CN113853844B - 一种旋转式株间除草刀 - Google Patents

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Abstract

本发明属于农业机械技术领域，且公开了一种旋转式株间除草刀，包括入土刃、外刃、翻土面、离土刃、内刃、转轴、六棱柱。本发明在工作时深入土壤之中，一边沿着机具前进的方向平动、一边旋转，其内刃的形状可以包围作物秧苗，从而起到躲避作物秧苗、降低伤苗率的作用。本发明工作时，外刃逆时针旋转切割杂草及其根土复合体，且外刃的刃口曲线形状为阿基米德螺线，故外刃以滑切的方式与杂草及其根土复合体相互作用，因此能够降低除草刀的切割阻力、入土阻力与切割功耗。本发明的除草刀设计有翻土面，该翻土面的功能为使大部分杂草的断根朝上，极大地避免了杂草复活情况的发生。本发明具有广泛的适用性，并且具有安装简捷方便的优势。

Description

一种旋转式株间除草刀
技术领域
本发明属于农业机械技术领域，具体为一种旋转式株间除草刀。
背景技术
目前，绿色、有机、无公害农业生产模式都要求尽量减少、甚至杜绝农药的使用，利用机械除草代替化学、生物除草剂得到了农业生产者和消费者的广泛认同。相关研究人员已经对行间除草技术及其装备进行了大量的研究，并且取得了一定的研究成果，相应的除草装备也已经落地应用。相比较于行间除草，株间除草的技术难度更大，相应的装备更加稀缺。其中株间除草执行部件——除草刀是机械除草装备中的核心部件，为了能够在除草作业的过程中躲避作物秧苗、铲除株间的杂草、减少除草能耗、保护作物秧苗不被土块或者杂草残体覆盖、防止杂草残体复活，我们提出了一种旋转式株间除草刀。
发明内容
本发明的目的在于为能够识别和定位秧苗的除草装备提供一种旋转式株间除草执行部件。为了减少除草能耗、保护作物秧苗不被土块或者杂草残体覆盖、防止杂草残体复活，本发明提供如下技术方案：一种旋转式株间除草刀，包含入土刃、外刃、翻土面、离土刃、内刃、转轴、六棱柱，外刃做开刃处理，外刃的刃口曲线形状为阿基米德螺线，以内刃在外刃所构成平面的圆弧曲线投影的圆心为极点，以入土刃的对侧为正方向且与入土刃所在直线重合的射线为极轴建立极坐标系，外刃的刃口曲线的具体数学表达式为：
Figure BDA0003332952660000011
优选地，所述翻土面的形状为空间曲面，以内刃在外刃所构成平面的圆弧曲线投影的圆心为坐标原点建立右手笛卡尔坐标系，该空间曲面方程为：
Figure BDA0003332952660000012
优选地，所述离土刃做开刃处理，离土刃的形状为空间曲线，以内刃在外刃所构成平面的圆弧曲线投影的圆心为坐标原点建立右手笛卡尔坐标系，该空间曲线方程为：
Figure BDA0003332952660000021
优选地，所述内刃做开刃处理，内刃的形状为圆柱螺旋线，以内刃在外刃所构成平面的圆弧曲线投影的圆心为坐标原点建立右手笛卡尔坐标系，该圆柱螺旋线的方程为：
Figure BDA0003332952660000022
优选地，所述转轴的底端焊接于翻土面上，六棱柱与转轴的顶端过盈配合连接。
与现有技术相比，本发明提供了一种旋转式株间除草刀，具备以下有益效果：
1、本发明的除草刀在工作时深入土壤之中，一边沿着机具前进的方向平动、一边旋转，其内刃的形状可以包围作物秧苗，从而起到躲避作物秧苗、降低除草作业过程中伤苗率的作用。
2、本发明的除草刀在工作时，外刃作逆时针旋转切割杂草及其根土复合体的运动，且外刃的刃口曲线形状为阿基米德螺线，故外刃以滑切的方式与杂草及其根土复合体相互作用，相比较于砍切的方式，滑切的方式能够降低除草刀的入土阻力、切割阻力与切割功耗。
3、本发明的除草刀设计有翻土面，该翻土面的空间曲面方程为：
Figure BDA0003332952660000023
Figure BDA0003332952660000024
