CN109892072A - 一种适用于高海拔寒冷地区天然草地地表层的开沟系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于高海拔寒冷地区天然草地地表层的开沟系统，包括动力转向装置、动力传递装置和开沟装置，所述动力转向装置与外加动力连接，用于将外加的动力进行转向并传递给动力传递装置；所述动力传递装置的两端分别与动力转向装置和开沟装置相连，用于将动力转向装置传递过来的动力传递给开沟装置；所述开沟装置包括若干开沟刀，用于接收动力传递装置传递过来的动力并驱动开沟刀对地表层进行开沟作业。本发明解决了土层中砾石规模较大且分布密集状态下的开沟问题，开沟效果良好，对高海拔寒冷地区天然草地的生态保护和建设意义重大。

Description

一种适用于高海拔寒冷地区天然草地地表层的开沟系统

技术领域

本发明属于特种设备技术领域，具体涉及一种适用于高海拔寒冷地区天然草地地表层的开沟系统。

背景技术

在高海拔寒冷地区，天然草原的生态恢复能力极弱，加之人为因素下的过度放牧，超出天然草地的畜牧承载量，导致天然草地出现不同程度的植被退化。为实现高海拔寒冷地区天然草地的植被恢复，免耕补播技术在大规模天然草地的生态保护与建设中得以应用，力求在较小动土量的前提下，实现牧草播种，最终达到植被恢复和生态保护的目标。

到目前为止，人们在免耕补播领域进行了以下技术实现工作。

申请号为“201720710080.9”、名称为“一种免耕播种机上的柔性开沟器”的中国实用新型专利公开了一种柔性开沟器，包括若干个开沟器单体、弹簧螺栓、机架部件。若干个开沟器单体并排连接在一起后通过两端的弹簧螺栓与机架部件连接，开沟器单体包括方钢、六角头螺杆带孔螺栓、拉伸弹簧、紧固螺栓、开沟器主体、方形铁片、推土机构，方形铁片通过紧固螺栓安装在连接方钢的后部，其上固定有圆形钢管，六角头螺杆带孔螺栓安装在圆形钢管上并用螺母紧固，开沟器主体与连接方钢的下部转动连接。该实用新型兼顾开沟器减震和避免开沟器因与石块碰撞而损坏以及具有一定的仿行能力，使开出的沟在不平整的土地上也能保持相同的深度，利于种子生长以及后续管理。但是，该实用新型仍然存在不足，即当开沟器遇到土层中的石块时，其柔性特性使得其只能避开石块，而非将石块取出或挪动；此外，该实用新型是一种犁铧型开沟器，受土壤粘结特性和土层中的土石均匀度等因素的影响，很难开出深浅和宽细较为均匀整齐的沟，因此，当遇到土层中的规模较大的石块分布密度较大时，该实用新型显然不太适用，只适用于石块较少且土质较为均匀的工作环境。

申请号为“201820942367.9”、名称为“一种用于草原植被恢复的自动补播机”的中国实用新型专利公开了一种自动补播机，包括主框架和安装于主框架的单机和镇压轮组件，单机包括地轮、轮架、支撑架、传动盘、排种机构、开沟机构，所述地轮与轮架一端连接，所述支撑架安装于轮架上方，所述传动盘可转动；所述排种机构位于支撑架上方，所述地轮一侧安装有第一转盘，第一转盘通过皮带与传动盘配合连接，所述排种机构内的排种轮与传动盘配合连接；所述开沟机构包括第一锥齿轮、第二锥齿轮、高度调节机构、开沟柱，其构成使开沟柱旋转的机构，所述开沟柱位于高度调节机构内并由其调节螺栓拧紧固定。该实用新型只需要拖拉机带动即可实现自动排种、开沟、压土，操作方便而效率高，补播后免耕，具有很广泛的适用性。但是，该实用新型仍存在不足，开沟钉呈倒三角锥或倒刺形，在自动补播机自身重力作用下压至土层中，通过拖拉机的带动作用，开沟钉划破土层成沟，属于被动式的犁铧开沟。在开沟时，与申请号为“201720710080.9”的实用新型类似，很难开出深浅和宽细较为均匀整齐的沟，同时，土质较硬或处于板结状态时，开沟时的动土量较大；土质松软且干时，开沟钉划开土层后，松软的土质会导致沟壁立即塌陷，开沟深度无法得到保证。开沟钉与土层呈垂直状态，当遇到小型石块时，可以将其松动，当遇到较大石块时，由于无法避开大型石块或使之挪动，直接造成金属碰石块的“硬碰硬”的局面，极易造成开沟钉和开沟柱及其相关零部件的损伤。因此，该实用新型同样无法解决土层中的大型石块阻挡问题，只适合在土质松紧适宜且石块较小且少的土层中工作。

