CN111466162B - 稻茬田振动刮削双辊交错式防缠粘旋耕机 - Google Patents

稻茬田振动刮削双辊交错式防缠粘旋耕机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种稻茬田振动刮削双辊交错式防缠粘旋耕机，包括机架整体、刀辊组成、刮削装置；所述导辊组成为交错刀辊组成，所述交错刀辊组成包括两组刀辊组成，每组刀辊组成包括刀轴，每个刀轴截面上固定四个呈正交的刀座，相邻两个截面上的刀座呈螺旋排列，且每个刀座上固定一把旋耕刀；两组刀辊组成中的两个刀轴在同一高度上平行布置，且两个刀轴上的旋耕刀呈交错排列，两个交错排列的旋耕刀尖之间有间隔。本发明采用双刀辊旋耕刀交错结构，在保证旋耕作业质量的前提下，增大同一刀辊相邻旋耕刀的轴向间距，从而增加稻秆和土壤在刀辊中的相对流动，降低秸秆和土壤聚集在刀轴上，有效地减少土壤粘附和秸秆缠绕。

Description

稻茬田振动刮削双辊交错式防缠粘旋耕机
技术领域
本发明属于农业机械中的耕作技术领域，具体的指一种稻茬田振动刮削双辊交错式防缠粘旋耕机。
背景技术
长江中下游农业区采用旋耕方式将稻茬田水稻秸秆直接混埋还田，具有减少作业流程、节省成本、培肥地力等优势。由于稻茬田土壤粘重，含水量大；水稻收获后，留茬高、秸秆量大，导致旋耕作业中机具粘附土壤稻茬问题严重。因此，在长江中下游农业区研究旋耕防缠防粘技术是发展的趋势。旋耕机具粘附土壤稻茬后存在如下问题：停机清理影响机具工作效率；降低了地表平整度、秸秆埋覆率、耕深稳定性等种床整备质量；机组动力带动机具和粘附的土壤稻茬共同做功，增加了作业功耗；土壤稻茬与部件表面的摩擦转变成为土壤稻茬间的界面摩擦，增加了作业阻力；易使部件产生疲劳破坏，降低使用寿命。
现有旋耕机防缠防粘装置如专利号CN201920359536.0公开了一种旋耕机刀轴防缠装置，其结构为在外轴上安装带有弹簧的防缠刀片，切除缠绕的杂草，该装置可有效减少杂草的缠绕，但改变旋耕刀刀辊结构，降低了作业质量，且不能有效的防粘。专利号CN201911023478.5公开了一种双轴旋耕机，改变变速箱的传动形式，实现中间传动和侧传动。由于只有在旋耕机的一侧有侧传动导致旋耕机重量分布不均匀，降低作业质量。CN200610095254.1公开了一种工字型箱体、行走轮与旋耕刀相互交叉防缠绕旋耕机，其通过行走轮与前刀轴上的旋耕刀相互交叉达到相互削泥和刁草，起到一定的防缠作用。但是前刀轴的位置高于后刀轴的位置，耕深稳定性差、作业效率低，不适用粘重潮湿的土壤环境作业。
发明内容
本发明的目的是为解决技术背景中所述的在土壤粘重、秸秆量大的稻茬田旋耕作业时机具易粘附土壤、缠绕稻茬等问题，提供一种稻茬田振动刮削双辊交错式防缠粘旋耕机，实现旋耕机具防缠粘、进一步提高耕作质量与作业效率。
为实现上述目的，本发明所设计的稻茬田振动刮削双辊交错式防缠粘旋耕机，包括机架整体、刀辊组成、刮削装置、左侧齿轮组和右侧齿轮组，刮削装置悬挂在所述机架整体前方，刀辊组成位于所述机架整体正下方；所述刀辊组成为交错刀辊组成，所述交错刀辊组成包括两组刀辊组成，每组刀辊组成包括刀轴，每个刀轴截面上固定四个呈正交的刀座，相邻两个截面上的刀座呈螺旋排列，且每个刀座上固定一把旋耕刀；两组刀辊组成中的两个刀轴在同一高度上平行布置，且两个刀轴上的旋耕刀呈交错排列，两个交错排列的旋耕刀尖之间有间隔。
进一步地，每个所述刀轴上相邻两个截面上的刀座螺旋升角为40°～50°。
进一步地，每个所述刀轴上的每一个截面上的刀座为一组，每相邻两个截面上的刀座之间间距为180～220mm，且每个刀轴上布置有5～8组刀座。
