本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種仿生曲面圓盤施肥開溝器。

背景技術(shù)：
開溝器的作用是在整好的田地上開出種溝或肥溝，并將種子或肥料導(dǎo)入溝內(nèi)，其作用對(duì)播種質(zhì)量和種子發(fā)芽具有很大影響。開溝器分為移動(dòng)式和滾動(dòng)式兩類，根據(jù)入土角的大小不同，移動(dòng)式開溝器分為銳角及鈍角式開溝器，銳角開溝器靠器尖刺入土壤，入土能力強(qiáng)。鈍角開溝器靠器刃楔入土壤，并靠重量入土，開溝深度比較穩(wěn)定。銳角式開溝器在開溝時(shí)有將土壤升起的作用，將下層濕土翻起并使干濕土壤攪混，不利于保墑，而鈍角式開溝器保墑能力較好。開溝器側(cè)邊常作成斜線，使下層濕土先塌落到種溝內(nèi)蓋種。單圓盤開溝器的工作部件是一個(gè)球面圓盤，圓盤偏角為3～8°。其開溝原理與圓盤耙片相同。在圓盤凸面一側(cè)，有輸種管將種子導(dǎo)入種溝內(nèi)。當(dāng)圓盤偏角大、輸種管前裝有刮土板時(shí)，播后苗幅較寬；否則苗幅窄。球面圓盤曲率半徑通常為650毫米，圓盤直徑為350毫米。開溝深度用改變彈簧壓力調(diào)整。與雙圓盤開溝器相比，單圓盤開溝器重量較輕，入土能力強(qiáng)，對(duì)整地不良、潮濕土壤的適應(yīng)性好，使用調(diào)整也比較方便。但是播深一致性較差，開溝時(shí)上下土層攪混，不利保墑，有干土覆蓋種子現(xiàn)象，不利種子發(fā)芽。芯鏵式開溝器是由耙芯子演變來(lái)的，是一種銳角開溝器。工作時(shí)，芯鏵水平刃切開土壤，土壤逐漸沿曲面上升，然后向兩側(cè)推移，側(cè)板使土壤繼續(xù)分開，種子從開溝器兩側(cè)間落入溝內(nèi)，當(dāng)側(cè)板通過(guò)后，土壤落入溝內(nèi)覆蓋種子。芯鏵式開溝器的優(yōu)點(diǎn)是開溝寬、溝底平整、苗幅寬，適用于壟作地區(qū)使用，缺點(diǎn)是阻力大，覆土比較困難?；妒介_溝器以鈍角入土，利用后部的兩塊側(cè)板使土壤兩側(cè)推移而形成種溝。種子從兩側(cè)板之間落入溝底。兩側(cè)板后端的斜邊能使?jié)裢料嚷淙霚蟽?nèi)覆蓋種子。有時(shí)也用滑刀式開溝器施底肥和種肥，在進(jìn)行精密播種時(shí)，為了防止開溝器施肥后形成V型溝，出現(xiàn)種子下落后產(chǎn)生四處跌落，造成種子株距不準(zhǔn)確的現(xiàn)象，在開溝器后面加裝三角刮板，整理出理想的種床，使播種準(zhǔn)確。雙圓盤開溝器工作部件是兩個(gè)平面圓盤，相互傾斜并相交于一點(diǎn)。工作時(shí)在土壤反力作用下，圓盤及圓盤轂在內(nèi)外錐體所形成的V形槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)副用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。雙圓盤開溝器靠重量和彈簧壓力入土，改變彈簧壓力可調(diào)整開溝深度。開溝器用兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的平面圓盤切開土壤，并將土壤向兩側(cè)推擠而形成種溝。輸種管將種子導(dǎo)入種溝，然后靠溝壁塌下的土壤覆土。開溝時(shí)不攪亂土層，且能用下層濕土覆蓋種子。圓盤旋轉(zhuǎn)，能切斷植物根莖，防止掛草壅土。還可以用刮土板刮去粘附在圓盤上的泥土，所以雙圓盤開溝器的適應(yīng)性比較好，工作可靠，在整地不很細(xì)、有作物根茬和雜草以及土壤比較潮濕時(shí)均能使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種仿生曲面圓盤施肥開溝器，與現(xiàn)有雙圓盤開溝器相比，盤面采用了仿生曲面結(jié)構(gòu)，模擬動(dòng)物爪趾形狀特點(diǎn)，提高入土性能，降低丟轉(zhuǎn)率，增強(qiáng)破茬與碎土能力。盤面內(nèi)部采用環(huán)狀尼龍?zhí)畛洌茐谋P面與土壤接觸的水膜結(jié)構(gòu)，不粘附土壤，增強(qiáng)開溝器通過(guò)性。