专利名称：旋式高能创垦机的制作方法
技术领域：
本发明是应用于农业生产中耕作水田、旱地的既高效又节能且轻便的高科技含量的专用机械，是超微型耕作机械技术产品。
经反复审查和检测，本发明已具备的技术性能归纳如下旋式高能创垦机由两大部份组成即工作机与发动机。
一、工作机该机设计以纵式螺旋轮驱动前行，并配备导向轮(边轮)等为载体，其整体与局部结构符合机械科学的原理。具有体小量轻、搬迁安全、灵活轻便、节约能源、牵引力大、工作效率高、操作简便、性能稳定可靠、应用范围广、适用性强等技术性能；不但适合个体、集体型的土地耕作，而且适用平原、丘陵和偏远山区的良田与荒地的耕作。具有多项技术的新颖性1、以创新的耕作技术方式打破和取缔了现有(传统)的耕作法，在耕作相同单位面积土地的程序中相比，仅为现有技术耕作时间与强度的二分之一，既省时又省力；2、工作机的构造设计独特，切实有效地减小和克服了机械做功时产生的无用摩擦力与额外阻力，具备了高效节能与机械效率高的基础条件和技术优势；3、机械整体为折叠与可卸相结合，属超微型；其大幅度减小了操作技术难度和搬迁机械的劳动强度，适合男女老少的操作。
二、发动机根据工作机的造型、结构、性能等技术参数，经理论测算应用动力为1.5-1.8匹马力，设计匹配工作机的发动机(风冷式柴油机)为2-2.5匹马力(此功率参数是参照目前国内生产和已上市的通用型最小额定功率的柴油机)。
旋式高能创垦机为组合式构造，其组装牢固，装卸快捷，结构精巧、所占空间小，该机的工作效率可与5-8匹马力的耕作机械相比，甚至还要更高，转向灵活并可作360°角的原地旋转。
农业生产是人类赖依生存的唯一途径，是工业生产促进社会经济发展的基础产业，而农业生产的进步与发展却必须依赖于科学技术。显然，农业生产中翻土整地是农作物播种和栽培的重要环节与前提，随着农业机械的推广应用，能源的消耗量也呈直线上升。然而，科学技术的发展应用和持续发展将体现在能源的来源与供给为保障；换句话说，节约能源是应用科学技术的唯一办法，是发展工农业生产的根本策略，所以，节约能源是十分重要的。
科学技术的推广与应用和能源的消耗及供给，存在种种突出性矛盾，所涉及的范围极为广泛。比如节约能源与提高机械效率，机械耗费与生产效益，技术含量与劳动强度，机械应用与生产安全，设备投资与实用价值，机械普及与能源消耗(供给)等等都产生直接或间接的关系，并存在不同性质和不同程度的矛盾问题。近半个世纪以来，农业机械的推广促进了农业生产的快速发展。作为耕作机械所担负的是重负荷作业，不但动力的能源消耗极大是特点之，而且上述问题和矛盾同样显得很突出。这些问题的发生和矛盾的存在对农业生产有着极大的影响，将阻碍农业现代化的发展进程。
提高农业机械的技术含量是提高该机械普及率的唯一出路，提高农机普及率是加速实现农业现代化的基本策略。本发明以具备高科技含量，节约能源、增大机械工作效率、节省原材料、减少投资、提高机械普及率、大幅度降低劳动强度等为宗旨，在农业机械技术领域里力求解决现有技术中仍然存在的矛盾和问题，使发明技术尽快转化为生产力，并以多、快、好、省的优势促进农业现代化的早日实现，这正是本发明的目的。
本发明要达到其具备的技术标准与目的，就其涉及的因素和内容，经理解、检索、审查将论述如下在机械耕作中涉及做功的主要因素有；一、耕作机械(拖拉机)在行驶中产生的摩擦力与阻力；二、犁地产生的滑动摩擦力与阻力；三、耙地产生的滑动摩擦力与阻力；四、耕作机械应具备的体重。上述因素对机械做功将产生直接而重大的关系。
