CN115119590B - 一种防堵减阻的滑刀式施肥铲和包含该施肥铲的施肥装置 - Google Patents
一种防堵减阻的滑刀式施肥铲和包含该施肥铲的施肥装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种防堵减阻的滑刀式施肥铲和包含该施肥铲的施肥装置，该施肥铲包括输肥部和破土部，所述破土部设置于输肥部的底部，所述输肥部的顶部设置有用于将输肥部固定于机架上的安装部；所述输肥部为横截面形状为菱形的空心管体，所述输肥部的前表面开设有向后端凹陷的弧形槽；所述破土部包括板体和铲尖破土刃，所述铲尖破土刃设置于板体的前端，所述板体的上表面开设有与输肥部底部连通的输肥口，所述输肥口贯穿板体上下表面；所述输肥部的顶端设置有与输肥部连通的连接口。本发明提高了机具作业通过性，减少施肥铲对种床土壤的扰动效果，避免铲尖挂草及铲前拥堵现象，可实现肥料正位深施作业，提高深施肥装置作业效率，同时减少作业阻力。
Description
技术领域
本发明涉及农业机械技术领域，具体的讲是一种防堵减阻的滑刀式施肥铲和包含该施肥铲的施肥装置。
背景技术
为遵从农业可持续发展这一理念，施肥机械已由表层撒施发展到定位深施。提高了化肥的利用率并保护了土壤系统的结构和功能不被破坏，化肥深施具体包括侧位深施、正位深施与分层深施等，能有效降低肥料挥发，避免资源浪费。实现化肥深施的关键是深施肥装置，而施肥铲、施肥开沟部件则是深施肥装置中的关键部件，其主要功能是先将表层土壤、秸秆等物料分隔开，开出一定深度与宽度的肥沟，同时将肥料导入到指定深度的土层中。
目前，我国长江中下游地区多采用稻油轮作种植模式，土壤黏重板结、秸秆留茬量大；传统深施肥装置作业时存在铲体壅堵、铲尖挂草、肥口堵土、作业阻力大等问题；现有深施肥装置通过在施肥前对秸秆或杂草进行粉碎，分流，切断等处理，减少了铲前挂草现象，但增加了深施肥装置外形尺寸，对种床土壤扰动较大，播种机通过性能较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种防堵减阻的滑刀式施肥铲和包含该施肥铲的施肥装置，本发明提高了机具通过性，减少对种床土壤的扰动效果，避免铲尖挂草及铲前拥堵现象，可实现肥料正位深施，提高深施肥装置作业效率的同时减少作业阻力。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种防堵减阻的滑刀式施肥铲，包括输肥部和破土部，所述破土部设置于输肥部的底部，所述输肥部的顶部设置有用于将输肥部固定于机架上的安装部；
所述输肥部为横截面形状为菱形的空心管体，所述输肥部的前表面开设有向后端凹陷的弧形槽；
所述破土部包括板体和铲尖破土刃，所述铲尖破土刃设置于板体的前端，所述板体的上表面开设有与输肥部底部连通的输肥口，所述输肥口贯穿板体上下表面；
所述输肥部的顶端设置有与输肥部连通的连接口。
本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：
本发明的输肥部的横截面形状为菱形，实现深施肥铲铲前土壤沿铲体两侧面有效分流，防止土壤及秸秆粘附堆积堵塞，减少对土壤的扰动效果，降低作业阻力；且输肥部的前表面开设有弧形槽，弧形槽通过与旋耕组件相互配合，在旋耕组件的旋耕刀旋转时挂去弧形槽处黏附的土壤，从而达到防黏防堵的效果。
进一步的，所述输肥部包括由上至下顺次设置的安装段、过渡段和防堵段，所述安装段和防堵段均竖直设置，所述过渡段的下端相对于安装段向后侧倾斜，过渡段的弯折角α影响肥料的流动效果，所述弧形槽开设于防堵段的前表面。
采取上述进一步的有益效果为：输肥部呈折线形，铲体形状影响肥料颗粒的流动性和主动防堵性能，且满足施肥铲的安装要求，折线型结构可防止过渡段挂草，同时满足防堵段前表面弧形槽与旋耕刀配合作业，实现刮削防堵，同时降低作业阻力。
进一步的，所述角度α的范围为35°～40°。
采取上述进一步的有益效果为：角度α大于肥料的自然休止角，有效避免肥料颗粒在过渡段壅堵，保障颗粒肥料在输肥部内顺利下落以从输肥口处排出。
进一步的，所述安装部包括固定套筒和销轴，所述固定套筒设置于机架上，安装段设置于固定套筒内，所述销轴水平贯穿固定套筒和安装段以将固定套筒和安装段相对固定，施肥铲通过固定套管和销轴固定于机架上。
