一种立式超深旋耕刀具

1.本发明涉及农用旋耕机械技术领域，具体涉及一种立式超深旋耕刀具。


背景技术：

2.耕地是农业生产的基础，其作业效果直接或间接影响后续的农业生产过程以及作物的生长发育情况。土壤长期进行免耕以及浅耕将会导致土壤耕作层与心土层之间形成一层坚硬的犁底层，犁底层过厚则会影响作物根系的生长，阻碍作物吸收养水分和养分，不利于作物生长。而深松深耕技术能够有效打破犁底层，改善土壤耕层结构，对提高作物产量有重要意义。在深松深耕技术应用中，深松可以有效打破犁地层，改善深层土壤性能，但深松碎土能力较差，作业过后易产生大土块。深耕后土壤通透性较好，但其对土壤翻动大，会造成土层混乱现象；此外，深耕功耗大，作业成本高，相对费时费力。
3.为此，我国提出了一种新型耕作方法—粉垄耕作技术(又称为“深旋耕技术”)，该技术通过高速旋转的螺旋刀具对全耕层土壤进行切削破碎且不乱土层、作业深度较深，土壤破碎效果较好，可以在不增加肥水的自然条件下，作物可增产10-50％，且一次作业可多次增产。粉垄耕作技术依靠粉垄机实现，然而粉垄刀具作为粉垄机作业的关键部件，在很大程度上影响作业质量和效率。如发明专利cn201510935334.2“一种松耕刀具”，目前作为主要的粉垄刀具安装在粉垄机上使用，该刀具由刀轴加螺旋叶片和刀片组合构成，其田间作业阻力和功耗大，表层土壤破碎度较低。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种立式超深旋耕刀具，本立式超深旋耕刀具结构简单，作业时具有旋耕阻力小，功耗小的特点，对表层土壤破碎度高。
5.本发明提供了一种立式超深旋耕刀具，包括：刀盘、多个刀臂和多个刀齿，刀盘水平设置；多个刀臂均竖向设置，并且端部固定连接刀盘，多个刀臂绕刀盘的旋转中心线均匀分布；所述各刀臂均为螺旋结构，并且各刀臂绕刀盘的轴线的旋转半径由上往下逐渐减小，各刀臂内、外轮廓空间曲线方程满足：
6.内轮廓空间曲线方程：
[0007][0008]
外轮廓空间曲线方程：
[0009][0010]
式中x代表x轴方向，式中y代表y轴方向，式中z代表z轴方向，式中θ的取值范围决
定着刀臂轮廓线的延伸方向，式中θ的取值范围为0
°
～85
°
，上述方程组使得各刀臂靠近刀盘的端部比远离刀盘的端部宽；多个刀齿均匀固定分布在各个刀臂的外侧面上，并且各刀臂上的多个刀齿沿对应的刀臂外侧面的螺旋轨迹间隔设置。
[0011]
较佳地，所述刀臂的数量为三个，各刀臂的中部内侧面均固定连接一个横梁刀的一端，三个横梁刀的另一端互相固定连接。
[0012]
较佳地，所述刀臂远离刀盘的端部设有用于钻土切削的第一刀刃，刀臂外侧边缘设有用于切土的第二刀刃。
[0013]
较佳地，所述各刀臂上固定的刀齿的数量为5～10个，并且相邻的刀臂上的刀齿互相交错排列。
[0014]
较佳地，所述刀盘的数量为两个，两个刀盘上均固定设有多个刀臂和多个刀齿，一个刀盘及与此刀盘固定连接的多个刀臂和多个刀齿共同构成一个旋耕单元，两个旋耕单元并排设置，两个旋耕单元上的刀臂互相错位60
°
安装，两个旋耕单元的旋向相反。
[0015]
较佳地，所述多个刀臂绕所述刀盘的旋转轴线均匀分布，多个刀臂朝向与各自对应的刀盘的旋转方向倾斜，并且各刀臂的外侧弧面与刀盘表面相交的位置构成第一线段，第一线段靠近刀盘边缘的一端标记为b点，以过b点的刀盘表面的一条半径为第二线段，第二线段、b点和第一线段构成的夹角c为30
°
～60
°
。
[0016]
较佳地，所述横梁刀水平设置，并且横梁刀的侧边设有刀刃。
[0017]
较佳地，所述刀盘通过螺栓连接在法兰盘的一侧面，法兰盘的另一侧面中心位置固定设有联轴器。
[0018]
较佳地，所述刀齿的迎土面为平面，所述刀齿的背土面为斜面，并且刀齿的齿尖比齿根薄。
