適用于秸稈覆蓋農(nóng)田地表的仿生撥茬輪的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于秸桿覆蓋農(nóng)田地表的仿生旋轉(zhuǎn) 撥茬部件，具體地說是一種模仿鼴鼠爪趾挖掘運動特征的旋轉(zhuǎn)撥茬部件。
【背景技術(shù)】
[0002] 在實施保護(hù)性耕作的地塊中，地表覆蓋有大量，播種機(jī)在未清除的地塊作業(yè)時，其 開溝器容易堵塞，影響播種機(jī)作業(yè)質(zhì)量。現(xiàn)有免耕播種機(jī)所采用的清茬草機(jī)構(gòu)，通過外形優(yōu) 化和參數(shù)改進(jìn)，可以提高清茬效果。如：一種仿形爪式浮動清茬、草機(jī)構(gòu)CN 101336575,利 用一對"八"字型撥草輪清除種床雜草。
[0003] 仿生學(xué)研宄表明，土壤動物在其挖掘過程中，其爪趾挖掘曲線具有較低的切 削阻力。通過分析并模擬典型土壤動物的幾何結(jié)構(gòu)和運動學(xué)特征，可以優(yōu)化爪趾-土 壤接觸曲線達(dá)到更好的挖掘效果。如：一種具有仿生幾何結(jié)構(gòu)的耕作旋轉(zhuǎn)工作部件 200910066892. 4,通過模仿鼴鼠爪趾的幾何結(jié)構(gòu)，可以在保證耕作質(zhì)量的前提下，大大減小 耕作作業(yè)時的能量消耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種模仿鼴鼠挖掘過程曲線、具有撥茬和拋茬功能的，適用 于覆蓋有秸桿的農(nóng)田地表的仿生旋轉(zhuǎn)撥茬部件。本發(fā)明所公開的仿生旋轉(zhuǎn)撥茬部件，其撥 茬片的外邊緣借鑒了鼴鼠挖掘軌跡的曲線形狀，作業(yè)時具有撥茬和拋茬功能，可以有效地 掃除作業(yè)區(qū)域的秸桿、殘茬以及土塊，裝在免耕播種機(jī)施肥開溝器或播種開溝器前，可以提 高免耕播種機(jī)的通過性能。該部件具有結(jié)構(gòu)簡單、無須附加動力、動土量小、防堵性好等優(yōu) 點。本發(fā)明綜合機(jī)械優(yōu)化設(shè)計與工程仿生的優(yōu)點，模仿土壤動物鼴鼠爪趾的運動特征，設(shè) 計一種仿鼴鼠爪趾挖掘運動曲線的旋轉(zhuǎn)撥茬輪，撥茬輪的部分外緣曲線仿鼴鼠挖掘過程曲 線，能提高免耕播種機(jī)作業(yè)時農(nóng)田地表秸桿的清除效果。
[0005] 本發(fā)明由螺釘I 1、密封圈2、螺釘II 3、軸承端蓋4、軸承5、支撐軸6、撥茬片7、撥 茬盤8和防塵蓋9組成，其特征在于其中撥茬片7為3-9個，螺釘I 1為6個，螺釘II 3為4 個；撥茬片7均布并固接于撥茬盤8的主體14外圈中部，撥茬片7正面一側(cè)表面設(shè)有凸包 10 ;軸承5外圈與撥茬盤8的中心孔I 11固接，軸承5外圈軸向由撥茬盤8的凸臺13和軸 承端蓋4限位；軸承5內(nèi)圈與支撐軸6的臺階軸III 18固接，軸承端蓋4的中心孔套于支撐 軸6的臺階軸I 16,并經(jīng)螺釘II 3與撥茬盤8上端固接；密封圈2的中心孔套于支撐軸6的 臺階軸I 16,并經(jīng)螺釘I 1與軸承端蓋4固接；防塵蓋9與撥茬盤8的主體14下端固接。