这种设计能够保证除草刀在逆时针旋转作业的过程中，使得已经被切断的杂草及其根土复合体沿着翻土面产生翻转运动，即能够使大部分杂草的断根朝上，极大地避免了杂草复活情况的发生。
4、本发明的除草刀设计有离土刃，以内刃在外刃所构成平面的圆弧曲线投影的圆心为坐标原点建立右手笛卡尔坐标系，将离土刃的空间曲线向xoy平面投影，其投影曲线为对数函数曲线，由于对数函数不能与其渐近线相交、只能无限接近其渐近线，即坐标系中的y轴，在本发明中，y轴的位置即是作物秧苗的位置，因此保证了本发明的除草刀在作业过程中带动的土块或者杂草残体不会覆盖或者触碰到作物秧苗，从而降低了作业过程中的伤苗率。
附图说明
图1为本发明的三维结构示意图；
图2为本发明的外刃在极坐标系下的结构示意图；
图3为本发明翻土面、离土刃、内刃在右手笛卡尔坐标系下的结构示意图；
图中：1、入土刃；2、外刃；3、翻土面；4、离土刃；5、内刃；6、转轴；7、六棱柱。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3。沿着图1所示的前进方向，本发明的一种旋转式株间除草刀工作时，其入土刃1深入土壤之中，铲除株间的杂草。当本发明的一种旋转式株间除草刀的内刃5包围作物秧苗、且未触碰作物秧苗之前，智能除草装备需要识别到作物秧苗，且完成对作物秧苗的定位，此时与本发明的一种旋转式株间除草刀的六棱柱7相连接的驱动机构需要开始转动，带动转轴6开始旋转，从而使外刃2沿着图1所示的旋转方向开始运动，外刃2深入土壤之中开始滑切杂草及其根土复合体，当本发明的除草刀的内刃5绕作物秧苗旋转180°之后，本发明即成功躲避了作物秧苗，此后本发明的除草刀的外刃2将作为主要切割刃切割杂草及其根土复合体，完成铲除株间杂草的工作。
被切断的杂草及其根土复合体首先在翻土面3上滑动，随着除草刀的旋转，被切断的杂草及其根土复合体逐渐向离土刃4滑动，由于翻土面3具有使被切断的杂草及其根土复合体沿着翻土面产生翻转运动的效果，即能够使大部分杂草的断根朝上，可以避免杂草复活情况的发生。由于离土刃4能够使被切断的杂草及其根土复合体不覆盖或者触碰到作物秧苗，因此又可以降低伤苗率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种旋转式株间除草刀，包含入土刃（1）、外刃（2）、翻土面（3）、离土刃（4）、内刃（5）、转轴（6）、六棱柱（7），所述转轴（6）的底端焊接于翻土面（3）上，六棱柱（7）与转轴（6）的顶端过盈配合连接，外刃（2）做开刃处理，离土刃（4）做开刃处理；其特征在于：外刃（2）的刃口曲线形状为阿基米德螺线，以内刃（5）在外刃（2）所构成平面的圆弧曲线投影的圆心为极点，以入土刃（1）的对侧为正方向且与入土刃（1）所在直线重合的射线为极轴建立极坐标系，外刃（2）的刃口曲线的具体数学表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，
所述翻土面（3）的形状为空间曲面，以内刃（5）在外刃（2）所构成平面的圆弧曲线投影的圆心为坐标原点建立右手笛卡尔坐标系，该空间曲面方程为：
Figure 144894DEST_PATH_IMAGE002
，
离土刃（4）的形状为空间曲线，以内刃（5）在外刃（2）所构成平面的圆弧曲线投影的圆心为坐标原点建立右手笛卡尔坐标系，该空间曲线方程为：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
。
2.根据权利要求1所述的一种旋转式株间除草刀，所述内刃（5）做开刃处理，其特征在于：内刃（5）的形状为圆柱螺旋线，以内刃（5）在外刃（2）所构成平面的圆弧曲线投影的圆心为坐标原点建立右手笛卡尔坐标系，该圆柱螺旋线的方程为：
Figure 999717DEST_PATH_IMAGE004
。
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