CN115136754A - 一种超深凿岩碎土耕作机具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及粉垄耕作设备技术领域，特别涉及一种超深凿岩碎土耕作机具，包括钻杆、钻头，还包括多个单片式螺旋叶片，沿钻杆的长度方向均布设置，其与钻杆固定连接，多个单片式螺旋叶片组成截断式螺旋叶片；多个侧钻头均布设置在钻头的周向，与钻头的外周面固定连接，侧钻头的尖端朝下且刀面朝向内侧倾斜，本发明通过多个单片式螺旋叶片，钻杆转动时土壤随着螺旋叶片向上移动，当移动到相邻两个螺旋叶片之间的空隙处时，土壤受自身重力有向下运动的趋势，不会被下一个螺旋叶片继续向上传送，从而减小了垂直位移量，采用侧钻头式碎石结构，有效进行母岩的破碎，同时针尖侧面向内，可使母岩被破碎后的碎屑能停留在原处，有效减少碎屑向耕层的迁移。

Description

一种超深凿岩碎土耕作机具

技术领域

本发明涉及粉垄耕作设备技术领域，特别涉及一种超深凿岩碎土耕作机具。

背景技术

紫色土丘陵区的优势是有良好的光热条件、养分丰富、质地适中，但是土层浅薄、水分容量小、耐旱性差的劣势却限制其众多优势的发挥。紫色土坡地土层浅薄，特别是上坡部位通常仅有与耕作深度相当的土层厚度(一般15-20cm)，导致土壤保水能力差，这与农业增产潜力发挥不相匹配。土层厚度20cm夏玉米产量仅为60cm的50％，当土层厚度超过60cm，土壤蓄水可抵御连续20天的夏旱，可维持基本稳定的生产力水平。因此，增加土层厚度是提高紫色土坡地蓄水抗旱、保水保肥功能的关键。

对紫色土而言，保持水土有得天独厚的优势，其潜力的发挥不仅在于土壤，更在于母岩。虽然紫色土的土层浅薄，但母岩(泥页岩)松软，从母岩获取土壤基质是增大容水空间快捷而有效的途径。但是由于过去社会经济条件的限制，如人工耕作(锄耕、犁耕)，难以对母岩进行大规模、大深度的破碎。粉垄耕作是土壤耕作技术上的重大创新，成为解决耕层变浅、提高水分利用效率、改善土壤环境、促进作物增产的一种新的可行之法。粉垄耕作利用垂直螺旋型钻头对土壤进行360°水平旋削粉碎，可以显著增加耕作深度。目前，粉垄机具类型主要有以下几种：

旋磨式深耕粉垄多功能机械(ZL2010102706143)是韦本辉所提出的耕作机械。该机械采用旋耕螺旋型粉垄机构，在耕作工程中，粉垄的碎土剖面分布呈“T”型，地面实土以下呈“U”型槽，可使土壤全层呈疏松状态，起到松土客土改土的作用，提高了土壤的保水保肥能力和通透性，有利于作物根系深扎对水肥的利用。

一种深耕粉垄机螺旋钻杆(ZL201510079542.7)是李阳铭所提出的新发明螺旋钻杆。该发明通过在钻杆本体的中下部设置螺旋叶片，在所述螺旋叶片上等距设置具有主切土刃和副切土刃的钻杆刀片，安装拆卸方便，可提高粉碎土壤的效率和质量，同时提高钻杆耐磨度，延长寿命。

一种混刀分段式双螺旋粉垄刀具(ZL202023151529.3)是广西大学所提出的一项实用新型刀具。该刀具通过将左粉垄刀具和右粉垄刀具错位安装，采用分段式双螺旋叶片和断开式刀轴可降低功率消耗和切削阻力，其中的中部弯刀和上部弯刀可达到不破坏土层还能破碎土壤的效果，具有良好的保水性。

松土机(ZL2017210297545)是徐州农丰机械有限公司所提出的实用新型机器。该实用新型提供松土机，将松土机安装在农耕机上，通过农耕机的运动，使得旋耕机构的螺旋结构和通过螺栓连接的刀具旋转，达到对土地进行旋耕松土以及碎石的作用。该松土机具有旋耕效率高，碎土的质量和效果好，利于农作物生长，结构简单，便于拆卸和安装的优点。

