窄壟作物播鋤機的製作方法
2023-06-14 14:58:41
專利名稱：窄壟作物播鋤機的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於農業機械範疇。是為各種窄壟作物進行田間加工管理的最新小型機器。
窄壟作物、是指行距為210毫米(七市寸)左右的各種密植型條播作物，例如小麥、谷黍、油料等等。此類作物約佔整個農作物一半以上，由於行距狹窄，至目前無任何機器可以進入田間代替人力，它們從生長到成熟的漫長時間，需要進行多次鬆土、除草、追施化肥等複雜而精細的加工管理，但由於沒有機械可以利用，形成幾千年來的一項沉重負擔。不僅如此，由於人工作業效率很低，農時節令又時不待人，往往由於人手不夠而貽誤農時，一但加工不到便會造成減產。因此，解決窄壟作物田間管理的機械化問題，人們盼望已久，迫在眉睫。
由於機器不能進入窄壟作業，在某些發達的西方國家便以施用化學除草劑實行免耕法解決這一矛盾。但施用除草劑不僅成本過高，而且也需要有適宜的自然條件，在乾旱地區，除草劑因不易融解、滲透，擴散而不起作用。我國的大部分耕地均屬此種情況，所以，時至今日，農民們只好依靠一張鋤頭重複著祖先們的艱苦勞動。
本實用新型，目的是針對我國的具體條件提供一種適用的小型多能田間作業機器、以解除農民的勞動疾苦、提高他們的勞動效益、填補農業機械化中的這一空白。經過三年時間的田間實驗、考核了它的性能、核實了各項參數。現已形成比較成熟並確有實用價值的農機新品。它是當前唯一能夠進入窄壟田代替人力作業的最新機器。
本實用新型為單行作業。雙輪驅動、手扶操作，旋耕自走的形式。外型尺寸(長×寬×高)為1700×600×1000(毫米)、重量46公斤，能通過500毫米高的作物，能在460毫米大的地面迴轉，因而不但能在210毫米寬的窄壟行間自由運轉作業，而且也不受地面大小的限制，既適應平川開闊地面、也適應山區小塊梯田，甚至菜園、苗圃的某些作業也可使用本機完成。
本實用新型的作業部件是針對窄壟田的作業特點自己設計的特殊刀具「單層雙刃旋銑刀」。它結構簡單而性能優異，具有作業質量好、多能、省力的優點。本實用新型，僅僅利用這一種作業部件便取得了鋤地、播種、追施化肥三種作業性能，(如果臨時組合一些其它附件還可用於噴灑農藥、收割等。)由於這些不同的作業性能是利用同一個作業部件實現的，因而它們又可根據需要互相搭配合併在一次進行，例如在鋤地的同時追施化肥，或在鋤地的同時進行套種，或在播種的同時施用化肥等，這種複合式作業，是本實用新型獨特的優點。它既節省時間又不增加機器負荷，從而更好地為農民提供方便和效益。
本適用新型的配套動力是一馬力汽油發動機，由於「旋銑刀」省力和機體輕巧，本機耗力率很低，經測定，在土壤硬度為7.5公斤／米2，含水率15％，耕深60－100毫米，作業速度為3.2公裡／時的作出條件下，「旋銑刀」的刀軸扭矩為1.5——2公斤／米，機器行走約需5公斤的推移力，整機作業的耗力率僅為0.76馬力。由於力耗很少，作業時油門開至2／3，即可達到每小時1.2畝的作業效率，而耗油率不大於304克／畝，因而，本實用新型不但打破了窄壟田無機械可以進入的禁區，實現了以機器代替人力的理想，從而使沉重的體力勞動變得輕鬆愉快，而且其作業質量、作業效率、作業成本也比使用人力更為相宜。
本實用新型的結構及其具體實施方案結合
