CN111903250A - 一种仿生逐级压实式起垄整形机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种仿生逐级压实式起垄整形机，包括三点悬挂杆和机架，所述三点悬挂杆设置在机架上方，所述机架下方一侧设有犁地装置，在犁地装置一侧设有第一整形装置，第一整形装置一侧设第二整形装置，本发明可实现垄体土壤的逐级压实整形，避免现有整形器只对垄体表面土壤进行压实的问题，能进一步增加垄体的整体紧实度和保墒蓄水功能，促进作物发芽生根，降低作物后期由于土壤紧实度不够而引发的倒伏等问题；本发明适用于现有各类需要垄作的农作物，并不仅仅局限于文中提到作物，能有效解决现有起垄整形器存在的技术缺陷，导致垄体不符合农艺种植的要求。

Description

一种仿生逐级压实式起垄整形机

技术领域

本发明涉及农业技术领域，具体涉及一种仿生逐级压实式起垄整形机。

背景技术

随着农业机械化进程的不断发展以及国家对粮食增产增收的殷切希望，垄作种植模式逐渐在多地农业种植中得到应用。根据调查显示，垄作种植模式有利于作物根系生长，增加产量；能实现集中施肥，节约肥料；排水防涝效果好，易于保墒蓄水，增加土壤墒情等优点。垄作种植模式已应用到多种作物，比如玉米、花生、烟草、马铃薯、红薯等。

目前的起垄机械主要以犁为主，将两个犁刀成镜像对称布置，作业时由于犁刀的翻土作用，可使被犁刀翻耕过的土壤堆积到两个犁刀中间，达到起垄作用。但这样形成的垄体土壤间隙过大，且无法保证垄体尺寸，造成垄体不紧实，易在雨水冲刷过后变形，达不到作物种植的农艺要求。随着农业机械的发展，目前的起垄机在原有犁刀的基础上增加了整形装置，整形装置主要由整形板或整形辊等组成。这种组合式起垄机，能使垄体紧实，不易被雨水冲刷，且尺寸较好。但现有的整形装置只能进行一次整形，仅对垄体表面进行一次压实，不能保证垄体达到合理的强度，不利于种子的发芽、生根以及土壤吸水保墒；同时整形装置表面易沾土，使整个装置作业阻力较大，进一步增加功耗。因此，为了解决以上问题，一种仿生逐级压实式土壤整形装置的研发已刻不容缓。

发明内容

本发明要解决是不能实现垄体合理强度，且整形装置易粘土，造成阻力过大的技术问题，为解决上述问题，本发明提供一种仿生逐级压实式起垄整形机。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种仿生逐级压实式起垄整形机，包括三点悬挂杆和机架，所述三点悬挂杆设置在机架上方，所述机架下方一侧设有犁地装置，在犁地装置一侧设有第一整形装置，第一整形装置一侧设第二整形装置，第一整形装置设置在第二整形装置的整形机架上，第二整形装置的整形机架上通过伸缩件固定连接机架，所述机架的下方的另一侧设有可调节高低的第三整形装置。

所述机架下方两侧设有行走轮。

所述犁刀装置为犁刀，所述犁刀通过犁地支架固定连接机架，机架下方相对设置犁刀。

所述第一整形装置为整形板，机架下方两侧相对设置整形板，整形板呈八字型。

所述第二整形装置包括整形机架，所述整形机架一侧固定连接整形板，整形机架中部设有第一整形框和第二整形框，所述第一整形框内铰接第一整形辊，第二整形框内设有第二整形辊，所述整形机架通过弹簧伸缩杆连接机架，第一整形辊和第二整形辊周侧设有第一侧板。

所述第二整形辊的直径大于第一整形辊的直径。

所述第三整形装置包括第三整形支架，所述第三整形支架铰接在整形机架上方，在整形机架上方中部设有升降杆，所述升降杆通过U型螺栓连接机架，升降杆下端铰接整形机架，所述第三整形支架内部设有第三整形辊，第三整形辊外侧设有第二侧板，第二侧板固定连接第三整形支架上。

