CN111226565A - 一种用于挖掘菊芋块茎的二段式振动挖掘铲 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种用于挖掘菊芋块茎的二段式振动挖掘铲，包括安装架、挡土板、一段挖土铲和二段碎土铲，一段挖土铲、二段碎土铲均设置在安装架的同侧，且二段碎土铲设置在一段挖土铲与安装架之间，安装架包括龙门型框架和偏心轴支撑架，一段挖土铲包括前端横梁、侧边三角平面铲、长三角平面铲和中央三角平面铲，二段碎土铲包括长条形挖掘铲和后端横梁。本发明通过前后设置挖土铲和碎土铲组成二段式振动挖掘铲，并通过铰接在挡土板上形成不同水平倾角，且偏心轴转动时使挖土铲和碎土铲各自具有不同的振动幅值，有效提高了土壤的碎土效果，降低了挖掘阻力，适应菊芋块茎的生长特点。
Description
技术领域
本发明属于农业机械技术领域，尤其是一种用于挖掘菊芋块茎的二段式振动挖掘铲。
背景技术
菊芋又称洋姜、鬼子姜，菊科向日葵属多年生草本植物。菊芋对环境的适应性强，可以耐严寒、盐碱等，而且其具有巨大的经济价值，所以在国内的种植范围广。国内的收获菊芋的收获多用固定式的平面铲挖掘，或者使用马铃薯挖掘机收获。但是马铃薯种植的农艺有要求和生长特性与菊芋块茎不完全相同，菊芋其株距一般为40-50cm，行距一般为60-80cm，块茎的生长深度在25-30cm，根系发达，单株产量大。
国内在作物块茎挖掘铲这方面多依照马铃薯的特性进行设计，挖掘铲的水平倾角一般设定在18-25°，水平倾角越小，入土性能越好，挖掘阻力越小，但碎土性能差；若水平倾角过小也存在着挖掘阻力的急剧增加的可能性。一般的固定式的挖掘铲为了减少挖掘阻力和壅土现象，将水平倾角设计为20°左右；中国专利CN107318340A公开的仿形挖掘铲通过改变内、外曲率大小来提高碎土性能和降低挖掘阻力；振动式挖掘铲通过振动频率和振动幅值来破坏土壤内部机构，来达到提高碎土性和减少挖掘阻力的目的。
对比菊芋种植和生长特性，其在运用到菊芋收获时，往往会有挖掘深度(马铃薯的生长深度在12-20cm)不够，收净率不足的问题。在这个过程还伴随着挖掘阻力大，碎土效果不好的问题。虽然中国专利CN208300300U公布了一种菊芋收获机，但是在菊芋块茎挖掘铲方面没有做出明显的改进。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种用于挖掘菊芋块茎的二段式振动挖掘铲，通过前后设置挖土铲和碎土铲组成二段式振动挖掘铲，并通过铰接在挡土板上形成不同水平倾角，且偏心轴转动时使挖土铲和碎土铲各自具有不同的振动幅值，有效提高了土壤的碎土效果，降低了挖掘阻力，适应菊芋块茎的生长特点。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种用于挖掘菊芋块茎的二段式振动挖掘铲，包括安装架、挡土板、一段挖土铲和二段碎土铲，一段挖土铲、二段碎土铲均设置在安装架的同一侧，且二段碎土铲设置在一段挖土铲与安装架之间，一段挖土铲与二段碎土铲之间设有重叠处并形成高度差和角度差，其中：安装架包括龙门型框架和偏心轴支撑架，龙门型框架通过焊接或螺栓固定在菊芋挖掘机上，两片挡土板分别焊接在龙门型框架的两竖杆上，两个偏心轴支撑架分别安装在龙门型框架的横杆上，两根偏心轴分别贯穿安装在偏心轴支撑架上，且两根偏心轴的内端均连接有链轮，所述链轮用于与外接动力装置连接；一段挖土铲包括前端横梁、侧边三角平面铲、长三角平面铲和中央三角平面铲，所述侧边三角平面铲、长三角平面铲和中央三角平面铲均焊接在前端横梁上，前端横梁的两端分别铰接在挡土板上使侧边三角平面铲、长三角平面铲和中央三角平面铲形成水平倾角；侧边三角平面铲、长三角平面铲和中央三角平面铲均位于同一平面，其中两片侧边三角平面铲分别设置在两端部，两片中央三角平面铲设置在中间，两片长三角平面铲分别设置在侧边三角平面铲和中央三角平面铲之间，侧边三角平面铲、长三角平面铲和中央三角平面铲的末端均设有刃口；二段碎土铲包括长条形挖掘铲和后端横梁，所述长条形挖掘铲焊接在后端横梁上，后端横梁的两端分别铰接在挡土板上使长条形挖掘铲形成水平倾角；长条形挖掘铲的末端覆盖侧边三角平面铲、长三角平面铲、中央三角平面铲的首端，前端横梁的两端与后端横梁的两端分别通过两根短连杆连接，后端横梁的两端还分别与两根长连杆的一端铰接，两根长连杆的另一端分别铰接在两根偏心轴的外端。