CN209768176U - 一种适用于鹅卵石密集型地表层的开沟刀片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于鹅卵石密集型地表层的开沟刀片，包括安装体和刀体两个部分，所述安装体和刀体上下分布，二者连成一个整体；所述安装体包括一个安装体顶面、四个安装体侧面、四个安装体边部曲面、四个安装体边部平面、一个安装体底面所围成的区域；所述刀体包括一个刀体顶面、四个刀体侧面、一个刀刃面所围成的区域。本实用新型能够适用在高海拔寒冷地区天然草地地表层，解决了鹅卵石密集型地表层中砾石规模较大且分布密集状态下的开沟问题，对高海拔天然草地的生态保护和建设工程意义重大。

Description

一种适用于鹅卵石密集型地表层的开沟刀片

技术领域

本实用新型属于特种设备和节能环保技术领域，具体涉及一种适用于鹅卵石密集型地表层的开沟刀片。

背景技术

在高海拔寒冷地区的天然草地的生态保护和建设中，免耕播种技术凭借其可在较小的动土量的前提下实现播种而得到广泛应用。然而，高海拔地区的天然草地的地表层中，鹅卵石的分布十分密集，尤其是大型鹅卵石，这将严重影响免耕播种技术的应用效果。其中，开沟刀片是免耕播种技术的关键技术。

现有技术中，人们在开沟技术上进行了不少工作，具体包括：

申请号为“201720710080.9”、名称为“一种免耕播种机上的柔性开沟器”的中国实用新型专利提供了一种开沟器单体，包括方钢、六角头螺杆带孔螺栓、拉伸弹簧、紧固螺栓、开沟器主体、方形铁片、推土机构，该实用新型兼顾开沟器减震和避免开沟器因与石块碰撞而损坏以及具有一定的仿行能力，使开出的沟在不平整的土地上也能保持相同的深度，利于种子生长以及后续管理。但是，该开沟器单体仍然存在不足，开沟器采用犁铧型的开沟刀，当开沟刀遇到土层中的石块时，其柔性特性使得其只能避开石块，而非将石块取出或挪动，当石块分布密度较大且石块规模较大时，开沟刀会因不断避开石块而无法开沟。因此，该实用新型显然不太适用于石块密集型的地表层，只适用于石块较少的工作环境。

申请号为“201820942367.9”、名称为“一种用于草原植被恢复的自动补播机”的中国实用新型专利提供了一种呈倒三角锥或倒刺形的开沟钉，但是，该开沟钉仍存在不足，开沟钉在自动补播机自身重力作用下压至土层中，通过拖拉机的带动作用，开沟钉划破土层成沟。在开沟时，开沟钉与土层呈垂直状态，可以将小型石块松动，当遇到较大石块时，由于无法避开大型石块或使之挪动，直接造成金属碰石块的“硬碰硬”的局面，开沟钉磨损严重的同时，极易造成开沟钉的弯曲甚至断裂。因此，该实用新型提供的开沟钉无法解决土层中的大型石块问题，只适合在土质松紧适宜且石块较小且少的土层中工作。

申请号为“201821070699.9”、名称为“一种双圆盘开沟机”的中国实用新型专利提供了一种开沟刀，该开沟刀的刃口朝向机架内部形成弧状。但是，该实用新型提供的开沟刀仍存在不足，即弧状的开沟刀刀刃口并未指明弧度(半径)和圆心点位置的具体参数，因此，开沟刀刀刃的形状和尺寸均无法确定，不具备可加工性，当遇到石块时，工作效果便无法保证。

申请号为“201811243509.3”、名称为“一种方便调节的农业用开沟装置”的中国发明专利提供了一种犁刀和副犁刀。然而，该发明提供的犁刀仍存在不足，即犁刀的两侧刀刃为两条向内凹的曲线，顶部是一条向外凸的曲线，由此，内凹曲线和外凸曲线的相交部位便形成了一个较为锐利的夹角，即形状变化非常剧烈，当该夹角部位碰到大型石块时，会出现“硬碰硬”的现象，很容易导致夹角部位的剧烈变形甚至断裂，从而影响犁刀的使用寿命。此外，该发明专利提供了一种设置在开沟装置最前方的铲斗，可以起到清理装置前方障碍物的效果，以防影响开沟效果或损伤犁刀，但对处于土层中的大型石块等坚硬物，并未提及如何防范或解决。因此，该发明提供的犁刀只适合土质中没有大型石块的环境，对于石块分布密度较大且规模较大的土质环境并不适用。