进一步的，所述板体包括挡土板和分土板，所述挡土板包括上挡板和侧挡板，所述上挡板的下表面左右两侧均设置有竖直的侧挡板，所述上挡板的上表面前端开设有连通上挡板上表面和下表面的开口，所述分土板的左右两侧向后侧倾斜形成两个分土面，两个分土面的后端分别与两个侧挡板的前端连接，分土板的后侧与开口组合形成输肥口，所述铲尖破土刃设置于分土板前端面的竖直中线上。
采取上述进一步的有益效果为：深施肥作业时，铲尖破土刃破土开沟，土块经分土板分拨至挡土板两侧，在挡土板下形成落肥区域，肥料经分土板后侧表面导流，施入形成的落肥区域中，完成肥料深施作业。
进一步的，所述侧挡板为倒梯形，所述分土面的后端设置于侧挡板的斜边上。
进一步的，所述铲尖破土刃的刃口曲线为正弦指数曲线，正弦指数曲线的表达式为：
其中，r0为刃口曲线底端起点处极径，rn为刃口曲线顶端终点处极径，τ0为刃口曲线底端起点处静态滑切角，k为静态滑切角变化比例系数。
采取上述进一步的有益效果为：消除目前施肥铲的铲尖挂草现象，可以降低铲尖处的阻力，提高施肥铲的作业效率。
进一步的，所述铲尖破土刃的刃角ε的角度为40～45°。
采取上述进一步的有益效果为：降低铲尖在作业时的阻力，保证施肥铲在固定深度土壤中稳定作业。
一种包含防堵减阻的滑刀式施肥铲的施肥装置，包括机架、旋耕组件、肥箱、排肥管、平土拖板、开种沟组件和施肥铲，所述旋耕组件、施肥铲、平土拖板和开种沟组件由前至后顺次设置于机架的底部，所述肥箱设置于机架的顶部，所述排肥管设置于肥箱的下方，所述排肥管的顶部输入端与肥箱的底部输出端连接，所述排肥管的底部输出端与施肥铲顶部的连接口连接。
本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：
本发明可适用于长江中下游地区油菜的旋耕深施肥作业，解决了在高茬粘重地表作业条件下施肥装置铲体土壤黏附、铲尖挂草拥堵、作业阻力大等问题；
发明的施肥铲前侧弧形槽处包络旋耕部件运动轨迹，作业过程中，黏附在施肥铲前的土壤-秸秆混合物在反转旋耕刀作用下由上至下迁移至铲尖破土刃前端，后在铲尖破土刃的滑切作用下迁移至深施肥装置后侧，实现深施肥装置的防堵作业效果。
进一步的，所述机架的底部从左至右设置有一排施肥铲，每个施肥铲的顶部均设置有一根排肥管。
进一步的，所述施肥铲的数量为1～8个。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
附图说明
图1为本发明施肥铲的主视图；
图2为本发明施肥铲的右视图；
图3为本发明施肥铲的横截面示意图(俯视状态)；
图4为本发明破土部的结构示意图；
图5为图4的C-C处剖视图；
图6为本发明破土部另一角度的结构示意图；
图7为本发明铲尖破土刃的刃口曲线示意图；
图8为本发明施肥装置的立体结构示意图；
图9为本发明施肥装置的右视剖面示意图；
图10为本发明施肥装置的正位深施肥厢面示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、输肥部；11、安装段；12、过渡段；13、防堵段；2、破土部；21、板体；211、挡土板；2111、开口；2112、上挡板；2113、侧挡板；212、分土板；2121、分土面；22、铲尖破土刃；3、弧形槽；41、固定套筒；42、销轴；5、连接口；61、机架；62、旋耕组件；63、肥箱；64、排肥管；65、平土拖板；66、开种沟组件；67、施肥铲；7、旋耕带；8、油菜籽；9、肥料。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”“顺时针”“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1、图2和图3所示，一种防堵减阻的滑刀式施肥铲，包括输肥部1和破土部2，所述破土部2设置于输肥部1的底部，所述输肥部1的顶部设置有用于将输肥部1固定于机架61上的安装部；
所述输肥部1为横截面形状为菱形的空心管体，所述输肥部1的前表面开设有向后端凹陷的弧形槽3；