如下圖1是本實用新型的整機結構圖，1－1是限深輪，可上下調節，輪面為凹型，具有限定作業深度和克服機頭左右偏擺之功能，1－2是作業部件「旋銑刀」、1－3排肥管、1－4排種室、1－5播種量的節制閥、1－6種子箱、1－7化肥箱、1－8隨機工具箱、1－9油箱、1－10傳動軸的組合部件(兼機體骨架，以合金鋁鑄造)、1－11驅動輪，1－12護苗板，1－13發動機，1－14扶手(上設有油門、耕深調節手柄，離合器手柄。排種量調節器，肥箱閥門手柄共五個操作部件)。
圖2是本實用新型傳動結構示意圖。2－1發動機(型號為1E40F)，2－2行星齒輪減速器(太陽輪主動，齒圈固定，行星輪架從動，速比41)，2－3傘齒輪減速器(速比21)2－4旋銑刀主軸(轉速375轉／分)，2－5安全離合器(刀軸扭矩調定為2公斤／米)。2－6刀片，2－7蝸輪蝸杆減速器(減速比151)，2－8小鏈輪(Z＝15轉速50轉／分)，2－9鏈條，2－10大鏈輪(Z＝22)，2－11漲珠式差速器、2－12驅動輪法蘭套(轉速34轉／分)，2－13驅動輪(φ500毫米發動機工作轉速為3000轉／分，行駛速度為3.06公裡／時)。
本實用新型的工作環境是狹窄的作物行間。之所以能以3.06－3.34公裡／時的速度自由運轉作業，主要是因為本機具有較精確的走直性能，農藝要求，在210毫米的標準窄壟行間內，兩側的苗帶各佔15毫米，作業面150毫米，作業面與苗帶之間的間距15毫米。因此，機器的行駛直線偏差不得大於15毫米，否則，刀具必然傷苗，驅動輪也要壓苗，本實用新型之所以能夠滿足這種要求。主要是依靠了驅動輪上的漲珠式自動差速裝置和扶手的配合實現的。這種差速裝置與現有汽車或拖拉機的傘齒輪組合差速器完全不同，它是利用地面上的複雜情況所給予兩隻驅動輪的不同阻力，使漲珠松鬆緊緊，達到自動調節其行駛直線偏差的。
圖3是漲珠式差速器的機械結構圖。3－1是蝸輪軸，2－8鏈輪、2－9鏈條、2－10大鏈輪、3－2五花頭、3－3漲珠、3－4驅動輪的法蘭套，它的工作原理是3－1的動力通過2－8、2－9、2－10傳給3－2，因3－2的五個珠窩均帶有向外傾斜的坡度，一經向前轉動，五個珠子3－2便被向外推移，使之卡死在3－2與3－4之間，於是3－2與3－4形成了一個整體，使來自3－1的動力得以輸給驅動輪，此結構的特點是五花頭8－2為主動件，驅動輪的法蘭套3－4為從動件。當操作扶手時(向某一方向偏移)，由於槓桿作用，其中一隻驅動輪就會得到向前推移的外力，因而其轉速也會高於3－2，此時卡死在3－2與3－4之間的珠子便自動回到珠窩，使3－2與3－4分離，當外力消失，它的轉速低於3－2時，3－3又被向外推移，重新卡死在3－2與3－4之間，本實用新型便是利用漲珠的松鬆緊緊，3－2與3－4的離離合合，使兩隻驅動輪的行駛速度不斷地進行著細微而靈活的調節，從而達到了行駛直線偏差不大於15毫米的要求的，此種差速裝置不但適用，而且結構非常簡單，既容易製造，成本也低。
圖4是本實用新型作業部件——「旋銑刀」的刀片結構圖，它是一種立式旋轉刀具，刀片是在土壤內部水平旋轉作業，藉助切削，拋 的作用使土壤位移、升垡、摩擦，從而達到鬆土、碎土、滅草之目的。作業質量之優劣，取決於刀片的幾何形狀，垡角的大小，轉速和向前推移的速度四者的密切配合，配合得當，刀具作業平穩，省力，鬆土細碎、作業面疏鬆平整，本實用新型所用的刀片是以3毫米厚的65錳鋼板衝壓成型其幾何形狀為長條形、雙刃口、自中心點分為左右(或A、B)兩段，每一段均是由刀背(4－1)、垡角(4－2)、刃口(4－3)組成，以刀背的平面為基準、垡角部份向下彎曲10°，刃口為45°銳角(用於收割的刀片、刃部帒有鋸齒)，刀片長度150毫米，寬30毫米，中心處焊有卡頭或羅絲頭以便與主軸聯結，這一刀片實際等於是由兩把相同的刀片組合而成，在土壤中旋轉作業時，A、B兩段互相配合，隨著機體不斷向前移動，它們輪流切削前方的硬土，又輪流拋
