是由导曲线沿圆盘耙本体的中心连续旋转运动360°得到的曲面，该导曲线符合方程，其中，x的取值范围为0~18。本发明将变曲率内触土曲面附加在圆盘耙上，降低了土壤颗粒与圆盘耙表面的接触几率，使土壤对圆盘耙表面的阻力及粘附性降低。

Description

一种变曲率脱土减阻圆盘耙

技术领域

本发明涉及一种用于农业整地机械的圆盘耙，具体的说是一种变曲率脱土减阻圆盘耙。

背景技术

整地机械也称表土耕作机械，种类很多，常见的有圆盘耙、钉齿耙、镇压器、动力驱动耙、水田耙以及水田驱动耙。圆盘耙主要用于犁耕后的碎土和平地，也可用于搅土、除草、混肥，收获后的浅耕、灭茬，播种前的松土，飞机撒播后的盖种，是表土耕作机械中应用最多的一种机具。但传统圆盘耙的触土曲面设计为球面，即触土曲面各点等曲率半径或等曲率。这种圆盘耙在耕地过程中，存在磨损严重、工作阻力大以及翻土、脱土性能不理想的现象。

为克服磨损上述缺陷，传统方法是进行表面硬化，目前，常用的表面硬化技术有喷涂、沉积、镀层等，但由于硬化层厚度较薄，降低了地面机械触土部件在磨料磨损工况下使用的有效性；并且，工程材料表面硬度的提高也是有限度的。为克服工作阻力过大，传统技术是适当增加耙片曲率半径，但造成了圆盘耙的翻土性能降低；或是取较小的耙片刃角，但增加了耙刃的磨损速度，从而增加了维护成本；或是减小耙组偏角，耙片不宜入土，推土、铲草、碎土、翻土性能均减弱。为了改善上述状况，人们把目光更多的集中在提高材料刚度和增加圆盘耙厚度、匹配更大功率拖拉机等方面，但这些均不能从根本上改变圆盘耙工作时的阻力大、高粘附、磨损严重造成的使用寿命短的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有圆盘耙工作阻力大，因粘土严重造成耕翻土效率低的问题，提供一种改善圆盘耙触土曲面的几何形状形式的变曲率圆盘耙。

本发明为解决上述问题所采用的技术方案为：一种变曲率脱土减阻圆盘耙，包括一体结构且等厚度的圆盘耙本体，圆盘耙本体的中心为用于与动力装置连接的装配部分，圆盘耙本体的外缘周面为用于破土的切削刃，切削刃上均布有互不连接的圆弧形刃口，圆盘耙本体相对设置的凸凹两面分别为外触土曲面和内触土曲面，内触土曲面是由导曲线沿圆盘耙本体的中心连续旋转运动360°得到的曲面，该导曲线符合方程                                               ，其中，x的取值范围为0~18。

所述的导曲线是在x取值范围为0~18mm内，在x和f(x)方向缩放相同比例得到的曲线段。

所述装配部分的中心设有方轴孔，且装配部分上沿其周面均布有耙片固定孔。

本发明中，通过圆盘耙本体直径的截面为等厚度，当圆盘耙本体的厚度≤5mm，切削刃的厚度≤0.8mm；当圆盘耙本体的厚度＞5mm，切削刃的厚度≤1mm。

有益效果为：1）、本发明改善了圆盘耙触土曲面的几何形状，将变曲率内触土曲面的几何形状附加在圆盘耙上，即使变曲率的导曲线沿圆盘耙中心绕360°连续运动形成的从回转中心到轮缘轮廓曲线，该几何结构能够改变土壤在与其接触表面的运动状态，对运动的土壤产生引导效应，使土壤颗粒产生滚动效应，并减小界面层的土壤颗粒数量，降低了土壤颗粒与圆盘耙表面的接触几率，由原来的滑动接触占优势改变为以滚动接触为主，使土壤对圆盘耙表面的阻力及粘附性降低，本发明的变曲率圆盘耙耐磨性比传统球面圆盘耙提高40%，减阻脱附性能提高40%。

2）、本发明的变曲率圆盘耙，沿其直径截面与内触土曲面交线是变曲率的，通过合适的调整原变曲率曲线的x、f(x)缩放比例，可以在圆盘耙直径不变的情况下，获得最优的入土角，相比现有技术的普通国标球面圆盘耙，可以在不增加圆盘耙直径、不改变犁组偏角的情况下，保持良好的入土、推土、碎土、翻土等性能。