进一步地，前方所述刀轴上的旋耕刀正切部距离后方所述刀轴中心线的长度L为80～100mm；两个交错排列的所述旋耕刀尖之间间隔2H为20～30mm。
进一步地，所述旋耕刀包括左弯旋耕刀和右弯旋耕刀，在每一个截面上的4个刀座上安装两把左弯旋耕刀和两把右弯旋耕刀，且左弯旋耕刀和右弯旋耕刀交叉排列。
进一步地，所述刮削装置为振动刮削装置，所述振动刮土装置包括将振动刮土装置悬挂在所述机架整体前端固定块组成、压缩装置组成、长连杆、短连杆及刮土板；所述压缩装置组成包括振动筒、固定环、压缩弹簧、小螺母、套筒及振动底座，振动筒、固定环、压缩弹簧、小螺母、套筒及振动底座同轴心配合，固定环通过螺纹与振动筒配合，振动筒下部穿过套筒上端面的孔，压缩弹簧处于固定环和套筒之间，小螺母在套筒内部与振动筒下部螺纹配合将压缩弹簧固定，套筒和振动底座旋合；振动底座与长连杆之间构成转动副，短连杆和下部固定块之间、短连杆和长连杆之间、振动底座和长连杆之间分别构成转动副，振动筒固接在下部固定块前端共同组成连杆机构；振动筒下端杆的直径小于套筒上端孔的直径，刮土板固定在长连杆的末端且位于相邻刀座之间。
进一步地，所述左侧齿轮组与右侧齿轮组的结构一样均包括第一小齿轮、第二小齿轮、第三小齿轮、大齿轮、不完全齿轮及中齿轮，第一小齿轮通过平键安装在后方刀轴上，第二小齿轮通过平键安装在第二短轴上，第三小齿轮通过平键安装在前方刀轴上，且第一小齿轮、第二小齿轮、第三小齿轮之间相互啮合将后方刀轴的动力输入到前方刀轴；不完全齿轮和大齿轮同心配合安装在第三短轴，且大齿轮与第三小齿轮相互啮合，不完全齿轮与中齿轮啮合带动其转动；长轴的左端穿过机架整体左侧侧板的圆弧槽与左侧齿轮组的中齿轮边缘孔同心连接，左侧齿轮组的第一短轴、第二短轴及第三短轴均安装在机架整体左侧侧板上，同理，长轴的右端穿过机架整体右侧侧板的圆弧槽与右侧齿轮组的中齿轮边缘孔同心连接，右侧齿轮组的第一短轴、第二短轴及第三短轴均安装在机架整体右侧侧板上；第一短轴和下部固定块前端的孔同心。
进一步地，所述振动刮削装置上的连杆机构末端与刮土板相连接，刮土板的往复运动轨迹线为弧形，其轨迹线顶端与前方刀轴最小距离为3～6mm。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明采用双刀辊旋耕刀交错结构，在保证旋耕作业质量的前提下，增大同一刀辊相邻旋耕刀的轴向间距，从而增加稻秆和土壤在刀辊中的相对流动，降低秸秆和土壤聚集在刀轴上，有效地减少土壤粘附和秸秆缠绕；
2、水稻收获后秸秆量大和土壤粘性大的复杂地形，前刀辊首先对未耕区进行旋耕，粘附和缠绕在前刀辊上的粘土和秸秆可能性较大，振动刮削装置的刮土板往复运动刮去前刀辊粘附的土壤和缠绕的秸秆，同时通过产生的振动使粘附缠绕在刮土板的土壤秸秆脱落，实现前刀辊振动刮削防缠粘的目的，提高机具作业效率。
3、后刀辊工作在前刀辊作业后的区域，在前刀辊交错式旋耕刀的刮削作用下，刮掉粘附缠绕在后刀辊的土壤秸秆，实现后刀辊防粘缠的目的。
4、前后刀轴上的旋耕刀交错重叠排列，作业时前后旋耕刀相对运动增强碎土能力，提高一定程度旋耕机的碎土质量。
5、本发明的稻茬田振动刮削双辊交错式防缠粘旋耕机，适用于长江中下游农业区稻茬田的振动刮削刀辊交错式防缠粘旋耕机，不但能减少秸秆缠绕、土壤粘附，而且提高作业质量，还能降低作业功耗。
附图说明
图1为本发明稻茬田振动刮削双辊交错式防缠粘旋耕机立体结构示意图；
图2为图1中机架整体立体结构示意图；
图3为图1中刀辊组成立体结构示意图；
图4为图3中旋耕刀排列结构示意图；