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明通过前后设置挖土铲和碎土铲组成二段式振动挖掘铲，并通过铰接在挡土板上形成不同水平倾角，且偏心轴转动时使挖土铲和碎土铲各自具有不同的振动幅值，有效提高了土壤的碎土效果，降低了挖掘阻力，适应菊芋块茎的生长特点。
附图说明
图1为二段式振动挖掘铲的工作原理图。
图2为二段式振动挖掘铲的轴测图。
图3为二段式振动挖掘铲的二段碎土铲轴测图。
图4为二段式振动挖掘铲的一段挖土铲轴测。
图5为二段式振动挖掘铲的安装架轴测图。
附图标记含义：1：链轮，2：挡土板，3：短连杆，4：二段碎土铲，4-1：条形挖掘铲，4-2：后端横梁，5：一段挖土铲，5-1：前端横梁，5-2：侧三角形挖掘铲，5-3：长三角形挖掘铲，5-4：中央三角形挖掘铲，6：长连杆，7：安装架，7-1：龙门型框架，7-2：偏心轴支撑架，8：偏心轴。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
一种用于挖掘菊芋块茎的二段式振动挖掘铲，包括安装架7、挡土板2、一段挖土铲5和二段碎土铲4，一段挖土铲5、二段碎土铲4均设置在安装架7的同一侧，且二段碎土铲4设置在一段挖土铲5与安装架7之间，一段挖土铲5与二段碎土铲4之间设有重叠处并形成高度差和角度差。
安装架7包括龙门型框架7-1和偏心轴支撑架7-2，龙门型框架7-1的背面通过焊接或螺栓固定在菊芋挖掘机上，两片挡土板2分别焊接在龙门型框架7-1的两竖杆的正面，两个偏心轴支撑架7-2分别安装在龙门型框架7-1的横杆正面，两根偏心轴8分别贯穿安装在偏心轴支撑架7-2上，且两根偏心轴8的内端均连接有链轮1，所述链轮1用于与外接动力装置连接。
一段挖土铲5包括前端横梁5-1、侧边三角平面铲5-2、长三角平面铲5-3和中央三角平面铲5-4，所述侧边三角平面铲5-2、长三角平面铲5-3和中央三角平面铲5-4均焊接在前端横梁5-1上，前端横梁5-1的两端分别铰接在挡土板2上使侧边三角平面铲5-2、长三角平面铲5-3和中央三角平面铲5-4形成水平倾角；侧边三角平面铲5-2、长三角平面铲5-3和中央三角平面铲5-4均位于同一平面，其中两片侧边三角平面铲5-2分别设置在两端部，两片中央三角平面铲5-4设置在中间，两片长三角平面铲5-3分别设置在侧边三角平面铲5-2和中央三角平面铲5-4之间，侧边三角平面铲5-2、长三角平面铲5-3和中央三角平面铲5-4的末端均设有刃口。
二段碎土铲4包括长条形挖掘铲4-1和后端横梁4-2，所述长条形挖掘铲4-1焊接在后端横梁4-2上，后端横梁4-2的两端分别铰接在挡土板2上使长条形挖掘铲4-1形成水平倾角；长条形挖掘铲4-1的末端覆盖侧边三角平面铲5-2、长三角平面铲5-3、中央三角平面铲5-4的首端，前端横梁5-1的两端与后端横梁4-2的两端分别通过两根短连杆3连接，后端横梁4-2的两端还分别与两根长连杆6的一端铰接，两根长连杆6的另一端分别铰接在两根偏心轴8的外端。
实施例1
一种用于挖掘菊芋块茎的二段式振动挖掘铲，如图2所示，包括安装架7、挡土板2、一段挖土铲5和二段碎土铲4。一段挖土铲5、二段碎土铲4均设置在安装架7的同一侧，且二段碎土铲4设置在一段挖土铲5与安装架7之间，一段挖土铲5与二段碎土铲4之间设有重叠处并形成高度差和角度差，一段挖土铲5和二段碎土铲4的幅宽均为1.6米，利用一段挖土铲5、二段碎土铲4之间的水平角度差，可以获得一个较大的挖掘深度。