申请号为“201821070699.9”、名称为“一种双圆盘开沟机”的中国实用新型专利公开了一种双圆盘开沟机，包括机架、箱体、圆盘开沟组件，机架前端设有撑杆总成，中部设有箱体，箱体内设有传动机构，传动机构沿着机架纵向设有动力输入轴，与动力输入轴垂直方向对称设置的两个动力输出轴，两个动力输出轴夹角为120°-165°，动力输入轴和动力输出轴之间通过齿轮传动，两个动力输出轴输出端分别接有对应的圆盘开沟组件，圆盘开沟组件包括设置在动力输出轴上的圆盘和设在圆盘边缘的若干开沟刀，两个圆盘夹角为15°-60°，开沟刀包括单刀和双刀，单刀、双刀等距离间隔排列在圆盘边缘。该装置采用单刀双刀间隔排列、开沟圆盘设置夹角的方法，减小了开沟刀所受的作用力，保持了开沟刀的稳定性、降低了其损坏率，提高了开沟机的效率。但是，该实用新型仍然存在不足，设有夹角的双圆盘结构，开出的沟横截面呈现出上宽下窄倒三角状，开沟时的动土量较大，同时，设置于双圆盘边缘的平行于双圆盘的单刀、双刀，也呈现出夹角状态，开沟刀刃口朝向机架内部形成弧状，双圆盘上安装的动力输入轴和动力输出轴通过圆盘开沟组件由齿轮连接，实现了双圆盘的反向转动，在开沟刀的工作底部间隙很小，当遇到小型石块时，可以实现其挪动或取出，当开沟刀正面碰到大型石块时，弧状的开沟刀无法实现大型石块的挪动或取出。更为重要的是，双圆盘设置夹角的方法，使动力输入轴和动力输出轴与地面之间不平行，双圆盘与地面之间不垂直，在工作时，动力轴与圆盘之间的连接组件会承受较大的弯矩，极有可能导致开沟器的损坏。

申请号为“201811243509.3”、名称为“一种方便调节的农业用开沟装置”的中国发明专利公开了一种开沟装置，包括底座，所述底座一端的顶部通过螺栓连接有柴油发动机，且柴油发动机的顶部通过螺栓连接有油箱，所述柴油发动机的输出端通过传动齿轮连接有皮带轮，且底座远离柴油发动机一端的顶部通过螺栓连接有高压柱塞泵，所述高压柱塞泵的顶部通过螺栓连接有水箱，且水箱的内部通过输水管道与高压柱塞泵的液缸连接，所述水箱顶部的一侧通过法兰连接有输水口，且高压柱塞泵的两侧均通过法兰连接有高压水管。该发明开沟能力强，可以适应不同状况的土壤环境，避免沟渠塌陷，让装置开出稳定高质量的沟渠，防止坚硬的异物影响装置开沟，排除开沟工作的影响因素，提高犁刀的使用寿命。但是，该发明专利仍存在不足，在阐述其工作原理时，仅指出在土壤环境偏软或偏硬状态下，是否需要加装副犁刀轮，而设置在开沟装置最前方的铲斗，可以起到清理装置前方障碍物的效果，以防影响开沟效果或损伤犁刀。然而，对处于土层中的石块等坚硬物，并未提及如何防范或解决。若遇到土质中的大中型石块，犁刀可将石块从土层中取出，在惯性力的作用下进入并卡在犁刀轮和泥瓦之间，致使犁刀轮无法转动，从而影响开沟工作。因此，该装置只适合土质中没有石块或石块较少的环境，对于石块分布密度较大的土质环境并不适用。

中国期刊文献《中机美诺播种机系列》(农业机械，2012年11期，68-69页)中介绍了四款中机美诺6100系列谷物免耕播种机，其开沟机构包括波纹圆盘犁刀和双圆盘开沟器，波纹圆盘犁刀在免耕播种机自身重力作用下压至土层中，通过拖拉机的带动作用下，在土层中滚动，使土层变松，随后，双圆盘开沟器在松动的土层中进行开沟。波纹圆盘犁刀安装于圆盘轴上并与之垂直，当遇到大中型石块时，极易导致波纹圆盘侧偏，或在免耕播种机自身重力下，导致波纹圆盘和圆盘轴相关零部件的损坏。因此，与上述四种中国专利文献提供的实用新型或发明专利类似，6100系列谷物免耕播种机的开沟机构显然不适用于土层中包含较多大型石块的工作环境。

