CN110754170A - 一种高压液体动态破茬开沟装置 - Google Patents

一种高压液体动态破茬开沟装置 Download PDF

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Abstract

一种高压液体动态破茬开沟装置属农业机械技术领域，本发明中支架的竖板与横梁固接；仿形稳压装置中二轴承外圈与支架中二沉孔内圈过盈连接，仿形稳压装置中左右端盖固接于支架的二沉孔左右端；弹簧上下端分别固接于支架和仿形稳压装置的弹簧座；破茬开沟器中设有二液体射流通道。在作业过程中，高压液体动态破茬开沟器在遇到地表坚硬土块、残茬或秸秆时，实现一定范围内贴合紧压障碍，达到上下仿形，保证切割效率，其切割效果构成动态挠性切割；本发明利用高压液体射流，选用对土壤耕作耕作、作物生长有益的水和液体肥料来切割残茬、秸秆，冲击土壤开沟，既能保证切割效率和开沟效果，又能补充、施加土壤和作物所需要的液态物质。

Description

一种高压液体动态破茬开沟装置
技术领域
本发明属于农业机械技术领域，具体为一种高压液体动态破茬开沟装置。
背景技术
免耕是现代农业保护性耕作技术的主要耕作方式之一，是指对前茬作物的残茬和秸秆进行还田的基础上，不进行耕整地，下茬作物直接播种作业。由于对残茬和秸秆的还田处理，免耕播种机在作业过程中，会遇到残茬、秸秆难以彻底切断、开沟器堵塞的问题，从而影响后续播种质量。现有圆盘破茬开沟装置大致分为两类，驱动式和被动式，驱动式破茬效果较好，但动力消耗大，对土壤扰动大；被动式破茬效果较差，大重量机具进地作业造成土壤的压实与板结。
水切割技术由于其精度高、无热变形、切口平整、无污染等优点现已用于金属加工、制造业、陶瓷石材和现代医学等领域。但目前并没有田间作业切割的相关设备。田间作业不同于上述领域作业，作业环境更加复杂，切割刀与田间待切物的切割距离变化不定，难以确保进行有效切割。
发明内容
针对背景技术中存在的问题，本发明提供了一种高压液体动态破茬开沟装置，能够在不需要大重量配重的情况下，利用高压液体射流，选用对土壤耕作耕作、作物生长有益的水和液体肥料来进行切割残茬、秸秆，冲击土壤开沟，既能保证切割效率和开沟效果，又能适当补充、施加土壤和作物所需要的液态物质。
本发明由支架A、仿形稳压装置B、横梁1、紧固件Ⅰ2、紧固件Ⅱ3和弹簧4组成，其中支架A的竖板6经紧固件Ⅰ2和紧固件Ⅱ3与横梁1固接；仿形稳压装置B中轴承Ⅰ16的外圈与支架A中沉孔Ⅰ12的内圈过盈连接，仿形稳压装置B中轴承Ⅱ22的外圈与支架A中沉孔Ⅱ13的内圈过盈连接，仿形稳压装置B中左端盖15经螺钉组Ⅰ14固接于支架A中沉孔Ⅰ12的左端；仿形稳压装置B中右端盖20经螺钉组Ⅱ21固接于支架A中沉孔Ⅱ13的右端；弹簧4上端固接于支架A的弹簧座Ⅰ9；弹簧4下端固接于仿形稳压装置B的弹簧座Ⅱ23。
所述的支架A由竖板6、横板7、销Ⅰ8、弹簧座Ⅰ9、立板Ⅰ10和立板Ⅱ11组成，其中竖板6上设有四个孔的孔组5；竖板6下端的圆弧角30°＜α1＜40°；横板7前端与竖板6下端的夹角145°＜α2＜155°；立板Ⅰ10下端设有沉孔Ⅰ12，立板Ⅰ10上端固接于竖板6与横板7连接处的下面靠左；立板Ⅱ11下端设有沉孔Ⅱ13，立板Ⅱ11上端固接于竖板6与横板7连接处的下面靠右；弹簧座Ⅰ9固接于横板7的下面靠后中心，销Ⅰ8固接于弹簧座Ⅰ9上部。