安装架7包括龙门型框架7-1和偏心轴支撑架7-2，如图5所示。龙门型框架7-1通过焊接或螺栓固定在菊芋挖掘机上，两片挡土板2分别焊接在龙门型框架7-1的两竖杆上。两个偏心轴支撑架7-2分别安装在龙门型框架7-1的横杆上，两根偏心轴8分别贯穿安装在偏心轴支撑架7-2上。且两根偏心轴8的内端均连接有链轮1，所述链轮1用于与外接动力装置连接。
一段挖土铲5包括前端横梁5-1、侧边三角平面铲5-2、长三角平面铲5-3和中央三角平面铲5-4，如图4所示。所述侧边三角平面铲5-2、长三角平面铲5-3和中央三角平面铲5-4均焊接在前端横梁5-1上，前端横梁5-1的两端分别铰接在挡土板2上使侧边三角平面铲5-2、长三角平面铲5-3和中央三角平面铲5-4形成12°～15°的水平倾角，所述铰接处设有一块钢板以增加连接处的强度。侧边三角平面铲5-2、长三角平面铲5-3和中央三角平面铲5-4均位于同一平面，其中两片侧边三角平面铲5-2分别设置在两端部，两片中央三角平面铲5-4设置在中间，两片长三角平面铲5-3分别设置在侧边三角平面铲5-2和中央三角平面铲5-4之间，且两片长三角平面铲5-3之间的中心距离为0.8米，以适用大多数菊芋的行距，菊芋的行距一般为60-80cm。侧边三角平面铲5-2、长三角平面铲5-3和中央三角平面铲5-4的末端均设有刃口，刃口处均镀有一层合金，以提高刃口处的耐磨性。
二段碎土铲4包括长条形挖掘铲4-1和后端横梁4-2，如图3所示。所述长条形挖掘铲4-1焊接在后端横梁4-2上，后端横梁4-2的两端分别铰接在挡土板2上使长条形挖掘铲4-1形成25°～28°的水平倾角，所述铰接处设有一块钢板以增加连接处的强度。长条形挖掘铲4-1的末端覆盖侧边三角平面铲5-2、长三角平面铲5-3、中央三角平面铲5-4的首端，前端横梁5-1的两端与后端横梁4-2的两端分别通过两根短连杆3连接，后端横梁4-2的两端还分别与两根长连杆6的一端铰接，两根长连杆6的另一端分别铰接在两根偏心轴8的外端。
实施例2
如图1所示，AB段为一段挖土铲5，CD段为二段碎土铲4，ab段为偏心轴8，bc段为长连杆6，ef段为短连杆3，g点为一段挖土铲5与挡土板2的铰接点，d点为二段碎土铲4与挡土板2的铰接点，c点为长连杆6与二段碎土铲4的铰接点，e、f分别为短连杆3与一段挖土铲5、二段碎土铲4的铰接点，同时满足：LAg/Lgf≤LCd/Led＜LCd/Ldc。
动力通过链轮1引入二段式振动挖掘铲中，通过连杆机构将振动依次传递至二段碎土铲4、一段挖土铲5。本方案中采用了偏心轴8、长连杆6和二段碎土铲4组成曲柄摇杆机构，将链轮1的转动变为二段碎土铲4的摇摆振动，通过偏心轴的转动使二段碎土铲4完成一个上下摇摆振动。然后采用了二段碎土铲4、短连杆3和一段挖土铲5组成双摇杆机构，进一步将二段碎土铲4的摇摆振动变为一段挖土铲5的摇摆振动。一段挖土铲5的振动幅值要小于二段碎土铲4的振动幅值，并且保证在振动时一段挖土铲5与二段碎土铲4的铲面不发生干涉。一段挖土铲5与二段碎土铲4在过度区的水平投影上存在一段重合长度，即AB与CD之间水平有重合，用于防止二次挖土，在垂直投影上，C点要低于B点的高度。
链轮1与外接动力装置连接，通过链传动将动力传递至偏心轴8上，偏心轴8旋转，再通过连杆机构作用在AB段铲面和CD段铲面上，使两段铲面产生两种振动幅值。AB段的水平倾角小(12-15°)，振动幅值小，使得其在作业时具有很好的入土效果、较低的挖掘阻力和一定的碎土性。CD段的水平倾角大(25-28°)，振动幅值大，增加了挖掘深度和碎土效果，更大程度上破碎已经挖掘上来的土壤，将菊芋块茎暴露出来，减轻了后续筛土分离的负担。AB段到CD段的过度部分存在一个角度差和高度差，所以在土壤和菊芋块茎沿铲面上升到点B(C)处时，土壤会受到重力的作用发生一定的断裂效果，也会受到两个铲面的挤压和振动作用，加大土壤破碎程度，且AB段到CD段的过度区也存在一定长度的重合，防止因为土壤泄露而导致的二次挖掘。
实施例3
本方案的用于挖掘菊芋块茎的二段式振动挖掘铲的作业过程如下：
