CN114342585B - 一种玉米种床整理联合作业机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及春季种床整理作业机具领域，属于农业耕整地机具。具体涉及一种玉米种床整理联合作业机，通过圆盘切刀、剪切铲、弹簧梳齿等部件对秸秆整理、土壤松碎平整，构建秸秆与土壤的混合状态，提高后续播种作业的通过性，形成“上虚下实”的土壤结构，有利于玉米出苗期的提墒供水。
Description
技术领域
本发明涉及春季种床整理作业机具领域，具体涉及一种玉米种床整理联合作业机，属于农业耕整地机具。
背景技术
目前，东北地区现行的秸秆还田方式主要有四种：一是秸秆覆盖免耕法，二是秸秆碎混法，三是秸秆耙混法，四是秸秆翻埋法。前两种作业方法不需要进行春季种床整理，后两种作业方法为保证后续顺利播种，需要整理春季播种前的种床。现有公开技术中，秸秆耙混法是指机收后使用联合整地机作业，将秸秆与土壤混合，该作业方法存在耕层内残留的长秸秆影响出苗、地表随机分布的秸秆影响播种机通过性等问题。秸秆翻埋法是指机收后使用液压翻转犁机械翻耕，将地表秸秆翻埋到耕层以下，而后圆盘重耙耙地，耙平、镇实土壤，该作业方法不能形成“上虚下实”的土壤结构，有效底墒供水率低，不利于玉米出苗期的提墒供水。现有公开技术及配套作业机具没有针对这两种耕作方法所产生技术问题的有效解决方案，尚无兼顾作业区域土壤松碎平整和耕层秸秆整理的配套春整地作业机具。
发明内容
为了解决现有问题，本发明提供一种春季耕整地作业机具，具体涉及一种玉米种床整理联合作业机，通过圆盘切刀、剪切铲、弹簧梳齿等部件对秸秆整理、土壤松碎平整，构建秸秆与土壤的混合状态，提高后续播种作业的通过性，形成“上虚下实”的土壤结构，有利于玉米出苗期的提墒供水。
本发明解决的具体技术方案是：一种玉米种床整理联合作业机，主要包括主机架、圆盘切刀总成、剪切铲总成、弹簧梳齿总成和行走轮总成，圆盘切刀总成，剪切铲总成和弹簧梳齿总成，为一种玉米种床整理联合作业机的主要土壤耕作部件，按照作业顺序依次布置于主机架1上；所述的圆盘切刀总成，由相等横向间距排布的圆盘切刀单体1构成，相邻两个圆盘切刀单体1的间距d1为200mm，圆盘切刀单体1的数量等于机具设计幅宽除以2倍的间距d1的。圆盘切刀单体1固定连接在主机架上，圆盘切刀总成的作业深度为80-100mm；所述的剪切铲总成，由剪切铲单体2构成，剪切铲单体2分别安装在主机架的四排横梁上，剪切铲总成的作业深度为80-100mm；所述的剪切铲单体2，由连接板201、铲柄202、铲尖203组成，连接板201与铲柄202使用螺栓固接，铲柄202与铲尖203使用螺栓固接；所述的弹簧梳齿总成，主要由深度调节装置3、梳齿角度调节机构4和梳齿部装5组成，深度调节装置3与主机架固接，深度调节装置与梳齿角度调节机构4固接，四组梳齿部装5与梳齿角度调节机构4铰接；所述的行走轮总成，由2-4个行走轮6组成，行走轮的轮胎外径选取范围为700-900mm，使用销轴活动连接在主机架上，使用液压装置配合拖拉机的悬挂接点调节整机的工作深度，而且还可以作为运输轮使用。
所述的圆盘切刀单体1，主要由连接支架101、弹簧102、限位块103和切刀圆盘104组成，连接支架101穿连着弹簧102和限位块103，连接支架101通过使用轴承座固接两个切刀圆盘104，两个切刀圆盘104之间的横向间距为200mm；切刀圆盘104等间距排布，相邻两个切刀圆盘104之间的间距均为200mm，可以提高对地表＞20cm秸秆的剪切率，并且松碎表土，提高前剪切铲总成的入土性能；圆盘切刀单体1安装有弹簧102，其作用是使切刀圆盘104具有过载保护的功能，防止工作过程中强烈冲击、振动造成部件损坏，提升切刀圆盘104的使用寿命。