所述的仿形稳压装置B由螺钉组Ⅰ14、左端盖15、轴承Ⅰ16、左轴17、液体射流管18、右轴19、右端盖20、螺钉组Ⅱ21、轴承Ⅱ22、弹簧座Ⅱ23、销Ⅱ24和破茬开沟器25组成，其中螺钉组Ⅰ14、左端盖15、轴承Ⅰ16和左轴17自左至右顺序排列，且位于破茬开沟器25左侧，轴承Ⅰ16内圈与左轴17左端过盈连接，左轴17右端固接于破茬开沟器25左侧靠前；螺钉组Ⅱ21、右端盖20、轴承Ⅱ22和右轴19自右至左顺序排列，且位于破茬开沟器25右侧，轴承Ⅱ22内圈与右轴19右端过盈连接，右轴19左端固接于破茬开沟器25右侧靠前；弹簧座Ⅱ23下端固接于破茬开沟器25后端上面，销Ⅱ24固接于弹簧座Ⅱ23下部。
所述的破茬开沟器25内设有液体射流通道Ⅰ26和液体射流通道Ⅱ27，液体射流管18下端固接于破茬开沟器25的液体射流通道Ⅰ26和液体射流通道Ⅱ27汇集处；液体射流通道Ⅰ26和液体射流通道Ⅱ27的汇集处出口位于破茬开沟器25上端两曲面的相切处，液体射流通道Ⅰ26和液体射流通道Ⅱ27成40°＜α＜60°夹角分布；以破茬开沟器25上端两曲面的相切处切线的中点为坐标系原点o，该切线的外侧端点为o’，破茬开沟器25正面轮廓由o’a曲线、ab曲线、bc曲线、cd直线、de直线、eo’曲线顺序连接而成；bc曲线为破茬开沟器25外侧压刃曲线，ad曲线为破茬开沟器25曲线；在o、b、c连接形成的平面内，o为原点，建立平面坐标系o-xy,曲线bc下方方程所表示曲线的一部分：
x2+y2＝10000,β＝155°
在o’、a、d、e连接形成的平面内，直线de＝6mm；以o’为原点，建立平面坐标系o’-x’y’,曲线ad为下方方程所表示曲线的一部分：
x'2+y'2＝9216,γ＝170°
曲线o’a为下方方程所表示曲线的一部分：
(x'-50)2+y'2＝2500,λ＝147°
曲线eo’为下方方程所表示曲线的一部分：
(x'+50)2+y'2＝2500,μ＝129°
在a、b、c、d连接形成的平面内，直线cd＝8mm；
在以o为坐标原点，oo’为Z轴，o、b、c连接形成的平面为做表面，建立三维坐标系o-XYZ，曲线ab的参数方程为：
Figure BDA0002294725870000021
其中：15°＜θ＜17°。
所述破茬开沟器25不同于背景技术中所提及相关领域的高压水射流切割，所采用的高压液体为对土壤耕作、作物生长有益的水和液态肥料，但要注意施用的量。
本发明的工作原理和过程是：
当使用本发明进行破茬开沟时，将液体射流管18通入高压液体，破茬开沟器25在行进时所经过的残茬、秸秆都会被由液体射流通道Ⅰ26和液体射流通道Ⅱ27喷出的高压液体切断，并且高压液体冲击土壤，达到开沟的效果；破茬开沟器25始终与地面、残茬和秸秆接触，由于行进方向前端有轴承Ⅰ16和轴承Ⅱ22固定，后端连有弹簧4，每当遇到地表坚硬土块、残茬或者秸秆时，会自动实现在一定范围内贴合紧压障碍，越过恶劣作业环境后实时复位，达到上下仿形；破茬开沟器25始终与地面、残茬和秸秆接触，保证了高压液体射流出口与残茬、秸秆的距离足够近，并且由于上下仿形运动，其切割效果也构成了动态挠性切割。
本发明与现有技术相比，本发明的优势在于：
一、高压液体动态破茬开沟器始终与地面、残茬和秸秆接触，在遇到地表坚硬土块、残茬或者秸秆时自动实现在一定范围内贴合紧压障碍，越过恶劣作业环境后实时复位，达到上下仿形，避免了对高压液体动态破茬开沟器产生冲击而导致的磨损破坏，延长使用寿命。
二、高压液体动态破茬开沟器始终与地面、残茬和秸秆接触，保证了高压液体射流出口与残茬、秸秆的距离足够近，其切割效果也构成了动态挠性切割。