申请号为“201020574610.X”、名称为“一种开沟刀”的中国实用新型专利提供了一种螺旋线式的刀片，包括轮辋，在轮辋的周缘均匀分布有若干个螺旋线式刀片；螺旋线式刀片的刀头朝向内侧，实用新型开挖的出土方向随着角度不同而改变，可以向左、向右和向上出土，具有开挖阻力小，开沟出土效果好的特点；另外还具有按螺旋方向输送土，按圆周离心力方向抛土的功能。该实用新型在开沟出土的性能优势明显，但其刀片仍存在不足。若碰到大型石块，石块进入相邻刀片之间的区域，极易造成开沟刀工作受阻，更为严重的是，开挖阻力会瞬间急剧增大，螺旋线式的刀片会因受到碰撞而产生严重变形甚至断裂，严重影响刀片的使用性能和使用寿命。此外，该实用新型提供的开沟刀在开沟时，螺旋线式的刀片使得动土量很大，使免耕播种失去了意义。因此，该实用新型提供的开沟刀，仅适用于石块分布较少且规模较小的耕地中使用，不适宜在鹅卵石密集型的天然草地地表层使用。

在高海拔寒冷地区天然草地的地表土层中，通常会有较多规模不等的砾石，位于我国西南地区的西藏，是典型的高海拔寒冷地区，并有着面积广大的天然草地，其地表层的砾石多数呈鹅卵石形态存在，石块在地表土层中的规模较大且分布密集，而现有的开沟技术对此显然并不适用。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种适用于鹅卵石密集型地表层的开沟刀片，能够适用在高海拔寒冷地区天然草地地表层，解决了鹅卵石密集型地表层中砾石规模较大且分布密集状态下的开沟问题，对高海拔天然草地的生态保护和建设工程意义重大。

为此，本实用新型采用了以下技术方案：

一种适用于鹅卵石密集型地表层的开沟刀片，包括安装体和刀体两个部分，所述安装体和刀体上下分布，二者连成一个整体；所述安装体包括一个安装体顶面、四个安装体侧面、四个安装体边部曲面、四个安装体边部平面、一个安装体底面所围成的区域；所述刀体包括一个刀体顶面、四个刀体侧面、一个刀刃面所围成的区域。

优选地，所述安装体侧面上设有两个圆柱形孔，分别位于两个相对的安装体侧面的中间位置，用于将开沟刀片安装在相应的开沟装置中。

优选地，所述安装体顶面是一个平面，位于开沟刀片的最上方；所述安装体侧面为曲面，该曲面有四条边，包括三条直线和一条抛物线；所述安装体边部曲面为曲面，该曲面有三条边，包括两条直线和一条抛物线；所述安装体边部平面为平面，该平面有三条边，所述三条边均为直线；所述安装体底面为平面，该平面有四条边，包括两条直线和两条抛物线。

优选地，位于同一侧的安装体侧面、安装体边部曲面、安装体边部平面依次水平排列，其中，所述安装体侧面和安装体边部曲面的交界为直线，所述安装体边部曲面和安装体边部平面的交界为直线。

优选地，所述安装体顶面与同一侧的安装体侧面、安装体边部曲面、安装体边部平面的交界分别为直线、点、直线。

优选地，所述刀体顶面为平面，该平面有四条边，包括两条直线和两条抛物线；所述刀体侧面为曲面，该曲面有三条边，所述三条边均为抛物线；所述刀刃面为一个抛物面，所述抛物面的剖面形状均为抛物线。

优选地，位于同一侧的刀体侧面和刀刃面水平排列，二者交界为抛物线。

优选地，所述安装体侧面和刀体侧面上下排列，二者交界为抛物线；所述安装体边部曲面和刀刃面上下排列，二者交界为抛物线；所述安装体边部平面和刀刃面上下排列，二者交界为点。

优选地，所述安装体底面和刀体顶面完全重合。

优选地，所述开沟刀片的材料整体采用高锰钢。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)适用在高海拔寒冷地区天然草地地表层，解决了鹅卵石密集型地表层中砾石规模较大且分布密集状态下的开沟问题，对高海拔天然草地的生态保护和建设工程意义重大。