[0006] 所述的撥茬片7為空間三維立體結(jié)構(gòu)，邊緣由直線AB、圓弧BC、曲線⑶和螺旋線 eD組成，其中直線AB、圓弧BC、曲線⑶由撥茬片7在垂直于撥茬盤8軸線的平面上投影所 得；在垂直于撥茬盤8軸線的平面上投影，直線AB與撥茬盤8中心徑向過A點的放射線ee 角α為15°，放射線OA半徑為330mm，直線AB長度為60mm;圓弧BC為半徑為48mm的圓 上的一段弧，其圓心角為50. 4° ;圓弧BC在B點與直線AB相切，圓弧BC的C點與仿鼴鼠 挖掘軌跡曲線CD在C點重合；CD為仿鼴鼠挖掘軌跡曲線，在垂直于輪軸線的投影面上，得 到曲線CD的投影方程式為：
[0007] X = -0. 0001y3+0. 0017y2+l. 3326y+15. 3498
[0008] 其中：y屬于[17. 6,98]，單位為mm ;
[0009] 取笛卡爾直角坐標(biāo)系OXYZ，坐標(biāo)原點O位于防塵蓋9底面的中心，Z軸為撥茬盤8 軸向方向，X、Y軸分別為撥茬盤8徑向方向；直線AB的A點在YOZ面上；螺旋線AD方程式 為：
【主權(quán)項】
1. 一種適用于秸桿覆蓋農(nóng)田地表的仿生撥茬輪，由螺釘I (1)、密封圈（2)、螺釘 II (3)、軸承端蓋（4)、軸承（5)、支撐軸（6)、撥茬片（7)、撥茬盤⑶和防塵蓋（9)組成，其 特征在于其中撥茬片（7)為3-9個，螺釘I (1)為6個，螺釘II (3)為4個；撥茬片（7)均布 并固接于撥茬盤（8)的主體（14)外圈中部，撥茬片（7)正面一側(cè)表面設(shè)有凸包（10);軸承 (5)外圈與撥茬盤⑶的中心孔I (11)固接，軸承（5)外圈軸向由撥茬盤⑶的凸臺（13) 和軸承端蓋（4)限位；軸承（5)內(nèi)圈與支撐軸（6)的臺階軸III (18)固接，軸承端蓋（4)的 中心孔套于支撐軸（6)的臺階軸I (16)，并經(jīng)螺釘II (3)與撥茬盤（8)上端固接；密封圈 ⑵的中心孔套于支撐軸（6)的臺階軸I (16)，并經(jīng)螺釘I (1)與軸承端蓋⑷固接；防塵 蓋（9)與撥茬盤⑶的主體（14)下端固接。
2. 按權(quán)利要求1所述的適用于秸桿覆蓋農(nóng)田地表的仿生撥茬輪，其特征在于所述的撥 茬片⑵為空間三維立體結(jié)構(gòu)，邊緣由直線AB、圓弧BC、曲線⑶和螺旋線eD組成，其中直 線AB、圓弧BC、曲線⑶由撥茬片（7)在垂直于撥茬盤⑶軸線的平面上投影所得；在垂直 于撥茬盤（8)軸線的平面上投影，直線AB與撥茬盤（8)中心徑向過A點的放射線ee角a 為15°，放射線OA半徑為330mm，直線AB長度為60mm ;圓弧BC為半徑為48mm的圓上的一 段弧，其圓心角為50. 4° ;圓弧BC在B點與直線AB相切，圓弧BC的C點與仿鼴鼠挖掘軌 跡曲線CD在C點重合；CD為仿鼴鼠挖掘軌跡曲線，在垂直于輪軸線的投影面上，得到曲線 CD的投影方程式為： X = -0. 0001y3+0. 0017y2+l. 3326y+15. 3498 其中：y屬于[17. 6,98]，單位為mm; 取笛卡爾直角坐標(biāo)系0XYZ，坐標(biāo)原點0位于防塵蓋（9)底面的中心，Z軸為撥茬盤（8) 軸向方向，X、Y軸分別為撥茬盤⑶徑向方向；直線AB的A點在YOZ面上；螺旋線AD方程 式為：
其中：9屬于[n /6，JT /2]，單位為弧度； 撥茬片（7)的空間曲面是由曲線AE按照螺旋線AD掃掠而生成的，即曲線AE沿著螺旋 線AD，由A掃掠到D，在所選坐標(biāo)系中，曲線AE與平面YOZ平行，曲線AE的方程式為：
其中：y屬于[40,120]，單位為mm〇
3. 按權(quán)利要求1所述的適用于秸桿覆蓋農(nóng)田地表的仿生撥茬輪，其特征在于所述的一 個撥茬片（7)正面與相鄰的另一個撥茬片（7)反面的間距（L)為30-60mm，撥茬片（7)的厚 度為3_9mm。