所述第三整形辊与水平面平行。

所述第一整形辊、第二整形辊和第三整形辊上均设有若干个均匀排列的整形凸包，所述整形凸包的直径D与相邻两个的凸包间距L比值为1:3。

相对于现有技术，本发明可实现垄体土壤的逐级压实整形，避免现有整形器只对垄体表面土壤进行压实的问题，能进一步增加垄体的整体紧实度和保墒蓄水功能，促进作物发芽生根，降低作物后期由于土壤紧实度不够而引发的倒伏等问题；本发明适用于现有各类需要垄作的农作物，并不仅仅局限于文中提到作物，能有效解决现有起垄整形器存在的技术缺陷，导致垄体不符合农艺种植的要求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是第一整形装置、第二整形装置和第三整形装置的安装示意图。

图3是第一整形辊、第二整形辊和第三整形辊的结构示意图。

图4是图1的侧视图。

其中，1.三点悬挂杆，2.机架，3.犁刀，31.犁刀支架，4.整形板，5.第一整形辊，51.第一整形框，6.第二整形辊，61.第二整形框，7.伸缩件，8.行走轮，9.第三整形辊，91.第三整形支架，10.升降杆，11.U型螺栓，12.第一侧板，13.第二侧板，14.整形机架，15.整形凸包。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

如附图1到4所示，一种仿生逐级压实式起垄整形机，包括三点悬挂杆1和机架2，所述三点悬挂杆1设置在机架2上方，所述机架2下方一侧设有犁刀装置，在犁刀装置一侧设有第一整形装置，第一整形装置一侧设第二整形装置，第一整形装置设置在第二整形装置的整形机架14上，第二整形装置的整形机架14上通过伸缩件7固定连接机架2，所述机架2的下方的另一侧设有可调节高低的第三整形装置, 整个装置以拖拉机为动力牵引进行起垄整形作业，在由旋耕机耕整过后的田地里，由拖拉机牵引作业；首先由犁刀装置进行土壤的聚集，使垄体初步积聚大量的土壤；然后经一级整形装置：一种喇叭形整形板4，前端敞开，后端缩紧，使垄体上积聚的土壤能全部进入整形器当中，随着拖拉机的前进，土壤在整形板4的作用下逐渐被压实，形成初步的垄体。第二整形装置为斜面放置，且可随垄体滚动的仿生整形辊，对垄体侧面在侧辊的作用下逐级向内进行压实，实现垄体内外紧实度逐渐一致的目的，第二整形装置中的第一整形辊5和第二整形辊6的辊面增加了仿地鳖虫生理结构的肋条型外壳和壳体表面凸包，能有效降低工作阻力，第三整形装置为顶部横向放置的仿生整形棍和侧板组成，经过前部整形装置的垄体，由于两侧整形，会将土壤向顶部挤压，造成顶部土壤紧实度不够，在最后位置设置顶部整形棍，第三整形辊9面同样设置凸包，对垄顶进一步压实，侧板对侧面固定，多数鳞翅目昆虫通过部分体节的拱起，在腹足的辅助下不断向前移动，从尾部开始，体节向上拱起，拱起的体节与相邻体节形成褶皱形状，然后拱起不断传递至前一体节，相当于褶皱的形状不断从尾部传递至头部，能有效降低行走过程中的阻力，且实现高效率的行走，整体整形装置的布置为整形板-整形辊-整形辊-侧板，在整形装置工作过程中，即整形板-整形辊-整形辊-侧板依次向前运动，从侧面可得到的运动曲线近似为直线-弧形拱起-弧形拱起-直线，这种运动可近似看做为鳞翅目昆虫的褶皱运动，能有效降低工作阻力，且实现逐级对垄体的压实整形，使垄体内外紧实度一致，避免出现垄体外紧内松的问题，进而实现逐级式垄体整形，使垄体整体紧实度达到一致的目的。