所述的剪切铲单体2，由连接板201、铲柄202、铲尖203组成，连接板201与铲柄202使用螺栓固接，铲柄202与铲尖203使用螺栓固接；所述的铲尖203，铲尖宽度A为200-250mm，入土角α为4-8°，铲刃在俯视图中为一段圆弧，圆弧半径为500-600mm，铲刃在主视图中与水平面平行；铲刃上有多个锯齿，锯齿齿高为4-8mm，锯齿间距p为4-8mm，在仰视图中铲底设有平面W，平面W的宽度t为15-20mm，平面W与水平面平行。
所述的剪切铲单体2在一个横梁上的投影为等间距；且投影后相邻两铲间距d2为170-180mm；在同一个横梁上相邻两铲间距是4倍的投影后相邻两铲间距d2。
所述的弹簧梳齿总成，由深度调节装置3、梳齿角度调节机构4和梳齿部装5组成，深度调节装置3与主机架固接，深度调节装置与梳齿角度调节机构4固接，四组梳齿部装5与梳齿角度调节机构4铰接；
所述的深度调节装置3，由固定支座301、方钢管302、连接杆303、长弹簧304、夹块305、短弹簧306、传动丝杠307、把手308、旋转轴套309、上连接圆套310、下连接圆套311组成，固定支座301与方钢管302铰接，固定支座301与连接杆303铰接，方钢管302与夹块305铰接，连接杆303上安装有长弹簧304与短弹簧306，旋转轴套309焊接在方钢管302上，传动丝杠307与旋转轴套309以梯形螺纹形式连接传动，把手308固接于传动丝杠307，上连接圆套310和下连接圆套311使用螺栓将梳齿角度调节机构4固接在传动丝杠307上；
所述的梳齿角度调节机构4，由主板401、转动连接件402、直板403、角度调节板404、把手405组成；
所述的转动连接件402通过使用螺栓连接在主板401上，转动连接件402与直板403通过螺栓铰接，角度调节板404通过使用螺栓铰接在主板401上，形成一个转点，把手405使用螺栓铰接在主板401上，并使用螺栓将角度调节板404与直板403铰接，构成了一组平行四杆机构，并且通过改变把手405与角度调节板404之间的安装孔位，可以调整部件的工作角度；
其中，梳齿角度调节机构4为平行四杆机构，分为左向和右向两种，上述表示的是左向平行四连杆机构，而右向平行四连杆机构没有安装角度调节板404和把手405，可随着左向平行四连杆机构的调整随之变化。
所述的梳齿部装5，由圆管501、梳齿502和挡垫503组成，所述的梳齿502和挡垫503固接在圆管501上，其中挡垫503主要起到垂直方向上的限位作用，约束梳齿502在纵向移动的自由度。
所述的梳齿角度调节机构4和四组梳齿部装5进行组合使用，具有以下结构特征：四个梳齿部装5安装在梳齿角度调节机构4上，作业幅宽H依据实际作业工况选取，横向排布采用等间距交错式布置，横向间距K为480-520mm，梳齿502之间交错排列布置，沿机具作业方向投影，梳齿502等间距分布，横向间距h为55-65mm，实现全幅作业，增加了秸秆的通过性能；可以通过改变角度调节板404上的安装孔位，对四个梳齿部装5的工作角度进行调节，角度调节板404上共有4个安装孔位，工作角度可调整范围为0-30°；梳齿502安装在梳齿部装5上后，具有单向性转动限位的功能，梳齿502通过螺栓铰接在圆管501上，由于结构上存在一个卡点，使得梳齿502沿着机具前进方向上转动没有约束，沿机具前进反方向上转动有约束，在工作过程中具有单向性转动的特点，这种不完全约束的结构在工作过程中对部件起到过载保护作用。