本發(fā)明是通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)的：一種仿生曲面圓盤施肥開溝器，包括安裝架、一號(hào)曲面圓盤和二號(hào)曲面圓盤，所述一號(hào)曲面圓盤和二號(hào)曲面圓盤分別軸接在安裝架兩側(cè)，且兩曲面圓盤相互傾斜并成角度交錯(cuò)安裝；一號(hào)曲面圓盤和二號(hào)曲面圓盤結(jié)構(gòu)相同；一號(hào)曲面圓盤采用沖壓成型，其由多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的曲面扇形單體組成，每個(gè)曲面扇形單體之間緊密連接，曲面扇形單體外緣為齒形結(jié)構(gòu)。所述的一種仿生曲面圓盤施肥開溝器，其中，每個(gè)所述曲面扇形單體外緣的齒形結(jié)構(gòu)平均陣列有多個(gè)齒形單體結(jié)構(gòu)，齒形單體結(jié)構(gòu)的齒形高度H＝7～15mm，齒厚T＝2.5～4.5mm。所述的一種仿生曲面圓盤施肥開溝器，其中，曲面圓盤邊緣曲線為仿動(dòng)物爪趾結(jié)構(gòu)，其曲線方程為：其中，-495≤x≤0，-160≤y≤232，0≤z≤80。所述的一種仿生曲面圓盤施肥開溝器，其中，曲面扇形單體外緣的齒形結(jié)構(gòu)上噴涂有耐磨材料。所述的一種仿生曲面圓盤施肥開溝器，其中，曲面圓盤內(nèi)側(cè)面設(shè)有多個(gè)環(huán)形凹槽，每個(gè)環(huán)形凹槽內(nèi)填充有尼龍材料。所述的一種仿生曲面圓盤施肥開溝器，其中，還包括一號(hào)固定板、一號(hào)軸承室、一號(hào)軸、一號(hào)軸套、二號(hào)軸套、二號(hào)軸、二號(hào)軸承室、二號(hào)固定板，一號(hào)固定板兩面分別與所述一號(hào)曲面圓盤和一號(hào)軸承室螺栓連接，一號(hào)軸承室內(nèi)安裝有軸承，一號(hào)軸一端與軸承過(guò)盈配合，另一端與一號(hào)軸套通過(guò)緊固螺母限位固定；一號(hào)軸套與二號(hào)軸套均焊接固定在安裝架上；二號(hào)固定板兩面分別與二號(hào)曲面圓盤和二號(hào)軸承室螺栓連接，二號(hào)軸一端與軸承過(guò)盈配合，另一端與二號(hào)軸套通過(guò)緊固螺栓限位固定。所述的一種仿生曲面圓盤施肥開溝器，其中，一號(hào)軸套一端為40°斜面，斜面固接在安裝架的下端；所述二號(hào)軸套一端為20°斜面，斜面固定在安裝架的下端；一號(hào)軸套和二號(hào)軸套上均開有限位孔，采用緊固螺栓通過(guò)限位孔對(duì)一號(hào)軸和二號(hào)軸進(jìn)行限位固定。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益的效果是：1、開溝阻力小。設(shè)計(jì)了空間曲面結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)平面圓盤結(jié)構(gòu)相比，作業(yè)時(shí)，均布的6片仿生曲面扇形單體依次滑切入土，減小入土阻力，圓盤邊緣仿生爪趾結(jié)構(gòu)防止開溝器丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象發(fā)生，保證滑切入土的穩(wěn)定性。2、切茬性能良好。由于圓盤外側(cè)曲線采用了仿鼴鼠、犰狳等動(dòng)物的爪趾曲線，通過(guò)優(yōu)化曲線方程，在留茬地表工作時(shí)，仍能保證良好的工作狀態(tài)，工作時(shí)雙曲面圓盤交錯(cuò)切割殘茬，同時(shí)保證了開溝與切茬效果。3、碎土性能優(yōu)異。普通雙圓盤開溝器在工作過(guò)程中，兩平面圓盤切開土壤后，將土壤向兩側(cè)擠推并壓實(shí)，在肥料導(dǎo)入肥溝并覆土后，很容易形成空氣穴，影響施肥效果。而所設(shè)計(jì)的單元曲面結(jié)構(gòu)，工作過(guò)程中不會(huì)對(duì)土壤持續(xù)的壓實(shí)，開溝過(guò)程中圓盤邊緣持續(xù)碎土，保證了塌下的土壤對(duì)肥料的覆土效果。