图5为图1中振动刮削装置***结构示意图；
图6为图1中振动刮削装置整体示意图；
图7为图1中振动刮削装置的运动简图；
图8为图1的整机机械传动结构简图。
图中：1--机架整体，101--左侧传动箱外壳，102--左侧侧板，103--机架，104--上挡板，105--变速箱，106--悬挂架，107--万向节保护罩，108--万向节，109--右侧侧板，110--右侧传动箱外壳，111--平土板，2--交错刀辊组成，201--刀轴，202--右弯旋耕刀，203--刀座，204--轴承盖板组合，205--左弯旋耕刀，3--振动刮削装置，301--大螺母，302--上部固定块，303--U型螺栓，304--下部固定块，305--振动筒，306--固定环，307--压缩弹簧，308--小螺母，309--套筒，310--振动底座，311--短连杆，312--长连杆，313刮土板，314--铆钉，315--长轴，4--左侧齿轮组，401--不完全齿轮，402—中齿轮，403--圆弧槽，404--第一小齿轮，405—第一短轴，406--边缘孔，407--大齿轮，409--第二小齿轮，410--第三小齿轮，411--第二短轴，412--第三短轴，5--右侧齿轮组。
L--前刀轴上的旋耕刀正切部距离后刀轴中心线的长度，2H--2个交错排列的旋耕刀尖之间间距。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，一种稻茬田振动刮削双辊交错式防缠粘旋耕机，包括机架整体1、交错刀辊组成2、振动刮削装置3、左侧齿轮组和右侧齿轮组，振动刮削装置3悬挂在机架整体1前方，交错刀辊组成2位于机架整体1正下方。
如图2所示，机架整体1包括机架103、固定在机架103左侧的左侧侧板102、固定在机架103右侧的右侧侧板109、用螺栓固定在机架103正上部的变速箱105、置于变速箱105正上方的悬挂架106(且悬挂架106的一端固定在变速箱105上，悬挂架106的另外两端固定在机架103的前端)、固定在机架103后方的平土板111、安装在机架103纵梁上的上挡板104、安装在左侧侧板102上用于保护左侧齿轮组4的左侧传动箱外壳101及安装在右侧侧板109上用于保护右侧齿轮组5的右侧传动箱外壳110，其中，变速箱105的输出轴通过万向节108与右侧传动齿轮组4相连，且万向节保护罩107安装在万向节108上方。
如图3所示，交错刀辊组成2包括两组刀辊组成，每组刀辊组成包括刀轴201，每个刀轴201截面上固定四个呈正交的刀座203，相邻两个截面上的刀座203呈螺旋排列，螺旋升角为40°～50°，且每一个截面上的刀座203为一组，每相邻两个截面上的刀座203(即两组刀座203)之间间距为180～220mm，每个刀轴上布置有5～8组刀座203，每个刀座203上固定一把旋耕刀。
两组刀辊组成中的两个刀轴201在同一高度上平行布置，且两个刀轴201上的旋耕刀呈交错排列，两个交错排列的旋耕刀尖之间间隔为2H，2H为20～30mm；本实施例中，前方刀轴201上的旋耕刀正切部距离后方刀轴201中心线的长度为L，长度L为80～100mm；另外，旋耕刀包括左弯旋耕刀205和右弯旋耕刀202，在每一个截面上的4个刀座203上安装两把左弯旋耕刀205和两把右弯旋耕刀202，且左弯旋耕刀205和右弯旋耕刀202交叉排列。本实施例中，后方刀轴201右侧通过4～6个螺栓连接在右侧侧板109下部的轴承盖板组合204与右侧侧板109构成转动连接。