在高海拔寒冷地区天然草地的地表土层中，通常会有较多规模不等的砾石，位于我国西南地区的西藏，是典型的高海拔寒冷地区，并有着面积广大的天然草地，其地表层的砾石多数呈鹅卵石形态存在，石块在地表土层中的规模较大且分布密集，而现有的开沟技术对此显然不适应。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种适用于高海拔寒冷地区天然草地地表层的开沟系统，解决了土层中砾石规模较大且分布密集状态下的开沟问题，开沟效果良好，对高海拔寒冷地区天然草地的生态保护和建设意义重大。

为此，本发明采用了以下技术方案：

一种适用于高海拔寒冷地区天然草地地表层的开沟系统，包括动力转向装置、动力传递装置和开沟装置，所述动力转向装置与外加动力连接，用于将外加的动力进行转向并传递给动力传递装置；所述动力传递装置的两端分别与动力转向装置和开沟装置相连，用于将动力转向装置传递过来的动力传递给开沟装置；所述开沟装置包括若干开沟刀，用于接收动力传递装置传递过来的动力并驱动开沟刀对地表层进行开沟作业。

优选地，所述动力转向装置包括动力输出口、第一转向节、动力输出转轴、第二转向节、反转型变速箱、第三转向节；所述动力输出口的一端与外加动力连接，另一端通过第一转向节与动力输出转轴的一端连接，用于将动力和运动传递至动力输出转轴；所述动力输出转轴的另一端通过第二转向节与反转型变速箱连接，用于将动力和运动传递至反转型变速箱；所述反转型变速箱通过第三转向节与动力传递装置连接，用于将动力和运动传递给动力传递装置，同时实现动力和运动输出的90度变向。

优选地，所述反转型变速箱包括输入轴、主动锥齿轮、从动锥齿轮和输出轴，所述输入轴通过第二转向节与动力输出转轴连接，所述输出轴通过第三转向节与动力传递装置连接，输入轴与输出轴之间依次通过主动锥齿轮、从动锥齿轮相连接，所述主动锥齿轮与从动锥齿轮垂直布置。

优选地，所述动力传递装置包括动力传递转轴、滚动轴承、主动链轮、双链条和从动链轮；所述动力传递转轴通过第三转向节与反转型变速箱相连；所述运动轴承包括两个，用于固定动力传递转轴，保证动力传递转轴沿其轴线转动，并将动力和运动传递至主动链轮；所述主动链轮位于两个运动轴承之间，安装于所述动力传递转轴上；所述主动链轮、双链条和从动链轮构成链条传动机构，安装在动力传递转轴和开沟装置的同一侧，主动链条依次通过双链条和从动链轮将动力和运动传递给开沟装置。

优选地，所述开沟装置包括刀盘安装轴、法兰型刀盘、开沟刀；所述刀盘安装轴与从动链轮连接在一起，刀盘安装轴上沿其轴线等距离安装有若干个法兰型刀盘，每个法兰型刀盘上开有若干个孔，所述孔用于安装开沟刀。

优选地，还包括螺栓，所述开沟刀与法兰型刀盘通过螺栓连接在一起。

优选地，所述动力传递转轴与主动链轮的连接采用焊接方式，所述从动链轮与刀盘安装轴的连接采用焊接方式，所述刀盘安装轴与法兰型刀盘的连接采用焊接方式。

优选地，所述刀盘安装轴上沿其轴线等距离安装有六个法兰型刀盘，每个法兰型刀盘上开有二十个孔，用于安装十片开沟刀。

优选地，所述外加动力包括拖拉机柴油机。

优选地，所述开沟刀的材料采用高锰钢。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)提供了一种适应在高海拔寒冷地区天然草地地表层的开沟系统，解决了土层中砾石规模较大且分布密集状态下的开沟问题，开沟效果良好，对高海拔寒冷地区天然草地的生态保护和建设意义重大。

