CN111357434A - 一种开沟机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种开沟机，该开沟机包括机架、动力部件、传动部件、刀盘，所述动力部件和传动部件都安装在机架上，所述刀盘安装在传动部件上，刀盘包括旋转支撑部位和开沟部位，所述开沟部位包括左旋切刀和右旋切刀，所述左旋切刀、右旋切刀、旋转支撑部位为一体结构，所述旋转支撑部位呈圆盘状结构，所述左旋切刀和右旋切刀都呈螺旋弯曲结构。开沟机优化了刀盘结构，促使泥土向刀盘两侧挤出，使泥土抛向远离传动部件的区域，由此避免了异物侵入传动部件的情况。
Description
技术领域
本发明涉及一种开沟机，尤其涉及开沟机上用的刀盘。
背景技术
工具之于农业现代化具有重要意义，开沟机作为农业工具，在农业生产中是重要的生产工具。开沟机按照发动机功率分为了大于73.5千瓦的大型开沟机和小于73.5千瓦的小型开沟机。开沟机按照行走方式可以分为轮式开沟机和履带式开沟机。开沟机按照传动方式可分为液压传动式开沟机和机械传动式开沟机。开沟机按照作业部件的结构分为刀盘式开沟机、刀链式开沟机、螺旋式开沟机和岩石牙轮式开沟机。刀盘式开沟机具有的优点包括旋转速度快，阻力较小、通用性强。这类开沟机主要由一个或者两个高速旋转的圆盘形状的刀盘进行开沟作业，刀盘两侧分别通过螺栓固定或者焊接固定有铣刀或者削壁刀。这种开沟机的开沟断面呈上口宽、沟底窄的倒梯形，沟深由圆盘直径决定，沟宽通过更换不同形状和尺寸的刀盘调节。
常见的小型刀盘式开沟机包括机架、动力部件、传动部件、刀盘，传动部件采用链条或者皮带传动。例如公布日为2015年12月9日、公布号为105133682A的名称为“开沟机”的中国专利，其公开了刀具总成10固定在刀具总成支架20上，刀具总成支架20与拖拉机相连，而从说明书附图图2中可以明确货值该刀具总成10通过皮带获得动力。刀具总成10包括刀片11和固定刀片11的刀盘座12，与刀盘座12相连的驱动机构驱动刀盘座12旋转，刀盘座12转动式固定连接在刀具总成支架20上。皮带直接暴露在外部。又如公布日为2018年11月6日、公布号为108738513A的名称为“一种用于山区小型农田用开沟机”的中国专利，其公开的开沟机适用于山区作业。该开沟机包括车体1，车体1内壁顶部的两侧均固定连接有第一缓冲杆2，第一缓冲杆2缓冲晃动的力度对车体1产生影响，两个第一缓冲杆2的底端固定连接有横板3，横板3底部的右侧转动连接有竖板4，竖板4的左侧固定连接有第一电机6，第一电机6输出轴的表面固定连接有第一皮带轮7，第一皮带轮7通过皮带8传动连接有第二皮带轮9，第二皮带轮9的轴心处通过连接轴固定连接有刀盘11。皮带8同样暴露在外部。
由此可见，小型刀盘式开沟机都存在一个问题，即传动部件暴露在机体表面。
开沟机的刀盘高速运动后甩出的泥土会撒向空中，而且现有的开沟机的刀盘在作业过程中是直接将泥土向后方的高处抛出，而此区域是会被用于布置传动部件。土层中不仅包含细沙、碎砾，还有富含纤维的植物的根茎组织。一旦碎砾、根茎被卷入传动部件便会带来安全隐患，轻则传动部件失效、重则引起安全事故，而且裸露的传动部件易受到细沙侵入而产生磨损问题。因此，现有技术中小型刀盘式开沟机的传动部件存在设计缺陷，容易受到异物侵入，传动部件工作性能不稳定。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何避免泥土朝向传动部件抛出，由此得到一种传动部件工作性能稳定的开沟机。