所述破土部2包括板体21和铲尖破土刃22，板体21包括挡土板211和分土板212，分土板212设置与挡土板211的前端，所述铲尖破土刃22设置于分土板212的前端，所述分土板212的上表面开设有与输肥部1底部连通的输肥口，所述输肥口贯穿分土板212上下表面；
所述输肥部1的顶端设置有与输肥部1连通的连接口5。
在本实施例中，菱形的前后两侧的夹角δ为75°，弧形槽3的圆心与旋耕组件62的旋耕刀辊的中心轴线重合，且弧形槽3的半径大于旋耕组件62的旋耕刀辊的外径，使得防堵段13包络旋耕组件62的运动轨迹。
如图2所示，作为一种实施方式，所述输肥部1包括由上至下顺次设置的安装段11、过渡段12和防堵段13，所述安装段11和防堵段13均竖直设置，所述过渡段12的下端相对于安装段11向后侧倾斜角度α，35°<角度α<40°(大于肥料的自然休止角)，所述弧形槽3开设于防堵段13的前表面。
作为一种实施方式，所述安装部包括固定套筒41和销轴42，固定套筒41的内侧与安装段11的外侧相互配合，所述固定套筒41固定于机架61上，安装段设置于固定套筒41的内侧，所述销轴42水平贯穿固定套筒41和安装段11以将固定套筒41和安装段11相对固定。
如图4和图6所示，作为一种实施方式，所述板体21包括挡土板211和分土板212，所述挡土板211包括上挡板2112和侧挡板2113，所述上挡板2112的下表面左右两侧均设置有竖直的侧挡板2113，所述上挡板2112的上表面前端开设有连通上挡板2112上表面和下表面的开口2111，所述分土板212的左右两侧向后侧倾斜形成两个分土面2121，两个分土面2121的后端分别与两个侧挡板2113的前端连接，分土板212的后侧与开口2111组合形成输肥口，分土板212的后侧表面兼具肥料导流效果，与挡土板211相互配合形成稳定的落肥区域，所述铲尖破土刃22设置于分土板212前端面的竖直中线上。
作为一种实施方式，所述侧挡板2113为倒梯形，所述分土面2121的后端设置于侧挡板2113的斜边上。
如图7所示，作为一种实施方式，所述铲尖破土刃22的刃口曲线为正弦指数曲线，正弦指数曲线的表达式为：
其中，r0为刃口曲线底端起点处极径(单位：mm)，rn为刃口曲线顶端终点处极径(单位：mm)，τ0为刃口曲线底端起点处静态滑切角(单位：度)，k为静态滑切角变化比例系数；
在本实施例中，初始静态滑切角τ0为40°，比例系数k为-0.1时，确定铲尖破土刃刃口曲线r0＝120mm，rn＝209mm。
如图5所示，作为一种实施方式，所述铲尖破土刃22的刃角ε的角度为40～45°。
如图8和图9所示，一种包含防堵减阻的滑刀式施肥铲的施肥装置，包括机架61、旋耕组件62、肥箱63、排肥管64、平土拖板65、开种沟组件66和施肥铲67，所述旋耕组件62、施肥铲67、平土拖板65和开种沟组件66由前至后顺次设置于机架61的底部，所述肥箱63设置于机架61的顶部，所述排肥管64设置于肥箱63的下方，所述排肥管64的顶部输入端与肥箱63的底部输出端连接，所述排肥管64的底部输出端与施肥铲67顶部的连接口5连接。
作为一种实施方式，所述机架61的底部从左至右设置有一排施肥铲67，每个施肥铲67的顶部均设置有一根排肥管64。
作为一种实施方式，所述施肥铲67的数量为1～8个，可根据不同作物的农艺要求来调整施肥行数。
在本实施例中，施肥铲67的施肥深度为80～100mm，小于配套旋耕组件62的旋耕深度，施肥铲67后方配备平土拖板65，保障厢面平整；后侧配备开沟组件66(双圆盘开沟器)进行开种沟作业，开种沟深度小于深施肥装置施肥深度。
本发明的施肥装置的工作流程：
前置工作，将拖拉机与整机连接，通过拖拉机动力输出装置(PTO)驱动旋耕组件62，通过电机驱动肥箱63输出端的排肥组件，肥箱63内填装肥料；
作业时，通过拖拉机牵引机架61向前移动，通过拖拉机的动力驱动装置带动旋耕组件62的旋耕刀辊旋转以进行旋耕作业，施肥铲67跟随机架61向前移动以进行肥料深施作业，同时旋耕组件会将粘附于输肥部上的土壤-秸秆混合物刮至铲尖破土刃前端，在铲尖破土刃滑切作用下，迁移至施肥铲的后侧，解决铲前挂草壅堵现象，通过铲尖破土刃22破土，土块由分土板212分流至施肥铲67的两侧，形成一定的落肥区域，且通过挡土板211防止土块回流至施肥区域内，避免堵塞施肥通道；