(2)本实用新型所提供的开沟刀片的开沟深度和开沟宽度均匀，适用范围广，开沟过程连续。

(3)抛物线型的刀刃面形状具有渐变性，使开沟刀片在剧烈撞击下具有自保护作用，提高了开沟刀片的耐冲击能力。

(4)本实用新型所提供的开沟刀片的耐久性高，在纯鹅卵石的地表层中都不影响开沟刀片的正常使用，刀刃面具备碰撞自保护功能。

附图说明

图1是本实用新型所提供的一种适用于鹅卵石密集型地表层的开沟刀片的主视图。

图2是本实用新型所提供的一种适用于鹅卵石密集型地表层的开沟刀片的右视图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

本实用新型公开了一种适用于鹅卵石密集型地表层的开沟刀片，该开沟刀片包括安装体和刀体两个部分，安装体是由一个安装体顶面、四个安装体侧面、四个安装体边部曲面、四个安装体边部平面、一个安装体底面、两个圆柱面等十六个面围成的区域；刀体是由一个刀体顶面、四个刀体侧面、一个刀刃面等六个面围成的区域。开沟刀片是由一个安装体顶面、四个安装体侧面、四个安装体边部曲面、四个安装体边部平面、四个刀体侧面、一个刀刃面等十八个面围成的内部区域，减去两个圆柱面内部包含区域而形成。

图1是开沟刀片的主视图(X-Y)，视图中表征所述开沟刀片的形状和位置的主要点坐标如下：O(0,0)、K(0,3)、A(-40,60)、B(-38.99,60)、C(38.99，60)、D(40，60)、G(0，60)、E(-30.25，90)、H(0，90)、F(30.25，90)、O₁(-15，75)、O₂(15，75)。图2是开沟刀片的右视图(Z-Y)，视图中表征开沟刀片的形状和位置的主要点坐标如下：O'(0，0)、K'(-1.5，3)、K”(1.5，3)、G'(-7.5，60)、G”(7.5，60)、C'(-1.5，60)、C”(1.5，60)、D'(0，60)、F'(-5，90)、F”(5，90)。上述坐标单位均采用毫米。开沟刀片在主视图和右视图中均以Y轴对称，为方便描述开沟刀片的各部分构成、位置和连接关系，这里只描述开沟刀片位于主视图第一象限和右视图第一象限中的部分。

所述安装体顶面(附图1中为HF，附图2中为L'F”)是一个垂直于Y轴的平面，处于(y(x)＝60,0≤x≤30,0≤z≤7.5)所包含的区域。

所述安装体侧面(图1中为HGCF，图2中F”C”G”)为一曲面，该曲面的四个边是三条直线和一条抛物线，其曲线方程分别是直线HF(y＝90，z＝5，0≤x≤40)、直线HG(y(z)＝-12z+150，x＝0，60≤y≤90)、直线FC(y(x)＝-3.337x+190.111，30≤x≤38.99，y(z)＝24.857z-34.286，1.5≤z≤5)、抛物线GC(x＝-0.722z²+40.615，y＝60，1.5≤z≤7.5)。

所述安装体边部曲面(图1中为FCD，图2中为F”C”D')为一曲面，该曲面的三个边是两条直线和一条抛物线，其曲线方程分别是直线FC(y(x)＝-3.337x+190.111，30≤x≤38.99，y(z)＝24.857z-34.286，1.5≤z≤5)、直线FD(y(x)＝-3x+180，30≤x≤40，y(z)＝6z+60，0≤z≤5)、抛物线CD(x(z)＝-0.449z²+40，y＝60,0≤z≤1.5)。

所述安装体边部平面(图1中为FD，图2中为F”D'L')为一平面，该面的三个边均为直线，其曲线方程分别是直线FD(y(x)＝-3x+180，30≤x≤40，y(z)＝6z+60，0≤z≤5)、直线L'D'(y(x)＝-3x+180，30≤x≤40，60≤y≤90，z＝0)、直线L'F”(y＝90，x＝30，0≤z≤5)。安装体边部平面与Y轴之间的角度设置为18度。

所述安装体底面(图1中为GCD，图2中为D”G”)为一平面，该面的四个边是两条直线和两条抛物线，其曲线方程分别是直线GD(y＝60，0≤x≤40，z＝0)、直线D'G”(y＝60，0≤z≤7.5，x＝0)、抛物线CD(x(z)＝-0.449z2+40，y＝60，0≤z≤1.5)、抛物线GC(x＝-0.722z²+40.615，y＝60，1.5≤z≤7.5)。

所述圆柱面(图1中为圆O₂)的方程为：(x-15)²+(y-75)²＝100，70≤y≤80，圆柱面中心线(x＝15，y＝75，0≤z≤6.25)。圆柱面内部所包含的区域设置为中空形式，可以通过螺栓，实现开沟刀片的安装。