三、相比传统破茬开沟技术装备，本发明利用高压液体射流，选用对土壤耕作耕作、作物生长有益的水和液体肥料来切割残茬、秸秆，冲击土壤开沟，既能保证切割效率和开沟效果，又能补充、施加土壤和作物所需要的液态物质。
附图说明
图1为高压液体动态破茬开沟装置的轴侧图
图2为支架A的轴侧图
图3为仿形稳压装置B的安装示意图
图4为破茬开沟器25的轴侧图
图5为破茬开沟器25的后视图
图6为破茬开沟器25的剖视图
图7为支架A的结构示意图
图8为破茬开沟器25的侧视图
其中：A.支架 B.仿形稳压装置 1.横梁 2.紧固件Ⅰ 3.紧固件Ⅱ 4.弹簧 5.孔组6.竖板 7.横板 8.销Ⅰ 9.弹簧座Ⅰ 10.立板Ⅰ 11.立板Ⅱ 12.沉孔Ⅰ 13.沉孔Ⅱ 14.螺钉组Ⅰ 15.左端盖 16.轴承Ⅰ 17.左轴 18.液体射流管 19.右轴 20.右端盖 21.螺钉组Ⅱ 22.轴承Ⅱ 23.弹簧座Ⅱ 24.销Ⅱ 25.破茬开沟器 26.液体射流通道Ⅰ 27.液体射流通道Ⅱ
具体实施方式
下面结合附图以及实施实例对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明由支架A、仿形稳压装置B、横梁1、紧固件Ⅰ2、紧固件Ⅱ3和弹簧4组成，其中支架A的竖板6经紧固件Ⅰ2和紧固件Ⅱ3与横梁1固接；仿形稳压装置B中轴承Ⅰ16的外圈与支架A中沉孔Ⅰ12的内圈过盈连接，仿形稳压装置B中轴承Ⅱ22的外圈与支架A中沉孔Ⅱ13的内圈过盈连接，仿形稳压装置B中左端盖15经螺钉组Ⅰ14固接于支架A中沉孔Ⅰ12的左端；仿形稳压装置B中右端盖20经螺钉组Ⅱ21固接于支架A中沉孔Ⅱ13的右端；弹簧4上端固接于支架A的弹簧座Ⅰ9；弹簧4下端固接于仿形稳压装置B的弹簧座Ⅱ23。
如图2和图7所示，所述的支架A由竖板6、横板7、销Ⅰ8、弹簧座Ⅰ9、立板Ⅰ10和立板Ⅱ11组成，其中竖板6上设有四个孔的孔组5；竖板6下端的圆弧角30°＜α1＜40°；横板7前端与竖板6下端的夹角145°＜α2＜155°；立板Ⅰ10下端设有沉孔Ⅰ12，立板Ⅰ10上端固接于竖板6与横板7连接处的下面靠左；立板Ⅱ11下端设有沉孔Ⅱ13，立板Ⅱ11上端固接于竖板6与横板7连接处的下面靠右；弹簧座Ⅰ9固接于横板7的下面靠后中心，销Ⅰ8固接于弹簧座Ⅰ9上部。
如图3所示，所述的仿形稳压装置B由螺钉组Ⅰ14、左端盖15、轴承Ⅰ16、左轴17、液体射流管18、右轴19、右端盖20、螺钉组Ⅱ21、轴承Ⅱ22、弹簧座Ⅱ23、销Ⅱ24和破茬开沟器25组成，其中螺钉组Ⅰ14、左端盖15、轴承Ⅰ16和左轴17自左至右顺序排列，且位于破茬开沟器25左侧，轴承Ⅰ16内圈与左轴17左端过盈连接，左轴17右端固接于破茬开沟器25左侧靠前；螺钉组Ⅱ21、右端盖20、轴承Ⅱ22和右轴19自右至左顺序排列，且位于破茬开沟器25右侧，轴承Ⅱ22内圈与右轴19右端过盈连接，右轴19左端固接于破茬开沟器25右侧靠前；弹簧座Ⅱ23下端固接于破茬开沟器25后端上面，销Ⅱ24固接于弹簧座Ⅱ23下部。
如图4至图6所示，破茬开沟器25内设有两个直径为0.3mm的液体射流通道Ⅰ26和液体射流通道Ⅱ27，液体射流管18下端固接于破茬开沟器25的液体射流通道Ⅰ26和液体射流通道Ⅱ27汇集处；液体射流通道Ⅰ26和液体射流通道Ⅱ27的两个出口在破茬开沟器25的压刃处，汇集处出口位于破茬开沟器25上端两曲面的相切处，液体射流通道Ⅰ26和液体射流通道Ⅱ27成40°＜α＜60°夹角分布。
如图8所示，以破茬开沟器(25)上端两曲面的相切处切线的中点为坐标系原点o，该切线的外侧端点为o’，破茬开沟器(25)正面轮廓由o’a曲线、ab曲线、bc曲线、cd直线、de直线、eo’曲线顺序连接而成；bc曲线为破茬开沟器(25)外侧压刃曲线，ad曲线为破茬开沟器(25)曲线；