所述机架2下方两侧设有行走轮8，在行走轮8外侧设有橡胶带，橡胶带的宽度大于行走轮8的宽度，加大与土地的接触面积，防止轮子陷入土地深处，拖拉机带动行走轮8行走，减小整个整形装置与地面的阻力。

所述犁刀3装置为犁刀3，所述犁刀3通过犁刀支架31固定连接机架2，机架2下方相对设置犁刀3，犁刀3对称设置，犁刀3进行土壤的聚集，使垄体初步积聚大量的土壤。

所述第一整形装置为整形板4，机架2下方两侧相对设置整形板4，整形板4呈八字型，整形板4为不锈钢板，具有8-15毫米厚的，整形板4也是喇叭形，前端敞开，后端缩紧，使垄体上积聚的土壤能全部进入整形器当中，此处中的整形器是第一整形装置、第二整形装置和第三整形装置围绕形成的开放式空间，即形成垄体的空间。

所述第二整形装置包括整形机架14，所述整形机架14一侧固定连接整形板4，整形机架14中部设有第一整形框51和第二整形框61，所述第一整形框51内铰接第一整形辊5，第二整形框61内设有第二整形辊6，所述整形机架14通过弹簧伸缩杆连接机架2，第二整形辊6的直径大于第一整形辊5的直径，第一整形辊5和第二整形辊6周侧设有第一侧板12，第一整形辊5和第二整形辊6的最外侧漏出第一侧板12外表面，第二整形辊6和第三整形辊9为斜置放置的仿生整形辊，许多土壤洞穴动物之所以能够在土壤中穿梭自如，是因为它们的体表结构有利于减小与土壤间的粘附和阻力。本仿生整形辊参照地鳖虫的肋条型外壳结构和壳体凸起状表面结构，在整形辊圆周表面设置类似的肋条和凸包，能有效降低整形辊与土壤间的摩擦力，降低工作阻力，达到减黏降阻、防雍土的效果。通过实验室体视显微镜下观察后测量得出凸包直径D与相邻凸包间的距离L比值为1:3，设置凸包直径D=10mm，则两凸包间距离L=30mm，根据整形辊的尺寸，设置圆周方向凸包为8个，轴向凸包8个，得到仿生整形辊模型，凸包即是整形凸包。

所述第三整形装置包括第三整形支架91，所述第三整形支架91铰接在整形机架14上方，在整形机架14上方中部设有升降杆10，所述升降杆10通过U型螺栓11连接机架2，升降杆10下端铰接整形机架14，所述第三整形支架91内部设有第三整形辊9，第三整形辊9外侧设有第二侧板13，第二侧板13固定连接第三整形支架91上，第二侧板13对垄体上方进行磨平，美观垄体形状，为了适应不同作物的农艺要求，必须实现垄体的尺寸可调整，以应对不同作物的种植模式，升降杆10由固定螺栓栓接在机架2上，只需松开固定螺栓，便可沿竖直方向上下移动，进而实现垄体高度的调节。弹簧伸缩杆一端固定在机架2上，另一端固定在整形机架14上；弹簧伸缩杆可自由伸长与缩短，即可带动整形机架14绕升降杆10做扇形运动，可实现垄体侧面的角度调节，双重调节一起作用，即可实现垄体尺寸的调节，应对不同作物的垄作种植模式要求，尤其值得注意的是弹簧伸缩杆为现有技术，具体结构参考申请号为 CN201821074581.3 一种垃圾处理用弹簧伸缩杆式缓冲托辊组的中国专利文献，具体公开了包括中托辊和设置在中托辊两侧的侧托辊，所述侧托辊的一端与所述中托辊铰接，另一端与支撑板的上端通过螺栓连接，所述支撑板的下端通过筋板安装在横梁上，所述支撑板和所述横梁之间设有弹簧伸缩机构，所述支撑板上设有耳板，所述弹簧伸缩机构包括伸缩杆，所述伸缩杆的一端与所述耳板铰接，另一端穿过所述横梁后连接有第一螺母，所述伸缩杆上靠近耳板的一端设有第二螺母，所述伸缩杆通过转动底座与所述横梁连接，所述转动底座与所述第二螺母之间设有套接在所述伸缩杆上的弹簧；所述横梁包括两个对立设置的槽钢，所述转动底座为圆筒状，两个所述槽钢的开口向外，所述转动底座的两侧分别设有一个第一销轴，所述转动底座的两侧分别通过所述销轴安装在两个所述槽钢的底壁之间，两个所述槽钢的底壁上设有安装所述第一销轴的销孔，所述销孔的内径大于所述第一销轴的直径；参考伸缩杆5的结构和安装。伸缩件7不局限为弹簧伸缩杆，可以是气缸、电动推杆和液压缸等。