一、耕作机械(拖拉机)在行驶中产生的摩擦力与阻力当耕作机械开进地里时无论是水田旱地，由于机械体重形成的压力使轮子立即陷入泥土中，其压力的大小与轮子在和地面接触面(点)形成的压强有关，同时与泥土的湿润度有关；总的来讲，耕作机械在地里行驶便会产生很大的摩擦力与阻力，轮子陷入的程度愈深其摩擦力与阻力愈大。耕作机轮子在陷入一定深度的泥地中运行做功，所需的能量(动力)极大，在相同负载量的情况下，是路面行驶做功耗费(包括机械磨损、燃料消耗)的几倍。由此可见，耕作机械的这种做功的运行状态可以比作爬坡的形式，也就是说，机械轮子陷入泥中愈深，其表现形式的坡度愈大，行驶中所产生的摩擦力与阻力也愈大。该因素将严重防碍机械的做功，使机械效率明显降低，这无疑是无用摩擦力和额外阻力。
如何减小和克服该形式产生的无用摩擦力与额外阻力？根据功的原理与斜面(坡度)的关系分析，得知物体在相同高度(坡度)的斜面运动，其斜面越长越省力。本发明采用纵式螺旋轮驱动前行，因为斜面是一种简单的省力机械，而螺旋机械是斜面的变形和斜面的应用，同样为一种省力的机械，如千斤顶(起重螺旋)。采用纵式螺旋轮作为驱动轮的优点是从螺旋机械功能的两个表现方位足以证明无论是推动力还是牵引力都是巨大的，能切实有效地减小克服无用摩擦力和额外阻力，并避免轮子打滑的现象；从而达到使机械在做相同的功时，既节约燃料又提高了工作效率的目的。
二、犁地产生的滑动摩擦力与阻力无论是用牛或机械耕地，其基本程序是先犁坯而后再耙地。首先把呈板结状态的泥土翻转过来，称犁坯(或犁地)。机械拉着犁具前行并对其产生力的作用，因为犁具受力的方向是向前的，所以犁头(尖端部分)便钻入泥土中并把该处泥土撬翻过来形成坯块。由于犁头钻入板结的泥土中所形成的压力与摩擦力很大，所以犁地时受到的阻力极大。由此得出结论犁头钻入泥土越深压力越大，摩擦力越大，阻力也越大。再则，犁具翻土是以滑动前行的形式进行的，所产生的摩擦称为滑动摩擦，滑动摩擦力形成的阻力极大；就是说，犁坯对机械做功将产生极大的负荷。
解决上述矛盾必须先从改变土质结构入手，方能有效减少犁地时产生的不利因素。本发明采取纵式螺旋轮驱动的方式，不但大大减小了机械行驶中的额外阻力，而且利用螺旋轮的纵式旋转前行必然作等段(距离)切割犁路的优势，从而彻底改变了泥土板结的状态，有益于大大减小犁坯原有的压力、摩擦力和阻力。如此设计，大幅度的减轻了犁坯时对机械的负荷，工作效率倍增。
三、耙地产生的滑动摩擦力与阻力把板结状态的土犁翻过来形成的泥块，称为坯土。整块地犁完后，接着要做的工作就是耙地，耙地是平整田地的总称。其中有三道基本程序1、耙坯土刚犁翻过来的坯土都是大小不一的块状体，耙坯土必须先顺着犁路方向往返数次的耙，才能把原先的坯块变成大小不一的泥团。该程序的工作量大、负荷重。2、横耙该操作顺序是改变耙坯土的方向，如耙坯土是由南向北，横耙时就应改为东西方位，该工序不仅碎土，而主要是把高处泥土运往犁沟里或低洼处，为平整田地打下初步基础，其工作量大，负荷也重。3、直耙该操作方式应改变横耙的方位，即应遵循犁路方向进行运作；直耙同样是把高处泥土运(耙)往低处，在碎土的同时尽可能整理平坦，力求达到基本的水平标准，以利于作物栽培或灌溉，该工作量虽大，负荷却次于横耙。