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：该开沟机包括机架、动力部件、传动部件、刀盘，所述动力部件和传动部件都安装在机架上，所述刀盘安装在传动部件上，刀盘包括旋转支撑部位和开沟部位，所述开沟部位包括左旋切刀和右旋切刀，所述左旋切刀、右旋切刀、旋转支撑部位为一体结构，所述旋转支撑部位呈圆盘状结构，所述左旋切刀和右旋切刀都呈螺旋弯曲结构，所述左旋切刀的卷曲方向与右旋切刀的卷曲方向相反，所述左旋切刀、右旋切刀以间隔且等角度方式分布在旋转支撑部位上，所述左旋切刀到旋转支撑部位的中心线的距离等于右旋切刀到旋转支撑部位的中心线的距离，所述左旋切刀的一端设有呈尖端状的刮削部位Ⅰ、左旋切刀的侧边设有呈三角形的导向部位Ⅰ，所述刮削部位Ⅰ位于旋转支撑部位的一侧，所述导向部位Ⅰ的延伸方向朝向旋转支撑部位的一侧，所述右旋切刀的一端设有呈尖端状的刮削部位Ⅱ、右旋切刀的侧边设有呈三角形的导向部位Ⅱ，所述刮削部位Ⅱ位于旋转支撑部位的另一侧，所述导向部位Ⅱ的延伸方向朝向旋转支撑部位的另一侧，所述刮削部位Ⅰ到旋转支撑部位的中心线的距离等于刮削部位Ⅱ到旋转支撑部位的中心线的距离，所述导向部位Ⅰ到旋转支撑部位的中心线的距离等于导向部位Ⅱ到旋转支撑部位的中心线的距离，所述刮削部位Ⅰ到旋转支撑部位的中心线的距离大于导向部位Ⅰ到旋转支撑部位的中心线的距离。
在本技术方案中，为了能够避免挖出的泥土向开沟机后方高处位置抛出，对刀盘结构做了改进。刀盘为一体化结构，旋转支撑部位和开沟部位为一体。开沟部位左旋切刀和右旋切刀都设有刮削部位，刮削部位对土层形成“刮”和“削”的动作，并且“刮”和“削”的动作交替进行。这里的“刮”是指刮削部位紧紧贴着土层移动，把堆积在刮削部位前方的泥土剥离下来；“削”是指刮削部位与土层之间形成锐角角度，刮小部位倾斜于土层，而后通过刮削部位锋利的边缘剥离堆积在刮削部位前方的泥土。“削”的动作主要发生在左旋切刀和右旋切刀刚插入土层的时候以及即将脱离土层的时候，“刮”的动作主要发生在左旋切刀和右旋切刀嵌入在土层较深处时。也就是说，左旋切刀和右旋切刀在进入土层到脱离土层的阶段都经历了“削”泥土—“刮”泥土—“削”泥土的过程。该操作方式最大的好处在于引导剥离的泥土沿着螺旋弯曲左旋切刀或右旋切刀的内壁运动，控制泥土的运动方向，泥土最终在导向部位的作用下向着旋转支撑部位的一侧被挤出。由此，避免挖出的泥土向开沟机后方高处位置抛出。
本技术方案中，刮削部位到旋转支撑部位的中心线的距离大于导向部位到旋转支撑部位的中心线的距离，该设计直接阻碍了位于左旋切刀或右旋切刀内的泥土通过刮削部位沿着旋转支撑部位转动的切线方向被抛出的情况的发生，因此，使得左旋切刀或右旋切刀因螺旋弯曲而形成内凹部位可以暂时储存泥土，而这些泥土在下一个开沟动作时被新进入的泥土而向着旋转支撑部位的一侧被挤出。
开沟部位的最佳设置为，所述左旋切刀的一侧相对于旋转支撑部位的弯曲角度为八十七度、左旋切刀的另一侧相对于旋转支撑部位的弯曲角度为一百二十七度，所述左旋切刀在刮削部位Ⅰ的边角角度至多为六十八度，所述右旋切刀的一侧相对于旋转支撑部位的弯曲角度为八十七度、右旋切刀的另一侧相对于旋转支撑部位的弯曲角度为一百二十七度，所述右旋切刀在刮削部位Ⅱ的边角角度至多为六十八度。
