CN107258112A

CN107258112A - 自激振动减阻深松铲

Info

Publication number: CN107258112A
Application number: CN201710385196.4A
Authority: CN
Inventors: 周华; 夏俊芳; 张居敏; 周勇; 祝英豪; 张春岭; 徐文强; 李格
Original assignee: Huazhong Agricultural University
Current assignee: Huazhong Agricultural University
Priority date: 2017-05-26
Filing date: 2017-05-26
Publication date: 2017-10-20

Abstract

本发明公开了一种自激振动减阻深松铲，解决了现有深松铲结构复杂、阻力大、适应性较差、容易损坏的问题。技术方案包括固定在主横梁上的上连接板和下连接板，所述上连接板与自激振动装置的前端铰接，所述自激振动装置与深松铲的上端铰接，所述深松铲的上段还经连接调节装置与所述下连接板铰接，所述深松铲包括铲柄和铲尖，所述铲柄的入土部分与水平面形成40‑50度前滑切角。本发明结构简单、耕作阻力低、灵活可调、耕地适应性好、使用寿命长。

Description

自激振动减阻深松铲

技术领域

本发明涉有农用机械部件，具体的说是一种自激振动减阻深松铲。

背景技术

传统的耕作方式在土壤耕作层底部形成了坚硬的犁底层，犁底层的存在严重阻碍了作物根系的生长和水分的渗透，水土流失现象严重。而运用深松机具进行耕作可有效打破犁底层，改善耕层结构，达到蓄水保墒和保肥的目的。传统的深松铲设计一般是将其刚性连接在机架横梁上，在这种方式下深松铲相对于机架固定不动，工作阻力较大。

振动减阻是各种减阻措施中较为行之有效的方法，主要包括强迫振动方式和自激振动方式两种。强迫振动方式虽然能减小深松部件的耕作阻力，但是驱动振动部件需要额外消耗拖拉机的部分功率，因此，强迫振动的方式省力不省功。影响自激振动的因素主要有土壤中含有的杂质、土壤力学性质分布不均及包括拖拉机在内的整个系统存在的振动等。设计中运用自激振动原理可达到与强迫振动相似的效果，还可降低拖拉机的动力消耗，有效避免深松铲柄的变形。但现有的自激振动方式通常存在以下问题1)耕作阻力有待进一步下降：在采用自激振动方式的前提下，深松铲的入土角度仍延用过去强迫振动的参数，会导致工作部件对土壤产生挤压、破碎和抬升，从而导致机具的土壤耕作阻力居高不下，并且由于对土壤的抬升作用，作业后地表会形成大的土块和大的缝隙，易造成水土流失、影响后续播种质量。2)适应性不佳：耕地的情况以及耕深要求不同，需要根据实际情况调节深松铲的前后位置和、上下高度甚至深松角度，以调节耕深和耕宽，但目前的自激振动方式下可供调节的手段有限，从而影响深松铲的工作效率和使用寿命。3)自激装置结构较为复杂，通常设有弹簧结构，长期暴露在外环境中，耕作时，泥土、石块等杂物易溅入其中，影响自激装置的正常工作。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、耕作阻力低、灵活可调、耕地适应性好、使用寿命长的自激振动减阻深松铲。

技术方案包括固定在主横梁上的上连接板和下连接板，所述上连接板与自激振动装置的前端铰接，所述自激振动装置与深松铲的上端铰接，所述深松铲的上段还经连接调节装置与所述下连接板铰接，所述深松铲包括铲柄和铲尖，所述铲柄的入土部分与水平面形成40-50度前滑切角。

所述自激振动装置包括一端开口的弹簧套筒，所述弹簧套筒内由开口端向封闭端依次布置的盖板、弹簧组件、弹簧座和滑块，沿弹簧套筒径向开有导槽，所述深松铲的上端穿过所述导槽与弹簧套筒内的滑块铰接；所述盖板固定在弹簧套筒的开口端处且与所述上连接板铰接。