所述的一种玉米种床整理联合作业机是全幅耕作机具，耕作幅宽可间隔1米依次递增，其最小幅宽为3米。
所述的圆盘切刀总成，由相等横向间距排布的圆盘切刀单体1构成，相邻两个圆盘切刀单体1的间距d1为200mm，圆盘切刀单体1的数量等于机具设计幅宽除以间距d1的2倍；圆盘切刀单体1固定连接在主机架上，圆盘切刀总成的作业深度为80-100mm；所述的剪切铲单体2的数量等于作业幅宽除以d2所得数四舍五入圆整后取相近的奇数。
本发明的有益效果体现在：
第一，本发明是为东北地区现行秸秆还田方法中的秸秆耙混法和秸秆翻埋法春季播前整地提供配套作业机具，可以实现松平土壤和秸秆整理的结合，为后续播种作业提供良好的种床结构。
第二，剪切铲总成的关键部件为铲尖203，可以形成“上虚下实”的土壤结构，实现“两次扰动，一次压实”的作业效果，有利于迅速提升地温，提高土壤抗旱保墒的能力，并将＞30cm长秸秆从播种层内分离并置于地表，保证播种安全。
第三，弹簧梳齿总成由无级深度调节装置3、梳齿角度调节机构4和梳齿部装5组成，无级深度调节装置3可根据作业区域地况无级调节作业深度，并可以根据实际地况仿形作业，梳齿角度调节机构4和梳齿部装5组合使用，可以对土壤进行松碎平整，提高地表平整度，并梳理、平整地表小区域堆积的土壤与秸秆，将＞30cm长秸秆沿着作业方向上顺向分布，解决播种机在作业过程中被长秸秆横向堆堵的难题，并可以根据地表秸秆分布状态通过双向反馈调整机制改变梳齿502的工作角度和作业深度。
第四，一种玉米种床整理联合作业机播前对播深范围内80-100mm以上的耕作层进行整理，形成“上虚下实”的土壤结构，并将整理区域内长度＞30cm的秸秆置于地表，秸秆沿机具作业方向顺向排布，地表秸秆覆盖率为30-50％，剩余秸秆与土壤再次均匀混合，构建地表平整、耕层土壤松碎、耕层内不存在长秸秆、地表长秸秆顺向布置的种床结构形态。
附图说明
图1为一种玉米种床整理联合作业机整机俯视图；
图2为一种玉米种床整理联合作业机三维立体图，图中1-圆盘刀单体，2-剪切铲单体，3-深度调节装置，4-梳齿角度调节机构，5-梳齿部装，6-行走轮；
图3为圆盘切刀单体三维视图，图中101-连接支架，102-弹簧，103-限位块，104-切刀圆盘；
图4为圆盘切刀单体装卡位置示意图；
图5为松土锄铲单体三维视图，图中201-连接板，202-铲柄，203-铲尖；
图6为“上虚下实”土壤结构作业原理图；
图7为铲尖主视和俯视图；
图8为铲尖仰视图；
图9为“两次扰动，一次压实”的作业效果原理图；
图10为弹簧梳齿总成三维视图；
图11为深度调节装置三维视图，图中301-固定支座，302-方钢管，303-连接杆，304-长弹簧，305-夹块，306-短弹簧，307-传动丝杠，308-把手，309-旋转轴套，310-上连接圆套，311-下连接圆套；
图12为梳齿角度调节机构三维视图，图中401-主板，402-转动连接件，403-直板，404-角度调节板，405-把手；
图13为梳齿部装三维视图，图中501-圆管，502-梳齿，503-挡垫；
图14为梳齿部装布置示意图，图中K-梳齿部装横向间距；
图15为梳齿作业方向投影视图，图中h-梳齿部装投影间距，H-作业幅宽；
图16为梳齿工作角度调整原理简图；
图17为梳齿单向性转动结构原理简图；
