斜置旋耕機的製作方法
2023-06-02 02:07:16
專利名稱：斜置旋耕機的製作方法
技術領域：
本發明屬農業工程領域，具體涉及一種斜置旋耕機。
背景技術：
土壤耕作是重負荷作業，要消耗大量的能量。目前土壤耕作的主要方式為犁耕和 旋耕。旋耕作業耕翻性能較犁耕差，通常情況下難以深耕，而功耗又遠大於犁耕，但其碎土 性能好，對草莖殘茬的切碎能力強，耕後地表平整，並且由於寄生功率的存在，增強了拖拉 機的牽引性能。旋耕機的這些特點使得它在南方水田、雙季或三季糧食作物產區得到了廣 泛應用。旋耕機具有耕地和耙地的雙重作用，在農業機械中佔有重要地位。故旋耕機的降 耗節能、提高耕耘質量一直是旋耕機的主要研究方向之一。旋耕機工作時，其刀片隨著刀軸由拖拉機動力輸出軸驅動作迴轉運動，同時又隨 機組前進作等速直線運動。刀片切削土壤時，刀片的絕對運動是由機組的前進運動與刀軸 的迴轉運動所合成。為了使機組能正常工作，刀片在整個切土過程中不能產生推土現象，要 求其絕對運動的軌跡為餘擺線。在這一餘擺線繞圈最大橫弦以下任意一點的水平分速度的 方向與機組前進方向相反。這樣刀片將切下的土塊向後拋擲與擋泥板相撞擊，使土塊進一 步破碎再落到地面。由於機組不斷前進，刀片就連續不斷地對未耕地進行松碎。刀軸是旋 耕機上的主要工作部件，刀軸上按一定規律排列焊有刀座，刀片用螺栓固定在刀座上。由於 旋耕機上刀片排列的好壞直接影響耕地質量及耕作阻力，因此有必要研究旋耕機的刀片排 列，使刀軸上的刀片排列更加合理。斜置旋耕機將旋耕刀輥在水平面內斜置，使旋耕刀迴轉平面成一適當斜置角，斜 置刀輥產生兩個結果a.旋耕刀切土時有一沿軸向的相對速度。b.因為採取同向順序切 土，除第一列旋耕刀外，其餘旋耕刀切土時減少了一個約束面，使土壤的破壞更容易，從而 降低能耗。如何使旋耕機在作業時受到的阻力小，耕作質量好，刀軸受力均勻，避免漏耕和 堵塞現象的發生，本文將給出一種刀片在刀軸上的排列方式。旋耕工作部件在水平面內斜 置，旋耕刀迴轉平面與機組前進方向成一適當斜置角
發明內容
本發明旨在發明一種斜置旋耕時不重耕、解除後部土壤約束、解除側面約束，從而 減少功率消耗、降低耕作阻力的斜置旋耕機。斜置旋耕機，旋耕刀在水平面內斜置，旋耕刀迴轉平面與機組前進方向成一適當 斜置角，刀片在刀軸上的排列配置滿足下列條件單列旋耕刀的刀片排列滿足"rvsmz^e彡b，其中，V為機組前進速度(m/s)，η
η
刀輥迴轉速度(rpm)，b為刀寬；按為旋耕刀上任一點的迴轉半徑(m))的大小，依次取 地表切痕曲線上的至少三個以上的點，對這些點進行直線擬合計算，該直線與X軸的交角 即為斜置角Z ABC。
上述技術方案中的單列旋耕刀排列，能夠滿足單列旋耕刀不重耕、不漏耕。作為本發明的進一步改進，所述斜置旋耕機中，位於同一螺旋線上旋耕刀的排列滿足(1)同一螺旋線上相鄰兩個旋耕刀之間的相位差。、 其中，R為旋耕刀的最大迴轉半徑，H為耕深，ν為機組前進速度(m/s)，n刀輥迴轉 速度(rpm)，I為刀盤間距，B為斜置角。上述不同列之間的旋耕刀的刀片排列方式，能解除 後部土壤約束。