(2)在鹅卵石分布的高海拔寒冷地区的天然草地地表层采用本发明的开沟系统时，鹅卵石未对开沟系统的正常工作造成实质性影响，且该开沟系统所开的沟均匀程度较高。

(3)该开沟系统具备较好的持久工作能力，当开沟系统遇到大型鹅卵石时，未出现因大型鹅卵石阻挡而无法工作的情况，主要零部件未出现因损毁而不能开沟的情况。

(4)该开沟系统的传动比可调，通过控制传动比可以调整开沟刀的最高转速，进而维持开沟系统的良好状态。

附图说明

图1是本发明所提供的一种适用于高海拔寒冷地区天然草地地表层的开沟系统的结构示意图。

附图标记说明：1、动力输出口；21、第一转向节；22、第二转向节；23、第三转向节；3、动力输出转轴；4、反转型变速箱；41、输入轴；42、主动锥齿轮；43、从动锥齿轮；44、输出轴；5、动力传递转轴；6、滚动轴承；7、主动链轮；8、双链条；9、从动链轮；10、刀盘安装轴；11、法兰型刀盘；12、开沟刀；13、螺栓。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明公开了一种适用于高海拔寒冷地区天然草地地表层的开沟系统，包括动力输出口1、第一转向节21、第二转向节22、第三转向节23、动力输出转轴3、反转型变速箱4、动力传递转轴5、滚动轴承6、主动链轮7、双链条8、从动链轮9、刀盘安装轴10、法兰型刀盘11、开沟刀12、螺栓13。所述动力输出口1连接拖拉机柴油机，通过第一转向节21，将动力和运动传递至动力输出转轴3，动力输出转轴3通过第二转向节22与反转型变速箱4连接，并将动力和运动传递至反转型变速箱4；所述反转型变速箱4包括输入轴41、主动锥齿轮42、从动锥齿轮43、输出轴44，所述输入轴41通过第二转向节22与动力输出转轴3连接，依次通过主动锥齿轮42、从动锥齿轮43、输出轴44，并通过第三转向节23将动力和运动传递至动力传递转轴5，同时，实现动力和运动输出的90度变向；所述滚动轴承6用于固定动力传递转轴5，保证动力传递转轴5可沿其轴线转动，并将动力和运动传递至主动链轮7；所述主动链轮7安装于动力传递转轴5上，并位于两个滚动轴承6之间。主动链轮7依次通过双链条8和从动链轮9，将动力和运动传递给刀盘安装轴10。所述动力传递转轴5与主动链轮7的连接采用焊接方式，从动链轮9与刀盘安装轴10的连接采用焊接方式；主动链轮7、双链条8、从动链轮9组成链条传动机构，安装于动力传递转轴5和刀盘安装轴10的同一侧；所述刀盘安装轴10上沿其轴线方向等距离安装有六个法兰型刀盘11，每个法兰型刀盘11上开有二十个孔，用于安装十片开沟刀12。刀盘安装轴10与法兰型刀盘11采用焊接方式，法兰型刀盘11与开沟刀12的连接采用螺栓13连接。

开沟系统运行时各零部件之间运动和动力的传递次序以及运动方向如下：动力输出口1连接拖拉机柴油机，将动力和运动依次通过第一转向节21、动力输出转轴3、第二转向节22、反转型变速箱4、第三转向节23、动力传递转轴5、主动链轮7、双链条8、从动链轮9，将动力和运动传递至刀盘安装轴10，在刀盘安装轴10的带动下，六个法兰型刀盘11做旋转运动，最终带动若干个开沟刀12做旋转运动，若干个螺栓13用于保证法兰型刀盘11和开沟刀12之间不出现相对运动。如图1所示，沿Y轴正向，动力输出口1、动力输出转轴3、输入轴41、主动锥齿轮42的转动方向为顺时针方向；沿X轴正向，从动锥齿轮43、输出轴44、动力传递转轴5、主动链轮7、双链条8、从动链轮9、刀盘安装轴10、法兰型刀盘11、开沟刀12的转动方向为顺时针方向。