[0019]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的立式超深旋耕刀具中刀盘固定连接粉垄机的动力输出端，粉垄机行走的过程中，本立式超深旋耕刀具入土，并达到入土深度，粉垄机带动刀盘在水平方向旋转，刀盘带动多个刀臂以及刀臂上的多个刀齿进行旋转，由于刀臂在绕刀盘旋转的过程中，刀臂的上端旋转半径大(此处的刀齿的切削半径大)，下端旋转半径小(此处的刀齿的切削半径小)，因此位于刀臂上的多个刀齿以螺旋移动的方式从上往下依次沿粉垄机的移动方向入土切削，即一开始时位于刀臂上部旋转半径较大的刀齿先入土切削，在切土过程中，多个刀齿切削土壤遵循“先进先出”的原则，能保证在同一时刻下，刀齿切削土壤受力不会同时达到最大值，有效减少了本立式超深旋耕刀具的切土阻力。与现有的松耕刀具相比，松耕刀具表层碎土率为69.5％，切土阻力为5383n；本立式超深旋耕刀具表层碎土率为80％，切土阻力为4371.8n；
[0020]
本立式超深旋耕刀具的表层碎土率提高了10.5％，阻力减小了18.6％，阻力减小了18.6％，表层碎土率提高了10.5％，表层碎土率达到了80％，有效减少了作业阻力和功耗，耕地作业质量和作业效率高，本立式超深旋耕刀具结构简单，作业时具有旋耕阻力小，功耗小的特点，对表层土壤破碎度高。
附图说明
[0021]
图1为本发明的示意图；
[0022]
图2为图1的仰视图；
[0023]
图3为两个旋耕单元的角度错位示意图；
[0024]
图4为两个旋耕单元的配合旋耕示意图；
[0025]
图5为本发明的示意图。
[0026]
附图标记说明：
[0027]
1.法兰盘，2.刀盘，3.刀臂，4.横梁刀，5.刀齿，10.第一线段，11第二线段，31.第一刀刃，32.第二刀刃。
具体实施方式
[0028]
下面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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029]
本发明提供的一种立式超深旋耕刀具如图1-5包括：刀盘2、多个刀臂3和多个刀齿5；刀盘2水平设置；多个刀臂3，均竖向设置，并且端部固定连接刀盘2，多个刀臂3绕刀盘2的旋转中心线均匀分布；所述各刀臂3均为螺旋结构，并且各刀臂3绕刀盘2的轴线的旋转半径由上往下逐渐减小，各刀臂3内、外轮廓空间曲线方程满足：
[0030]
内轮廓空间曲线方程：
[0031][0032]
外轮廓空间曲线方程：
[0033][0034]
式中x代表x轴方向，式中y代表y轴方向，式中z代表z轴方向，式中θ的取值范围决定着刀臂3轮廓线的延伸方向，式中θ的取值范围为0
°
～85
°
，上述方程组使得各刀臂3靠近刀盘2的端部比远离刀盘2的端部宽；多个刀齿5均匀固定分布在各个刀臂3的外侧面上，并且各刀臂3上的多个刀齿5沿对应的刀臂3外侧面的螺旋轨迹间隔设置。
[0035]
刀盘2固定连接粉垄机的动力输出端，粉垄机行走的过程中，本立式超深旋耕刀具入土，并达到入土深度(作业深度可达30-50厘米)，粉垄机带动刀盘2在水平方向旋转，刀盘2带动多个刀臂3以及刀臂3上的多个刀齿5进行旋转，由于刀臂3在绕刀盘2旋转的过程中，刀臂3的上端旋转半径大(此处的刀齿5的切削半径大)，下端旋转半径小(此处的刀齿5的切削半径小)，因此位于刀臂3上的多个刀齿5以螺旋移动的方式从上往下依次沿粉垄机的移动方向入土切削，即一开始时位于刀臂3上部旋转半径较大的刀齿5先入土切削，在切土过程中，多个刀齿5切削土壤遵循“先进先出”的原则，能保证在同一时刻下，刀齿5切削土壤受力不会同时达到最大值，有效减少了本立式超深旋耕刀具的切土阻力。本立式超深旋耕刀具结构简单，作业时具有旋耕阻力小，功耗小的特点，对表层土壤破碎度高。
[0036]
优选地，如图1和图4所述刀臂3的数量为三个，各刀臂3的中部内侧面均固定连接一个横梁刀4的一端，三个横梁刀4的另一端互相固定连接。