肥料从肥箱63的输出端通过排肥组件输入排肥管64内，肥料经过排肥管64进入连接口5内，经连接口5落入输肥部1的内部，肥料沿输肥部1继续下行，最终从输肥口的底端输出，流入落肥区域内，完成肥料的深施作业；
平土拖板65跟随机架61向前移动以将施肥后的区域拖平，随后开种沟组件66跟随机架61向前移动,在推平后的土壤上开出种沟，随后即可在种沟内播下种子，以完成旋耕播种正位深施肥作业。
如图10所示，机架61设置多套施肥铲67以实现多行施肥，本实施例中施肥铲67的数量为八个，种子为油菜籽。
以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种防堵减阻的滑刀式施肥铲，其特征在于，包括输肥部(1)和破土部(2)，所述破土部(2)设置于输肥部(1)的底部，所述输肥部(1)的顶部设置有用于将输肥部(1)固定于机架(61)上的安装部；
所述输肥部(1)为横截面形状为菱形的空心管体，所述输肥部(1)的前表面开设有向后端凹陷的弧形槽(3)；
所述破土部(2)包括板体(21)和铲尖破土刃(22)，所述铲尖破土刃(22)设置于板体(21)的前端，所述板体(21)的上表面开设有与输肥部(1)底部连通的输肥口，所述输肥口贯穿板体(21)上下表面；
所述输肥部(1)的顶端设置有与输肥部(1)连通的连接口(5)；
所述板体(21)包括挡土板(211)和分土板(212)，所述挡土板(211)包括上挡板(2112)和侧挡板(2113)，所述上挡板(2112)的下表面左右两侧均设置有竖直的侧挡板(2113)，所述上挡板(2112)的上表面前端开设有连通上挡板(2112)上表面和下表面的开口(2111)，所述分土板(212)的左右两侧向后侧倾斜形成两个分土面(2121)，两个分土面(2121)的后端分别与两个侧挡板(2113)的前端连接，分土板(212)的后侧与开口(2111)组合形成输肥口，所述铲尖破土刃(22)设置于分土板(212)前端面的竖直中线上。
2.根据权利要求1所述的防堵减阻的滑刀式施肥铲，其特征在于，所述输肥部(1)包括由上至下顺次设置的安装段(11)、过渡段(12)和防堵段(13)，所述安装段(11)和防堵段(13)均竖直设置，所述过渡段(12)的下端相对于安装段(11)向后侧倾斜角度α，所述弧形槽(3)开设于防堵段(13)的前表面。
3.根据权利要求2所述的防堵减阻的滑刀式施肥铲，其特征在于，所述角度α的范围为35°～40°。
4.根据权利要求3所述的防堵减阻的滑刀式施肥铲，其特征在于，所述侧挡板(2113)为倒梯形，所述分土面(2121)的后端设置于侧挡板(2113)的斜边上。
5.根据权利要求1所述的防堵减阻的滑刀式施肥铲，其特征在于，所述铲尖破土刃(22)的刃口曲线为正弦指数曲线，正弦指数曲线的表达式为：
其中，r0为刃口曲线底端起点处极径，rn为刃口曲线顶端终点处极径，τ0为刃口曲线底端起点处静态滑切角，k为静态滑切角变化比例系数。
6.根据权利要求1所述的防堵减阻的滑刀式施肥铲，其特征在于，所述铲尖破土刃(22)的刃角ε的角度为40～45°。
7.一种包含权利要求1-6中任一条所述的防堵减阻的滑刀式施肥铲的施肥装置，其特征在于，包括机架(61)、旋耕组件(62)、肥箱(63)、排肥管(64)、平土拖板(65)、开种沟组件(66)和施肥铲(67)，所述旋耕组件(62)、施肥铲(67)、平土拖板(65)和开种沟组件(66)由前至后顺次设置于机架(61)的底部，所述肥箱(63)设置于机架(61)的顶部，所述排肥管(64)设置于肥箱(63)的下方，所述排肥管(64)的顶部输入端与肥箱(63)的底部输出端连接，所述排肥管(64)的底部输出端与施肥铲(67)顶部的连接口(5)连接。
8.根据权利要求7所述的施肥装置，其特征在于，所述机架(61)的底部从左至右设置有一排施肥铲(67)，每个施肥铲(67)的顶部均设置有一根排肥管(64)。
9.根据权利要求8所述的施肥装置，其特征在于，所述施肥铲(67)的数量为1～8个。
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2022
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