实施例1

如图1所示，本实施例的开沟系统包括动力输出口1、第一转向节21、动力输出转轴3、第二转向节22、反转型变速箱4、第三转向节23、动力传递转轴5、滚动轴承6、主动链轮7、双链条8、从动链轮9、刀盘安装轴10、法兰型刀盘11、开沟刀12、螺栓13。动力输出口1连接拖拉机柴油机，通过第一转向节21，将动力和运动传递至动力输出转轴3，动力输出转轴3通过第二转向节22与反转型变速箱4连接，并将动力和运动传递至反转型变速箱4；反转型变速箱4包括输入轴41、主动锥齿轮42、从动锥齿轮43、输出轴44，输入轴41通过第二转向节22与动力输出转轴3连接，依次通过主动锥齿轮42、从动锥齿轮43、输出轴44，并通过第三转向节23将动力和运动传递至动力传递转轴5，同时，实现动力和运动输出的90度变向；滚动轴承6用于固定动力传递转轴5，保证动力传递转轴5可沿其轴线转动，并将动力和运动传递至主动链轮7；主动链轮7安装于动力传递转轴5上，并位于两个滚动轴承6之间。主动链轮7依次通过双链条8和从动链轮9将动力和运动传递给刀盘安装轴10；动力传递转轴5与主动链轮7的连接采用焊接方式，从动链轮9与刀盘安装轴10的连接采用焊接方式；主动链轮7、双链条8、从动链轮9组成链条传动机构，安装于动力传递转轴5和刀盘安装轴10的单侧；刀盘安装轴10沿其轴线方向等距离安装有六个法兰型刀盘11，每个法兰型刀盘11上开有二十个孔，用于安装十片开沟刀12。刀盘安装轴10与法兰型刀盘11采用焊接方式，法兰型刀盘11与开沟刀12的连接采用螺栓13连接。

本实施例的开沟系统运行时，动力输出口1连接拖拉机柴油机，将动力依次通过第一转向节21、动力输出转轴3、第二转向节22、反转型变速箱4、第三转向节23、动力传递转轴5、主动链轮7、双链条8、从动链轮9，将动力和运动传递至刀盘安装轴10，在刀盘安装轴10的带动下，六个法兰型刀盘11做旋转运动，最终带动若干个开沟刀12做旋转运动，若干个螺栓13用于保证法兰型刀盘11和开沟刀12之间不出现相对运动。见图1，沿Y轴正向，动力输出口1、动力输出转轴3、输入轴41、主动锥齿轮42的转动方向为顺时针方向，沿X轴正向，从动锥齿轮43、输出轴44、动力传递转轴5、主动链轮7、双链条8、从动链轮9、刀盘安装轴10、法兰型刀盘11、开沟刀12的转动方向为顺时针方向。

本实施例的开沟系统，传动比设置为2.5:1，传动比分配比例如下：反转型变速箱4为减速器，传动比设置为2.5:1，主动锥齿轮42和从动锥齿轮43的齿数分别为40和16；主动链轮7、双链条8、从动链轮9组成的链条传动机构为减速器，传动比设置为1:1，主动链轮7和从动链轮9的齿数均为30。通常情况下，拖拉机柴油机的最高转速不超过2400转/分钟。该实施例保证了开沟刀12的最高转速不超过1000转/分钟，用以保证开沟刀12在碰到较大石块时，碰撞作用不至于过于剧烈而使开沟刀12碰断或损伤过大，同时，在功率一定的情况下，转速与扭矩呈反比，将开沟刀12的转速限定在1000转/分钟以下，刀盘安装轴10的扭矩将不低于某一值，以此来保证开沟刀12的工作动力。

在本实施例的开沟系统中，刀盘安装轴10上设置6个法兰型刀盘11，每个法兰型刀盘11上设置10片开沟刀12，并用20个螺栓进行固定。在法兰型刀盘11的直径方向上，开沟刀12的刀尖伸出法兰型刀盘11外缘的长度设置为5厘米。

在本实施例的开沟系统中，安装在刀盘安装轴10上的相邻的法兰型刀盘11之间的净距离，设置为312毫米，用以保证大型石块在相邻法兰型刀盘11之间区域中具备良好的通过性。

将本实施例的开沟系统安装于某型号拖拉机(拖拉机柴油机最高输出转速为2200转/分钟)上，在鹅卵石较多且分布密集的高海拔寒冷草地上进行开沟效果试验：在拖拉机带动下，开沟系统进行开沟2000米，在该区间内随机选取100个点进行开沟深度的测量，计算平均开沟深度和开沟深度位于30至70毫米之间的点，用以反映开沟系统的开沟效果；在开沟系统的工作区域中，任意选取长度100米，统计平均直径超过30厘米的大型鹅卵石数量；在开出的沟中选定任意一条，长度选取1米，选取该沟的两侧各5厘米和深度10厘米的区域，统计该区域内平均直径超过3厘米低于30厘米的中小型鹅卵石数量，用以反映开沟系统在鹅卵石分布较密的草地地表层中的开沟能力。试验结果表1～表3所示：

表1随机选取100个点的深度值统计表(单位：毫米)

