CN115399306B - 一种仿生独角仙水田行间除草轮 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种仿生独角仙水田行间除草轮，属于农业机械技术领域，包括轮架，与除草设备的轴连接，用于随除草设备的轴进行转动；多个爪齿，通过固定件安装在所述轮架外侧，所述爪齿仿照独角仙头角正面特征曲线制成，用于随轮架转动来挖掘杂草。本发明的除草轮首次仿照独角仙头角的结构特征，采用仿生原理设计成水田行间除草轮上的除草部件；除草轮仿照独角仙头角的曲线，可以在除草部件深入土壤的前提下，保证除草部件不变形，且爪齿较深，可以杂草的根部完全挖掘出来，提升除草效果；爪齿通过连接螺栓和连接螺母与轮架相连，当爪齿出现损坏时，可以进行单独更换，降低维修费用；通过仿真模拟，方便入土，减少阻力与能耗，提高除草效率。
Description
技术领域
本发明涉及农业机械技术领域，具体是一种仿生独角仙水田行间除草轮。
背景技术
目前我国水田除草的方式以化学除草和人工除草为主，但化学除草会造成化学污染，且影响人们对更高质量稻米的追求，而人工除草成本高，效率低。因此，高效的机械式除草方式成为解决这些问题的最好方法之一。
传统的除草机构都必须悬挂在拖拉机或除草机上，除草部件深入土壤时会变形，导致无法深入土壤，影响了除草效果和除草效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种仿生独角仙水田行间除草轮，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种仿生独角仙水田行间除草轮，包括：
轮架，与除草设备的轴连接，用于随除草设备的轴进行转动；
多个爪齿，通过固定件安装在所述轮架外侧，所述爪齿仿照独角仙头角正面特征曲线制成，用于随轮架转动来挖掘杂草。
作为本发明的进一步技术方案，所述爪齿设有：
爪齿正面圆弧曲线，设置在所述爪齿的两个端面；
第一爪齿侧面圆弧曲线，设置在所述爪齿一侧，所述第一爪齿侧面圆弧曲线设置在远离轮架的一端；
第四爪齿侧面圆弧曲线，设置在所述爪齿靠近轮架的一端，所述第四爪齿侧面圆弧曲线与第一爪齿侧面圆弧曲线同侧设置；
第二爪齿侧面圆弧曲线，设置在所述爪齿靠近第一爪齿侧面圆弧曲线的一端并与其相连；
第三爪齿侧面圆弧曲线，设置在所述爪齿靠近第四爪齿侧面圆弧曲线的一端，所述第三爪齿一端与第二爪齿侧面圆弧曲线相连，另一端与第四爪齿侧面圆弧曲线相连；
第五爪齿侧面圆弧曲线，设置在所述爪齿远离第一爪齿侧面圆弧曲线的一侧。
作为本发明的更进一步技术方案，所述第一爪齿侧面圆弧曲线的最顶端切线与第三爪齿侧面圆弧曲线的最顶端切线之间的夹角为39-45°。
作为本发明的再进一步技术方案，所述第二爪齿侧面圆弧曲线的半径与爪齿总长度之比为0.3-0.4:1。
作为本发明的再进一步技术方案，所述第三爪齿侧面圆弧曲线的半径与爪齿总长度之比为1.1-1.5:1。
作为本发明的再进一步技术方案，所述第四爪齿侧面圆弧曲线的半径与爪齿总长度之比为1.1-1.4:1。
作为本发明的再进一步技术方案，所述爪齿正面圆弧曲线的半径与爪齿总长度之比为0.9-1.3:1。
作为本发明的再进一步技术方案，所述第五爪齿侧面圆弧曲线的最顶端切线与第三爪齿侧面圆弧曲线的最顶端切线之间的夹角为11-16°。
作为本发明的再进一步技术方案，所述固定件包括：
多个爪齿固定架，均匀分布在所述轮架外部；
连接螺栓，一端贯穿所述爪齿固定架和爪齿；
连接螺母，套设在所述连接螺栓一端外部并与其螺纹连接。
作为本发明的再进一步技术方案，所述轮架外径为60-180mm，所述轮架和爪齿总外径为200-300mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、除草轮首次仿生独角仙头角的结构特征，采用仿生原理设计成水田行间除草轮上的除草部件；
