CN109463045A - 一种用于深松时的动态仿生碎土器 - Google Patents

一种用于深松时的动态仿生碎土器 Download PDF

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丛永健
王刚
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郭慧
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    • A01B35/00—Other machines for working soil not specially adapted for working soil on which crops are growing
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    • A01B35/22—Non-rotating tools; Resilient or flexible mounting of rigid tools

Abstract

一种用于深松时的动态仿生碎土器属农业机械技术领域，本发明中7个碎土刀爪组分别置于碎土辊的7个弧形槽中，且每个碎土刀爪组中安装座的孔Ⅱ经销轴组Ⅰ中一个销轴与碎土辊中弧形槽的孔Ⅵ和孔Ⅷ活动连接；扭簧组的7个扭簧分别置于碎土辊的7个弧形槽Ⅶ中，且每个扭簧经销轴组Ⅱ中一个销轴与弧形槽的孔Ⅳ和孔Ⅶ活动连接，其中扭簧上部由碎土刀爪组中安装座的下面限位，扭簧下部由碎土辊中基圆柱的圆柱面限位；本发明采用了动态仿生原理，整体的碎土形式与穿山甲等动物的前爪扒土时运动形式类似，能解决原有深松铲深松完土块破碎不充分的问题，使深松时的土壤更加细化，同时可改善作物根系的生长环境，又能达到更好的蓄水保墒作用。

Description

一种用于深松时的动态仿生碎土器
技术领域
本发明属于农业机械技术领域，具体涉及一种用于深松时的动态仿生碎土器。
背景技术
深松一般是指超过正常犁耕深度的松土作业，它可破坏坚硬的犁底层，加深耕作层，增加土壤的透气和透水性，改善作物根系的生长环境。深松技术也是保护性耕作的一项重要内容，目前在国内外应用广泛，但是深松过程中存在被耕土壤未被充分粉碎的问题，不能起到很好的蓄水保墒作用。现有的深松碎土一体机，其碎土装置部分碎土效果差、动力消耗较高。因此，一种基于动态仿生原理的深松碎土装置对于深松作业具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于深松时的动态仿生碎土器，该碎土器采用了动态仿生原理，整体的碎土形式与穿山甲等动物的前爪扒土时运动形式类似，能解决原有深松铲深松完土块破碎不充分的问题，使深松时的土壤更加粉碎，同时可改善作物根系的生长环境，又能达到更好的蓄水保墒作用。