4. 按權(quán)利要求1所述的適用于秸桿覆蓋農(nóng)田地表的仿生撥茬輪，其特征在于所述的撥 茬輪的外圓直徑為280-350mm。
5. 按權(quán)利要求1所述的適用于秸桿覆蓋農(nóng)田地表的仿生撥茬輪，其特征在于所述的 凸包（10)為半球型凸包（19)、水滴型凸包（22)、短條型凸包（25)、長條型凸包（28)，每列 凸包上的中心點與撥茬片（7)邊緣曲線的距離相等；其中半球型凸包（19)為半徑3mm的 半球，內(nèi)側(cè)半球型凸包列（21)的每個凸包的中心點與撥茬片（7)邊緣曲線上點的距離為 10mm，外側(cè)半球型凸包列（20)的每個凸包的中心點與撥茬片（7)邊緣曲線上點的距離為 20mm;內(nèi)側(cè)半球型凸包列（21)的半球型凸包（19)為4-7個，外側(cè)半球型凸包列（20)的半 球型凸包（19)為6-10個；水滴型凸包（22)為四分之一半球體與半圓錐體光滑相接而成， 所述的半球體半徑為3mm，圓錐體底面半徑為3mm，高為7mm;外側(cè)水滴型凸包列（23)的每 個凸包的中心點與撥茬片（7)邊緣曲線上點的距離均為20mm，內(nèi)側(cè)水滴型凸包列（24)的每 個凸包的中心點與撥茬片（7)邊緣曲線上點的距離均為IOmm;內(nèi)側(cè)水滴型凸包列（24)的 水滴型凸包（22)為4-7個，外側(cè)水滴型凸包列（23)的水滴型凸包（22)為6-10個；短條型 凸包（25)為長10mm，寬5mm，高3mm的立方體，外側(cè)短條型凸包列（26)的每個凸包的中心 點與撥茬片（7)邊緣曲線上點的距離均為10mm，內(nèi)側(cè)短條型凸包列（27)的每個凸包的中 心點與撥茬片（7)邊緣曲線上點的距離均為20mm;內(nèi)側(cè)短條型凸包列（27)的短條型凸包 (25)為4-7個，外側(cè)短條型凸包列（26)的短條型凸包（25)為6-10個；長條型凸包（28)截 面為半徑為3_的半圓，外側(cè)長條型凸包列（29)的半圓截面圓心處所在曲線與撥茬片（7) 邊緣曲線的距離為l〇mm，內(nèi)側(cè)長條型凸包列（30)的半圓截面圓心處所在曲線與撥茬片（7) 邊緣曲線的距離為20mm。
6.按權(quán)利要求1所述的適用于秸桿覆蓋農(nóng)田地表的仿生撥茬輪，其特征在于所述的凸 包（10)的材料為1608橡膠（GB5574-85)。
【專利摘要】適用于秸稈覆蓋農(nóng)田地表的仿生撥茬輪屬農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明撥茬片均布并固接于撥茬盤的主體外圈中部，撥茬片正面一側(cè)表面設(shè)有凸包；軸承外圈與撥茬盤的中心孔Ⅰ固接，軸承外圈軸向由撥茬盤的凸臺和軸承端蓋限位；軸承內(nèi)圈與支撐軸的臺階軸Ⅲ固接，軸承端蓋的中心孔套于支撐軸的臺階軸Ⅰ，并經(jīng)螺釘Ⅱ與撥茬盤上端固接；密封圈的中心孔套于支撐軸的臺階軸Ⅰ，并經(jīng)螺釘Ⅰ與軸承端蓋固接；防塵蓋與撥茬盤的主體下端固接；本發(fā)明撥茬效率高，柔性拔除根茬和秸稈的效果顯著，可有效防止的卡堵和堆積，撥茬片外側(cè)仿鼴鼠挖掘軌跡的曲線使切土阻力小，且可降低撥茬片對土壤的攪動。
【IPC分類】A01B43-00
【公開號】CN104813765
【申請?zhí)枴緾N201510239525
【發(fā)明人】賈洪雷, 李楊, 齊江濤, 范旭輝, 袁洪方, 莊健, 郭明卓, 張哲 , 閆宏偉
【申請人】吉林大學(xué)
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年5月12日