在o、b、c连接形成的平面内，o为原点，建立平面坐标系o-xy,曲线bc下方方程所表示曲线的一部分：
x2+y2＝10000,β＝155°
在o’、a、d、e连接形成的平面内，直线de＝6mm；以o’为原点，建立平面坐标系o’-x’y’,曲线ad为下方方程所表示曲线的一部分：
x'2+y'2＝9216,γ＝170°
曲线o’a为下方方程所表示曲线的一部分：
(x'-50)2+y'2＝2500,λ＝147°
曲线eo’为下方方程所表示曲线的一部分：
(x'+50)2+y'2＝2500,μ＝129°
在a、b、c、d连接形成的平面内，直线cd＝8mm；
在以o为坐标原点，oo’为Z轴，o、b、c连接形成的平面为坐标表面，建立三维坐标系o-XYZ，曲线ab的参数方程为：
所述的破茬开沟器25内设有液体射流通道Ⅰ26和液体射流通道Ⅱ27，液体射流管18下端固接于破茬开沟器25的液体射流通道Ⅰ26和液体射流通道Ⅱ27汇集处；液体射流通道Ⅰ26和液体射流通道Ⅱ27的汇集处出口位于破茬开沟器25上端两曲面的相切处，液体射流通道Ⅰ26和液体射流通道Ⅱ27成40°＜α＜60°夹角分布；以破茬开沟器25上端两曲面的相切处切线的中点为坐标系原点o，该切线的外侧端点为o’，破茬开沟器25正面轮廓由o’a曲线、ab曲线、bc曲线、cd直线、de直线、eo’曲线顺序连接而成；bc曲线为破茬开沟器25外侧压刃曲线，ad曲线为破茬开沟器25曲线；在o、b、c连接形成的平面内，o为原点，建立平面坐标系o-xy,曲线bc下方方程所表示曲线的一部分：
x2+y2＝10000,β＝155°
在o’、a、d、e连接形成的平面内，直线de＝6mm；以o’为原点，建立平面坐标系o’-x’y’,曲线ad为下方方程所表示曲线的一部分：
x'2+y'2＝9216,γ＝170°
曲线o’a为下方方程所表示曲线的一部分：
(x'-50)2+y'2＝2500,λ＝147°
曲线eo’为下方方程所表示曲线的一部分：
(x'+50)2+y'2＝2500,μ＝129°
在a、b、c、d连接形成的平面内，直线cd＝8mm；
在以o为坐标原点，oo’为Z轴，o、b、c连接形成的平面为做表面，建立三维坐标系o-XYZ，曲线ab的参数方程为：
Figure BDA0002294725870000051
其中：15°＜θ＜17°。
在本实施例中，弹簧4材料为碳素钢。
在本实施例中，因破茬开沟器25还要通过高压液体，为保证作业效果，选用硬质合金作为材料。

Claims (5)

1.一种高压液体动态破茬开沟装置，其特征在于，由支架(A)、仿形稳压装置(B)、横梁(1)、紧固件Ⅰ(2)、紧固件Ⅱ(3)和弹簧(4)组成，其中支架(A)的竖板(6)经紧固件Ⅰ(2)和紧固件Ⅱ(3)与横梁(1)固接；仿形稳压装置(B)中轴承Ⅰ(16)的外圈与支架(A)中沉孔Ⅰ(12)的内圈过盈连接，仿形稳压装置(B)中轴承Ⅱ(22)的外圈与支架(A)中沉孔Ⅱ(13)的内圈过盈连接，仿形稳压装置(B)中左端盖(15)经螺钉组Ⅰ(14)固接于支架(A)中沉孔Ⅰ(12)的左端；仿形稳压装置(B)中右端盖(20)经螺钉组Ⅱ(21)固接于支架(A)中沉孔Ⅱ(13)的右端；弹簧(4)上端固接于支架(A)的弹簧座Ⅰ(9)；弹簧(4)下端固接于仿形稳压装置(B)的弹簧座Ⅱ(23)。
