CN102948285A - 组合式播种施肥开沟器 - Google Patents
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Abstract
组合式播种施肥开沟器属农业机械技术领域，本发明通过刮土板左端与芯铧式开沟器中的播种开沟器库固接，刮土板右端与缺口圆盘开沟器中的连接板座侧面固接，将芯铧式开沟器和缺口圆盘开沟器组合为一体；本发明可解决行间播种过程时较硬土层开沟困难问题，圆盘开沟器与芯铧式开沟器的配合使用，可降低缺口圆盘开沟器入土所需的正压力，以及克服芯铧式开沟器单独使用时入土深度不易控制的问题，组合式播种施肥开沟器入土性能好，通过能力强。
Description
技术领域
本发明属于农业机械技术领域，具体涉及一种组合式播种施肥开沟器。
背景技术
东北地区机械化作业多是均匀垄种植，为了实现农田秸秆循环和保护性耕作，要求改连年垄上种植为行间交替种植。行间互作保护性耕作模式是吉林省重点实施的保护性耕作模式之一，即上一年的玉米根茬保留在地表不动在两留茬行间进行播种，种行与留茬行每年交换一次交替种植。
我国免耕播种机的研究起步比较晚，由于种植方式、土地条件以及经济发展等多种原因，国外的免耕播种机不能完全适应我国的使用条件。我国地块较小，农民的购买能力低，免耕播种机多设计为悬挂式，故机具不能设计得太重，否则拖拉机的液压提升将造成困扰，但是免耕播种机是在未耕地上直接播种，机器没有足够的重量，土壤工作部件难以入土。 因而目前我国自行开发研制的免耕播种机主要是解决土壤耕作部件的入土问题以及防止秸秆残茬堵塞等问题。
行间互作的保护性耕作模式，需要在拖拉机轮胎压实过的行间进行开沟播种施肥，而拖拉机对土壤的压实造成土壤坚实度增加，对播种开沟质量造成了影响，再加上行间有杂草和一定的秸秆覆盖，对开沟器的破土、切茬土能力有了较高的要求，所以研究一种新型的开沟器显得尤为重要。
缺口圆盘工作时与前进方向产生一定的倾角和偏角，由圆盘切开土壤并将土壤一侧向外推移形成沟槽。在这个过程中圆盘受到三个力的作用，即正应力，剪应力，以及圆盘刃口受力，正应力克服扰动土壤与未扰动土壤之间的界面阻力使土壤产生侧移，剪应力为圆盘与土壤之间相对运动阻力，圆盘刃口受力为圆盘楔入土壤的阻力，所以圆盘开沟器必须有较大的正压力才能切开土壤开出种沟；芯铧式开沟器开沟器为锐角开沟器，工作时芯铧水平刃切开土壤，土壤沿曲面上升向两侧推移，侧板使土壤继续分开，种子从开沟器两侧间落入沟内，芯铧式开沟器在工作时由于向上抬起土壤，故芯铧切土刃受到土壤向下的压力，侧板推土过程受到土壤侧向下的压力，故整体土壤对芯铧式开沟器有向下的压力，且随着芯铧式开沟器的入土深度的增加和土壤坚实度的增大，该向下的力也逐渐增大，导致芯铧式开沟器入土深度不易控制。
发明内容
本发明的目的是要提供一种所需正压力小、破土切土性能强、通过性好的组合式播种施肥开沟器。圆盘开沟器与芯铧式开沟器的配合使用，可以降低缺口圆盘开沟器入土所需的正压力，以及克服芯铧式开沟器单独使用时入土深度不易控制的问题，组合式开沟器入土性能好，通过能力强。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
由播种开沟铲7、播种管8、播种开沟器库9和播种铲柄10组成芯铧式开沟器，播种开沟器铲柄10下端与播种开沟铲7和播种管(8)固接；播种开沟器铲柄10上端与播种开沟器库9活动连接；
由圆盘开沟器铲柄1、弹簧臂2、拉杆3、施肥轴4、连接板座5、开沟刀6、播种开沟器库9、施肥管连接弯板12、施肥管13、缺口圆盘开沟刀14 轴承座15、轴承16 组成缺口圆盘开沟器，
其中的圆盘开沟器铲柄1下端经螺栓与拉杆3右端活动连接；圆盘开沟器铲柄1中部与弹簧臂2右端连接；弹簧臂2左端与连接板座5上端连接；连接板座5下端和连接拉杆3左端同时固接于施肥轴4一端，施肥轴4另一端经轴承16与固接于缺口圆盘开沟刀14的轴承座15活动连接；施肥管连接弯板12固接于连接板座5侧面，施肥管13固接于施肥管连接弯板12；
刮土板11左端与芯铧式开沟器中的播种开沟器库9固接，刮土板11右端与缺口圆盘开沟器中的连接板座5侧面固接，
芯铧式开沟器和缺口圆盘开沟器在横向交错排列，横向间距b为5-8cm，纵向间距L为70-180cm。
上述组合式播种施肥开沟器中，缺口圆盘开沟刀14的刃口曲线由两段平滑曲线构成，圆盘刀刃口曲线方程为：破土刃方程为y = -0.1489x2 + 4.164x - 22.552，式中x的取值范围满足13.18≤x≤19.4，单位：mm；切土刃方程为y = 4E-05x6 - 0.0014x5 + 0.0188x4 -0.1042x3 + 0.2669x2 - 0.0864x + 0.0072，式中x的取值范围满足0≤x≤13.18，单位：mm。该曲线是由标准缺口圆盘刀和滑刀式开沟器的曲线合成而得到的。