所述刀体顶面(图1中为GCD，图2中为D”G”)为一平面，该面的四个边是两条直线和两条抛物线，其曲线方程分别是直线GD(y＝60，0≤x≤40，z＝0)、直线D'G”(y＝60，0≤z≤7.5，x＝0)、抛物线CD(x(z)＝-0.449z²+40，y＝60，0≤z≤1.5)、抛物线GC(x＝-0.722z²+40.615，y＝60，1.5≤z≤7.5)。

所述刀体侧面(图1中为GKC，图2中为G”K”C”)为一曲面，该曲面的三个边均为抛物线，其曲线方程分别为抛物线GC(x＝-0.722z²+40.615，y＝60，1.5≤z≤7.5)、抛物线G'K'(y(z)＝66.5z²-140.625，3≤y≤60，1.5≤z≤7.5)、抛物线CK(y(x)＝0.0375x²+3，y(z)＝9.5z-11.25，0≤x≤38.99)。

所述刀刃面(图1中为KODC，图2中为L'O'K”C”)为一抛物面，该曲面的四个边均为抛物线，其曲线方程分别是抛物线CK(y(x)＝0.0375x²+3，y(z)＝9.5z-11.25，0≤x≤38.99)、抛物线O'K'(y(z)＝1.333z²，x＝0，0≤z≤1.5)、抛物线OD(y(x)＝0.0375x²，0≤y≤60，z＝0)、抛物线CD(x(z)＝-0.449z²+40,y＝60，0≤z≤1.5)。

直线HF、点F、直线L'F”分别是安装体顶面与安装体侧面、安装体边部曲面、安装体边部平面的交界。所述安装体侧面、安装体边部曲面、安装体边部平面依次水平排列，安装体侧面和安装体边部曲面的交界为直线FC，安装体边部曲面和安装体边部平面的交界为直线FD。所述开沟刀片材料整体采用高锰钢。

所述刀体侧面和刀刃面水平排列，二者交界为抛物线CK。所述安装体侧面和刀体侧面上下排列，二者交界为抛物线GC。所述安装体边部曲面和刀刃面上下排列，二者交界为抛物线CD。所述安装体边部平面和刀刃面上下排列，二者交界为点D。所述安装体底面和刀体顶面，二者完全重合。

实施例1

本实施例中，通过20个螺栓，将10片开沟刀片安装在法兰盘上，法兰盘焊接在某开沟机的转动轴上，开沟机前进速度设置为10千米/小时，转动轴转速设置为700转/分钟。在鹅卵石密集型草地的地表层(地面以下10厘米以内，平均直径超过30厘米的大型鹅卵石的分布密度超过2.5块/立方米，平均直径介于3至30厘米的中小型鹅卵石的分布密度超过3000块/立方米)上进行开沟效果试验，开沟距离100米，试验中观察大型鹅卵石在开沟刀片的作用下的位置变化情况并在试验后进行统计，试验后随机选取30个点进行开沟深度和宽度测量。试验结果如表1～表3所示：

表1随机选取30个点的开沟深度值统计表(单位：毫米)

表2随机选取30个点的开沟宽度值统计表(单位：毫米)

表3大型鹅卵石数量统计表

开沟效果试验数据表明：在鹅卵石密集型草地的地表层上进行开沟效果试验，采用本实施方案的开沟刀片，取得了显著的技术效果：在随机选取的30个点进行的开沟深度和宽度测量值中，平均开沟深度为45.3毫米，最大开沟深度为69毫米，最小开沟深度为31毫米，80％点的开沟深度位于45±10毫米范围内，说明开沟深度均匀；平均开沟宽度为12.3毫米，最大开沟宽度为16毫米，最小开沟宽度为10毫米，90％点的开沟宽度位于12±2毫米范围内，说明开沟宽度均匀。

试验中碰到的大型鹅卵石数量共计9块，其中被挪动7块，被取出地表层2块。当大型鹅卵石的小部分处于地面以下，在开沟刀片的碰撞作用下，大型鹅卵石产生旋转和移动而被取出地面，开沟刀片继续开沟；当大型鹅卵石的大部分或全部位于地表层以下时，开沟刀片无法将大型鹅卵石移动，加之开沟刀片的抛物线型刀刃面，使大型鹅卵石在受碰撞的同时受到挤压作用而产生旋转，让出一定空间，开沟刀片继续开沟。抛物线型的刀刃面形状具有渐变性，使开沟刀片在剧烈撞击下具有自保护作用，提高了开沟刀片的耐冲击能力。