本发明由碎土刀爪组ⅠA、碎土辊B、碎土刀爪组ⅡC、碎土刀爪组ⅢD、碎土刀爪组ⅣE、碎土刀爪组ⅤF、碎土刀爪组ⅥG、碎土刀爪组ⅦH、销轴组Ⅰ1、销轴组Ⅱ2和扭簧组3组成，销轴组Ⅰ1由7个销轴组成，销轴组Ⅱ2由7个销轴组成，扭簧组3由7个扭簧组成；碎土刀爪组ⅠA、碎土刀爪组ⅡC、碎土刀爪组ⅢD、碎土刀爪组ⅣE、碎土刀爪组ⅤF、碎土刀爪组ⅥG、碎土刀爪组ⅦH分别置于碎土辊B的弧形槽Ⅰ12、弧形槽Ⅱ13、弧形槽Ⅲ14、弧形槽Ⅳ15、弧形槽Ⅴ16、弧形槽Ⅵ17和弧形槽Ⅶ19中，且每个碎土刀爪组中安装座9的孔Ⅱf经销轴组Ⅰ1中一个销轴与碎土辊B中弧形槽的孔Ⅵj和孔Ⅷl活动连接；扭簧组3的7个扭簧分别置于碎土辊B的弧形槽Ⅰ12、弧形槽Ⅱ13、弧形槽Ⅲ14、弧形槽Ⅳ15、弧形槽Ⅴ16、弧形槽Ⅵ17和弧形槽Ⅶ19中，且每个扭簧经销轴组Ⅱ2中一个销轴与弧形槽的孔Ⅳi和孔Ⅶk活动连接，其中扭簧上部由碎土刀爪组中安装座9的下面限位，扭簧下部由碎土辊B中基圆柱18的圆柱面限位。
所述的碎土刀爪组ⅠA、碎土刀爪组ⅡC、碎土刀爪组ⅢD、碎土刀爪组ⅣE、碎土刀爪组ⅤF、碎土刀爪组ⅥG和碎土刀爪组Ⅶ(H)结构完全相同，均由小刀片Ⅰ4、大刀片Ⅰ5、大刀片Ⅱ6、小刀片Ⅱ7、螺栓8和安装座9组成，小刀片Ⅰ4和小刀片Ⅱ7结构相同，其内端固接有刀把Ⅰ10，刀把Ⅰ10上设有孔Ⅲg，大刀片Ⅰ5和大刀片Ⅱ6结构相同，其内端固接有刀把Ⅱ11，刀把Ⅱ11上设有孔Ⅳh；安装座9顶部设有矩形槽Ⅰa、矩形槽Ⅱb、矩形槽Ⅲc和矩形槽Ⅳd，安装座9侧面上部设有孔Ⅰe，安装座9侧面下部设有孔Ⅱf；小刀片Ⅰ4、大刀片Ⅰ5、大刀片Ⅱ6、小刀片Ⅱ7的内端分别置于安装座9的矩形槽Ⅰa、矩形槽Ⅱb、矩形槽Ⅲc和矩形槽Ⅳd中，孔Ⅲg、孔Ⅳh与孔Ⅰe同心，并经螺栓8使小刀片Ⅰ4、大刀片Ⅰ5、大刀片Ⅱ6、小刀片Ⅱ7与安装座9活动连接。
所述的碎土刀爪组的刀片是基于穿山甲爪趾轮廓曲线制得，其中小刀片Ⅰ4与小刀片Ⅱ7的刃口拟合曲线多项式为大刀片Ⅰ5与大刀片Ⅱ6的刃口拟合曲线多项式为其中x1的取值范围是0～80mm，x2的取值范围是0～100mm。
所述的碎土辊B由基圆柱18和弧形槽Ⅰ12、弧形槽Ⅱ13、弧形槽Ⅲ14、弧形槽Ⅳ15、弧形槽Ⅴ16、弧形槽Ⅵ17和弧形槽Ⅶ19组成，其中基圆柱18中心设有轴m，弧形槽Ⅰ12、弧形槽Ⅱ13、弧形槽Ⅲ14、弧形槽Ⅳ15、弧形槽Ⅴ16、弧形槽Ⅵ17和弧形槽Ⅶ19结构完全相同，弧形槽一侧壁上设有孔Ⅳi和孔Ⅵj，弧形槽另一侧壁上设有孔Ⅶk和孔Ⅷl，且孔Ⅳi和孔Ⅶk同心，孔Ⅵj和孔Ⅷl同心，弧形槽Ⅰ12、弧形槽Ⅱ13、弧形槽Ⅲ14、弧形槽Ⅳ15、弧形槽Ⅴ16、弧形槽Ⅵ17和弧形槽Ⅶ19的底端均与基圆柱18的圆柱面固接，且弧形槽Ⅰ12、弧形槽Ⅱ13、弧形槽Ⅲ14、弧形槽Ⅳ15、弧形槽Ⅴ16、弧形槽Ⅵ17和弧形槽Ⅶ19在基圆柱18的圆柱面上沿圆周方向均布。
