專利名稱：后掠式弧形深松鏟柄的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域，涉及對(duì)深松鏟柄的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
深松是保護(hù)性耕作關(guān)鍵技術(shù)之一，深松機(jī)是完成深松耕作的機(jī)具。深松鏟是完成深松的主要工作部件，它由深松鏟柄和鏟尖組成。在有效深松深度內(nèi)，深松鏟對(duì)土壤進(jìn)行切削，松動(dòng)耕層土壤，打破犁底層，達(dá)到調(diào)節(jié)土壤“三相”比例、增強(qiáng)土壤的透水性，提高土壤抗旱抗災(zāi)能力和改良土壤的作用。因此，深松作業(yè)是一種非常適合北方旱田的蓄水保墑的耕作方法。目前國(guó)內(nèi)深松機(jī)種類繁多，機(jī)器保有量也在逐年增加，但機(jī)器的性能差異較大。深松機(jī)普遍存在的最大問(wèn)題是深松阻力過(guò)大，導(dǎo)致機(jī)架變形、深松鏟彎曲失效、連接裝置斷裂、燃油消耗過(guò)大和深松成本過(guò)大。深松機(jī)普遍存在的第二個(gè)問(wèn)題是深松造成土壤上部側(cè)向位移大，有可能造成土壤水分蒸發(fā)過(guò)快。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過(guò)對(duì)鏟柄結(jié)構(gòu)的改變，從而減少在農(nóng)業(yè)深松過(guò)程中阻力的后掠式弧形深松鏟柄。本發(fā)明鏟柄分為固定深松鏟柄作用的上部分、破土和起土作用的下部分、鏟尖部分三部分組成，破土和起土作用的下部分相對(duì)于固定深松鏟柄作用的上部分垂直狀態(tài)向后彎曲成圓弧狀，形成后掠方式，上部垂直部分左邊垂直線與下部圓弧部分的上邊切線形成的后掠角，下部分連接的鏟尖部分入土角不變，下部分的圓弧狀內(nèi)側(cè)是切削減阻作用的刀刃形狀。本發(fā)明破土和起土作用的下部分的參數(shù)為后掠角30° 60°，圓弧半徑200mm 300mm,最大深松深度400mm。本發(fā)明制造工藝簡(jiǎn)單，耕深調(diào)節(jié)范圍大，能起到明顯的壓土效果，減小牽引阻力， 強(qiáng)度大，工作穩(wěn)定，裝卸方便，同時(shí)減小橫向空間。圓弧部分設(shè)計(jì)出刀刃形狀具有切削減阻作用，同時(shí)圓弧上部的滑切和壓土作用，對(duì)大塊土壤泛起起到明顯的壓制作用，具有水平阻力小和豎直阻力小等優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)深松鏟的性能。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明深度為300mm、作業(yè)速度情況下，七種鏟柄水平方向受力情況； 圖3是本發(fā)明深度為300mm、作業(yè)速度情況下，七種鏟柄豎直方向受力情況； 圖4是本發(fā)明深度為400mm、作業(yè)速度》 情況下，七種鏟柄水平方向受力情況； 圖5是本發(fā)明深度為400mm、作業(yè)速度情況下，七種鏟柄豎直方向受力情況； 圖6是本發(fā)明中后掠角對(duì)水平阻力影響圖；圖7是本發(fā)明中圓弧半徑對(duì)水平阻力影響圖； 圖8是本發(fā)明中深松深度對(duì)水平阻力影響圖； 圖9是本發(fā)明中后掠角對(duì)豎直阻力影響圖； 圖10是本發(fā)明中圓弧半徑對(duì)豎直阻力影響圖； 圖11是本發(fā)明中深松深度對(duì)豎直阻力影響圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明鏟柄分為固定深松鏟柄作用的上部分1、破土和起土作用的下部分3、鏟尖部分4三部分組成，破土和起土作用的下部分相對(duì)于固定深松鏟柄作用的上部分垂直狀態(tài)向后彎曲成圓弧狀，形成后掠方式，上部垂直部分左邊垂直線與下部圓弧部分的上邊切線形成的后掠角，下部分連接的鏟尖部分入土角不變，下部分的圓弧狀內(nèi)側(cè)是切削減阻作用的刀刃形狀2。本發(fā)明破土和起土作用的下部分的參數(shù)為后掠角30° 60°，圓弧半徑200mm 300mm,最大深松深度400mm。以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)的描述
本發(fā)明由上部垂直部分(具有固定深松鏟柄作用)、下部圓弧部分(具有破土和起土作用，能夠減少深松阻力)和鏟尖固定部分(保證入土角，具有入土作用)三部分組成。把下部圓弧部分后掠，與上部垂直部分和鏟尖固定部分(入土角不變，結(jié)構(gòu)與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)深松鏟尖部分相同)相接，這樣就形成了后掠圓弧型深松鏟柄。如圖1所示后掠圓弧型深松鏟結(jié)構(gòu)，上部垂直部分左邊垂直線與下部圓弧部分的上邊切線形成的后掠角《，圓弧部分半徑i ,鏟尖入土角應(yīng)，深松深度i。因此，只要結(jié)構(gòu)參數(shù)G、i 、盧和￡已知，就可以設(shè)計(jì)出后掠圓弧型深松鏟柄。一般入土角存是固定的，此角已經(jīng)通過(guò)試驗(yàn)得到了一個(gè)固定值。圓弧部分設(shè)計(jì)出刀刃形狀具有切削減阻作用，同時(shí)上部圓弧滑切和壓土作用和下部起土減阻作用形成了優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)深松鏟性能的可能性。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)深松鏟柄可以看成為后掠角0°的后掠圓弧型深松鏟。1)及=300mm后掠圓弧型深松鏟柄試驗(yàn)