旋转支撑部位上设有轻量化结构，所述轻量化结构包括环状加强筋、条状加强筋、通孔，所述环状加强筋的中心位于旋转支撑部位的中心线上，所述条状加强筋围绕旋转支撑部位的中心线等角度分布，所述条状加强筋的延伸方向与旋转支撑部位的半径的延伸方向重合，所述通孔位于相邻的两条条状加强筋之间。轻量化结构一方面降低旋转支撑部位的重量，另一方面是提高旋转支撑部位的内部应力。对刀盘施加工作载荷，其相应部位将产生一定程度的变形，同时内部产生应力与应变。应力是刀盘抵抗外部载荷时产生的力，数值上等于载荷与截面面积的比值，应力值的大小是判断刀盘强度是否满足要求、产品结构是否损坏的重要指标。开沟机作业环境的复杂性使得刀盘在作业过程中受到的力也十分复杂，这将影响刀盘的使用寿命。轻量化结构使旋转支撑部位的内部能够产生高大的应力，使刀盘的整体性能大大增强。
本发明采用上述技术方案：开沟机优化了刀盘结构，促使泥土向刀盘两侧挤出，使泥土抛向远离传动部件的区域，由此避免了异物侵入传动部件的情况。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步具体说明。
图1为本发明一种开沟机的主视图；
图2为图1在A-A处的剖视图；
图3为本发明一种开沟机的立体图；
图4为本发明一种开沟机的刀盘的主视图；
图5为图2在B处的局部放大图。
具体实施方式
如图1、2、3、4、5所示，开沟机包括机架1、动力部件2、传动部件、刀盘3、行走轮4、挡泥板5。
机架1包括底部横杆6、左扶手连杆7、右扶手连杆8、后轮9。左扶手连杆7和右扶手连杆8的结构相同，两者都固定在底部横杆6上，底部横杆6为笔直的杆状结构；固定后，左扶手连杆7和右扶手连杆8在底部横杆6上对称分布，并且左扶手连杆7、右扶手连杆8都向同一侧的弯曲延伸，左扶手连杆7、右扶手连杆8之间的距离在远离底部横杆6的方向上逐渐增加。底部横杆6的两端分别活动安装有后轮9，后轮9可在底部横杆6上自由转动。
传动部件包括壳体组件和传动组件，壳体组件包裹在传动组件外部，使得传动组件不暴露在外。
壳体组件包括安装座10、支撑管11、左壳体12、右壳体13。安装座10固定安装在机架1上，安装座10的一端与左扶手连杆7固定连接、安装座10的另一端与右扶手连杆8固定连接，安装座10位于底部横杆6的上方且与底部横杆6临近。安装座10内部设有空腔Ⅰ。支撑管11整体为管状结构，支撑管11内部设有空腔Ⅱ，支撑管11的一端固定连接在安装座10上。左壳体12与右壳体13都固定安装在支撑管11的另一端并且左壳体12与右壳体13之间固定连接，左壳体12与右壳体13之间形成空腔Ⅲ。空腔Ⅰ与空腔Ⅱ连通，空腔Ⅱ与空腔Ⅲ连通。左壳体12和右壳体13上都设有轴承孔，两个轴承孔的中心线重合。动力部件2为电机，它固定按住在安装座10上，这样动力部件2和支撑管11分别位于安装座10的两侧。左扶手连杆7、右扶手连杆8都向动力部件2所在一侧的上方弯曲延伸，而且左扶手连杆7、右扶手连杆8之间的距离在远离安装座10的方向上逐渐增加。
传动组件包括主传动轴、动力输入齿轮14、动力输出蜗轮15、驱动转轴16。主传动轴包括传动杆17、连接套Ⅰ18、连接套Ⅱ19、蜗杆20。蜗杆20位于空腔Ⅲ内，蜗杆20通过轴承与左壳体12、右壳体13活动连接。连接套Ⅰ18、动力输入齿轮14都位于空腔Ⅰ内，连接套Ⅰ18通过轴承与安装座10活动连接。连接套Ⅰ18固定安装在传动杆17的一端、连接套Ⅱ19安装在传动杆17的另一端；连接套Ⅰ18嵌入到动力输入齿轮14内且与动力输入齿轮14固定连接，连接套Ⅱ19与蜗杆20固定连接；由于蜗杆20上设有螺旋齿，使得主传动轴的一端设有螺旋齿。动力部件2位于主传动轴的延伸方向上，电机的动力输出轴的中心线平行于主传动轴的中心线；动力输入齿轮14与动力部件2即电机的动力输出轴以齿与齿的啮合方式连接。驱动转轴16活动安装在左壳体12、右壳体13上，驱动转轴16的一端通过轴承活动安装在左壳体12上且穿过左壳体12上的轴承孔、驱动转轴16的另一端通过轴承活动安装在右壳体13上且穿过右壳体13上的轴承孔。驱动转轴16与主传动轴之间呈垂直的位置关系。动力输出蜗轮15与驱动转轴16固定连接且位于空腔Ⅲ内，动力输出蜗轮15与蜗杆20连接。