2、除草轮仿生独角仙头角的曲线，可以在除草部件深入土壤的前提下，保证除草部件不变形，且爪齿较深，可以杂草的根部完全挖掘出来，提升除草效果；
3、爪齿通过连接螺栓和连接螺母与轮架相连，当爪齿出现损坏时，可以进行单独更换，降低维修费用；
4、通过仿生模拟，设计出爪齿与接触点法线的最佳角度，方便入土，减少阻力与能耗，提高除草效率。
附图说明
图1为仿生独角仙水田行间除草轮的侧视图；
图2为仿生独角仙水田行间除草轮的轴侧图；
图3为仿生独角仙水田行间除草轮的正视图；
图4为仿生独角仙水田行间除草轮的局部侧视图；
图5为仿生独角仙水田行间除草轮中爪齿的正视图；
图6为仿生独角仙水田行间除草轮中爪齿的侧视图；
图7为仿生独角仙水田行间除草轮中轮架的侧视图。
图中：1-轮架、2-爪齿、3-爪齿固定架、4-爪齿正面圆弧曲线、5-第一爪齿侧面圆弧曲线、6-第二爪齿侧面圆弧曲线、7-第三爪齿侧面圆弧曲线、8-第四爪齿侧面圆弧曲线、9-第五爪齿侧面圆弧曲线、10-连接螺栓、11-连接螺母。
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。
本发明实施例是这样实现的，如图1至图7所示的仿生独角仙水田行间除草轮，包括:
轮架1，与除草设备的轴连接，用于随除草设备的轴进行转动；
多个爪齿2，通过固定件安装在所述轮架1外侧，所述爪齿2仿生独角仙头角正面特征曲线制成，用于随轮架1转动来挖掘杂草。
本发明在实际应用时，将轮架1通过连接键与除草设备的轴刚性连接，在除草设备移动时通过轴带着轮架1进行转动，当轮架1转动时，通过多个爪齿2交替进入土壤来对除杂草，由于爪齿2仿生独角仙头角正面特征曲线制成，可以有效防止其在土壤中工作时发生形变损坏，而且方便入土，减少阻力与能耗，提高除草效率，更加实用。
如图1至图6所示，作为本发明一个优选的实施例，所述2设有：
爪齿正面圆弧曲线4，设置在所述爪齿2的两个端面；
第一爪齿侧面圆弧曲线5，设置在所述爪齿2一侧，所述第一爪齿侧面圆弧曲线5设置在远离轮架1的一端；
第四爪齿侧面圆弧曲线8，设置在所述爪齿2靠近轮架1的一端，所述第四爪齿侧面圆弧曲线8与第一爪齿侧面圆弧曲线5同侧设置；
第二爪齿侧面圆弧曲线6，设置在所述爪齿2靠近第一爪齿侧面圆弧曲线5的一端并与其相连；
第三爪齿侧面圆弧曲线7，设置在所述爪齿2靠近第四爪齿侧面圆弧曲线8的一端，所述第三爪齿2一端与第二爪齿侧面圆弧曲线6相连，另一端与第四爪齿侧面圆弧曲线8相连；
第五爪齿侧面圆弧曲线9，设置在所述爪齿2远离第一爪齿侧面圆弧曲线5的一侧。
在本实施例的一种情况中，爪齿2包括正面和侧面，爪齿2正面两个端面设有爪齿正面圆弧曲线4，仿照独角仙头角正面特征曲线而设计；爪齿2侧面分为内外两侧，内侧为第五爪齿侧面圆弧曲线9，外侧为由外到内依次连接的第一爪齿侧面圆弧曲线5、第二爪齿侧面圆弧曲线6、第三爪齿侧面圆弧曲线7和第四爪齿侧面圆弧曲线8，以上侧面圆弧曲线均仿照独角仙头角侧面曲线而设计；具体的，第一爪齿侧面圆弧曲线5与第三爪齿侧面圆弧曲线7的最顶端切线角度为39-45°，第二爪齿侧面圆弧曲线6的半径与爪齿2总长度之比为0.3-0.4:1，该设计能有效地提供向下的剪力，实现轻松入土和对杂草的切割；第三爪齿侧面圆弧曲线7的半径与爪齿2总长度之比为1.1-1.5:1，第四爪齿侧面圆弧曲线8的半径与爪齿2总长度之比为1.1-1.4:1，爪齿正面圆弧曲线4的半径与爪齿2总长度之比为0.9-1.3:1，第五爪齿侧面圆弧曲线9的最顶端切线与第三爪齿侧面圆弧曲线7的最顶端切线之间的夹角为11-16°，该设计能有效增加爪齿2强度，防止其在土壤中工作时发生形变损坏，而且方便入土，减少阻力与能耗，提高除草效率。
如图1、图2和图7所示，作为本发明另一个优选的实施例，所述固定件包括：
多个爪齿固定架3，均匀分布在所述轮架1外部；