一段挖土铲5的水平倾角小，有较小的挖掘阻力，土壤和菊芋块茎沿一段挖土铲5(AB段)的铲面上升，通过小幅值的振动和抬升，对挖掘上来的土壤进行初步的破碎。在一段挖土铲5与二段碎土铲4的铲面过度区域，通过两铲面之间的高度差和角度差，使土壤条断裂和挤压，加速土壤的破碎。二段碎土铲4(CD段)的铲面具有较大的水平倾角和振动幅值，将土壤的破碎效果扩大到最大。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种用于挖掘菊芋块茎的二段式振动挖掘铲，其特征在于，包括安装架(7)、挡土板(2)、一段挖土铲(5)和二段碎土铲(4)，一段挖土铲(5)、二段碎土铲(4)均设置在安装架(7)的同一侧，且二段碎土铲(4)设置在一段挖土铲(5)与安装架(7)之间，一段挖土铲(5)与二段碎土铲(4)之间设有重叠处并形成高度差和角度差，其中：
安装架(7)包括龙门型框架(7-1)和偏心轴支撑架(7-2)，龙门型框架(7-1)通过焊接或螺栓固定在菊芋挖掘机上，两片挡土板(2)分别焊接在龙门型框架(7-1)的两竖杆上，两个偏心轴支撑架(7-2)分别安装在龙门型框架(7-1)的横杆上，两根偏心轴(8)分别贯穿安装在偏心轴支撑架(7-2)上，且两根偏心轴(8)的内端均连接有链轮(1)，所述链轮(1)用于与外接动力装置连接；
一段挖土铲(5)包括前端横梁(5-1)、侧边三角平面铲(5-2)、长三角平面铲(5-3)和中央三角平面铲(5-4)，所述侧边三角平面铲(5-2)、长三角平面铲(5-3)和中央三角平面铲(5-4)均焊接在前端横梁(5-1)上，前端横梁(5-1)的两端分别铰接在挡土板(2)上使侧边三角平面铲(5-2)、长三角平面铲(5-3)和中央三角平面铲(5-4)形成水平倾角；侧边三角平面铲(5-2)、长三角平面铲(5-3)和中央三角平面铲(5-4)均位于同一平面，其中两片侧边三角平面铲(5-2)分别设置在两端部，两片中央三角平面铲(5-4)设置在中间，两片长三角平面铲(5-3)分别设置在侧边三角平面铲(5-2)和中央三角平面铲(5-4)之间，侧边三角平面铲(5-2)、长三角平面铲(5-3)和中央三角平面铲(5-4)的末端均设有刃口；
二段碎土铲(4)包括长条形挖掘铲(4-1)和后端横梁(4-2)，所述长条形挖掘铲(4-1)焊接在后端横梁(4-2)上，后端横梁(4-2)的两端分别铰接在挡土板(2)上使长条形挖掘铲(4-1)形成水平倾角；长条形挖掘铲(4-1)的末端覆盖侧边三角平面铲(5-2)、长三角平面铲(5-3)、中央三角平面铲(5-4)的首端，前端横梁(5-1)的两端与后端横梁(4-2)的两端分别通过两根短连杆(3)连接，后端横梁(4-2)的两端还分别与两根长连杆(6)的一端铰接，两根长连杆(6)的另一端分别铰接在两根偏心轴(8)的外端。
2.根据权利要求1所述的用于挖掘菊芋块茎的二段式振动挖掘铲，其特征在于，一段挖土铲(5)的水平倾角小于二段碎土铲(4)的水平倾角，且一段挖土铲(5)的振动幅度小于二段碎土铲(4)的振动幅度。
3.根据权利要求1或2所述的用于挖掘菊芋块茎的二段式振动挖掘铲，其特征在于，所述一段挖土铲(5)的水平倾角为12°～15°，二段碎土铲(4)的水平倾角为25°～28°。
4.根据权利要求1所述的用于挖掘菊芋块茎的二段式振动挖掘铲，其特征在于，所述前端横梁(5-1)、后端横梁(4-2)与挡土板(2)的铰接处均焊接有一块钢板，用于增加局部连接强度。
5.根据权利要求1所述的用于挖掘菊芋块茎的二段式振动挖掘铲，其特征在于，所述侧边三角平面铲(5-2)、长三角平面铲(5-3)和中央三角平面铲(5-4)的刃口处均镀有一层合金，用于增加刃口耐磨度。
6.根据权利要求1所述的用于挖掘菊芋块茎的二段式振动挖掘铲，其特征在于，所述一段挖土铲(5)和二段碎土铲(4)的幅宽均为1.6米，一段挖土铲(5)的两片长三角平面铲(5-3)之间的中心距离为0.8米。
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