挡泥板5整体为弧形结构，它固定在支撑管11外部且位于支撑管11上方。在支撑管11的下方固定有一个加强板21，加强板21的另一端与安装座10固定连接，所以支撑管11还通过加强板21与安装座10固定连接。
驱动转轴16的一端活动安装了一个行走轮4、驱动转轴16的另一端固定了刀盘3。行走轮4可以相对于驱动转轴16自由转动，驱动转轴16转动的只会驱动刀盘3旋转。
刀盘3包括旋转支撑部位22和开沟部位。旋转支撑部位22为圆盘状结构，开沟部位均匀分布在旋转支撑部位22边缘。旋转支撑部位22上设有轻量化结构，轻量化结构包括环状加强筋23、条状加强筋24、通孔25。环状加强筋23的中心位于旋转支撑部位22的中心线上，条状加强筋24围绕旋转支撑部位22的中心线等角度分布，条状加强筋24的延伸方向与旋转支撑部位22的半径的延伸方向重合，通孔25位于相邻的两条条状加强筋24之间。开沟部位包括左旋切刀26和右旋切刀27，左旋切刀26和右旋切刀27呈螺旋弯曲结构，两者结构呈镜像关系即结构上除左旋切刀26的卷曲方向与右旋切刀27的卷曲方向相反的不同外，其它特征都相同；如图4所示，左旋切刀26的一侧相对于旋转支撑部位22的弯曲角度α为八十七度、左旋切刀26的另一侧相对于旋转支撑部位22的弯曲角度β为一百二十七度，右旋切刀27的一侧相对于旋转支撑部位22的弯曲角度为八十七度、右旋切刀27的另一侧相对于旋转支撑部位22的弯曲角度为一百二十七度，这样就是促使左旋切刀26、右旋切刀27在与刀盘3的转动方向的相反的方向上开口大小呈逐渐减小的结构。左旋切刀26和右旋切刀27和旋转支撑部位22为一体结构，左旋切刀26、右旋切刀27以间隔且等角度方式分布在旋转支撑部位22上，也就是说，在旋转支撑部位22的边缘左旋切刀26、右旋切刀27交替分布，两者之间的间隔的角度始终相同，条状加强筋24之间间隔的角度等于左旋切刀26、右旋切刀27之间间隔的角度；而且左旋切刀26、右旋切刀27位于同一半径上，左旋切刀26到旋转支撑部位22的中心线的距离等于右旋切刀27到旋转支撑部位22的中心线的距离。左旋切刀26的一端设有呈尖端状的刮削部位Ⅰ28、左旋切刀26的侧边设有呈三角形的导向部位Ⅰ29，刮削部位Ⅰ28位于旋转支撑部位22的一侧，导向部位Ⅰ29的延伸方向朝向旋转支撑部位22的一侧,左旋切刀26在刮削部位Ⅰ28的边角角度为六十八度；右旋切刀27的一端设有呈尖端状的刮削部位Ⅱ30、右旋切刀27的侧边设有呈三角形的导向部位Ⅱ31，刮削部位Ⅱ30位于旋转支撑部位22的另一侧，导向部位Ⅱ31的延伸方向朝向旋转支撑部位22的另一侧，右旋切刀27在刮削部位Ⅱ30的边角角度为六十八度。刮削部位Ⅰ28到旋转支撑部位22的中心线的距离等于刮削部位Ⅱ30到旋转支撑部位22的中心线的距离，导向部位Ⅰ29到旋转支撑部位22的中心线的距离等于导向部位Ⅱ31到旋转支撑部位22的中心线的距离；刮削部位Ⅰ28到旋转支撑部位22的中心线的距离大于导向部位Ⅰ29到旋转支撑部位22的中心线的距离，即刮削部位Ⅱ30到旋转支撑部位22的中心线的距离大于导向部位Ⅱ31到旋转支撑部位22的中心线的距离。安装后，挡泥板5位于刀盘3的一侧的上方。