序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
																					数值	37	46	52	49	37	48	50	51	39	36	38	43	50	58	53	46	45	71	52	54
序号	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31	32	33	34	35	36	37	38	39	40
																					数值	56	50	42	44	37	38	35	29	36	36	95	49	40	50	48	42	31	26	29	37
序号	41	42	43	44	45	46	47	48	49	50	51	52	53	54	55	56	57	58	59	60
																					数值	38	43	42	50	54	40	61	39	42	68	21	44	33	34	47	46	40	41	36	38
序号	61	62	63	64	65	66	67	68	69	70	71	72	73	74	75	76	77	78	79	80
																					数值	38	39	45	46	56	40	41	38	48	60	50	42	45	46	41	38	37	35	30	44
序号	81	82	83	84	85	86	87	88	89	90	91	92	93	94	95	96	97	98	99	100
																					数值	40	56	58	37	30	55	51	33	41	43	35	39	37	45	42	49	51	60	38	44

表2开沟效果统计表

表3鹅卵石数量统计表

开沟效果试验数据表明：在大型鹅卵石分布密度为2.76块/立方米、中小型鹅卵石分布密度为3800块/立方米的高海拔寒冷地区的天然草地地表层，采用本实施例的开沟系统，得到了显著的技术效果：本实施例的技术方案中，开沟系统遇到的大型鹅卵石数量是53块，其中，45块大型鹅卵石被挪动了位置，未对开沟工作造成实质性影响，占大型鹅卵石数量的84.9％；8块大型鹅卵石在开沟系统的作用下被取出，占大型鹅卵石数量的15.1％，未对开沟工作造成实质性影响，且大型鹅卵石可从相邻法兰型刀盘11之间区域中顺利通过，未对开沟系统的正常工作造成影响。

从开沟效果试验区域随机选定的100个点的开沟深度数值来看，平均开沟深度为44.05毫米，有94个点的深度处于30-70毫米之间，处于牧草种子萌芽的适宜深度，说明开沟系统所开的沟均匀程度高；最大开沟深度95毫米，该点位于大型鹅卵石与土层的缝隙中，是开沟刀12将大型鹅卵石挪动后形成的；最小开沟深度21毫米，是开沟系统工作时，土壤、砂子和小型鹅卵石在开沟刀的旋转作用下，落入了已开出的沟内，导致开沟深度较浅。

实施例2

本实施例是对开沟系统进行耐久试验，在于检验开沟系统的持续工作能力，试验流程如下：将本实施例的开沟系统安装于某型号拖拉机(拖拉机柴油机最高输出转速为2200转/分钟)上，在拖拉机带动下，开沟系统进行开沟200千米，在该区间内随机选取100个点进行开沟深度的测量，计算平均开沟深度和开沟深度位于30至70毫米之间的点，用以反映开沟系统的开沟效果；在开沟系统的工作区域中，任意选取长度100米，统计平均直径超过30厘米的大型鹅卵石数量；在开出的沟中选定任意一条，长度选取1米，选取该沟的两侧各5厘米和深度10厘米的区域，统计该区域内平均直径超过3厘米低于30厘米的中小型鹅卵石数量，用以反映开沟系统在鹅卵石分布较密的草地地表层中的开沟能力；试验结束后，查看开沟系统零部件的失效情况、开沟刀12的损毁情况、开沟系统的维修情况等。开沟系统的工作宽幅为2米，开沟200千米，即耐久试验的总试验面积为2*200000/667＝600亩。

本实施例与实施例1的不同之处在于：开沟系统进行开沟的长度为200千米，并在200千米的开沟区间内随机选取100个点进行开沟深度的测量；增加了查看开沟系统零部件的失效情况、开沟刀12的损毁情况、开沟系统的维修情况的内容，用以反映开沟系统的工作耐久能力。试验结果表4～表8所示：

表4随机选取100个点的深度值统计表(单位：毫米)

序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
																					数值	36	48	59	42	57	58	60	41	49	46	38	53	51	48	43	56	35	61	42	51
序号	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31	32	33	34	35	36	37	38	39	40
																					数值	55	47	49	38	47	50	55	49	46	35	50	40	61	60	66	69	32	28	39	47
序号	41	42	43	44	45	46	47	48	49	50	51	52	53	54	55	56	57	58	59	60
																					数值	88	43	45	51	45	50	59	46	51	53	55	34	36	40	43	41	48	42	56	57
序号	61	62	63	64	65	66	67	68	69	70	71	72	73	74	75	76	77	78	79	80
																					数值	63	65	54	64	65	51	45	48	47	50	63	26	54	64	42	33	32	31	35	34
序号	81	82	83	84	85	86	87	88	89	90	91	92	93	94	95	96	97	98	99	100
																					数值	30	46	47	41	50	45	41	36	34	33	54	65	46	38	51	48	53	50	55	73