连接螺栓10，一端贯穿所述爪齿固定架3和爪齿2；
连接螺母11，套设在所述连接螺栓10一端外部并与其螺纹连接。
在本实施例的一种情况中，爪齿固定架3设置有六个，均匀分布在轮架1外部且一体成型，六个爪齿固定架3绕轴心间隔60°均匀分布在轮架1的外圆周，轮架1外径为60-180mm，轮架1和爪齿2总外径为200-300mm，即除草轮外圆周直径为200-300mm；为方便进行连接，所述爪齿2通过爪齿固定架3与轮架1固定连接，具体的，爪齿2与爪齿固定架3通过连接螺栓10与连接螺母11配合相连，当爪齿2出现损坏时，可以进行单独更换，降低维修费用。工作时，轮架1在除草机向前行进时进行如图2所示的逆时针转动，同时带动爪齿2使其插入地下，通过爪齿2的高速转动，在爪齿2深入土壤的前提下，保证除草部件不变形，且爪齿2较深，可以杂草的根部完全挖掘出来，提升除草效果。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种仿生独角仙水田行间除草轮，其特征在于，包括：
轮架(1)，与除草设备的轴连接，用于随除草设备的轴进行转动；
多个爪齿(2)，通过固定件安装在所述轮架(1)外侧，所述爪齿(2)仿生独角仙头角正面特征曲线制成，用于随轮架(1)转动来挖掘杂草；
所述爪齿(2)设有：
爪齿正面圆弧曲线(4)，设置在所述爪齿(2)的两个端面；
第一爪齿侧面圆弧曲线(5)，设置在所述爪齿(2)一侧，所述第一爪齿侧面圆弧曲线(5)设置在远离轮架(1)的一端；
第四爪齿侧面圆弧曲线(8)，设置在所述爪齿(2)靠近轮架(1)的一端，所述第四爪齿侧面圆弧曲线(8)与第一爪齿侧面圆弧曲线(5)同侧设置；
第二爪齿侧面圆弧曲线(6)，设置在所述爪齿(2)靠近第一爪齿侧面圆弧曲线(5)的一端并与其相连；
第三爪齿侧面圆弧曲线(7)，设置在所述爪齿(2)靠近第四爪齿侧面圆弧曲线(8)的一端，所述第三爪齿侧面圆弧曲线(7)一端与第二爪齿侧面圆弧曲线(6)相连，另一端与第四爪齿侧面圆弧曲线(8)相连；
第五爪齿侧面圆弧曲线(9)，设置在所述爪齿(2)远离第一爪齿侧面圆弧曲线(5)的一侧。
2.根据权利要求1所述的仿生独角仙水田行间除草轮，其特征在于，所述第一爪齿侧面圆弧曲线(5)的最顶端切线与第三爪齿侧面圆弧曲线(7)的最顶端切线之间的夹角为39-45°。
3.根据权利要求1所述的仿生独角仙水田行间除草轮，其特征在于，所述第二爪齿侧面圆弧曲线(6)的半径与爪齿(2)总长度之比为0.3-0.4:1。
4.根据权利要求1所述的仿生独角仙水田行间除草轮，其特征在于，所述第三爪齿侧面圆弧曲线(7)的半径与爪齿(2)总长度之比为1.1-1.5:1。
5.根据权利要求1所述的仿生独角仙水田行间除草轮，其特征在于，所述第四爪齿侧面圆弧曲线(8)的半径与爪齿(2)总长度之比为1.1-1.4:1。
6.根据权利要求1所述的仿生独角仙水田行间除草轮，其特征在于，所述爪齿正面圆弧曲线(4)的半径与爪齿(2)总长度之比为0.9-1.3:1。
7.根据权利要求1所述的仿生独角仙水田行间除草轮，其特征在于，所述第五爪齿侧面圆弧曲线(9)的最顶端切线与第三爪齿侧面圆弧曲线(7)的最顶端切线之间的夹角为11-16°。
8.根据权利要求1所述的仿生独角仙水田行间除草轮，其特征在于，所述固定件包括：
多个爪齿固定架(3)，均匀分布在所述轮架(1)外部；
连接螺栓(10)，一端贯穿所述爪齿固定架(3)和爪齿(2)；
连接螺母(11)，套设在所述连接螺栓(10)一端外部并与其螺纹连接。
9.根据权利要求1所述的仿生独角仙水田行间除草轮，其特征在于，所述轮架(1)外径为60-180mm，所述轮架(1)和爪齿(2)总外径为200-300mm。
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