圖1是單列旋耕刀地表切痕圖2是同一螺旋線上旋耕刀的三維實體模型圖3是同一螺旋線上旋耕刀切后土壤形狀圖4是為刀2地面切痕的擬合直線和刀1地面切痕的擬合直線的關係5是同一螺旋線上旋耕刀切削過程示意圖
具體實施例方式下面結合附圖和實施例做進一步說明。如圖2所示，斜置旋耕機，旋耕刀在水平面內斜置，旋耕刀迴轉平面與機組前進方 向成一適當斜置角，刀片在刀軸上的排列配置滿足下列條件單列旋耕刀的刀片排列滿足
，其中，V為機組前進速度(m/s)，η
η
刀輥迴轉速度(rpm)，b為刀寬；按為旋耕刀上任一點的迴轉半徑(m))的大小，依次取 地表切痕曲線上的至少三個以上的點，對這些點進行直線擬合計算，該直線與X軸的交角 即為斜置角Z ABC。位於同一螺旋線上旋耕刀的排列滿足(1)同一螺旋線上相鄰兩個旋耕刀之間的相位差 其中，R為旋耕刀的最大迴轉半徑，H為耕深，ν為機組前進速度(m/s)，η刀輥迴轉 速度(rpm)，I為刀盤間距，B為斜置角。具體說明如下1.單列旋耕刀的排列，達到不重耕斜置旋耕時，單列旋耕刀的切土過程和正置時也不一樣。取仿真參數如下v = 0. 5m/s,n = 130rpm,B = 20度，旋耕刀的相位差為180度，旋耕刀為R245國際刀。其地表 切痕如下圖1。
從圖1中可以看出，斜置旋耕時，在上述參數下同一列旋耕刀2的切削區域產生了 重疊3，也就是產生了重耕，會增加耕作能耗。另一方面，在後一把旋耕刀將要切削土壤時， 待切土壤已經解除了部分約束，將減少切削能耗。單列旋耕刀不產生重耕的條件為|AC彡b(b為刀寬)，而|AC| = |AB|sinZABC, IAB I = π v/n，Z ABC的大小由以下方法確定。
線方程為r = r ( φ) ( φ為極角)。在轉速η、速度ν和斜置角B三個量中任意兩個確定，由 (1. 1)和(1. 2)就能確定另一個。斜置旋耕單列旋耕刀不重耕的刀片排列方法為 二.不同列之間的旋耕刀的刀片排列，解除後部土壤約束如圖2示，旋耕刀1和旋耕刀2是同一螺旋線上相鄰的兩把旋耕刀，相位差為40 度，刀座間距為70mm。在前進速度為0.46m/s，轉速η為130rmp，斜置角為20度時，其地表 切痕如圖3，圖3b中切痕1』為刀1的切痕，切痕2』為刀2的切痕，產生重耕區域3，相鄰兩 次切削的交線4。從圖3a可以看出，在旋耕刀2切削時，旋耕刀1已為旋耕刀2解除部分約束。在 單列仿真中可以看出，同列旋耕刀之間不可能為對方解除其後部土垡約束，其後果是旋耕 刀在其軌跡最低點後，因為其絕對速度向後，將嚴重擠壓土壤，從而使功耗急劇增加，此時 斜置旋耕不僅不能降能節耗，反而增加能耗。如果前一列(以Y軸的負向為前)的旋耕刀能部分解除後一列旋耕刀的後部土壤 約束，使旋耕刀過低點後不壓土或儘量少壓土，這才有可能降能節耗。在圖中假設與刀2同一列的刀為刀2a，與刀2的相位差為180度(即軸對稱位置， 若不對稱，由單列仿真中可以看出，切削土壤時將同時存在漏切和重切的現象)。圖4中， AAl是刀2地面切痕的擬合直線，BC是刀1地面切痕的擬合直線，擬合這兩條直線時，所取 的r值相同，由式(2. 2)和擬合直線求解的過程知道，AAl和BBl平行。在田間取一點0為 原點，建立坐標系，X軸的正方向為機組前進方向，Y軸指向未耕地。假設直線AAl和BB1在 該坐標系的方程為AAl 的方程為 y = kx+dl ；