[0037]
横梁刀4用于减小多个刀臂3在旋转的过程中的形变量，提升刀具整体作业强度，使得多个刀臂3旋转切削时更加稳定。
[0038]
优选地，如图1所述刀臂3远离刀盘2的端部设有用于钻土切削的第一刀刃31，刀臂3外侧边缘设有用于切土的第二刀刃32。
[0039]
用于对刀齿5切落的土壤进行辅助二次切土，使土块细碎更充分。
[0040]
优选地，所述各刀臂3上固定的刀齿5的数量为5～10个，并且相邻的刀臂3上的刀齿5互相交错排列。
[0041]
各刀臂3上刀齿5的最优数量为7个，此时切削阻力最小，考虑刀具作业阻力和功耗的问题，刀臂3和刀齿5的配置数量也非常重要，因此对刀臂和刀齿数量进行了大量的不同组合的试验研究。研究发现所述刀臂和刀齿数量不宜过多或过少，刀臂数量过多导致刀臂之间壅土现象严重，进一步加大作业阻力和功耗，数量过少会导致土壤破碎度低；刀齿数量过多会导致作业功耗增加，数量过少会导致碎土效果不佳。
[0042]
优选地，如图3-4所述刀盘2的数量为两个，两个刀盘上均固定设有多个刀臂3和多个刀齿5，一个刀盘2及与此刀盘2固定连接的多个刀臂3和多个刀齿5共同构成一个旋耕单元，两个旋耕单元并排设置，两个旋耕单元上的刀臂3互相错位60
°
安装，两个旋耕单元的旋向相反。
[0043]
两个旋耕单元互为镜像对称，实际使用过程中两个旋耕单元的转速大小相等，旋向相反，能更好提高旋耕效率，两个旋耕单元上的刀臂3互相错位安装能够避免打齿。
[0044]
优选地，如图2所述多个刀臂3绕所述刀盘2的旋转轴线均匀分布，多个刀臂3朝向与各自对应的刀盘2的旋转方向倾斜，并且各刀臂3的外侧弧面与刀盘2表面相交的位置构成第一线段10，第一线段10靠近刀盘2边缘的一端标记为b点，以过b点的刀盘2表面的一条半径为第二线段11，第二线段11、b点和第一线段10构成的夹角c为30
°
～60
°
。
[0045]
夹角c的最优角度为45
°
，目的在于较小工作时的切削阻力。
[0046]
优选地，如图1所述横梁刀4水平设置，并且横梁刀4的侧边设有刀刃。
[0047]
用于对刀齿5切落的土壤进行辅助二次切土，使土块细碎更充分。
[0048]
优选地，如图1所述刀盘2通过螺栓连接在法兰盘1的一侧面，法兰盘1的另一侧面中心位置固定设有联轴器。
[0049]
联轴器用于连接粉垄机的动力输出轴。
[0050]
优选地，如图1所述刀齿5的迎土面为平面，所述刀齿5的背土面为斜面，并且刀齿5的齿尖比齿根薄。
[0051]
目的在于减小刀齿5的切削阻力。
[0052]
本发明的立式超深旋耕刀具的使用方法如下：
[0053]
刀盘2固定连接粉垄机的动力输出端，粉垄机行走的过程中，本立式超深旋耕刀具入土，并达到入土深度，粉垄机带动刀盘2在水平方向旋转，刀盘2带动多个刀臂3以及刀臂3上的多个刀齿5进行旋转，由于刀臂3在绕刀盘2旋转的过程中，刀臂3的上端旋转半径大(此处的刀齿5的切削半径大)，下端旋转半径小(此处的刀齿5的切削半径小)，因此位于刀臂3上的多个刀齿5以螺旋移动的方式从上往下依次沿粉垄机的移动方向入土切削，即一开始时位于刀臂3上部旋转半径较大的刀齿5先入土切削，在切土过程中，多个刀齿5切削土壤遵循“先进先出”的原则，能保证在同一时刻下，刀齿5切削土壤受力不会同时达到最大值，有
效减少了本立式超深旋耕刀具的切土阻力。
[0054]
同时刀臂3上的第一刀刃31、第二刀刃32和横梁刀4的侧边设有刀刃均对由刀齿5切落的土壤进行辅助二次切土，使土块细碎更充分。
[0055]
本立式超深旋耕刀具结构简单，作业时具有旋耕阻力小，功耗小的特点，对表层土壤破碎度高。试验表明，本发明结构简单，重量轻，作业平稳，作业阻力和功耗小，表层土壤破碎度高。与现有的松耕刀具相比，松耕刀具表层碎土率为69.5％，切土阻力为5383n；本立式超深旋耕刀具表层碎土率为80％，切土阻力为4371.8n；
[0056]