如图5所示，振动刮土装置3包括固定块组成、压缩装置组成、长连杆。短连杆及刮土板。其中，固定块组成包括大螺母301、上部固定块302、U型螺栓303及，下部固定块304，大螺母301、上部固定块302、U型螺栓303及下部固定块304将振动刮土装置悬挂在机架103前端；压缩装置组成包括振动筒305、固定环306、压缩弹簧307、小螺母308、套筒309及振动底座310，振动筒305、固定环306、压缩弹簧307、小螺母308、套筒309及振动底座310同轴心配合，固定环306通过螺纹与振动筒305配合调节振动装置的长度保证运动的行程调控，振动筒305下部穿过套筒309上端面的孔，压缩弹簧307处于固定环306和套筒309之间，小螺母308在套筒309内部与振动筒305下部螺纹配合将压缩弹簧307固定，套筒309和振动底座310旋合；另外，振动底座310与长连杆312之间由铆钉连构成转动副，短连杆311和下部固定块304之间、短连杆311和长连杆312之间、振动底座310和长连杆312之间分别用铆钉314连接构成转动副，振动筒305通过铆钉联接固接在下部固定块304前端共同组成连杆机构；同时，振动筒305下端杆的直径小于套筒309上端孔的直径使机构被压缩时有活动空间，刮土板固定在长连杆的末端且位于相邻刀座203之间且不与旋耕刀干涉。
结合图6所示，短连杆311末端上设置有轴孔，轴孔与长轴315相配合，将多个振动刮削装置通过短连杆311末端的轴孔串联形成联动装置，同时，长轴的两端分别与两侧的齿轮组分别齿轮配合形成往复运动；其中振动刮削装置的数量可由实际的作业环境选择安装。
如图6所示，左侧齿轮组与右侧齿轮组的结构一样均包括第一小齿轮404、第二小齿轮409、第三小齿轮410、大齿轮407、不完全齿轮401及中齿轮402，第一小齿轮404通过平键安装在后方刀轴201上，第二小齿轮409通过平键安装在第二短轴411上，第三小齿轮410通过平键安装在前方刀轴201上，且第一小齿轮404、第二小齿轮409、第三小齿轮410之间相互啮合将后方刀轴201的动力输入到前方刀轴；不完全齿轮401和大齿轮407同心配合安装在第三短轴412，且大齿轮407与第三小齿轮410相互啮合，不完全齿轮401与中齿轮402啮合带动其转动；长轴315的左端穿过左侧侧板的圆弧槽403与左侧齿轮组的中齿轮402边缘孔406同心连接，左侧齿轮组的第一短轴405、第二短轴411及第三短轴412均安装在左侧侧板上，同理，长轴315的右端穿过右侧侧板的圆弧槽403与右侧齿轮组的中齿轮402边缘孔406同心连接，右侧齿轮组的第一短轴405、第二短轴411及第三短轴412均安装在右侧侧板上；第一短轴405和下部固定块304前端的孔同心，保证整个机构的平稳运动。
不完全齿轮401有1/8圆周轮齿，中齿轮402带动长轴315实现顺时针转动间歇转动；短连杆311上的轴孔与长轴315同心配合，将多个振动刮削装置3串联形成联动装置，当长轴315顺时针转动时，对压缩弹簧307进行压缩，当不完全齿轮401与中齿轮402脱离后，压缩弹簧307回到初始状态，带动长轴315和中齿轮402回到初始位置，实现间歇往复运动；刮土板313将前方刀轴201上的粘附的土壤刮削掉，由于压缩弹簧307往复的振动使刮土板313上的土壤会自行脱离，达到防粘的效果；其中，不完全齿轮401的转速为20～30rad/min。
如图7所示，振动刮削装置3上的连杆机构末端与刮土板313相连接，刮土板313的往复运动轨迹线为弧形，其轨迹线顶端与前方刀轴201最小距离为3～6mm，保证能刮削掉刀轴上粘附的土壤。
