專利名稱：仿生旋耕碎茬通用刀片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)機械范疇，尤其涉及一種旋轉(zhuǎn)耕作刀片。
背景技術(shù)：
旋耕與碎茬在國內(nèi)(特別是北方)是兩種最常見的土壤耕作。全幅旋耕，一般多用于平作地，如水田、菜田、麥田等，碎茬在北方一般用于壟作地。國外旋耕機使用較多，但沒有單獨的碎茬機，在有些免耕播種機上在播種機開溝器前面裝有除茬部件，清除作物行的根茬。國內(nèi)旋耕或碎茬作業(yè)的單機保有量都在幾萬臺以上。近些年來，出現(xiàn)了一些在一臺機具上可完成旋耕和碎茬兩種作業(yè)的機型，主要有兩種形式(1)更換不同的刀輥來滿足旋耕或碎茬兩種不同作業(yè)；(2)雙刀輥結(jié)構(gòu)，碎茬與旋耕同時作業(yè)。兩種機型雖較單機有較大進步，但均要有兩個刀輥，兩套耕作刀片固定部件及兩種刀片。如果要實現(xiàn)旋耕和碎茬兩種作業(yè)，使用現(xiàn)有的刀片必須更換刀棍和相應(yīng)的刀片，這么操作不但費事，而且作業(yè)的效率也較為低下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠同時完成旋耕和碎茬兩種作業(yè)的仿生旋耕碎茬通用刀片。
通過對田鼠、穿山甲、螻蛄等土壤動物進行在體、離體的動態(tài)脫附行為試驗研究，用電視攝像體視顯微鏡和高速攝影機對不同動物挖掘足(土壤工作部件)的觀察，研究其生物減粘降阻機理，發(fā)現(xiàn)具有阻力小，不沾土，擾動土壤較小的特點，據(jù)此研制本發(fā)明的仿生旋耕碎茬通用刀片。
本發(fā)明的仿生旋耕碎茬通用刀片主要由具有側(cè)切刃的側(cè)切面部、具有過渡刃的過渡面部和具有正切刃的正切面部組成。側(cè)切刃曲線模仿動物觸土部位外部外廓，其滑切角α由刀根部到刀端由小變大，側(cè)切面具有切開土垡、切斷或推開草莖、殘茬的功能。正切刃則為直線，完成對根茬的切碎，還具有翻土、拋土等功能。
所述側(cè)切刃、過渡刃和正切刃的觸土曲面的刃口曲線分別滿足如下方程側(cè)切刃y＝0.0363x2-10.049x+699.03(1)
過渡刃{70x+210y-123z-13460=0(y-190.5)2+(z-40)2=402---(2)]]>正切刃x-102-127=y-243124=z-7044---(3)]]>在所述坐標(biāo)系中Z軸為刀輥軸中心線，原點O為刀片側(cè)切面與刀輥軸Z中心線的交點。
本發(fā)明的仿生旋耕碎茬通用刀片較徹底地解決了旋耕與碎茬兩種基本作業(yè)的通用問題，具有減少阻力，脫附性能好的特點，做到了結(jié)構(gòu)簡化(只用一套刀輥、刀片固定裝置及耕作刀片)、操作簡單(更換作業(yè)種類時只需搬動變速桿變換刀輥轉(zhuǎn)速)、使用調(diào)整方便(機具不必進行任何拆裝組合)，從而便于機具的推廣應(yīng)用。此外，本發(fā)明的仿生旋耕碎茬通用刀片的設(shè)計吸收了仿生學(xué)的研究成果，切土阻力小，結(jié)構(gòu)簡單，性能優(yōu)良。


圖1為本發(fā)明的仿生旋耕碎茬通用刀片的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
圖1示出了本發(fā)明的仿生旋耕碎茬通用刀片的結(jié)構(gòu)，在圖1中，坐標(biāo)原點O為刀片側(cè)切面與刀輥軸中心線Z的交點，圖1的上部分表示所述通用刀片在XYZ坐標(biāo)系中的結(jié)構(gòu)示意圖，其中虛線部分為該通用刀片的正切面部在XOY平面內(nèi)的投影，圖1的下部分表示該通用刀片在YOZ平面內(nèi)的投影。在XYZ直角坐標(biāo)系中，Z軸為刀輥軸中心線，側(cè)切面部處于XOY平面內(nèi)，而正切面部則不在XOY平面內(nèi)，其沿彎折線向Z軸彎折，如圖1下半部分所示。過渡面部(QS曲面所在曲面部位)位于側(cè)切面部與正切面部之間。刀片的兩個定位孔A和B及側(cè)切刃起始點P均在與X軸逆時針成20°角的射線上，A孔和B孔的中心與O點距離分別為55mm和85mm，OP的長度為135mm，OQ的長度為235mm，其中Q為側(cè)切刃與過渡刃的交界點。