所述弹簧套筒沿径向还开有销槽，所述深松铲的上端经连接销与所述滑块铰接，所述连接销的端部位于销槽中。

所述弹簧组件包括套装的内弹簧和外弹簧，所述弹簧座上设有阶梯轴。

所述弹簧套筒的封闭端设有弹簧预紧力调节装置。

所述弹簧预紧力调节装置包括预紧螺母和预紧螺栓，所述预紧螺母固定在所述弹簧套筒封闭端，所述预紧螺栓的端部依次穿过预紧螺母、封闭端与所述滑块的后端部接触。

所述连接调节装置包括前后加接的一块前连接板和对称的两块后连接夹板，所述前连接板的前端与所述下连接板铰接，所述后连接夹板的后端固定在所述深松铲的上段，所述前加接板和后连接夹板的连接处上分别对向设置有L型导槽，通过两个连接螺栓经对应的L型导槽将前连接板和对称的两块后连接夹板连接在一起。

所述两块后连接夹板之间还固定夹装有定位块。

所述深松铲的上段设有多个调节安装孔。

针对背景技术中存在的问题，发明人进行了如下改进：(1)仔细研究了现有深松铲的结构，发现在有深松铲的铲柄通常为过渡的圆弧状或者是垂直柄结构，使得所述铲柄的入土角度过大，导致深松铲耕作时阻力增加，据此，发明人改变了现有深松铲的外形，使铲柄的入土部分与水平面形成40-50度前滑切角，运用滑切原理，从而有效减小耕作阻力、切断作物残留秸秆和杂草、提高深松作业效率，也进一步延长了深松铲的使用寿命。前滑切角的角度优选控控制在40-50度，更为优选在45度，角度过大会使深松铲减阻效果变差，切断秸秆能力变弱；过小会导致铲柄入土效果变差，耕深稳定性不能保证。(2)设计了新的连接调节机构，采用一块前连接板和对称的两块后连接夹板配合，通过分别在前连接板和后连接夹板连接处对向L型导槽的设计，使得该连接处具有上下和前后两个方向可调的效果，且可调范围较大，加之深松铲柄上多个调节孔的设计，满足了深松铲无极调节的多种要求，从而实现根据耕地的情况以及耕深要求不同灵活调节耕深和耕宽等参数的目的。(3)对自激振动装置进行了改进，一方面加装了弹簧套筒，对自激振动装置进行保护，避免暴露在恶劣环境中导致装置失效，同时为了不影响深松铲与自激振动装置之间的连接和位移，在弹簧套筒径向开有导槽，通过深松铲与自激振动装置、自激振动装置与上连接板、连接调节装置与下连接板之间的三点铰接，满足角度变化的要求；另一方面，考虑单个弹簧的预紧力不足的问题，弹簧组件采用套装的双弹簧结构，配合弹簧预紧力调节装置以满足不同的耕深要求，还可减少装置的体积、节省布置空间。

本发明深松铲的深松深度、前后间距甚至深松铲角度均可灵活调节，因而可适应不同耕地的情况以及耕深要求，既能减小深松作业的耕作阻力和拖拉机的动力消耗，又能避免深松铲遇到障碍物产生变形。在深松过程中，深松铲和自激振动装置之间相互作用力不断变化，使深松铲在一定范围内产生振动，获得更好的切削条件。本发明具有结构简单，安装调节方便，装置使用寿命长、结构紧凑、动力消耗和耕作阻力低、灵活性高、适应性好的优点。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为自激振动装置的拆分图；

图3为弹簧套筒结构示意图；

图4为连接调节装置拆分图；

图5为深松铲的结构示意图。

其中：1-上连接板；2-连接螺栓；3-下连接板；4-连接轴销；5-自激振动装置；5.1-盖板；5.2-定位销；5.3-外弹簧；5.4-内弹簧；5.5-滑块；5.6-弹簧套筒；5.7-预紧螺母；5.8-防松螺母；5.9-预紧螺栓；5.10-连接销；5.11－弹簧座；5.12－阶梯轴；5.13－导槽；5.14－销槽；6-连接调节装置；6.1-前连接板；6.2-L型导槽；6.3-后连接夹板；6.4-定位块；6.5-连接螺栓；7-深松铲；7.1-铲柄；7.2-铲尖；7.3－调节安装孔；8-主横梁。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步解释说明：