在耕整田地的过程中，耙坯土的特征是耙具在坎坷不平的坯土面上运行，耙具做功姿势是斜插式进行的，即耙具的上部朝后倾斜，其下部(耙子前端)插入泥土中，整个耙具与地面形成约120°角左右，耙具在运行中便成为斜坡。机械拉着耙具前行并对其产生力的作用，其运动形式为滑动，所产生的摩擦称为滑动摩擦，这种工作面的滑动摩擦力与阻力极大。因为耙具做功时受力的方向是向前的，所以坯土必然顺着约120°角的坡度往上滚动并堆积在耙具上；该情形只有每前行一段距离就要提耙倒除并形成一泥堆，每段行程中堆积在耙具上的泥土重量所形成的压力很大，更增加了行程中的摩擦力与阻力。横耙与耙坯土的特征相似，其载荷量一般都保持在100-150公斤之间(以普通型耙具为例)。据估算，耙具负载量形成的摩擦力和阻力基本等于或超过其负载量，换句话说，要使负载量为100-150公斤的耙具前行做功，必须具备5匹马力以上的动力(包括机械体重)。耙地的负载量及其形成的滑动摩擦力和阻力与耙具做功形成角度的大小成正比。总之，在整地的全过程中，耙具做功的形式都是滑动运动，其工作量及产生的摩擦力与阻力，对机械在耕作中将产生最大的负荷。
其实，从牛耕地到机械耕作，只不过是机械替代了牛而已，但使用犁、耙具的操作技术与方式(目前为止)并没有改变。上述耙具应用的技术方式是先人根据牛的特点创造设计的，该方式可称为原始耕作法或传统耕作法。(在此要说明的是旋耕式耕作机械并不配备犁耙具，不属于本科题评论的内容)。显然，牛是动物，而动物在担负耕地的作业中却有它们的特殊性；应当肯定，先人根据牛本身的这种特殊性创造的“原始耕作法”是完全正确的，且很完善，已成定局，其实也只有如此。
随着人类社会的进步和科学技术的发展，使用机械耕作已经有相当长的年代了，必须指出目前为止，无论哪种类型—凡是配备犁耙具的耕作机械，在应用耕作器具的操作技术与方式一律雷同，都可称作原始耕作法。正因为先人根据动物的特殊性而创造的耕作技术方式无可挑剔，所以被现代机械耕作技术吸收并沿用。显然，无论是牛或机械耕地，现有的(原始耕作法)操作技术方式在实际应用中都产生极大的无用摩擦力与额外阻力(在前面已作详细论述)。牛是动物，耕地时不能在它的身上附加更多的配件，这就是牛的特殊性。然而，利用机械具有广阔的设计空间这一优势，完全可以在机械上设计更先进的技术结构，并实施新的耕作技术与方式。
如何减小和克服耙地产生的滑动摩擦力与阻力？解决该问题必须充分利用和发挥机械具备的优势，创造性地研究和开发新的耕作技术方式。
本发明创造的耕作技术方式命名为“调角耕作法”，已取代了“原始耕作法”的操作技术方式。耙具造型设计独特，命名为“刃口耙”(其结构将在后面内容里作详细介绍)。显然，耕作中耙地的主要目的是把坯土破(耙)碎并平整田地。要达到该目的并非易事，其难度在前面已作详细分析。“调角耕作法”及刃口耙的工作原理是设计由耕作调整器操控耕作器具(犁耙具)，通过耕作调整器使刃口耙作运转而调整角度，随着角度的改变，耙具自然转为耙地过程中各道工序所需要的姿势；如耙坯土只要把耙具转至(上部往前倾斜)与地面形成35°-60°以内夹角便可(所需角度由自动定位机件锁定)，因为机械拉着耙具前行并对其产生力的作用，所以此时耙刀子的刃口部份便顺势切割并挤压坯土，该范围内的夹角使坯土无法滚上耙具，只在原处被破碎。