本发明采用了动态仿生原理，整体的碎土形式与穿山甲等动物的前爪扒土时运动形式类似，在工作过程中，动力驱动碎土辊转动，碎土刀爪组触地开始切土，当碎土刀爪组与土壤接触阻力大于扭簧与安装座的接触力时，碎土刀爪组弹回，使得下一弧形槽的背部按压碎土刀爪组强制入土。该发明大大增加了土壤的透气和透水性，使得犁底层得到更好的深松，使耕作层的肥力和水分得到更好的保持。
附图说明
图1为用于深松时的动态仿生碎土器的主视图
图2为弧形槽内结构的局部放大示意图
图3为碎土刀爪组的轴测图
图4为刀爪安装座的主视图
图5为刀爪安装座的侧视图
图6为小刀片的侧视图
图7为大刀片的侧视图
图8为碎土辊的轴测图
图9为弧形槽的局部放大示意图
图10为小刀片刃口的拟合曲线
图11为大刀片刃口的拟合曲线
图12为总体安装的示意图
其中：A.碎土刀爪组 B.碎土辊 C.碎土刀爪组Ⅱ D.碎土刀爪组Ⅲ E.碎土刀爪组Ⅳ F.碎土刀爪组Ⅴ G.碎土刀爪组Ⅵ H.碎土刀爪组Ⅶ 1.销轴组Ⅰ 2.销轴组Ⅱ 3.扭簧4.小刀片Ⅰ 5.大刀片Ⅰ 6.大刀片Ⅱ 7.小刀片Ⅱ 8.螺栓 9.安装座 10.刀把Ⅰ 11.刀把Ⅱ12.弧形槽Ⅰ 13.弧形槽Ⅱ 14.弧形槽Ⅲ 15.弧形槽Ⅳ 16.弧形槽Ⅴ 17.弧形槽Ⅵ 18.基圆柱 19.弧形槽Ⅶ a.矩形槽Ⅰ b.矩形槽Ⅱ c.矩形槽Ⅲ d.矩形槽Ⅳ e.孔Ⅰ f.孔Ⅱ g.孔Ⅲ h.孔Ⅳ i.孔Ⅳ j.孔Ⅵ k.孔Ⅶ l.孔Ⅷ m.轴
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行描述。
如图1与图2所示，本发明由碎土刀爪组ⅠA、碎土辊B、碎土刀爪组ⅡC、碎土刀爪组ⅢD、碎土刀爪组ⅣE、碎土刀爪组ⅤF、碎土刀爪组ⅥG、碎土刀爪组ⅦH、销轴组Ⅰ1、销轴组Ⅱ2和扭簧组3组成，销轴组Ⅰ1由7个销轴组成，销轴组Ⅱ2由7个销轴组成，扭簧组3由7个扭簧组成；碎土刀爪组ⅠA、碎土刀爪组ⅡC、碎土刀爪组ⅢD、碎土刀爪组ⅣE、碎土刀爪组ⅤF、碎土刀爪组ⅥG、碎土刀爪组ⅦH分别置于碎土辊B的弧形槽Ⅰ12、弧形槽Ⅱ13、弧形槽Ⅲ14、弧形槽Ⅳ15、弧形槽Ⅴ16、弧形槽Ⅵ17和弧形槽Ⅶ19中，且每个碎土刀爪组中安装座9的孔Ⅱf经销轴组Ⅰ1中一个销轴与碎土辊B中弧形槽的孔Ⅵj和孔Ⅷl活动连接；扭簧组3的7个扭簧分别置于碎土辊B的弧形槽Ⅰ12、弧形槽Ⅱ13、弧形槽Ⅲ14、弧形槽Ⅳ15、弧形槽Ⅴ16、弧形槽Ⅵ17和弧形槽Ⅶ19中，且每个扭簧经销轴组Ⅱ2中一个销轴与弧形槽的孔Ⅳi和孔Ⅶk活动连接，其中扭簧上部由碎土刀爪组中安装座9的下面限位，扭簧下部由碎土辊B中基圆柱18的圆柱面限位。