图18梳齿理论作业效果示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述，以机具作业最小幅宽3m为实施例。
一种玉米种床整理联合作业机，包括主机架、圆盘切刀总成、剪切铲总成、弹簧梳齿总成和行走轮总成、圆盘切刀总成、剪切铲总成和弹簧梳齿总成，按照作业顺序依次布置于主机架上，所述的联合作业机是全幅耕作机具，作业幅宽为3米。
圆盘切刀总成，由相等横向间距排布的7个圆盘切刀单体1构成，相邻两个圆盘切刀单体1的间距d1为200mm；圆盘切刀单体1横穿连接在主机架的圆管内，并通过固定销铰接在主机架上，圆盘切刀总成的作业深度为80mm。
圆盘切刀单体1，由连接支架101、弹簧102、限位块103和切刀圆盘104组成，连接支架101穿连着弹簧102和限位块103，连接支架101通过使用轴承座固接两个切刀圆盘104，两个切刀圆盘104之间的横向间距为200mm。
剪切铲总成，由17个剪切铲单体2构成，使用U型卡与主机架固接，17个剪切铲单体2分别安装在主机架的四排横梁上，四排横梁上依次装卡剪切铲单体2的数量为4、4、4、5，不同横梁间剪切铲单体2错位布置，投影在同一横梁后相邻两铲间距d2为175mm，相邻两个松土锄铲单体2的横向间距为700mm，剪切铲总成的作业深度为100mm。
剪切铲单体2，由连接板201、铲柄202、铲尖203组成，连接板201与铲柄202使用螺栓固接，铲柄202与铲尖203使用沉头方径螺栓固接。
所述的铲尖203，所述的铲尖203，铲尖宽度A为200mm，入土角α为4°，铲刃在俯视图中为一段圆弧，圆弧半径为600mm，铲刃在主视图中与水平面平行。铲刃上有多个锯齿，锯齿齿高为4mm，锯齿间距p为4mm。在仰视图中铲底设有平面W，平面宽度t为15mm，平面W与水平面平行。
所述的铲尖的工作原理为：根据滑切理论“滑切角小，有利于切割”和“刃口为曲线比直线更有利于切割”，本发明设计了大直径圆弧刃口；同时，刃口设计了微观锯齿有利于刺破秸秆，有利于切断秸秆；铲底设有平面有利于压实土壤。
铲尖的具体工作原理是这样的：高速运动的水平圆弧铲刃对土壤进行水平剪切，起到刮平种床的作用；同时锯齿形圆弧铲刃对秸秆具有刺破、滑切作用，有利于切割，铲底平面对刮后土壤具有压实作用，可形成上松下实的土壤种床结构。
松土铲尖仅将耕层土壤E的抬起、下落，不会造成耕层土壤E的翻动，铲尖203的铲底会将耕作层80-100mm以下的土壤F1进行压实，作业后在作业区域内形成土壤疏松、底部土壤紧实的“上虚下实”土壤结构。
所述的弹簧梳齿总成，由深度调节装置3、梳齿角度调节机构4和梳齿部装5组成，深度调节装置3使用U型卡与主机架固接，深度调节装置3与梳齿角度调节机构4通过螺栓固接，四组梳齿部装5使用U型卡与梳齿角度调节机构4铰接。
深度调节装置3，由固定支座301、方钢管302、连接杆303、长弹簧304、夹块305、短弹簧306、传动丝杠307、把手308、旋转轴套309、上连接圆套310、下连接圆套311组成。
固定支座301与方钢管302使用螺栓铰接，固定支座301与连接杆303使用螺栓铰接，方钢管302与夹块305使用固定销轴铰接，连接杆303上安装有长弹簧304与短弹簧306，旋转轴套309焊接在方钢管302上，传动丝杠307与旋转轴套309以梯形螺纹形式连接传动，把手308固接于传动丝杠307，上连接圆套310和下连接圆套311使用螺栓将梳齿角度调节机构4固接在传动丝杠307上。