被切削起來的鬆土。
圖6是旋銑刀作業過程的軌跡圖。由於每一小塊土壤都是經過這樣切削又切削，拋
又拋
的複合加工，因而被作業過的土壤，不僅床底平整，雜草被連根切斷，而且鬆土細碎，作業面疏鬆平整而土層不亂，為什麼薄薄一葉刀片能使100毫米厚的幹硬土地變的如此疏鬆？這是因為刀片在土壤中高速旋轉切削時，垡角迫使土壤產生向上升垡的力量而所至，就沙盤實驗所見，升垡力的大小，與垡角的大小和轉速直接有關，垡角的角度太大，雖然可獲得較大的升垡力，但動力的消耗也會相應增加，並且入土困難，垡角過小，則升垡力不足以衝破地表面的板結層，本實用新型所選定的垡角加以400轉／分之動力，升垡力可將土壤拋起300毫米之高度。因此，這一葉薄薄的刀片，便能達到上述鬆土，碎土之效果。這種從土壤內部作業，以自下而上的方式碎土、鬆土，具有從薄弱環節入手攻擊堅硬防守的意義。土壤堅硬的部分是約30－50毫米厚的板結層。一般情況板結層以下是比較鬆軟的溼土層，但由於板結層是覆蓋在溼土層上邊的，採取自上而下的方式鬆土、碎土、板結層因得到了溼土層的依託，因而不易破碎，採取自下而上的方式作業，由於板結層失去了依託，因而微力可摧。這是本作業部件省力的原因之一，現有農機具的作業方式都是採取自上而下的方式，例如犁鏵耕地，臥轉式「旋耕機」碎土等等。這種硬碰硬的方式，之所以費力，不僅是由於作業對象堅硬，而且還存在著大量無用功的消耗，例如，犁鏵耕地本來是為了翻土和鬆土，然而在實際工作時，土壤卻是自犁面向上高高垡起然後再跌落下去，這過程實際並不是作業的目的，只是因為這種方式和這種器械結構無法避免這個過程，由此便帶來了無法避免的無用功的消耗，臥轉式「旋耕機」作業，目的是為了鬆土和碎土，但作業時土壤四處飛濺不得不以罩子遮擋，這豈不同樣是一種無用功的消耗？然而，這種機具，這種方式又無法避免這種無意義的力耗。因此，現有各種農機具都非常費力，「旋銑刀」之所以省力，不僅是因為選定了避強就弱的作業方式。而且在它的作業過程中，幾乎沒有任何無用功的消耗，這便是此種刀具異常省力的根本原因，以「旋銑刀」和現有「旋耕機」對比，在同等作業條件下，經測定，前者比後者省力三倍。此乃「旋銑刀」的先進之點。
為什麼「旋銑刀」在鬆土、碎土，滅草的同時又可進行播種或追施化肥？這是因為刀片在土壤中高速旋轉作業時，由於土壤的升垡、離心作用，在刀軸的周圍始終存在著一個空穴。這空穴隨著刀具的移動而移動，隨著移動而自動覆蓋，我們從沙盤實驗看到，當刀具停止在一個地方旋轉時，這空穴清析可見，當刀具向前移動時，原來的空穴便自動覆蓋起來成為疏鬆平整的作業面。本實用新型的播種、追施化肥作業便是利用這一原理實現的。這種特殊原理，帶來了播種，播肥的特殊作業方式；它不開溝、不覆土、種子和化肥順著刀軸流入空穴，被自動埋入土內，由於土壤不進行上下翻動，土層不亂(地表面的幹土不會下流去)，因而，種子和化肥均能保持在有利於生根發芽和有利於發揮肥效的溼土層，此種作業方式，不但省時省事，也具有良好的保墒效果，這一點在北方乾旱地區尤為重要。
本實用新型所使用的「旋銑刀」僅僅是此種部件中的一個單體，但它又是一個完整而齊備的部件。