如图3至图7所示，碎土刀爪组ⅠA、碎土刀爪组ⅡC、碎土刀爪组ⅢD、碎土刀爪组ⅣE、碎土刀爪组ⅤF、碎土刀爪组ⅥG和碎土刀爪组Ⅶ(H)结构完全相同，均由小刀片Ⅰ4、大刀片Ⅰ5、大刀片Ⅱ6、小刀片Ⅱ7、螺栓8和安装座9组成，小刀片Ⅰ4和小刀片Ⅱ7结构相同，其内端固接有刀把Ⅰ10，刀把Ⅰ10上设有孔Ⅲg，大刀片Ⅰ5和大刀片Ⅱ6结构相同，其内端固接有刀把Ⅱ11，刀把Ⅱ11上设有孔Ⅳh；安装座9顶部设有矩形槽Ⅰa、矩形槽Ⅱb、矩形槽Ⅲc和矩形槽Ⅳd，安装座9侧面上部设有孔Ⅰe，安装座9侧面下部设有孔Ⅱf；小刀片Ⅰ4、大刀片Ⅰ5、大刀片Ⅱ6、小刀片Ⅱ7的内端分别置于安装座9的矩形槽Ⅰa、矩形槽Ⅱb、矩形槽Ⅲc和矩形槽Ⅳd中，孔Ⅲg、孔Ⅳh与孔Ⅰe同心，并经螺栓8使小刀片Ⅰ4、大刀片Ⅰ5、大刀片Ⅱ6、小刀片Ⅱ7与安装座9活动连接。
如图8和图9所示，碎土辊B由基圆柱18和弧形槽Ⅰ12、弧形槽Ⅱ13、弧形槽Ⅲ14、弧形槽Ⅳ15、弧形槽Ⅴ16、弧形槽Ⅵ17和弧形槽Ⅶ19组成，其中基圆柱18中心设有轴m，弧形槽Ⅰ12、弧形槽Ⅱ13、弧形槽Ⅲ14、弧形槽Ⅳ15、弧形槽Ⅴ16、弧形槽Ⅵ17和弧形槽Ⅶ19结构完全相同，弧形槽一侧壁上设有孔Ⅳi和孔Ⅵj，弧形槽另一侧壁上设有孔Ⅶk和孔Ⅷl，且孔Ⅳi和孔Ⅶk同心，孔Ⅵj和孔Ⅷl同心，弧形槽Ⅰ12、弧形槽Ⅱ13、弧形槽Ⅲ14、弧形槽Ⅳ15、弧形槽Ⅴ16、弧形槽Ⅵ17和弧形槽Ⅶ19的底端均与基圆柱18的圆柱面固接，且弧形槽Ⅰ12、弧形槽Ⅱ13、弧形槽Ⅲ14、弧形槽Ⅳ15、弧形槽Ⅴ16、弧形槽Ⅵ17和弧形槽Ⅶ19在基圆柱18的圆柱面上沿圆周方向均布。
如图10和图11所示，所述的碎土刀爪组的刀片是基于穿山甲爪趾轮廓曲线制得，其中小刀片Ⅰ4与小刀片Ⅱ7的刃口拟合曲线多项式为：
大刀片Ⅰ5与大刀片Ⅱ6的刃口拟合曲线多项式为：
上述二公式中：x1的取值范围为0～80mm，x2的取值范围为0～100mm。

Claims (4)

1.一种用于深松时的动态仿生碎土器，其特征在于：由碎土刀爪组Ⅰ(A)、碎土辊(B)、碎土刀爪组Ⅱ(C)、碎土刀爪组Ⅲ(D)、碎土刀爪组Ⅳ(E)、碎土刀爪组Ⅴ(F)、碎土刀爪组Ⅵ(G)、碎土刀爪组Ⅶ(H)、销轴组Ⅰ(1)、销轴组Ⅱ(2)和扭簧组(3)组成，销轴组Ⅰ(1)由7个销轴组成，销轴组Ⅱ(2)由7个销轴组成，扭簧组(3)由7个扭簧组成；碎土刀爪组Ⅰ(A)、碎土刀爪组Ⅱ(C)、碎土刀爪组Ⅲ(D)、碎土刀爪组Ⅳ(E)、碎土刀爪组Ⅴ(F)、碎土刀爪组Ⅵ(G)、碎土刀爪组Ⅶ(H)分别置于碎土辊(B)的弧形槽Ⅰ(12)、弧形槽Ⅱ(13)、弧形槽Ⅲ(14)、弧形槽Ⅳ(15)、弧形槽Ⅴ(16)、弧形槽Ⅵ(17)和弧形槽Ⅶ(19)中，且每个碎土刀爪组中安装座(9)的孔Ⅱ(f)经销轴组Ⅰ(1)中一个销轴与碎土辊(B)中弧形槽的孔Ⅵ(j)和孔Ⅷ(l)活动连接；扭簧组(3)的7个扭簧分别置于碎土辊(B)的弧形槽Ⅰ(12)、弧形槽Ⅱ(13)、弧形槽Ⅲ(14)、弧形槽Ⅳ(15)、弧形槽Ⅴ(16)、弧形槽Ⅵ(17)和弧形槽Ⅶ(19)中，且每个扭簧经销轴组Ⅱ(2)中一个销轴与弧形槽的孔Ⅳ(i)和孔Ⅶ(k)活动连接，其中扭簧上部由碎土刀爪组中安装座(9)的下面限位，扭簧下部由碎土辊(B)中基圆柱(18)的圆柱面限位。