实施例2

本实施例中，开沟刀片的数量和安装方式均与实施例1相同，不同之处在于：本实施例是在纯鹅卵石的地表层进行的开沟刀片与鹅卵石的碰撞耐久试验，试验距离为50千米。试验过后查看所述开沟刀片的损毁情况。所得试验结果如表4所示：

表4开沟刀片损毁统计表

碰撞耐久试验数据表明：本实施例采用的开沟刀片在纯鹅卵石的地表层中与鹅卵石进行50千米的碰撞试验，得到了显著的技术效果：在试验的10片开沟刀片中，未出现因开沟刀片断裂而报废的情况，仅有1片开沟刀片的刀刃受损，所有开沟刀片的刀体侧面出现了轻微的划痕，但都不影响开沟刀片的正常使用，证明开沟刀片的耐久性高。

上述试验结果，得益于刀体的刀刃面和刀体侧面的抛物线型设计，使得刀刃面和刀体侧面的形状具有渐变性。当刀体的刀刃面遇到大型鹅卵石时，当无法将大型鹅卵石移动时，大型鹅卵石会在渐变性的刀刃面的作用下产生转动，以保证开沟工作的正常进行，这使得刀刃面在不影响正常工作的情况下具备了碰撞自保护功能；刀体侧面的划痕，是刀体侧面与鹅卵石接触后，在挤压和摩擦作用下形成的，是金属的磨损问题，属于正常现象。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于鹅卵石密集型地表层的开沟刀片，包括安装体和刀体两个部分，其特征在于：所述安装体和刀体上下分布，二者连成一个整体；所述安装体包括一个安装体顶面、四个安装体侧面、四个安装体边部曲面、四个安装体边部平面、一个安装体底面所围成的区域；所述刀体包括一个刀体顶面、四个刀体侧面、一个刀刃面所围成的区域。

2.根据权利要求1所述的一种适用于鹅卵石密集型地表层的开沟刀片，其特征在于：所述安装体侧面上设有两个圆柱形孔，分别位于两个相对的安装体侧面的中间位置，用于将开沟刀片安装在相应的开沟装置中。

3.根据权利要求1所述的一种适用于鹅卵石密集型地表层的开沟刀片，其特征在于：所述安装体顶面是一个平面，位于开沟刀片的最上方；所述安装体侧面为曲面，该曲面有四条边，包括三条直线和一条抛物线；所述安装体边部曲面为曲面，该曲面有三条边，包括两条直线和一条抛物线；所述安装体边部平面为平面，该平面有三条边，所述三条边均为直线；所述安装体底面为平面，该平面有四条边，包括两条直线和两条抛物线。

4.根据权利要求3所述的一种适用于鹅卵石密集型地表层的开沟刀片，其特征在于：位于同一侧的安装体侧面、安装体边部曲面、安装体边部平面依次水平排列，其中，所述安装体侧面和安装体边部曲面的交界为直线，所述安装体边部曲面和安装体边部平面的交界为直线。

5.根据权利要求3所述的一种适用于鹅卵石密集型地表层的开沟刀片，其特征在于：所述安装体顶面与同一侧的安装体侧面、安装体边部曲面、安装体边部平面的交界分别为直线、点、直线。

6.根据权利要求1所述的一种适用于鹅卵石密集型地表层的开沟刀片，其特征在于：所述刀体顶面为平面，该平面有四条边，包括两条直线和两条抛物线；所述刀体侧面为曲面，该曲面有三条边，所述三条边均为抛物线；所述刀刃面为一个抛物面，所述抛物面的剖面形状均为抛物线。

7.根据权利要求6所述的一种适用于鹅卵石密集型地表层的开沟刀片，其特征在于：位于同一侧的刀体侧面和刀刃面水平排列，二者交界为抛物线。

8.根据权利要求6所述的一种适用于鹅卵石密集型地表层的开沟刀片，其特征在于：所述安装体侧面和刀体侧面上下排列，二者交界为抛物线；所述安装体边部曲面和刀刃面上下排列，二者交界为抛物线；所述安装体边部平面和刀刃面上下排列，二者交界为点。

9.根据权利要求1所述的一种适用于鹅卵石密集型地表层的开沟刀片，其特征在于：所述安装体底面和刀体顶面完全重合。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的一种适用于鹅卵石密集型地表层的开沟刀片，其特征在于：所述开沟刀片的材料整体采用高锰钢。