2.按权利要求1所述的高压液体动态破茬开沟装置，其特征在于，所述的支架(A)由竖板(6)、横板(7)、销Ⅰ(8)、弹簧座Ⅰ(9)、立板Ⅰ(10)和立板Ⅱ(11)组成，其中竖板(6)上设有四个孔的孔组(5)；竖板(6)下端的圆弧角30°＜α1＜40°；横板(7)前端与竖板(6)下端的夹角145°＜α2＜155°；立板Ⅰ(10)下端设有沉孔Ⅰ(12)，立板Ⅰ(10)上端固接于竖板(6)与横板(7)连接处的下面靠左；立板Ⅱ(11)下端设有沉孔Ⅱ(13)，立板Ⅱ(11)上端固接于竖板(6)与横板(7)连接处的下面靠右；弹簧座Ⅰ(9)固接于横板(7)的下面靠后中心，销Ⅰ(8)固接于弹簧座Ⅰ(9)上部。
3.按权利要求1所述的高压液体动态破茬开沟装置，其特征在于，所述的仿形稳压装置(B)由螺钉组Ⅰ(14)、左端盖(15)、轴承Ⅰ(16)、左轴(17)、液体射流管(18)、右轴(19)、右端盖(20)、螺钉组Ⅱ(21)、轴承Ⅱ(22)、弹簧座Ⅱ(23)、销Ⅱ(24)和破茬开沟器(25)组成，其中螺钉组Ⅰ(14)、左端盖(15)、轴承Ⅰ(16)和左轴(17)自左至右顺序排列，且位于破茬开沟器(25)左侧，轴承Ⅰ(16)内圈与左轴(17)左端过盈连接，左轴(17)右端固接于破茬开沟器(25)左侧靠前；螺钉组Ⅱ(21)、右端盖(20)、轴承Ⅱ(22)和右轴(19)自右至左顺序排列，且位于破茬开沟器(25)右侧，轴承Ⅱ(22)内圈与右轴(19)右端过盈连接，右轴(19)左端固接于破茬开沟器(25)右侧靠前；弹簧座Ⅱ(23)下端固接于破茬开沟器(25)后端上面，销Ⅱ(24)固接于弹簧座Ⅱ(23)下部。
4.按权利要求1所述的高压液体动态破茬开沟装置，其特征在于，所述的破茬开沟器(25)内设有液体射流通道Ⅰ(26)和液体射流通道Ⅱ(27)，液体射流管(18)下端固接于破茬开沟器(25)的液体射流通道Ⅰ(26)和液体射流通道Ⅱ(27)汇集处；液体射流通道Ⅰ(26)和液体射流通道Ⅱ(27)的汇集处出口位于破茬开沟器(25)上端两曲面的相切处，液体射流通道Ⅰ(26)和液体射流通道Ⅱ(27)成40°＜α＜60°夹角分布；以破茬开沟器(25)上端两曲面的相切处切线的中点为坐标系原点o，该切线的外侧端点为o’，破茬开沟器(25)正面轮廓由o’a曲线、ab曲线、bc曲线、cd直线、de直线、eo’曲线顺序连接而成；bc曲线为破茬开沟器(25)外侧压刃曲线，ad曲线为破茬开沟器(25)曲线；
在o、b、c连接形成的平面内，o为原点，建立平面坐标系o-xy,曲线bc下方方程所表示曲线的一部分：
x2+y2＝10000,β＝155°
在o’、a、d、e连接形成的平面内，直线de＝6mm；以o’为原点，建立平面坐标系o’-x’y’,曲线ad为下方方程所表示曲线的一部分：
x'2+y'2＝9216,γ＝170°
曲线o’a为下方方程所表示曲线的一部分：
(x'-50)2+y'2＝2500,λ＝147°
曲线eo’为下方方程所表示曲线的一部分：
(x'+50)2+y'2＝2500,μ＝129°
在a、b、c、d连接形成的平面内，直线cd＝8mm；
在以o为坐标原点，oo’为Z轴，o、b、c连接形成的平面为做表面，建立三维坐标系o-XYZ，曲线ab的参数方程为：
Figure FDA0002294725860000021
其中：15°＜θ＜17°。
5.按权利要求1所述的高压液体动态破茬开沟装置，其特征在于，所述破茬开沟器(25)所采用的液体为水和对土壤耕作、作物生长有益的液态肥料。
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