4、不夾土、通過(guò)性強(qiáng)。圓盤整體采用沖壓工藝制成，保證每個(gè)單元曲面連接處對(duì)接整齊，外側(cè)曲線采用耐磨材料噴涂，延長(zhǎng)了圓盤的使用壽命，保證開溝性能和切茬強(qiáng)度，圓盤主體部分減黏脫附材料噴涂，保證開溝阻力小，防止粘土、兜土現(xiàn)象產(chǎn)生。5、減黏脫附效果好，不兜土。仿生曲面圓盤開溝器的內(nèi)側(cè)采用了均布的圓環(huán)凹槽結(jié)構(gòu)，凹槽內(nèi)部采用尼龍材料填充，在與土壤的接觸過(guò)程中，尼龍起到潤(rùn)滑作用，破壞了接觸面水膜的連續(xù)性，土壤不易黏附在圓盤內(nèi)側(cè)，避免作業(yè)過(guò)程中兜土現(xiàn)象產(chǎn)生。附圖說(shuō)明圖1是仿生曲面圓盤施肥開溝器的軸測(cè)圖圖2是仿生曲面圓盤施肥開溝器的工作時(shí)背對(duì)前進(jìn)方向的主視圖圖3是仿生曲面圓盤施肥開溝器的俯視圖圖4是仿生曲面圓盤的主視圖圖5是仿生曲面圓盤齒形結(jié)構(gòu)軸測(cè)圖。圖6是仿生曲面圓盤齒形結(jié)構(gòu)正視圖。圖7是仿生曲面圓盤齒形結(jié)構(gòu)參數(shù)示意圖。圖8是曲面圓盤內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)示意圖圖9是一號(hào)曲面圓盤結(jié)構(gòu)示意圖圖10是二號(hào)曲面圓盤結(jié)構(gòu)示意圖圖11是一號(hào)軸套結(jié)構(gòu)軸測(cè)圖圖12是二號(hào)軸套結(jié)構(gòu)軸測(cè)圖圖中：1、安裝架，2、一號(hào)曲面圓盤，3、一號(hào)固定板，4、一號(hào)軸承室，5、一號(hào)軸，6、一號(hào)軸套，7、二號(hào)軸套，8、二號(hào)軸，9、二號(hào)軸承室，10、二號(hào)固定板，11、二號(hào)曲面圓盤具體實(shí)施方式如圖1、圖2所示，仿生曲面圓盤施肥開溝器通過(guò)安裝孔安裝在施肥機(jī)上，安裝架1上設(shè)有等距的7個(gè)安裝孔，以適應(yīng)不同作業(yè)條件下調(diào)整開溝深度，保證肥料的順利施放。如圖2，圖3所示，仿生曲面圓盤施肥開溝器由安裝架1、一號(hào)曲面圓盤2、一號(hào)固定板3、一號(hào)軸承室4、一號(hào)軸5、一號(hào)軸套6、二號(hào)軸套7、二號(hào)軸8、二號(hào)軸承室9、二號(hào)固定板10、二號(hào)曲面圓盤11組成。其中，一號(hào)固定板3與一號(hào)曲面圓盤2通過(guò)6個(gè)螺栓連接，與一號(hào)軸承室4通過(guò)3個(gè)螺栓連接，軸承安裝固接于軸承室中，一號(hào)軸5一端與軸承過(guò)盈配合，另一端與一號(hào)軸套6通過(guò)緊固螺母限位固定。一號(hào)軸套6與二號(hào)軸套7均焊接固定在安裝架1上。二號(hào)固定板10與二號(hào)曲面圓盤11通過(guò)6個(gè)螺栓連接，與二號(hào)軸承室9通過(guò)3個(gè)螺栓連接，二號(hào)軸8的一端與軸承過(guò)盈配合，另一端二號(hào)軸套7通過(guò)緊固螺栓限位固定。如圖3，圖4所示仿生曲面圓盤開溝器俯視圖，通過(guò)調(diào)整一號(hào)軸5與二號(hào)軸8在一號(hào)軸套6和二號(hào)軸套7中的深度，可以控制開溝器的開溝寬度，其中一號(hào)軸套6與二號(hào)軸套7與安裝架1焊接時(shí)，由圖示，兩曲面圓盤相互傾斜并成角度交錯(cuò)安裝，交錯(cuò)角θ為12～35°，開溝寬度L＝3.5～10mm。如圖5、圖6所示曲面圓盤外側(cè)齒形結(jié)構(gòu)示意圖，曲面圓盤采用沖壓成型，其由6個(gè)結(jié)構(gòu)相同的曲面扇形單體組成，每個(gè)曲面扇形單體之間緊密連接，曲面扇形單體外緣為齒形結(jié)構(gòu)，每個(gè)曲面扇形單體的齒形結(jié)構(gòu)平均陣列有6～9個(gè)齒形單體結(jié)構(gòu)，齒形單體結(jié)構(gòu)的齒形高度H＝7～15mm，齒厚T＝2.5～4.5mm。