附图说明

图1是本发明中导曲线的曲线图及缩放实例曲线图；

图2是本发明中圆盘耙的结构图；

图3为图2的正视图。

附图标记：1、外触土曲面，2、内触土曲面，3、装配部分，301、方轴孔，302、耙片固定孔，4、切削刃，5、圆弧形刃口。

具体实施方式

一种变曲率减阻圆盘耙，包括一体结构的圆盘耙本体，通过圆盘耙本体的直径的截面为等厚度。如图2和图3所示，圆盘耙本体的中心为用于与动力装置连接的装配部分3，装配部分3的中心设有方轴孔301，且装配部分3上沿其周面均布有耙片固定孔302，圆盘耙本体的外缘周面为用于破土的切削刃4，切削刃4上均布有互不连接的圆弧形刃口5。

其中，圆盘耙本体相对设置的凸凹两面分别为外触土曲面1和内触土曲面2，内触土曲面2是由导曲线沿圆盘耙本体的中心连续旋转运动360°得到的曲面，该导曲线符合多项式函数方程，其中，x的取值范围为0~18。

所述的导曲线是在x取值范围为0~18mm内，在x和f(x)方向缩放相同或不同比例得到的曲线段。经检验，导曲线的函数方程的拟合度为：。

当圆盘耙本体的厚度≤5mm，切削刃4的厚度≤0.8mm；当圆盘耙本体的厚度＞5mm，切削刃4的厚度≤1mm。

如图1所示的x-f(x)二维坐标系，其中，实线段表示的是导曲线方程在0≤x≤18mm的曲线图；虚线段表示的是，对该导曲线方程x、f(x)方向分别放大4.13倍、13.89倍得到，圆盘耙本体基本直径等于500mm的内触土曲面准线图，内触土曲面是由该导曲线沿圆盘耙本体的中心绕x轴连续旋转运动360°得到的曲面。减阻圆盘耙的基本直径与工作面轴向长度均采用相关圆盘耙的国家标准尺寸，通过控制该变曲率曲线x、f(x)放大倍数，可以该圆盘耙适应各耕深，通过控制该变曲率曲线变量x取值范围，可以获得适应各种土壤的切土角。变曲率圆盘耙能够使得土壤沿内触土曲面以部分滚动运动代替滑动运动减小粘附，减小工作阻力；以合适切土角入土，减小入土行程。

上述变曲率曲线附加在圆盘耙表面做成实体，根据工作情况，可采用焊接，表面加工处理等方式，适当增加装配部分附近区域厚度，能够增加变曲率圆盘耙使用寿命；上述变曲率脱附减阻几何结构实体的具体尺寸和分布间距应根据具体的工作环境和土壤性质来确定；同时，应考虑到加工工艺性的好坏以及使用成本的高低。加工工艺路线应根据材料特性，现有加工方法来具体制定。通过控制该变曲率曲线x、f(x)放大倍数，可以设计的不同直径各类圆盘；通过控制该参数方程变量x取值范围，可以获得适应各种土壤的不同切土角。而且，这种变曲率结构可应用于诸如锄头、除草铲等多种触土器具的表面。

Claims (5)

1.一种变曲率脱土减阻圆盘耙，包括一体结构且等厚度的圆盘耙本体，圆盘耙本体的中心为用于与动力装置连接的装配部分（3），圆盘耙本体的外缘周面为用于破土的切削刃（4），切削刃（4）上均布有互不连接的圆弧形刃口（5），其特征在于：圆盘耙本体相对设置的凸凹两面分别为外触土曲面（1）和内触土曲面（2），内触土曲面（2）是由导曲线沿圆盘耙本体的中心连续旋转运动360°得到的曲面，该导曲线符合方程                                               ，其中，x的取值范围为0~18。

2.根据权利要求1所述的一种变曲率脱土减阻圆盘耙，其特征在于：所述的导曲线是在x取值范围为0~18mm内，在x和f(x)方向缩放相同比例得到的曲线段。

3.根据权利要求1所述的一种变曲率脱土减阻圆盘耙，其特征在于：所述装配部分（3）的中心设有方轴孔（301），且装配部分（3）上沿其周面均布有耙片固定孔（302）。

4.根据权利要求1所述的一种变曲率脱土减阻圆盘耙，其特征在于：所述圆盘耙本体的厚度≤5mm，切削刃（4）的厚度≤0.8mm。

5.根据权利要求1所述的一种变曲率脱土减阻圆盘耙，其特征在于：所述圆盘耙本体的厚度＞5mm，切削刃（4）的厚度≤1mm。