本立式超深旋耕刀具的表层碎土率提高了10.5％，阻力减小了18.6％，阻力减小了18.6％，表层碎土率提高了10.5％，表层碎土率达到了80％，有效减少了作业阻力和功耗，耕地作业质量和作业效率高。
[0057]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种立式超深旋耕刀具，其特征在于，包括：刀盘(2)，水平设置；多个刀臂(3)，均竖向设置，并且端部固定连接刀盘(2)，多个刀臂(3)绕刀盘(2)的旋转中心线均匀分布；所述各刀臂(3)均为螺旋结构，并且各刀臂(3)绕刀盘(2)的轴线的旋转半径由上往下逐渐减小，各刀臂(3)内、外轮廓空间曲线方程满足：内轮廓空间曲线方程：外轮廓空间曲线方程：式中x代表x轴方向，式中y代表y轴方向，式中z代表z轴方向，式中θ的取值范围决定着刀臂(3)轮廓线的延伸方向，式中θ的取值范围为0
°
～85
°
，上述方程组使得各刀臂(3)靠近刀盘(2)的端部比远离刀盘(2)的端部宽；多个刀齿(5)，均匀固定分布在各个刀臂(3)的外侧面上，并且各刀臂(3)上的多个刀齿(5)沿对应的刀臂(3)外侧面的螺旋轨迹间隔设置。2.如权利要求1所述的立式超深旋耕刀具，其特征在于，所述刀臂(3)的数量为三个，各刀臂(3)的中部内侧面均固定连接一个横梁刀(4)的一端，三个横梁刀(4)的另一端互相固定连接。3.如权利要求1所述的立式超深旋耕刀具，其特征在于，所述刀臂(3)远离刀盘(2)的端部设有用于钻土切削的第一刀刃(31)，刀臂(3)外侧边缘设有用于切土的第二刀刃(32)。4.如权利要求1所述的立式超深旋耕刀具，其特征在于，所述各刀臂(3)上固定的刀齿(5)的数量为5～10个，并且相邻的刀臂(3)上的刀齿(5)互相交错排列。5.如权利要求1所述的立式超深旋耕刀具，其特征在于，所述刀盘(2)的数量为两个，两个刀盘上均固定设有多个刀臂(3)和多个刀齿(5)，一个刀盘(2)及与此刀盘(2)固定连接的多个刀臂(3)和多个刀齿(5)共同构成一个旋耕单元，两个旋耕单元并排设置，两个旋耕单元上的刀臂(3)互相错位60
°
安装，两个旋耕单元的旋向相反。6.如权利要求1所述的立式超深旋耕刀具，其特征在于，所述多个刀臂(3)绕所述刀盘(2)的旋转轴线均匀分布，多个刀臂(3)朝向与各自对应的刀盘(2)的旋转方向倾斜，并且各刀臂(3)的外侧弧面与刀盘(2)表面相交的位置构成第一线段(10)，第一线段(10)靠近刀盘(2)边缘的一端标记为b点，以过b点的刀盘(2)表面的一条半径为第二线段(11)，第二线段(11)、b点和第一线段(10)构成的夹角c为30
°
～60
°
。7.如权利要求2所述的立式超深旋耕刀具，其特征在于，所述横梁刀(4)水平设置，并且横梁刀(4)的侧边设有刀刃。8.如权利要求1所述的立式超深旋耕刀具，其特征在于，所述刀盘(2)通过螺栓连接在法兰盘(1)的一侧面，法兰盘(1)的另一侧面中心位置固定设有联轴器。
9.如权利要求1所述的立式超深旋耕刀具，其特征在于，所述刀齿(5)的迎土面为平面，所述刀齿(5)的背土面为斜面，并且刀齿(5)的齿尖比齿根薄。

技术总结
本发明公开了一种立式超深旋耕刀具，属于农用旋耕机械技术领域。该立式超深旋耕刀具包括：刀盘、多个刀臂和多个刀齿；刀盘水平设置；多个刀臂均竖向设置，并且端部固定连接刀盘，多个刀臂绕刀盘的旋转中心线均匀分布；所述各刀臂均为螺旋结构，并且各刀臂绕刀盘的轴线的旋转半径由上往下逐渐减小，多个刀齿均匀固定分布在各个刀臂的外侧面上，并且各刀臂上的多个刀齿沿对应的刀臂外侧面的螺旋轨迹间隔设置。本立式旋耕刀具作业深度可达30-50厘米，作业时具有旋耕阻力小，功耗小的特点，对表层土壤破碎度高。壤破碎度高。壤破碎度高。


技术研发人员：杨望 黄渝 姜河 孙杰 陆皇生 陆志恒 黄俊雄 郑贤
受保护的技术使用者：广西大学
技术研发日：2023.06.28
技术公布日：2023/8/13