①按r的大小，依次取地表切痕22曲線上的若干個(最少三個)點。
②對這些點進行直線擬合23計算，該直線與X軸的交角即等於ZABC。 綜合以上，斜置旋耕單列旋耕刀不重耕的條件為
由於
其中，旋耕刀的最大迴轉半徑為R，耕深為H，斜置角為B，轉速為n，側切刃刃口曲
5
則 刀2a其後部土壤被解除約束的條件為正切刃(忽略過渡圓弧)的切土起點必須 落在BC直線上。刀2a正切刃的切土起點必須在過Al的且平行於X軸的直線上。過Al作 平行於X軸的直線，與BC交於Cl，Cl就是刀2a正切刃的切土起點。因為 |Aici| = νπ/n，|ab = |Aici|k 艮口 νπ/η = k|bi-b2| (2.3)式(2. 3)即為斜置旋耕時旋耕刀(第一列除外)切土前後部土壤解除約束的條 件。圖5中，當刀2的正切刃開始切土時，刀1為刀2側面解除了部分約束(圖中3)。 因為解除約束的區域比較少，在單刀仿真中可以看出，旋耕刀2還存在側邊壓土現象，這將
增加切土功耗。若刀1和刀2的相位差大於或等於arcos (―—-)(即當刀2切削時，刀
1基本切土完畢)，並且刀2正切刃的入土位置在前進方向上不超過刀1，那麼刀2在切土的 時候，功耗將降低。假定刀2和刀1的相位差為β，刀盤間距為1，正切刃的入土位置在前進方向上不
超過刀1的條件為系IcosB。 η所以不同列之間的旋耕刀解除後部土壤約束的排列方法為
R-H(1)相位差大於或等於、
arcos ( Λ )(2) ^"VglcosB。
η
權利要求
斜置旋耕機，旋耕刀的刀片在刀軸上的排列配置滿足下列條件單列旋耕刀的刀片排列滿足其中，v為機組前進速度，n刀輥迴轉速度，b為刀寬；按r的大小，依次取地表切痕曲線上的至少三個以上的點，對這些點進行直線擬合計算，該直線與X軸的交角即為斜置角∠ABC，r為旋耕刀上任一點的迴轉半徑。FSA00000181838300011.tif
2.根據權利要求1所述的斜置旋耕機，其特徵是，刀片在刀軸上的排列配置還滿足下 列條件，位於同一螺旋線上旋耕刀的排列滿足R-H(1)同一螺旋線上相鄰兩個旋耕刀之間的相位差^、、β 彡 arcos ( Λ )(2) ^v^IcosBη其中，R為旋耕刀的最大迴轉半徑，H為耕深，ν為機組前進速度，η刀輥迴轉速度，為刀 盤間距，B為斜置角。
全文摘要
斜置旋耕機，旋耕刀在水平面內斜置，旋耕刀迴轉平面與機組前進方向成一適當斜置角，其特徵是，刀片在刀軸上的排列配置滿足下列條件單列旋耕刀的刀片排列滿足其中，v為機組前進速度，n刀輥迴轉速度，b為刀寬；按r的大小，依次取地表切痕曲線上的至少三個以上的點，對這些點進行直線擬合計算，該直線與X軸的交角即為斜置角∠ABC，r為旋耕刀上任一點的迴轉半徑。
文檔編號A01B33/12GK101911864SQ20101022295
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月9日 優先權日2010年7月9日
發明者李揚波, 郝磊斌, 靳永超, 高建民 申請人:江蘇大學