参见图1，本发明装置中，农用机械的主横梁8通过连接螺栓2与上连接板1和下连接板3固定在一起，所述上连接板1经连接销轴4与自激振动装置5的前端铰接，所述自激振动装置5与深松铲7的上端铰接，所述深松铲7的上段还经连接调节装置6与所述下连接板3铰接，参见图5，所述深松铲7包括铲柄7.1和铲尖7.2，所述铲柄7.1的入土部分与水平面形成40-50度前滑切角a。

所述自激振动装置5包括一端开口的弹簧套筒5.6，所述弹簧套筒5.6内由开口端向封闭端依次布置有盖板5.1、弹簧组件、弹簧座5.11和滑块5.5，沿弹簧套筒5.6径向底面开有导槽5.13，侧面开有销槽5.14，所述深松铲7的上端穿过所述导槽5.13与弹簧套筒5.6内的滑块5.5经连接销5.10铰接，所述连接销5.10的端部位于销槽5.14中；所述盖板5.1固定在弹簧套筒5.6的开口端处且与所述上连接板1铰接。所述弹簧组件包括套装的内弹簧5.4和外弹簧5.3，所述弹簧座5.11上设有阶梯轴5.12，所述内弹簧5.4和外弹簧5.3上端经定位轴5.2与盖板5.1连接，下端分别对应套装在阶梯轴5.12的不同阶梯上。

所述弹簧套筒5.6的封闭端设有弹簧预紧力调节装置。所述弹簧预紧力调节装置包括预紧螺母5.7和预紧螺栓5.9，所述预紧螺母5.7固定焊接在所述弹簧套筒5.6封闭端，套装在防松螺母5.8的预紧螺栓5.9的端部依次穿过预紧螺母5.7、封闭端的壁面与所述滑块5.5的后端部接触。通过调节预紧螺栓5.9伸入弹簧套筒5.6内的深度，可以挤压滑块5.5，使之在弹簧套筒5.6内滑动，以调节弹簧组件的预紧力。

所述连接调节装置6包括前后连接的一块前连接板6.1和对称的两块后连接夹板6.3，所述前连接板6.1的前端与所述下连接板3铰接，后端夹装在两块后连接板6.3之间，所述后连接夹板6.3的后端固定在所述深松铲7的上段，所述前连接板6.1和后连接夹板6.3的连接处上分别对向设置有L型导槽6.2，通过两个连接螺栓6.5经对应的L型导槽6.2将前连接板6.1和对称的两块后连接夹板6.3连接在一起，通过调节两个L型导槽6.2之间的相对距离和高度，可灵活的在一定范围内调节深松深度和前后距离，解决过去连接调节装置6不可调节，或调节灵活性差的问题。所述两块后连接夹板6.3之间还经螺栓夹装有定位块6.4。通过定位块6.4提高连接调节装置的强度。所述深松铲7的上段设有多个调节安装孔7.3，这样可选择两块后连接夹板6.3与深松铲7不同的铰接高度，这样可以在一定范围内调节深松铲7的角度。

连接时，当预紧螺栓5.9对弹簧预紧力进行微小调节时，为保证深松铲柄7.1上段始终垂直于地面，所设计的前连接板6.1和后连接板6.3相对应的L型导槽6.2可以始终有两个交点，该两个交点通过连接螺栓6.5紧固住，且为保证两后连接板6.3连接的稳定性，夹装了定位块6.4，防止后连接板6.3过长导致变形，由此连接调节装置6和深松装置7组成了一个相对位置不变的固定整体。