但在实际粉垄耕作中，上述几种粉垄机具易导致土壤垂直位移量发生显著变化，表现出明显的底层土向表层土迁移的现象，且耕作深层处的土壤迁移量最多，影响耕层的土壤结构，特别是大量养分含量较低的母岩碎屑进入耕层，将降低耕层的土壤肥力和保水性能。因此，对粉垄机具进行改进优化，增强母岩破碎能力，降低土壤垂直位移量，破碎母岩增加土层深度的同时避免母岩碎屑进入耕层对于改良退化紫色土具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种超深凿岩碎土耕作机具，该机具可有效减少耕作破碎母岩过程中土壤垂直位移量，有效控制母岩碎屑混入耕层，在保持土壤表层较高肥力前提下，提升机具破碎母岩的能力，快速增厚土壤基质层厚度，提高土壤保水保肥增产能力。

本发明提供的一种超深凿岩碎土耕作机具，包括钻杆、钻头，还包括：多个单片式螺旋叶片，沿钻杆的长度方向均布设置，其与钻杆固定连接。

多个侧钻头，均布设置在钻头的周向，与钻头的外周面固定连接，所述侧钻头的尖端朝下且刀面朝向内侧倾斜。

优选的，还包括多个侧刀片，均布设置在螺旋叶片的外侧，与螺旋叶片的外周面固定连接。

优选的，相邻两个螺旋叶片之间的角度设置为90°-180°。

优选的，所述钻头的周面均布设置有多个竖直方向的安装槽，安装槽内固定设置有锯齿刀，所述锯齿刀的尖端向下设置，且尖端朝向钻头的旋转方向倾斜。

优选的，所述钻杆的下端固定设置有螺纹套筒，钻头的上端固定设置有螺纹杆，螺纹杆与螺纹套筒螺纹连接。

优选的，所述螺纹杆上套设有环件，环件的上端通过卡接结构与钻杆的底部拆卸连接，所述环件的下端与钻头转动连接。

优选的，所述卡接结构包括多个卡接块，均布设置在环件的上端，与环件固定连接，所述钻杆的下端开设有多个与卡接块插接匹配的卡接槽。

优选的，所述钻杆的顶部周向开设有环向的导向槽，导向槽内滑动设置有导向块，所述导向块与环件的底部固定连接。

优选的，所述环件的周面固定设置有多个刀片，所述刀片的尖端倾斜上下设置。

与现有技术相比，本发明提供的一种超深凿岩碎土耕作机具，其有益效果是：

1、本发明通过多个单片式螺旋叶片组成的截断式螺旋叶片，在旋削碎土的过程中，土壤随着螺旋叶片向上移动，但遇到截断处时由于自身重力而有向下运动的趋势，从而达到减少垂直位移量的作用，采用侧钻头式碎石结构，可稳定进行母岩的破碎，最底部为针尖式结构，四个向内侧面形成锋利部分，能有效进行母岩的破碎，由上部旋转运动带动下部碎石结构运动，对深层处的两侧母岩进行破碎，减少耕作阻力，使耕作深度能进一步增加，同时针尖侧面向内，可使母岩被破碎后的碎屑能停留在土壤深层，有效减少碎屑向耕层的迁移。

2、在粉垄耕作中若遇到硬度较大的母岩，本发明既能对土壤进行切割，达到松土的作用，同时通过改进刀具又能对耕作路线中硬度较大的母岩进行切削，增加母岩的破碎深度，耕作范围内形成上窄下宽的硬质挡埂结构，能够增加水和母岩的接触面积，从而加快母岩成土的速率，并在硬质挡埂下方产生母岩挡梗，土层下形成持久的挡水阻水屏障，这种新型土壤剖面构型具有更强的挡水阻水能力，有利于水分的持久贮存。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明钻杆底部的结构示意图；