标准的缺口圆盘刀的刃口曲线是段圆弧形，这种结构有利于切茬破土，同时在工作过程中能将根茬挑起便于切断，但是这种形状的刃口同时也对土壤产生了撕拉作用，造成土壤扰动增大，且在挑起根茬的过程中对根茬的切断作用不明显。
滑刀式开沟器为钝角开沟器，滑刀与土壤之间的作用可视为滑切，在滑切过程中土壤受到刃口的挤压，直到应力达到破坏极限时而发生剪切断裂，土壤沿刃口向下运动。故新的刃口曲线保留了圆弧形切入的土壤的部分并增大了切入角度，而另一部分选择了滑刀开沟器的工作曲线，将两者组合进行优化拟合得到，新的刃口能更好的破土切茬，在挑动秸秆的过程中能由滑切作用刃线进行直接切断，离开土壤时减少了土壤的扰动。
上述组合式播种施肥开沟器中，播种开沟铲7的底部要高于缺口圆盘开沟刀14的最低点。
上述组合式播种施肥开沟器中，缺口圆盘开沟器结构简单，开沟性能好，但入土需要较大的正压力，在我国免耕播种机多设计为悬挂式，机具重量小，将影响缺口圆盘开沟器的开沟质量，在土壤坚实度大的地块可能导致开沟器不能入土工作；芯铧式开沟器入土性能好、但入土深度不易控制，在现有新型的保护性耕作模式行间互作模式下，免耕播种机取消了陷深轮，芯铧式开沟器工作时有可能因为入土深度过大而导致机具前进阻力增大，从而导致开沟器损坏机具无法正常作业。芯铧式开沟器与缺口圆盘开沟器的组合，克服了缺口圆盘开沟器进行免耕播种时所需要的正压力大以及芯铧式开沟器单独作业时入土深度不易控制的缺点，工作时高度差稳定，同时两者的连接可以克服单圆盘工作是由于侧向力作用而导致的跑偏现象；对缺口圆盘开沟器缺口刃口曲线的设计，增强了缺口圆盘的破土切茬能力，降低了土壤扰动；两种开沟器在机具前进方向上交错排列，可以保证肥料施在种子的侧下方，防止肥料灼烧种子。
本发明的有益效果在于：可解决行间播种过程时较硬土层开沟困难问题，圆盘开沟器与芯铧式开沟器的配合使用，可降低缺口圆盘开沟器入土所需的正压力，以及克服芯铧式开沟器单独使用时入土深度不易控制的问题，组合式播种施肥开沟器入土性能好，通过能力强。
附图说明
图1为组合播种施肥开沟器的主视图
图2为组合播种施肥开沟器的左视图
图3为图1中A-A向剖视图
图4为缺口圆盘的主视图
图5为缺口圆盘的左视图
图6为缺口圆盘切土刃口曲线散点拟合示意图
图7为缺口圆盘破土刃口曲线散点拟合示意图
其中：1.圆盘开沟器铲柄 2.弹簧臂 3.拉杆 4.施肥轴5.连接板座 6.开沟刀 7.播种开沟铲 8.播种管 9.播种开沟器库 10.播种铲柄 11.刮土板 12.施肥管连接弯板13.施肥管 14.缺口圆盘开沟刀 15.轴承座 16.轴承
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体结构进行描述。
本实施例中，如图1所示圆盘开沟器铲柄1下端经螺栓与拉杆3右端活动连接；圆盘开沟器铲柄1中部与弹簧臂2右端连接；弹簧臂2左端与连接板座5上端连接；连接板座5下端与连接拉杆3左端同时固接在施肥轴4上；刮土板11右端、施肥管连接弯板12固接于连接板座5侧面，施肥管13固接于施肥管连接弯板12；播种开沟器库10固接于刮土板11左端；播种开沟器铲柄9与播种开沟器库10活动连接；播种开沟器铲柄10下端与播种开沟铲7、播种管8固接；
缺口圆盘开沟刀14（如图3所示）固接于轴承座15上，与轴承16一起绕施肥轴4实现转动。
缺口圆盘开沟器由开沟刀6、施肥管13、缺口圆盘开沟刀14组成，芯铧式开沟器由播种开沟铲7、播种管8、播种铲柄10组成、两种开沟器通过刮土板11连接在一起。
如图2所示，缺口圆盘开沟器与芯铧式开沟器之间的距离为b=80mm，两者在工作过程中能保持稳定的高度差，两者在机具前进方向上的交错保证了肥料施在种子的侧下方。
图4和图5所示为缺口圆盘开沟刀14的结构示意图，缺口圆盘开沟刀14直径426mm，在直径90mm的构造圆上均匀的开出6个直径9的圆孔，用于与轴承座的固定，13段刃口均匀分布在圆盘刀上。圆盘刀厚度4.5mm，刃口厚度在0.3~0.5mm的范围内，制造成型后需经热处理使其热处理区的硬度达到HCR40~50, 圆盘刀采用65Mn钢锻压制成，刀盘不得有疤斑、裂纹和夹层。