工作過(guò)程中，齒形結(jié)構(gòu)不斷切割秸稈并松碎土塊。由于齒形結(jié)構(gòu)直接接觸土壤受力，因此設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)齒形結(jié)構(gòu)噴涂耐磨材料，延長(zhǎng)其使用壽命。普通平面雙圓盤開溝器僅是在整機(jī)壓力作用下被動(dòng)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行開溝，在留茬地表工作困難，常常產(chǎn)生圓盤丟轉(zhuǎn)、夾土等現(xiàn)象、通過(guò)性差。通過(guò)對(duì)外圍的曲線進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)優(yōu)化，仿動(dòng)物爪趾挖土掘土等特點(diǎn)，增強(qiáng)開溝器入土強(qiáng)度與切茬能力，保證了在留茬地表工作的作業(yè)效果。如圖5、圖7所示仿生曲面圓盤軸向邊緣爪趾參數(shù)曲線圖，曲面圓盤邊緣曲線MO和曲線NP的設(shè)計(jì)參照犰狳、鼴鼠等刨洞能力強(qiáng)的動(dòng)物爪趾結(jié)構(gòu)，其曲線方程為：其中-495≤x≤0，-160≤y≤232，0≤z≤80，如圖所示，曲面AB與曲面CD的曲面參數(shù)方程為(y-190)2+(z-40)2＝402，平面EFGH的參數(shù)方程為70x+200y-123z-13460＝0，曲面AB和曲面CD與平面EFGH所交曲線為仿生爪趾曲線，選取該空間曲線進(jìn)行作為仿生曲面圓盤的邊緣曲線。如圖8所示曲面圓盤內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)示意圖，單個(gè)曲面圓盤直徑B為280～350mm，圓盤內(nèi)側(cè)面開有寬度c＝10mm，深度2mm的3個(gè)環(huán)形凹槽(圖中剖面線結(jié)構(gòu))，每個(gè)環(huán)形凹槽內(nèi)填充尼龍，尼龍作為典型的工程塑料，具有高強(qiáng)度、耐磨、耐腐蝕、加工容易、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在曲面圓盤內(nèi)側(cè)通過(guò)火焰噴涂或流化床氣化工藝，將尼龍材料固定在環(huán)狀凹槽中。曲面圓盤在工作過(guò)程中，由于兩個(gè)曲面圓盤呈一定角度固定，容易產(chǎn)生兜土、粘土現(xiàn)象，通過(guò)尼龍?zhí)畛?，破壞了土壤與曲面圓盤內(nèi)側(cè)接觸時(shí)產(chǎn)生的水膜結(jié)構(gòu)，減小接觸面的粘附力，達(dá)到減黏脫附的效果，使土壤不易粘附在圓盤上，當(dāng)兩片曲面圓盤內(nèi)側(cè)擠壓土壤后，土壤能夠在自身重力作用下墜落。如圖9，圖10所示一號(hào)曲面圓盤2與二號(hào)曲面圓盤11結(jié)構(gòu)示意圖，盤面采用沖壓工藝制作而成，將曲面圓盤平均分為6個(gè)結(jié)構(gòu)相同的曲面扇形單體，每個(gè)曲面扇形單體與固定板接觸部位上均有一個(gè)安裝孔，使其通過(guò)螺栓能與固定板裝配，每個(gè)曲面扇形單體的圓心角α＝60°，各曲面扇形單體之間平滑連接。通常的曲面圓盤如圓盤耙結(jié)構(gòu)，在雙圓盤開溝器的結(jié)構(gòu)中常常產(chǎn)生極大的開溝阻力，將曲面圓盤單元化，能夠減小開溝阻力，有效避免了易兜土的現(xiàn)象產(chǎn)生。如圖11所示一號(hào)軸套6結(jié)構(gòu)示意圖，軸套一端為40°斜面，斜面固接在安裝架的下端，軸套的一側(cè)開有直徑d＝10mm的限位孔，緊固螺栓通過(guò)限位孔對(duì)一號(hào)軸進(jìn)行限位固定。如圖12所示的二號(hào)軸套7結(jié)構(gòu)示意圖，軸套一端為20°斜面，斜面固定在安裝架的下端，軸套的一側(cè)開有直徑e＝10mm的限位孔，緊固螺栓通過(guò)限位孔對(duì)二號(hào)軸進(jìn)行限位固定。