該仿生旋耕碎茬通用刀片的觸土曲面的刃口曲線滿足方程側(cè)切刃(PQ段)y＝0.0363x2-10.049x+699.03(1)過渡刃(QS段){70x+210y-123z-13460=0(y-190.5)2+(z-40)2=402---(2)]]>正切刃(ST段)為x-102-127=y-243124=z-7044---(3)]]>通大量實驗證明，側(cè)切面部與正切面部之間的彎折半徑r*、彎折角φ及單刀幅寬b對作業(yè)質(zhì)量及功率消耗影響較大。其中r*及φ對作業(yè)質(zhì)量影響較大，b對功率消耗影響較大。大量實驗表明r*＝40mm，φ＝70°，b＝70mm可為通用刀片的最佳參數(shù)組合。刀片綜合性能具有減阻、脫附、減少動土保墑的效果。通用刀片由65Mn，8～10mm厚的鋼板制成，為將其安裝在刀盤上，刀柄部有直徑Φ為14.5mm孔兩個，用螺栓將刀片與刀盤固定，刀片切土及切根茬部位磨有刃口。
本發(fā)明的通用刀片可分為左、右彎刀兩種，將通用刀片按排列規(guī)則安裝在工作幅寬為1400mm(2行)的機具刀輥的刀盤上，機具由泰山-30拖拉機帶動，分別在水田(旱耕)及玉米茬壟作地上進行旋耕及碎茬作業(yè)，刀輥轉(zhuǎn)速分別為218r/min及409r/min，多次測定的結(jié)果為旋耕深度13-14cm，耕深穩(wěn)定性為92％(＞85％)，碎土率為91％(＞60％)，碎茬深度為10.5cm，穩(wěn)定性系數(shù)為89％(＞85％)，碎茬率為88％(＞86％)，覆蓋率為87.8％(＞55％)，均超過國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定(括號內(nèi)為國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的數(shù)值)。
權(quán)利要求
1.一種仿生旋耕碎茬通用刀片，其主要由具有側(cè)切刃的側(cè)切面部、具有正切刃的正切面部、以及位于側(cè)切面部與正切面部之間并具有過渡刃的過渡面部組成，其特征在于所述側(cè)切刃、過渡刃和正切刃的觸土曲面的刃口曲線在XYZ坐標(biāo)系中分別滿足如下方程側(cè)切刃(PQ段) y＝0.0363x2-10.049x+699.03 (1)過渡刃(QS段)70x+210y-123z-13460=0(y-190.5)2+(z-40)2=402---(2)]]>正切刃(ST段)為x-102-127=y-243124=z-7044---(3)]]>在所述坐標(biāo)系中Z軸為刀輥軸中心線，原點O為刀片側(cè)切面與刀輥軸Z中心線的交點。
2.如權(quán)利要求1所述的通用刀片，其特征在于，所述正切面部與側(cè)切面部不在同一平面內(nèi)，正切面部沿彎折線向Z軸彎折。
3.如權(quán)利要求2所述的通用刀片，其特征在于，側(cè)切面部與正切面部之間的彎折半徑r*為40mm，彎折角φ為70°，單刀幅寬b為70mm。
4.如權(quán)利要求1-3之一所述的通用刀片，其特征在于，所述刀片具有兩個定位孔(A，B)。
5.如權(quán)利要求4所述的通用刀片，其特征在于，所述兩個定位孔及側(cè)切刃起始點(P)均在與X軸逆時針成20°角的射線上。
6.如權(quán)利要求5所述的通用刀片，其特征在于所述通用刀片由65Mn，8～10mm厚的鋼板制成。
7.如權(quán)利要求1-3之一所述的通用刀片，其特征在于所述通用刀片由65Mn，8～10mm厚的鋼板制成。
8.如權(quán)利要求6所述的通用刀片，其特征在于所述定位孔的直徑為145mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種仿生旋耕碎茬通用刀片，其主要由具有側(cè)切刃的側(cè)切面部、具有正切刃的正切面部、以及位于側(cè)切面部與正切面部之間并具有過渡刃的過渡面部組成，所述正切面部與側(cè)切面部不在同一平面內(nèi)，正切面部沿彎折線刀棍軸彎折。本發(fā)明的仿生旋耕碎茬通用刀片具有減少阻力，脫附性能好的特點，做到了結(jié)構(gòu)簡化、操作簡單、使用調(diào)整方便，從而便于機具的推廣應(yīng)用。
文檔編號A01D82/00GK1969599SQ20061016320
公開日2007年5月30日 申請日期2006年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月6日
發(fā)明者賈洪雷, 黃東巖, 馬成林, 王增輝, 譚宏杰, 李春勝, 李廣宇, 劉昭辰 申請人:吉林大學(xué)