圖5是本作業部件的單體機械結構圖，5－1是刀片，5－2是主軸(空管，下端以卡口或羅口聯接刀片，播種時，種子注入軸心由出子口排入土層)，5－3是傘型齒輪，5－4是彈簧和滾珠組成的安全離合器，5－5是錐齒輪，5－6是付軸，5－7是齒輪箱，5－8是主軸套，5－9是斷電器組合件，5－10是排肥管，5－11是排種室，作業時動力由付軸5－6輸入，經錐齒輪5－5驅動傘齒輪5－3旋轉，經安全離合器5－4帶動主軸5－2和刀片5－1作業，由於刀片是在土壤內高速旋轉，土壤中難免有石塊，雜物，無疑這是刀片正常作業的障礙，當刀片碰到這些障礙物時，安全離合器5－4便自動打開，使刀片停止旋轉，待繞過障礙物以後，安全離合器又會自動接通使刀片繼續旋轉作業；有時土壤中也會有較大的石頭，即使刀片停止旋轉，刀軸也無法通過，甚至會出現折斷刀軸，損壞機件等故障，為了防止這種故障的發生，特設置斷電器組件5－9。這個組件同樣是一安全裝置。其內部結構是由一隻微動開關，一隻可調節間隙大小的彈性觸片所組成，微動開關通過兩條導線聯接在發動機「白金」的正、負極之間，當刀軸遇到不可克服的阻力時，彈性觸片便觸及微動開關，於是造成發動機點火系繞的短路而自動滅火，待操作員排除障礙物，重新啟動發動機方可繼續作業。
「旋銑刀」是一種系列性作業部件，可以使用一個單體，也可使用多個單體，使用多個單體時，可前後縱向串聯也可左右橫向串聯，縱向串聯用於增加作業深度，橫向串聯用於增加作業幅度。「旋銑刀」的刀片可根據需要隨意更換，用於收割作物的刀片，刃口為鋒利的鋸齒型，用於滅茬的刀片為三層六刃型。
「旋銑刀」的標準結構是機械，液壓電器相結合所構成，本實用新型所用者只是一個實施例。
權利要求1.一種用於窄壟作物田間管理作業的播鋤機，由動力(汽油發動機)、行星齒輪減速器、蝸杆蝸輪減速器、傘齒輪減速器、作業部件「旋銑刀」。行走部件驅動輪。漲珠式自動差速器、限深輪、排種室、排肥管、種肥箱、油箱以及扶手所構成；其特徵在於作業部件「旋銑刀」是在土壤內部水平旋轉作業，以自下而上的方式進行鬆土、碎土、滅草並利用這同一部件實現鋤地、播種、追施化肥三種作業性能；這部件的結構是由刀片(5-1)、主軸(5-2)、傘齒輪(5-3)、錐齒輪(5-5)、安全離合器(5-4)、付軸(5-6)、齒輪箱(5-7)、主軸套(5-8)、斷電器(5-9)、排肥管(5-10)、排種室(5-11)以及相配套的軸承、油封所組成，所述的播鋤機，兩隻驅動輪分別裝有漲珠式自動差速器。它能自動調節地面反映給兩隻驅動輪的不同阻力，從而保持其直線行駛偏差不大於15毫米的精確要求，這差速器的結構是由五花頭(3-2)、漲珠(3-3)驅動輪法蘭套(3-4)所組成；所述的播鋤機，其特徵還在於其安全作業是利用電器與機械相結合的裝置實現的，這裝置是由探障器(5-9)、微動開關(5-13)所組成。
2.如權利要求1、所述的作業部件「旋銑刀」是一種系列型刀具，可根據作業的需要確定刀片的尺寸(耕作幅度)、轉速、片數(層數)以及多個單體進行前後左右串聯的結構方式；其特徵在於每一葉刀片的幾何形狀是長條型、雙刀口、自中心分為左右(或A、B)兩段，每一段均是由刀背(4－1)、垡角(4－2)、刃口(4－3)所組成；以刀背平面為基準，垡角向下彎曲10°，刃口為45°，用於收割的刀片，刃口還帶有鋸齒。
專利摘要一種用於窄壟作物田間管理的小型農業機器，具有鋤地、播種、追施化肥三種作業性能，機型結構為單行作業、雙輪驅動、手扶操作、旋耕自走的形式。行駛直線偏差不大於15毫米。能通過500毫米高的作物。能在460毫米大地面迴轉，不受地塊大小的限制。作業部件為立式旋轉刀具——「旋銑刀」具有多能、省力和複合作業之性能。動力為一馬力汽油機。
文檔編號A01B49/00GK2086042SQ892166
公開日1991年10月9日 申請日期1989年9月20日 優先權日1989年9月20日
發明者武蘭民 申請人:武蘭民