图6和图7为控制缺口圆盘开沟刀14刃口曲线走向的关键散点分布图，通过对散点的分析，拟合优化出缺口圆盘开沟刀14的光滑刃口曲线，坐标系以水平方向为X轴，刃线终点为原点。缺口圆盘开沟刀14刃口曲线方程为：破土刃方程为y = -0.1489x2 + 4.164x - 22.552，式中x的取值范围满足13.18≤x≤19.4单位：mm；切土刃方程为y =4E-05x6 - 0.0014x5 + 0.0188x4 - 0.1042x3 + 0.2669x2- 0.0864x + 0.0072，式中x的取值范围满足0≤x≤13.18，单位：mm。
作业时缺口圆盘开沟刀14在机器自重的作用下首先入土，达到一定深度后，芯铧式播种开沟器开始入土并产生向下的作用力，在该作用力和重力作用下缺口圆盘开沟刀14的入土深度达到工作深度，同时由于缺口圆盘开沟器的存在使芯铧式开沟器的入土深度保持稳定，缺口圆盘开沟刀14的刃口能切开压实的土壤以及一定秸秆和杂草，保证机具顺利通过。所以本组合式播种施肥开沟器作业时所需的正压力小，入土性能好，通过能力强。
Claims (3)
1.一种组合式播种施肥开沟器，由芯铧式开沟器、缺口圆盘开沟器和刮土板组成，其特征在于：由播种开沟铲(7)、播种管(8)、播种开沟器库(9)和播种铲柄(10)组成芯铧式开沟器，其中的播种开沟器铲柄(10)下端与播种开沟铲(7)和播种管(8)固接；播种开沟器铲柄(10)上端与播种开沟器库(9)活动连接；
由圆盘开沟器铲柄(1)、弹簧臂(2)、拉杆(3)、施肥轴(4)、连接板座(5)、开沟刀(6)、播种开沟器库(9)、施肥管连接弯板(12)、施肥管(13)、缺口圆盘开沟刀(14)轴承座(15)、轴承(16)组成缺口圆盘开沟器，其中的圆盘开沟器铲柄(1)下端经螺栓与拉杆(3)右端活动连接；圆盘开沟器铲柄(1)中部与弹簧臂(2)右端连接；弹簧臂(2)左端与连接板座(5)上端连接；连接板座(5)下端和连接拉杆(3)左端同时固接于施肥轴(4)一端，施肥轴(4)另一端经轴承(16)与固接于缺口圆盘开沟刀(14)的轴承座(15)活动连接；施肥管连接弯板(12)固接于连接板座(5)侧面，施肥管(13)固接于施肥管连接弯板(12)；
刮土板(11)左端与芯铧式开沟器中的播种开沟器库(9)固接，刮土板(11)右端与缺口圆盘开沟器中的连接板座(5)侧面固接；
芯铧式开沟器和缺口圆盘开沟器在横向交错排列，横向间距b为5-8cm，纵向间距L为70-180cm。
2.按权利要求1所述的组合式播种施肥开沟器，其特征在于：缺口圆盘开沟刀(14)直径D为350-450mm，缺口圆盘开沟刀(14)的刃口曲线由破土刃曲线和切土刃曲线构成，其中：
破土刃曲线方程为：
y=-0.1489x2+4.164x-22.552
式中：x的取值范围为：13.18≤x≤19.4，单位：mm；
切土刃曲线方程为：
y=4E-05x6-0.0014x5+0.0188x4-0.1042x3+0.2669x2-0.0864x+0.0072
式中：4E-05代表4乘以10的-5次方；x的取值范围为：0≤x≤13.18，单位：mm。
3.按权利要求1或2所述的组合式播种施肥开沟器，其特征在于：播种开沟铲(7)的底部要高于缺口圆盘开沟刀(14)的最低点，其高度h为：5-10cm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Jia Honglei Inventor after: Jiang Xinming Inventor after: Di Yingkai Inventor after: Zhuang Jian Inventor after: Fan Xuhui Inventor after: Feng Xianzhen Inventor after: Wang Yu Inventor before: Jia Honglei Inventor before: Di Yingkai Inventor before: Zhuang Jian Inventor before: Fan Xuhui Inventor before: Feng Xianzhen Inventor before: Wang Yu |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: JIA HONGLEI DI YINGKAI ZHUANG JIAN FAN XUHUI FENG XIANZHEN WANG YU TO: JIA HONGLEI JIANG XINMING DI YINGKAI ZHUANG JIAN FAN XUHUI FENG XIANZHEN WANG YU |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20141105 Termination date: 20201112 |