图3为本发明钻头的结构示意图；

图4为本发明耕作机具的组合示意图；

图5为使用本发明耕作机具的耕作剖面示意图。

附图标记说明：

1、钻杆；2、螺旋叶片；3、侧刀片；4、环件；5、钻头；6、卡接槽；7、螺纹套筒；8、螺纹杆；9、卡接块；10、刀片；11、锯齿刀；12、侧钻头；13、限位块。

具体实施方式

下面结合附图1至图5，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1和图2所示，本发明提供的一种超深凿岩碎土耕作机具，包括钻杆1、钻头5，还包括多个单片式螺旋叶片2，沿钻杆1的长度方向均布设置，其与钻杆1固定连接，多个单片式螺旋叶片2组成截断式螺旋叶片；多个侧钻头12均布设置在钻头5的周向，与钻头5的外周面固定连接，侧钻头12的尖端朝下且刀面朝向内侧倾斜。

通过设置截断式螺旋叶片，钻杆转动时，土壤随着单片式螺旋叶片2向上移动，当移动到相邻两个螺旋叶片2之间的空隙处时，土壤受自身重力有向下运动的趋势，不会被下一个螺旋叶片2继续向上传送，从而减小了垂直位移量，如图5所示为耕作机具的耕作剖面示意图，A处为硬质挡埂，B处为暗槽型沟被此机具破碎的母岩能够停留在土壤深层，减小了母岩破碎后向耕层的垂直位移。

当碰到岩石时，侧钻头12对岩石进行破碎，同时侧钻头12的刀面朝向内侧倾斜，可避免岩石被钻头12破碎后朝向四面八方运动，有效减少岩石碎屑的位移。

为了能够疏松土壤，减小土壤对螺旋叶片2的阻力，还包括多个侧刀片3，均布设置在螺旋叶片2的外侧，与螺旋叶片2的外周面固定连接，侧刀片3等距设置在螺旋叶片2的周向，与螺旋叶片2焊接固定，在钻杆转动时，螺旋叶片随钻杆转动，侧刀片随之转动，对其移动路径上的土壤进行输送，可达到疏松土壤，减小机具前进阻力的作用。

为了使相邻两个螺旋叶片2断开对土壤的向上传送，相邻两个螺旋叶片2之间的角度设置为90°-180°，相邻两个螺旋叶片2之间的距离根据可实际需要设置。

如图3所示，为了对岩石进行充分的破碎，钻头5的周面均布设置有多个竖直方向的安装槽，安装槽内固定设置有锯齿刀11，锯齿刀11的尖端向下设置，且尖端朝向钻头5的旋转方向倾斜。

安装槽的内壁开设有竖直方向的限位槽，限位槽内设置有限位块13，限位块13与锯齿刀11固定连接，锯齿刀11通过限位块13与卡接之后，通过锯齿刀顶部设置的固定板与钻头5固定，固定板与钻头5焊接连接。

在钻头5向下钻进的过程中，锯齿刀11对钻头5周向的岩石进行破碎，提高破碎效果。

钻头5和钻杆1之间拆卸连接，钻杆1的下端固定设置有螺纹套筒7，钻头5的上端固定设置有螺纹杆8，螺纹杆8与螺纹套筒7螺纹连接。

为了增强钻头5和钻杆1之间连接的稳固性，螺纹杆8上套设有环件4，环件4的上端通过卡接结构与钻杆1的底部拆卸连接，环件4的下端与钻头5转动连接，环件4设置在螺纹套筒7的外圈，环件4的周面固定设置有多个刀片10，刀片10的尖端倾斜上下设置，在本实施例中刀片10设置6个，且沿环件4的周面螺旋向上均布排列。

在本实施例中，卡接结构包括多个卡接块9，均布设置在环件4的上端，与环件4固定连接，钻杆1的下端开设有多个与卡接块9插接匹配的卡接槽6。

当钻头5破碎岩石时，螺纹杆8与螺纹套筒7之前的扭矩比较大，通过设置卡接块9和卡接槽6连接，钻杆1通过卡接块9将扭矩传递至环件4，环件与对钻杆1周向的岩石进行破碎，在对钻杆1周向的岩石进行破碎的同时，相对于刀片10直接与钻头5固定连接的方式，此卡接结构2减小了螺纹杆8与螺纹套筒7之间的扭矩。