如图8所示，振动刮土防缠防粘刀辊旋耕机的动力传动关系为，拖拉机的动力输出轴经过变速箱104变速驱动万向节108正转，万向节108带动右侧传动箱110中的3个并排大齿轮408旋转，所述并排齿轮带动后刀轴202正转，后刀轴202驱动左侧传动箱101中的三个并排齿轮404旋转带动前刀轴201正转，与前刀轴201配合的齿轮与大齿轮407啮合，大齿轮407和不完全齿轮401同轴反转，不完全齿轮401驱动中齿轮402正转，同时带动与中齿轮402上的长轴315正转；后刀轴右侧三个并排齿轮404中与大齿轮407啮合，右侧大齿轮407和不完全齿轮401同轴反转，不完全齿轮401驱动中齿轮402正转，同时带动与中齿轮402上的长轴315正转，左右两侧的中齿轮402共同带动长轴顺时针转动，通过这种传动排列关系，保证整机左右两边重量分布均匀，机具运行时平稳，保证作业质量。
另外，前方刀轴201、后方刀轴201直径优选70～80mm，刮土板313长度优选150～180mm，刮土板313形状为弧形，在前端设置有倒角，刮土板313表面涂覆橡胶材料，达到防粘的效果，铆钉314采用沉头铆钉。
本发明的作业过程为：水稻收获后，拖拉机悬挂振动刮削双辊交错防缠粘旋耕机进地作业，并通过动力输入轴驱动变速箱105输出轴带动万向节108，万向节108将动力输入给右侧传动箱外壳110中的齿轮组4带动后刀轴202旋转，再由后刀轴202通过左侧传动箱外壳101中的齿轮组4带动前刀轴201旋转。前后刀辊带动左弯旋耕刀205、右弯旋耕刀206旋转碎土作业，一方面通过彼此交错的旋耕刀相互刮切作用使缠绕在后刀辊秸秆和粘附的土壤自动脱落；另一方面前后刀轴上的旋耕刀交错相对运动，提高碎土质量。左侧板101上不完全齿轮401带动中齿轮402，在不完全齿轮401的作用下，使中齿轮402带动长轴315实现顺时针转动间歇转动。当长轴315顺时针转动时带动振动刮土装置3上的连杆机构顺时针转动，对压缩弹簧进行压缩；当不完全齿轮401与中齿轮402脱离后，压缩弹簧307回到初始状态，带动长轴315和中齿轮402回到初始位置，实现间歇往复运动。刮土板313将前刀轴201上的粘附的土壤挂掉，由于压缩弹簧307往复振动使刮土板313上的土壤会自行脱离，达到振动防缠粘的效果，在前方刀轴201、后方刀轴201旋耕作用下，实现旋耕的目的。

Claims (7)

1.一种稻茬田振动刮削双辊交错式防缠粘旋耕机，包括机架整体(1)、刀辊组成、刮削装置、左侧齿轮组和右侧齿轮组，刮削装置悬挂在所述机架整体(1)前方，刀辊组成位于所述机架整体(1)正下方；其特征在于：所述刀辊组成为交错刀辊组成(2)，所述交错刀辊组成(2)包括两组刀辊组成，每组刀辊组成包括刀轴(201)，每个刀轴(201)截面上固定四个呈正交的刀座(203)，相邻两个截面上的刀座(203)呈螺旋排列，且每个刀座(203)上固定一把旋耕刀；两组刀辊组成中的两个刀轴(201)在同一高度上平行布置，且两个刀轴(201)上的旋耕刀呈交错排列，两个交错排列的旋耕刀尖之间有间隔；
所述刮削装置为振动刮削装置(3)，所述振动刮削装置(3)包括将振动刮土装置悬挂在所述机架整体(1)前端固定块组成、压缩装置组成、长连杆(312)、短连杆(311)及刮土板(313)；所述压缩装置组成包括振动筒(305)、固定环(306)、压缩弹簧(307)、小螺母(308)、套筒(309)及振动底座(310)，振动筒(305)、固定环(306)、压缩弹簧(307)、小螺母(308)、套筒(309)及振动底座(310)同轴心配合，固定环(306)通过螺纹与振动筒(305)配合，振动筒(305)下部穿过