表5开沟效果统计表

表6鹅卵石数量统计表

表7开沟系统工作性能统计表

表8开沟系统零部件统计表

开沟耐久试验数据表明：在大型鹅卵分布密度为2.86块/立方米、中小型鹅卵石分布密度为3600块/立方米的高海拔寒冷地区的天然草地地表层，采用本实施例的开沟系统连续工作200千米，得到了显著的技术效果：本实施例的开沟效果与实施例1非常接近：在随机选取的100个测量点中，实施例1中的开沟平均深度为44.05毫米，本实施例中的开沟平均深度为48.23毫米，二者效果非常接近；实施例1有94个点处于30至70毫米之间，本实施例有96个点，二者效果也非常接近。

本实施例的技术方案中，随机选取100米长度，开沟系统遇到的大型鹅卵石数量是55块，通过换算，200千米遇到的大型鹅卵石数量约为55*(200000/100)＝110000块，开沟刀敲打大型鹅卵石块110000次，未出现开沟系统零部件的更换和维修情况，证明开沟系统具备较好的持久工作能力。同时，安装在开沟系统上的开沟刀12数量共有60片，在工作200千米、600亩、击打大型鹅卵石块110000次的情况下，开沟系统遇到大型鹅卵石时，未出现因大型鹅卵石阻挡而无法工作的情况，主要零部件未出现因损毁而不能开沟的情况，仅有1片开沟刀的刀尖受损，受损程度不高，不影响继续工作。

实施例3

本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于：开沟系统传动比设置为3:1，传动比分配比例如下：反转型变速箱4为减速器，传动比设置为2:1，主动锥齿轮42和从动锥齿轮43的齿数分别为30和60；主动链轮7、双链条8、从动链轮9组成的链条传动机构为减速器，传动比设置为1.5:1，主动链轮7和从动链轮9的齿数分别为40和60。通常情况下，拖拉机柴油机的最高转速不超过2400转/分钟，该实施例保证了开沟刀12的最高转速不超过800转/分钟。试验结果如表9～表12所示：

表9开沟效果统计表

表10鹅卵石数量统计表

表11开沟系统工作性能统计表

类别	数量
		开沟系统被鹅卵石阻挡而无法工作	0
开沟系统零部件更换或维修而无法工作	0
		开沟刀安装数量	60
开沟刀断裂	0

表12开沟系统零部件统计表

试验数据表明：在大型鹅卵分布密度为3.23块/立方米、中小型鹅卵石分布密度为3400块/立方米的高海拔寒冷地区的天然草地地表层，采用本实施例的开沟系统连续工作200千米，得到了显著的技术效果：本实施例的开沟效果与实施例2非常接近：在随机选取的100个测量点中，实施例2中的开沟平均深度为48.23毫米，本实施例中的开沟平均深度为47.55毫米，二者效果非常接近；实施例2有96个点处于30至70毫米之间，本实施例有97个点，二者效果也非常接近。

本实施例的技术方案中，随机选取100米长度，开沟系统遇到的大型鹅卵石数量是62块，通过换算，200千米遇到的大型鹅卵石数量约为62*(200000/100)＝124000块，开沟刀敲打大型鹅卵石块124000次，未出现开沟系统零部件的更换和维修情况，证明开沟系统具备较好的持久工作能力。同时，安装在开沟系统上的开沟刀12数量共有60片，在工作200千米、600亩、击打大型鹅卵石块124000次的情况下，开沟系统遇到的大型鹅卵石时，未出现因大型鹅卵石阻挡而无法工作的情况，主要零部件未出现因损坏而无法工作的情况，尤其是开沟刀12，未出现因与大中型鹅卵石的“硬碰硬”而导致的开沟刀12碰撞断裂情况，说明通过系统传动比由2.5:1调整为3:1，刀盘安装轴10的转速被控制在800转/分钟以内，降低了开沟刀12的转动速度，减轻了开沟刀12遇到大型鹅卵石后的碰撞程度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于高海拔寒冷地区天然草地地表层的开沟系统，包括动力转向装置、动力传递装置和开沟装置，其特征在于：所述动力转向装置与外加动力连接，用于将外加的动力进行转向并传递给动力传递装置；所述动力传递装置的两端分别与动力转向装置和开沟装置相连，用于将动力转向装置传递过来的动力传递给开沟装置；所述开沟装置包括若干开沟刀，用于接收动力传递装置传递过来的动力并驱动开沟刀对地表层进行开沟作业。