工作时，农用机械带动主横梁8前行，带动整个深松铲7前进，前进过程中土壤对深松铲7产生不断变化的阻力，该阻力经由深松铲柄7.1顶部的铰接处传递到连接销5.10，再经连接销5.10传递到弹簧套筒5.6内的滑块5.5上，使连接销5.10和滑块5.5在弹簧套筒5.6内来回运动，进而对外弹簧5.3和内弹簧5.4进行压缩，使其产生振动效果，振动效果再传递回深松铲7，由此减小其耕作阻力。当遇到障碍物产生较大的阻力时，会对弹簧有较大的压缩，使三个铰接点(上连接板1与自激振动装置5、下连接板2与连接调节装置6、自激振动装置5与深松铲7)产生一定范围内的角度变化，进而使整个系统产生向上的提升，跨过障碍物，避免深松铲产生变形。

对比试验1：将本发明深松铲7和传统结构的深松铲都处于固定连接方式(无自激结构)，在控制耕深不变和工作速度为2-4km/h的条件下，采用本发明深松铲与传统结构的深松铲相比，其牵引阻力和功率消耗减小13％-16％。

对比试验2：在对比试验1的基础上，将本发明自激振动减阻深松铲与传统的固定连接的深松铲进行对比，条件相同的情况下，其牵引阻力和功率在对比试验1的基础上又进一步减小了12％-18％。深松深度可调范围25-40cm，耕深稳定性可达93％以上，能有效地切断作物残留秸秆和杂草，机具使用寿命和工作稳定性显著提高。

Claims

1.一种自激振动减阻深松铲，包括固定在主横梁上的上连接板和下连接板，所述上连接板与自激振动装置的前端铰接，所述自激振动装置与深松铲的上端铰接，所述深松铲的上段还经连接调节装置与所述下连接板铰接，其特征在于，所述深松铲包括铲柄和铲尖，所述铲柄的入土部分与水平面形成40-50度前滑切角。

2.如权利要求1所述的自激振动减阻深松铲，其特征在于，所述自激振动装置包括一端开口的弹簧套筒，所述弹簧套筒内由开口端向封闭端依次布置的盖板、弹簧组件、弹簧座和滑块，沿弹簧套筒径向开有导槽，所述深松铲的上端穿过所述导槽与弹簧套筒内的滑块铰接；所述盖板固定在弹簧套筒的开口端处且与所述上连接板铰接。

3.如权利要求2所述的自激振动减阻深松铲，其特征在于，所述弹簧套筒沿径向还开有销槽，所述深松铲的上端经连接销与所述滑块铰接，所述连接销的端部位于销槽中。

4.如权利要求2所述的自激振动减阻深松铲，其特征在于，所述弹簧组件包括套装的内弹簧和外弹簧，所述弹簧座上设有阶梯轴。

5.如权利要求2所述的自激振动减阻深松铲，其特征在于，所述弹簧套筒的封闭端设有弹簧预紧力调节装置。

6.如权利要求5所述的自激振动减阻深松铲，其特征在于，所述弹簧预紧力调节装置包括预紧螺母和预紧螺栓，所述预紧螺母固定在所述弹簧套筒封闭端，所述预紧螺栓的端部依次穿过预紧螺母、封闭端与所述滑块的后端部接触。

7.如权利要求1-6任一项所述的自激振动减阻深松铲，其特征在于，所述连接调节装置包括前后连接的一块前连接板和对称的两块后连接夹板，所述前连接板的前端与所述下连接板铰接，所述后连接夹板的后端固定在所述深松铲的上段，所述前连接板和后连接夹板的连接处上分别对向设置有L型导槽，通过两个连接螺栓经对应的L型导槽将前连接板和对称的两块后连接夹板连接在一起。

8.如权利要求7所述的自激振动减阻深松铲，其特征在于，所述两块后连接夹板之间还固定夹装有定位块。

9.如权利要求1所述的自激振动减阻深松铲，其特征在于，所述深松铲的上段设有多个调节安装孔。