使用时，动力部件2接通电源，动力部件2输出动力经过传动部件传递到刀盘3上，刀盘3即可转动。刀盘3转动时刮削部位Ⅰ28始终位于左旋切刀26的最前方、刮削部位Ⅱ30始终位于右旋切刀27的最前方。当刀盘3接触土层后便可以开始开沟作业。刀盘3转动时左旋切刀26、右旋切刀27夹带土壤通过离心力将土壤向两侧堆积、沟内干净齐整，方便埋管和布线等后续操作。
Claims (3)
1.一种开沟机，所述开沟机包括机架(1)、动力部件(2)、传动部件、刀盘(3)，所述动力部件(2)和传动部件都安装在机架(1)上，所述刀盘(3)安装在传动部件上，其特征在于：所述刀盘(3)包括旋转支撑部位(22)和开沟部位，所述开沟部位包括左旋切刀(26)和右旋切刀(27)，所述左旋切刀(26)、右旋切刀(27)、旋转支撑部位(22)为一体结构，所述旋转支撑部位(22)呈圆盘状结构，所述左旋切刀(26)和右旋切刀(27)都呈螺旋弯曲结构，所述左旋切刀(26)的卷曲方向与右旋切刀(27)的卷曲方向相反，所述左旋切刀(26)、右旋切刀(27)以间隔且等角度方式分布在旋转支撑部位(22)上，所述左旋切刀(26)到旋转支撑部位(22)的中心线的距离等于右旋切刀(27)到旋转支撑部位(22)的中心线的距离，所述左旋切刀(26)的一端设有呈尖端状的刮削部位Ⅰ(28)、左旋切刀(26)的侧边设有呈三角形的导向部位Ⅰ(29)，所述刮削部位Ⅰ(28)位于旋转支撑部位(22)的一侧，所述导向部位Ⅰ(29)的延伸方向朝向旋转支撑部位(22)的一侧，所述右旋切刀(27)的一端设有呈尖端状的刮削部位Ⅱ(30)、右旋切刀(27)的侧边设有呈三角形的导向部位Ⅱ(31)，所述刮削部位Ⅱ(30)位于旋转支撑部位(22)的另一侧，所述导向部位Ⅱ(31)的延伸方向朝向旋转支撑部位(22)的另一侧，所述刮削部位Ⅰ(28)到旋转支撑部位(22)的中心线的距离等于刮削部位Ⅱ(30)到旋转支撑部位(22)的中心线的距离，所述导向部位Ⅰ(29)到旋转支撑部位(22)的中心线的距离等于导向部位Ⅱ(31)到旋转支撑部位(22)的中心线的距离，所述刮削部位Ⅰ(28)到旋转支撑部位(22)的中心线的距离大于导向部位Ⅰ(29)到旋转支撑部位(22)的中心线的距离。
2.根据权利要求1所述开沟机，其特征在于：所述左旋切刀(26)的一侧相对于旋转支撑部位(22)的弯曲角度为八十七度、左旋切刀(26)的另一侧相对于旋转支撑部位(22)的弯曲角度为一百二十七度，所述左旋切刀(26)在刮削部位Ⅰ(28)的边角角度至多为六十八度，所述右旋切刀(27)的一侧相对于旋转支撑部位(22)的弯曲角度为八十七度、右旋切刀(27)的另一侧相对于旋转支撑部位(22)的弯曲角度为一百二十七度，所述右旋切刀(27)在刮削部位Ⅱ(30)的边角角度至多为六十八度。
3.根据权利要求1所述开沟机，其特征在于：所述旋转支撑部位(22)上设有轻量化结构，所述轻量化结构包括环状加强筋(23)、条状加强筋(24)、通孔(25)，所述环状加强筋(23)的中心位于旋转支撑部位(22)的中心线上，所述条状加强筋(24)围绕旋转支撑部位(22)的中心线等角度分布，所述条状加强筋(24)的延伸方向与旋转支撑部位(22)的半径的延伸方向重合，所述通孔(25)位于相邻的两条条状加强筋(24)之间。
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