套筒(309)上端面的孔，压缩弹簧(307)处于固定环(306)和套筒(309)之间，小螺母(308)在套筒(309)内部与振动筒(305)下部螺纹配合将压缩弹簧(307)固定，套筒(309)和振动底座(310)旋合；振动底座(310)与长连杆(312)之间构成转动副，短连杆(311)和下部固定块(304)之间、短连杆(311)和长连杆(312)之间、振动底座(310)和长连杆(312)之间分别构成转动副，振动筒(305)固接在下部固定块(304)前端共同组成连杆机构；振动筒(305)下端杆的直径小于套筒(309)上端孔的直径，刮土板(313)固定在长连杆的末端且位于相邻刀座(203)之间。
2.根据权利要求1所述稻茬田振动刮削双辊交错式防缠粘旋耕机，其特征在于：每个所述刀轴(201)上相邻两个截面上的刀座(203)螺旋升角为40°～50°。
3.根据权利要求1所述稻茬田振动刮削双辊交错式防缠粘旋耕机，其特征在于：每个所述刀轴(201)上的每一个截面上的刀座(203)为一组，每相邻两个截面上的刀座(203)之间间距为180～220mm，且每个刀轴上布置有5～8组刀座(203)。
4.根据权利要求1所述稻茬田振动刮削双辊交错式防缠粘旋耕机，其特征在于：前方所述刀轴(201)上的旋耕刀正切部距离后方所述刀轴(201)中心线的长度L为80～100mm；两个交错排列的所述旋耕刀尖之间间隔2H为20～30mm。
5.根据权利要求1所述稻茬田振动刮削双辊交错式防缠粘旋耕机，其特征在于：所述旋耕刀包括左弯旋耕刀(205)和右弯旋耕刀(202)，在每一个截面上的4个刀座(203)上安装两把左弯旋耕刀(205)和两把右弯旋耕刀(202)，且左弯旋耕刀(205)和右弯旋耕刀(202)交叉排列。
6.根据权利要求1所述稻茬田振动刮削双辊交错式防缠粘旋耕机，其特征在于：所述左侧齿轮组与右侧齿轮组的结构一样均包括第一小齿轮(404)、第二小齿轮(409)、第三小齿轮(410)、大齿轮(407)、不完全齿轮(401)及中齿轮(402)，第一小齿轮(404)通过平键安装在后方刀轴(201)上，第二小齿轮(409)通过平键安装在第二短轴(411)上，第三小齿轮(410)通过平键安装在前方刀轴(201)上，且第一小齿轮(404)、第二小齿轮(409)、第三小齿轮(410)之间相互啮合将后方刀轴(201)的动力输入到前方刀轴；不完全齿轮(401)和大齿轮(407)同心配合安装在第三短轴(412)，且大齿轮(407)与第三小齿轮(410)相互啮合，不完全齿轮(401)与中齿轮(402)啮合带动其转动；长轴(315)的左端穿过机架整体(1)左侧侧板的圆弧槽(403)与左侧齿轮组的中齿轮(402)边缘孔(406)同心连接，左侧齿轮组的第一短轴(405)、第二短轴(411)及第三短轴(412)均安装在机架整体(1)左侧侧板上，同理，长轴(315)的右端穿过机架整体(1)右侧侧板的圆弧槽(403)与右侧齿轮组的中齿轮(402)边缘孔(406)同心连接，右侧齿轮组的第一短轴(405)、第二短轴(411)及第三短轴(412)均安装在机架整体(1)右侧侧板上；第一短轴(405)和下部固定块(304)前端的孔同心。
7.根据权利要求1所述稻茬田振动刮削双辊交错式防缠粘旋耕机，其特征在于：所述振动刮削装置(3)上的连杆机构末端与刮土板(313)相连接，刮土板(313)的往复运动轨迹线为弧形，其轨迹线顶端与前方刀轴(201)最小距离为3～6mm。
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