所述第三整形辊9与水平面平行，为了上表面更加平齐，增加垄体的美观。

所述第一整形辊5、第二整形辊6和第三整形辊9上均设有若干个均匀排列的整形凸包15，所述整形凸包15的直径D与相邻两个的凸包间距L比值为1:3。

第一整形辊5、第二整形辊6和第三整形辊9均为仿生镇压辊，具体结构也可以参考申请号为CN201410177756.3一种仿形仿生镇压辊的中国专利文献。

通过拖拉机来控制整个装置的运行，拖拉机作为整个装置的动力源，拖拉机背后设置悬挂机构，通过悬挂装置悬挂在拖拉机上，并与拖拉机成一整体运动的农业机械。在提升状态下农机具完全离开地面，其全部重量由拖拉机承担。按悬挂在拖拉机上的位置，可分为后悬挂、前悬挂、侧悬挂、中间悬挂和分组悬挂5种方式,可根据作业项目的技术要求和机组的稳定性选用,其中常用的是后悬挂式，农机具通过悬挂架上的3个挂接点同拖拉机液压悬挂机构的上、下拉杆末端球铰连接，称为三点悬挂式；农机具的升降通过手柄4-1控制配油阀操纵。拖拉机的液压***中设有自动深浅调节机构；为了在土壤阻力变化的情况下维持农机具工作时的一定深度和运行安全，悬挂式农业机械的结构设计紧凑，重量轻，转弯半径小，牵引阻力小；工作可靠，操作方便，机动灵活，生产效率较高；机组的操作和调整由拖拉机手一人承担。

本发明的工作过程如下：整机作业时由拖拉机通过三点悬挂杆1带动整个装置前进，先由前端犁刀3进行土壤积聚，形成初步垄体，经过第一整形装置将土壤逐步整形，整形板4对聚集的土壤进行初步压实，形成不紧实的垄体，这时的垄体还达不到农艺种植的要求；进一步经过第一整形装置的第一侧板12，第一侧板12上的第一整形辊5和第二整形辊6对垄体进行压实，对垄体侧面逐级压实整形，第一整形辊5的直径小于第二整形辊6的直径；这样逐级进行压实，可避免出现垄体仅表面被压实；最后经第三整形装置，第三整形辊9对垄体顶部进行最后整形，避免因前级整形装置对垄体侧面整形而造成垄顶土壤紧实度破坏，实现垄侧和垄顶的全面逐级整形。整个装置以拖拉机为动力牵引进行起垄整形作业，在由旋耕机耕整过后的田地里，由拖拉机牵引作业；首先由犁地装置进行土壤的聚集，使垄体初步积聚大量的土壤；然后经一级整形装置：一种喇叭形整形板4，前端敞开，后端缩紧，使垄体上积聚的土壤能全部进入整形器当中，随着拖拉机的前进，土壤在整形板4的作用下逐渐被压实，形成初步的垄体。第二整形装置为斜面放置，且可随垄体滚动的仿生整形辊，对垄体侧面在侧辊的作用下逐级向内进行压实，实现垄体内外紧实度逐渐一致的目的，第二整形装置中的第一整形辊5和第二整形辊6的辊面增加了仿地鳖虫生理结构的肋条型外壳和壳体表面凸包，能有效降低工作阻力，第三整形装置为顶部横向放置的仿生整形棍和侧板组成，经过前部整形装置的垄体，由于两侧整形，会将土壤向顶部挤压，造成顶部土壤紧实度不够，在最后位置设置第三整形棍，第三整形辊9面同样设置整形凸包15，对垄顶进一步压实，第一侧板12对侧面固定，多数鳞翅目昆虫通过部分体节的拱起，在腹足的辅助下不断向前移动，从尾部开始，体节向上拱起，拱起的体节与相邻体节形成褶皱形状，然后拱起不断传递至前一体节，相当于褶皱的形状不断从尾部传递至头部，能有效降低行走过程中的阻力，且实现高效率的行走，整体整形装置的布置为整形板4-整形辊-整形辊-侧板，在整形装置工作过程中，即整形板4-整形辊-整形辊-侧板依次向前运动，从侧面可得到的运动曲线近似为直线-弧形拱起-弧形拱起-直线，这种运动可近似看做为鳞翅目昆虫的褶皱运动，能有效降低工作阻力，且实现逐级对垄体的压实整形，使垄体内外紧实度一致，避免出现垄体外紧内松的问题，进而实现逐级式垄体整形，使垄体整体紧实度达到一致的目的。