2.根据权利要求1所述的一种适用于高海拔寒冷地区天然草地地表层的开沟系统，其特征在于：所述动力转向装置包括动力输出口(1)、第一转向节(21)、动力输出转轴(3)、第二转向节(22)、反转型变速箱(4)、第三转向节(23)；所述动力输出口(1)的一端与外加动力连接，另一端通过第一转向节(21)与动力输出转轴(3)的一端连接，用于将动力和运动传递至动力输出转轴(3)；所述动力输出转轴(3)的另一端通过第二转向节(22)与反转型变速箱(4)连接，用于将动力和运动传递至反转型变速箱(4)；所述反转型变速箱(4)通过第三转向节(23)与动力传递装置连接，用于将动力和运动传递给动力传递装置，同时实现动力和运动输出的90度变向。

3.根据权利要求2所述的一种适用于高海拔寒冷地区天然草地地表层的开沟系统，其特征在于：所述反转型变速箱(4)包括输入轴(41)、主动锥齿轮(42)、从动锥齿轮(43)和输出轴(44)，所述输入轴(41)通过第二转向节(22)与动力输出转轴(3)连接，所述输出轴(44)通过第三转向节(23)与动力传递装置连接，输入轴(41)与输出轴(44)之间依次通过主动锥齿轮(42)、从动锥齿轮(43)相连接，所述主动锥齿轮(42)与从动锥齿轮(43)垂直布置。

4.根据权利要求2所述的一种适用于高海拔寒冷地区天然草地地表层的开沟系统，其特征在于：所述动力传递装置包括动力传递转轴(5)、滚动轴承(6)、主动链轮(7)、双链条(8)和从动链轮(9)；所述动力传递转轴(5)通过第三转向节(23)与反转型变速箱(4)相连；所述运动轴承(6)包括两个，用于固定动力传递转轴(5)，保证动力传递转轴(5)沿其轴线转动，并将动力和运动传递至主动链轮(7)；所述主动链轮(7)位于两个运动轴承(6)之间，安装于所述动力传递转轴(5)上；所述主动链轮(7)、双链条(8)和从动链轮(9)构成链条传动机构，安装在动力传递转轴(5)和开沟装置的同一侧，主动链条(7)依次通过双链条(8)和从动链轮(9)将动力和运动传递给开沟装置。

5.根据权利要求4所述的一种适用于高海拔寒冷地区天然草地地表层的开沟系统，其特征在于：所述开沟装置包括刀盘安装轴(10)、法兰型刀盘(11)、开沟刀(12)；所述刀盘安装轴(10)与从动链轮(9)连接在一起，刀盘安装轴(10)上沿其轴线等距离安装有若干个法兰型刀盘(11)，每个法兰型刀盘(11)上开有若干个孔，所述孔用于安装开沟刀(12)。

6.根据权利要求5所述的一种适用于高海拔寒冷地区天然草地地表层的开沟系统，其特征在于：还包括螺栓(13)，所述开沟刀(12)与法兰型刀盘(11)通过螺栓(13)连接在一起。

7.根据权利要求5所述的一种适用于高海拔寒冷地区天然草地地表层的开沟系统，其特征在于：所述动力传递转轴(5)与主动链轮(7)的连接采用焊接方式，所述从动链轮(9)与刀盘安装轴(10)的连接采用焊接方式，所述刀盘安装轴(10)与法兰型刀盘(11)的连接采用焊接方式。

8.根据权利要求5所述的一种适用于高海拔寒冷地区天然草地地表层的开沟系统，其特征在于：所述刀盘安装轴(10)上沿其轴线等距离安装有六个法兰型刀盘(11)，每个法兰型刀盘(11)上开有二十个孔，用于安装十片开沟刀(12)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的一种适用于高海拔寒冷地区天然草地地表层的开沟系统，其特征在于：所述外加动力包括拖拉机柴油机。

10.根据权利要求9所述的一种适用于高海拔寒冷地区天然草地地表层的开沟系统，其特征在于：所述开沟刀的材料采用高锰钢。