深度调节装置3，传动丝杠307与旋转轴套309以梯形螺纹形式连接转动，可以实现梳齿部装5工作深度的调节，工作深度可以依据实际地况调节。
作业深度的调节方法具体为：通过顺时针旋转把手308，联动旋转传动丝杠307，实现工作部件的上移，工作深度减小；通过逆时针旋转把手308，联动旋转传动丝杠307，实现工作部件的下移，工作深度增大；并且通过长弹簧304与短弹簧306的配合使用，使机具能根据实际地况进行仿形作业。
梳齿角度调节机构4，由主板401、转动连接件402、直板403、角度调节板404、把手405组成。
所述的转动连接件402通过使用螺栓连接在主板401上，转动连接件402与直板403通过螺栓铰接，角度调节板404通过使用螺栓铰接在主板401上，形成一个转点，把手405使用螺栓铰接在主板401上，并使用螺栓将角度调节板404与直板403铰接，构成了一组平行四杆机构，并且通过改变把手405与角度调节板404之间的安装孔位，可以调整部件的工作角度。
其中，梳齿角度调节机构4为平行四杆机构，分为左向和右向两种，上述表示的是左向平行四连杆机构，而右向平行四连杆机构没有安装角度调节板404和把手405，可随着左向平行四连杆机构的调整随之变化。
梳齿部装5，由圆管501、梳齿502和挡垫503组成，梳齿502和挡垫503通过使用螺栓固接在圆管501上，其中挡垫503起到垂直方向上的限位作用，约束梳齿502在纵向移动的自由度。
梳齿角度调节机构4和四组梳齿部装5进行组合使用，具有以下结构特征：四个梳齿部装5安装在梳齿角度调节机构4上，作业幅宽H为3米，横向排布采用等间距交错式布置，横向间距K为500mm，梳齿502之间交错排列布置，沿机具作业方向投影，梳齿502等间距分布，横向间距h为60mm，实现全幅作业，增加了秸秆的通过性能；可以通过改变角度调节板404上的安装孔位，对四个梳齿部装5的工作角度进行调节，角度调节板404上共有4个安装孔位，工作角度选取20°；梳齿502安装在梳齿部装5上后，具有单向性转动限位的功能，梳齿502通过螺栓铰接在圆管501上，由于结构上存在一个卡点，使得梳齿502沿着机具前进方向上转动没有约束，沿机具前进反方向上转动有约束，在工作过程中具有单向性转动的特点，这种不完全约束的结构在工作过程中对部件起到过载保护作用。
所述的行走轮总成，主要由四个行走轮6组成，行走轮的轮胎外径845mm，使用销轴活动连接在主机架上，使用液压装置配合拖拉机的悬挂接点调节整机的工作深度，而且还可以作为运输轮使用。
以上所述仅为本发明的实施例，并非以此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的系统领域，均同理包括在本发明的保护范围内。
Claims (1)
1.一种玉米种床整理联合作业机，包括主机架、圆盘切刀总成、剪切铲总成、弹簧梳齿总成和行走轮总成，按照作业顺序依次布置于主机架上；所述的圆盘切刀总成，包括横向等间距排布的圆盘切刀单体(1)，圆盘切刀单体(1)固定连接在主机架上；所述的剪切铲总成，包括剪切铲单体(2)，剪切铲单体(2)分别安装在主机架的四排横梁上；所述的弹簧梳齿总成，包括深度调节装置(3)，梳齿角度调节机构(4)和梳齿部装(5)，深度调节装置(3)与主机架固接，深度调节装置与梳齿角度调节机构(4)固接，四组梳齿部装(5)分别与梳齿角度调节机构(4)铰接，所述的行走轮总成，包括2-4个行走轮(6)，行走轮(6)通过销轴活动连接在主机架上；所述的圆盘切刀单体(1)，由连接支架(101)、弹簧(102)、限位块(103)和切刀圆盘(104)组成，连接支架(101)穿过弹簧(102)与限位块(103)滑动连接并通过轴承座与两个切刀圆盘(104)相连；相邻两个圆盘切刀单体(1)之间为等间距排布，相邻两个圆盘切刀单体(1)的间距d1为200mm；