本发明可实现垄体土壤的逐级压实整形，避免现有整形器只对垄体表面土壤进行压实的问题，能进一步增加垄体的整体紧实度和保墒蓄水功能，促进作物发芽生根，降低作物后期由于土壤紧实度不够而引发的倒伏等问题；本发明适用于现有各类需要垄作的农作物，并不仅仅局限于文中提到作物，能有效解决现有起垄整形器存在的技术缺陷，导致垄体不符合农艺种植的要求。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。而且，对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理的精神的情况下对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型都在本说明书的范围内。

Claims (9)

1.一种仿生逐级压实式起垄整形机，包括三点悬挂杆和机架，其特征在于：所述三点悬挂杆设置在机架上方，所述机架下方一侧设有犁地装置，在犁地装置一侧设有第一整形装置，第一整形装置一侧设第二整形装置，第一整形装置设置在第二整形装置的整形机架上，第二整形装置的整形机架上通过伸缩件固定连接机架，所述机架的下方的另一侧设有可调节高低的第三整形装置。

2.根据权利要求1所述的仿生逐级压实式起垄整形机，其特征在于：所述机架下方两侧设有行走轮。

3.根据权利要求1所述的仿生逐级压实式起垄整形机，其特征在于：所述犁刀装置为犁刀，所述犁刀通过犁刀支架固定连接机架，机架下方相对设置犁刀。

4.根据权利要求1所述的仿生逐级压实式起垄整形机，其特征在于：所述第一整形装置为整形板，机架下方两侧相对设置整形板，整形板呈八字型。

5.根据权利要求4所述的仿生逐级压实式起垄整形机，其特征在于：所述第二整形装置包括整形机架，所述整形机架一侧固定连接整形板，整形机架中部设有第一整形框和第二整形框，所述第一整形框内铰接第一整形辊，第二整形框内设有第二整形辊，所述整形机架通过弹簧伸缩杆连接机架，第一整形辊和第二整形辊周侧设有第一侧板。

6.根据权利要求5所述的仿生逐级压实式起垄整形机，其特征在于：所述第二整形辊的直径大于第一整形辊的直径。

7.根据权利要求4所述的仿生逐级压实式起垄整形机，其特征在于：所述第三整形装置包括第三整形支架，所述第三整形支架铰接在整形机架上方，在整形机架上方中部设有升降杆，所述升降杆通过U型螺栓连接机架，升降杆下端铰接整形机架，所述第三整形支架内部设有第三整形辊，第三整形辊外侧设有第二侧板，第二侧板固定连接第三整形支架上。

8.根据权利要求7所述的仿生逐级压实式起垄整形机，其特征在于：所述第三整形辊与水平面平行。

9.根据权利要求7所述的仿生逐级压实式起垄整形机，其特征在于：所述第一整形辊、第二整形辊和第三整形辊上均设有若干个均匀排列的整形凸包，所述整形凸包的直径D与相邻两个的凸包间距L比值为1:3。

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