根據(jù)中國(guó)北方旱作土壤的犁底層在耕深300mm以內(nèi)，深松深度應(yīng)逐步加深，以及大田作物有用生長(zhǎng)深度的具體情況，試驗(yàn)深松深度選在400mm以內(nèi)。通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)， R = 300mm圓弧在400mm深松深度內(nèi)結(jié)構(gòu)比較合理。在400mm設(shè)計(jì)深松深度下，設(shè)計(jì) R=IMmm ,后掠角 0。,10°，20。，30°，40°，50。.60。七種深松鏟柄(代號(hào)分別為 1、2、3、4、5、 6、7)。在正常機(jī)具作業(yè)速度5k.mSh情況下，在300mm、400mm兩種深松深度下，做深松阻力測(cè)試試驗(yàn)。試驗(yàn)在吉林大學(xué)農(nóng)機(jī)試驗(yàn)室土槽實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地進(jìn)行。運(yùn)用八角環(huán)傳感器對(duì)后掠圓弧形深松鏟水平方向、豎直方向受力進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，每組試驗(yàn)進(jìn)行了重復(fù)試驗(yàn)，確保了試驗(yàn)準(zhǔn)確性。試圖通過(guò)試驗(yàn)，與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)深松鏟柄進(jìn)行深松阻力對(duì)比，并找到合理后掠圓弧深松鏟柄的參數(shù)范圍。試驗(yàn)結(jié)果如下由圖2 5可見①同一后掠角度下，水平阻力和豎直阻力隨深松深度增加而增大；② 同一深松深度下，水平阻力和豎直阻力隨后掠角度增大而減小，同時(shí)也看到后掠角β乏30° 時(shí)豎直阻力變化范圍很小。因此，有理由相信，后掠型深松鏟柄比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)深松鏟柄省力。 省力原因應(yīng)該是后掠圓弧上部的滑切起作用。也正是因?yàn)樯喜康膲和磷饔?，使得豎直阻力在α'S: 30°時(shí)變化范圍減小。二者綜合作用產(chǎn)生了優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)深松的性能。2)后掠角、深松深度、圓弧半徑正交試驗(yàn)
后掠圓弧上部的滑切和壓土作用也應(yīng)該有一定的適用范圍和規(guī)律，因此，進(jìn)行了后掠角、深松深度、圓弧半徑正交試驗(yàn)。試驗(yàn)以后掠圓弧型深松鏟柄的水平阻力為試驗(yàn)指標(biāo)，選取深松鏟柄的后掠角度《、圓弧半徑Λ和深松深度為試驗(yàn)因素，每個(gè)因素選取3個(gè)水平，表
1為試驗(yàn)因素水平表。根據(jù)試驗(yàn)因素水平選取了 4(34)正交表，作為試驗(yàn)方案表。表1試驗(yàn)因素水平表
權(quán)利要求
1.一種后掠式弧形深松鏟柄，其特征在于鏟柄分為固定深松鏟柄作用的上部分、破土和起土作用的下部分、鏟尖部分三部分組成，破土和起土作用的下部分相對(duì)于固定深松鏟柄作用的上部分垂直狀態(tài)向后彎曲成圓弧狀，形成后掠方式，上部垂直部分左邊垂直線與下部圓弧部分的上邊切線形成的后掠角，下部分連接的鏟尖部分入土角不變，下部分的圓弧狀內(nèi)側(cè)是切削減阻作用的刀刃形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的后掠式弧形深松鏟柄，其特征在于破土和起土作用的下部分的參數(shù)為后掠角30° 60°，圓弧半徑200mm 300mm，最大深松深度400mm。
全文摘要
一種后掠式弧形深松鏟柄，本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域，涉及對(duì)深松鏟柄的改進(jìn)。本發(fā)明的目的是通過(guò)對(duì)鏟柄結(jié)構(gòu)的改變，從而減少在農(nóng)業(yè)深松過(guò)程中阻力的后掠式弧形深松鏟柄。本發(fā)明鏟柄分為固定深松鏟柄作用的上部分、破土和起土作用的下部分、鏟尖部分三部分組成，破土和起土作用的下部分相對(duì)于固定深松鏟柄作用的上部分垂直狀態(tài)向后彎曲成圓弧狀，形成后掠方式，上部垂直部分左邊垂直線與下部圓弧部分的上邊切線形成的后掠角，下部分連接的鏟尖部分入土角不變，下部分的圓弧狀內(nèi)側(cè)是切削減阻作用的刀刃形狀。本發(fā)明制造工藝簡(jiǎn)單，耕深調(diào)節(jié)范圍大，能起到明顯的壓土效果，減小牽引阻力，強(qiáng)度大，工作穩(wěn)定，裝卸方便。
文檔編號(hào)A01B13/08GK102282921SQ201110151330
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月8日
發(fā)明者初立東, 吳曉麗, 楊亞洲, 潘世強(qiáng), 王景立, 袁洪印, 趙清來(lái), 郭穎杰 申請(qǐng)人:吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)