所述的剪切铲单体(2)，由连接板(201)、铲柄(202)、铲尖(203)组成，连接板(201)、铲尖(203)分别通过螺栓与铲柄(202)固接；所述的铲尖(203)铲尖宽度A为200-250mm，入土角α为4-8°，铲刃在俯视图中为一段圆弧，圆弧半径为500-600mm；铲刃上有多个锯齿，锯齿齿高为4-8mm，锯齿间距p为4-8mm；铲底设有平面W，平面W的宽度t为15-20mm，平面W与水平面平行，高速运动的水平圆弧铲刃对土壤进行水平剪切，起到刮平种床的作用；同时锯齿形圆弧铲刃对秸秆具有刺破、滑切作用，有利于切割，铲底平面对刮后土壤具有压实作用，形成上松下实的土壤种床结构；
所述的弹簧梳齿总成，主要由深度调节装置(3)、梳齿角度调节机构(4)和梳齿部装(5)组成，深度调节装置(3)与主机架固接，深度调节装置(3)与梳齿角度调节机构(4)固接，四组梳齿部装(5)与梳齿角度调节机构(4)铰接；
所述的深度调节装置(3)，由固定支座(301)、方钢管(302)、连接杆(303)、长弹簧(304)、夹块(305)、短弹簧(306)、传动丝杠(307)、把手(308)、旋转轴套(309)、上连接圆套(310)、下连接圆套(311)组成；固定支座(301)分别与方钢管(302)和连接杆(303)铰接，方钢管(302)与夹块(305)铰接，连接杆(303)上安装有长弹簧(304)与短弹簧(306)，旋转轴套(309)焊接在方钢管(302)上，传动丝杠(307)与旋转轴套(309)以梯形螺纹形式连接传动，把手(308)固接于传动丝杠(307)，上连接圆套(310)和下连接圆套(311)使用螺栓将梳齿角度调节机构(4)固接在传动丝杠(307)上；所述的梳齿角度调节机构(4)，由主板(401)、转动连接件(402)、直板(403)、角度调节板(404)、把手(405)组成；
所述的转动连接件(402)通过使用螺栓连接在主板(401)上，转动连接件(402)与直板(403)通过螺栓铰接，角度调节板(404)通过使用螺栓铰接在主板(401)上，形成一个转点，把手(405)使用螺栓铰接在主板(401)上，并使用螺栓将角度调节板(404)与直板(403)铰接，构成了一组平行四杆机构；所述的梳齿部装(5)，由圆管(501)、梳齿(502)和挡垫(503)组成，所述的梳齿(502)和挡垫(503)固接在圆管(501)上；所述的剪切铲单体(2)分别安装在主机架的四排横梁上，所有剪切铲单体(2)在一个横梁上的投影为等间距；且投影后相邻两剪切铲单体(2)间距d2为170mm-180mm；在同一个横梁上相邻两剪切铲单体(2)间距是4倍的投影后相邻两剪切铲单体(2)间距d2，剪切铲总成的作业深度为80mm-100mm；所述的一种玉米种床整理联合作业机是全幅耕作机具，耕作幅宽可间隔1米依次递增，其最小幅宽为3米；在耕作幅宽大于3米时，圆盘切刀单体(1)的数量等于机具设计幅宽除以相邻两个圆盘切刀单体(1)间距d1的2倍；剪切铲单体(2)的数量等于耕作幅宽除以投影后相邻两剪切铲单体(2)间距d2所得数四舍五入圆整后取相近的奇数。
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