进一步地，钻杆1的顶部周向开设有环向的导向槽，导向槽内滑动设置有导向块，导向块与环件4的底部固定连接。

安装钻头时，通过旋拧螺纹杆8与螺纹套筒7连接，螺纹杆8向上移动的过程中转动环件4将卡接块9与卡接槽6对准，螺纹杆8一边上移一边将卡接块9插接到卡接槽6内部，直至螺纹杆8与螺纹套筒7旋拧紧固后，钻杆1通过紧抵环件4将卡接块9紧抵在卡接槽6内部。

工作原理

本发明提供的一种超深凿岩碎土耕作机具，通过设置截断式螺旋叶片，钻杆转动时，土壤随着单片式螺旋叶片2向上移动，当移动到相邻两个螺旋叶片2之间的空隙处时，土壤受自身重力有向下运动的趋势，不会被下一个螺旋叶片2继续向上传送，从而减小了垂直位移量，在使用时，当碰到岩石时，侧钻头12对岩石进行破碎，同时侧钻头12的刀面朝向内侧倾斜，可避免岩石被钻头12破碎后朝向四面八方运动，有效减少岩石碎屑的位移。

综上所述，因在粉垄耕作中若遇到硬度较大的母岩，粉垄刀具容易受损，且无法利用母岩碎屑进行保水效果，本发明既能对土壤进行切割，达到松土的作用，同时通过改进刀具又能对耕作路线中硬度较大的母岩进行切削，增加母岩的破碎深度，如图4所示，耕作范围内形成上窄下宽的硬质挡埂结构，能够增加水和母岩的接触面积，从而加快母岩成土的速率，并在硬质挡埂下方产生母岩挡梗，土层下形成持久的挡水阻水屏障，有利于水分的持久贮存。

以上公开的仅为本发明的较佳的具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种超深凿岩碎土耕作机具，包括钻杆(1)、钻头(5)，其特征在于，还包括：

多个单片式螺旋叶片(2)，沿钻杆(1)的长度方向均布设置，其与钻杆(1)固定连接；

多个侧钻头(12)，均布设置在钻头(5)的周向，与钻头(5)的外周面固定连接，所述侧钻头(12)的尖端朝下且刀面朝向内侧倾斜。

2.如权利要求1所述的一种超深凿岩碎土耕作机具，其特征在于，还包括多个侧刀片(3)，均布设置在螺旋叶片(2)的外侧，与螺旋叶片(2)的外周面固定连接。

3.如权利要求1所述的一种超深凿岩碎土耕作机具，其特征在于，相邻两个螺旋叶片(2)之间的角度设置为90°-180°。

4.如权利要求1所述的一种超深凿岩碎土耕作机具，其特征在于，所述钻头(5)的周面均布设置有多个竖直方向的安装槽，安装槽内固定设置有锯齿刀(11)，所述锯齿刀(11)的尖端向下设置，且尖端朝向钻头(5)的旋转方向倾斜。

5.如权利要求1所述的一种超深凿岩碎土耕作机具，其特征在于，所述钻杆(1)的下端固定设置有螺纹套筒(7)，钻头(5)的上端固定设置有螺纹杆(8)，螺纹杆(8)与螺纹套筒(7)螺纹连接。

6.如权利要求5所述的一种超深凿岩碎土耕作机具，其特征在于，所述螺纹杆(8)上套装有环件(4)，环件(4)的上端通过卡接结构与钻杆(1)的底部拆卸连接，所述环件(4)的下端与钻头(5)转动连接。

7.如权利要求6所述的一种超深凿岩碎土耕作机具，其特征在于，所述卡接结构包括多个卡接块(9)，均布设置在环件(4)的上端，与环件(4)固定连接，所述钻杆(1)的下端开设有多个与卡接块(9)插接匹配的卡接槽(6)。

8.如权利要求6所述的一种超深凿岩碎土耕作机具，其特征在于，所述钻杆(1)的顶部周向开设有环向的导向槽，导向槽内滑动设置有导向块，所述导向块与环件(4)的底部固定连接。

9.如权利要求6所述的一种超深凿岩碎土耕作机具，其特征在于，所述环件(4)的周面固定设置有多个刀片(10)，所述刀片(10)的尖端倾斜上下设置。

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