2.按权利要求1所述的用于深松时的动态仿生碎土器，其特征在于:所述的碎土刀爪组Ⅰ(A)、碎土刀爪组Ⅱ(C)、碎土刀爪组Ⅲ(D)、碎土刀爪组Ⅳ(E)、碎土刀爪组Ⅴ(F)、碎土刀爪组Ⅵ(G)和碎土刀爪组Ⅶ(H)结构完全相同，均由小刀片Ⅰ(4)、大刀片Ⅰ(5)、大刀片Ⅱ(6)、小刀片Ⅱ(7)、螺栓(8)和安装座(9)组成，小刀片Ⅰ(4)和小刀片Ⅱ(7)结构相同，其内端固接有刀把Ⅰ(10)，刀把Ⅰ(10)上设有孔Ⅲ(g)，大刀片Ⅰ(5)和大刀片Ⅱ(6)结构相同，其内端固接有刀把Ⅱ(11)，刀把Ⅱ(11)上设有孔Ⅳ(h)；安装座(9)顶部设有矩形槽Ⅰ(a)、矩形槽Ⅱ(b)、矩形槽Ⅲ(c)和矩形槽Ⅳ(d)，安装座(9)侧面上部设有孔Ⅰ(e)，安装座(9)侧面下部设有孔Ⅱ(f)；小刀片Ⅰ(4)、大刀片Ⅰ(5)、大刀片Ⅱ(6)、小刀片Ⅱ(7)的内端分别置于安装座(9)的矩形槽Ⅰ(a)、矩形槽Ⅱ(b)、矩形槽Ⅲ(c)和矩形槽Ⅳ(d)中，孔Ⅲ(g)、孔Ⅳ(h)与孔Ⅰ(e)同心，并经螺栓(8)使小刀片Ⅰ(4)、大刀片Ⅰ(5)、大刀片Ⅱ(6)、小刀片Ⅱ(7)与安装座(9)活动连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于深松时的动态仿生碎土器，其特征在于:所述的小刀片Ⅰ(4)和小刀片Ⅱ(7)的刃口拟合曲线多项式为：
大刀片Ⅰ(5)和大刀片Ⅱ(6)的刃口拟合曲线多项式为：
其中：x1的取值范围为0～80mm，x2的取值范围为0～100mm。
4.根据权利要求1所述的一种用于深松时的动态仿生碎土器，其特征在于：所述的碎土辊(B)由基圆柱(18)和弧形槽Ⅰ(12)、弧形槽Ⅱ(13)、弧形槽Ⅲ(14)、弧形槽Ⅳ(15)、弧形槽Ⅴ(16)、弧形槽Ⅵ(17)和弧形槽Ⅶ(19)组成，其中基圆柱(18)中心设有轴(m)，弧形槽Ⅰ(12)、弧形槽Ⅱ(13)、弧形槽Ⅲ(14)、弧形槽Ⅳ(15)、弧形槽Ⅴ(16)、弧形槽Ⅵ(17)和弧形槽Ⅶ(19)结构完全相同，弧形槽一侧壁上设有孔Ⅳ(i)和孔Ⅵ(j)，弧形槽另一侧壁上设有孔Ⅶ(k)和孔Ⅷ(l)，且孔Ⅳ(i)和孔Ⅶ(k)同心，孔Ⅵ(j)和孔Ⅷ(l)同心，弧形槽Ⅰ(12)、弧形槽Ⅱ(13)、弧形槽Ⅲ(14)、弧形槽Ⅳ(15)、弧形槽Ⅴ(16)、弧形槽Ⅵ(17)和弧形槽Ⅶ(19)的底端均与基圆柱(18)的圆柱面固接，且弧形槽Ⅰ(12)、弧形槽Ⅱ(13)、弧形槽Ⅲ(14)、弧形槽Ⅳ(15)、弧形槽Ⅴ(16)、弧形槽Ⅵ(17)和弧形槽Ⅶ(19)在基圆柱(18)的圆柱面上沿圆周方向均布。
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