横耙与直耙只要把耙具转至(上部往后倾斜)与地面形成约为95°-130°的角(根据需要可任意调整)，这时耙具便形成所调角度的坡度(斜坡)，在前行中泥土自然顺着斜坡往上爬并堆积耙具上；在行程中若要把堆积的泥土运抵犁沟并填入该处时，只需推动操纵杆(升降轴)，耙具立即调整为上部往前倾斜的姿势和角度，这时耙具上的积土立刻顺势倒入沟里。倘若估计该处无需全部卸下而要逐步将积土分散，只需慢慢推动操纵杆使耙具作不同角度的改变便可。
调角耕作法的特点、优点是操作简便、灵活省力、原地碎土、快速碎坯，彻底解决了耙坯行程中积泥成堆的大难题，并有效减少耙坯土往返的次数和整个运作程序的劳动强度；为减轻机械负荷、提高功率，减小动力、节约燃料等奠定了最坚实的基础。
四、耕作机械应具备的体重耕作机械应具备的基本条件是作为“拖拉”的机械除应配备足够的动力外，其本身还要有相应量的体重。显然，耕作机械下到地里作业，尤其在水田里由于犁地与耙地的负荷很重，阻力极大，既然有足够的动力却没有相应的机体重量而不能产生一定的压强与压力，在行驶中就会出现轮子打滑的现象。使做功效率大打折扣。现在大部份小型或微型耕作机在这方面都作了很大的改正，采用超长型(轮片)或超宽型的铁甲轮，这是为了在减小压强而增大压力以免出现滑轮的现象。虽然该方式能有效防止轮子打滑，但同时也增加了滚动摩擦力和阻力，这就必须相应地增大该方面的动力。据调查，目前的小型耕作机械的净体重至少都在350-400公斤之间，微型耕作机械的净体重一般都在120-170公斤左右，该类机型的体重加上做功的载荷至少要配备5匹马力的动力机方能胜任。在此要说明的是目前为止，任何类型的微型耕作机械(旋耕式机械另外)除发动机、犁耙具可随要求拆卸外，机体都是固定性结构，其机体重量少则70——90公斤，其中有的工作机与发动机为整合固定式结构，不便随意拆卸，机体更显沉重。显然，土地承包生产方式的最大特点就是各承包农户所管辖的土地不集中，比较分散(具体状况将在后面作详细论述)。这类机械在实际应用中仍然处于尴尬局面，在过片换位搬迁中的劳动强度极大、安全性差，明显存在应用范围小和适用性差的问题。归纳一句话来说上述类型机械具备的体重在现代生产方式的应用中仍存在许多的矛盾问题。
为了解决机械体重——行驶滑轮——适用范围——劳动强度——生产安全等各方面相互存在的矛盾问题，本发明设计了集合与解散的技术方式根据创垦机的整体重量及其耕作所承受的负荷等因素，即在主机架上设置一个活动压力盆；在开始作业前先把原处(停放机械旁)的泥土铲入压力盆内，以增强机械耕作时所需(应具备)的体重与压力，这里命名为“集合式加压法”；当机械要搬迁另外一个地方耕作时，先把压力盆内的泥土放掉并将其原地扒平，整机体重便变轻了，这叫“解散式减压法”。在实际操作中根据需要，可灵活机动的加压或减压。集合式加压法与解散式减压法的特点、优点是该技术方式有效地彻底地解决了耕作机械应具备的体重所涉及的各方面的矛盾和问题。就地取材，灵活机动、操作简单，切实扩大了机械的应用范围和增强了其适用性，并大幅度降低搬迁机械的劳动强度，提高了生产安全的保障性。
国内外在农业机械科学技术领域里的现有技术中国是农业大国，农业是国家的基础产业。土地承包制实施后，农业生产呈现出突飞猛进的局面。土地制的改革转变了生产方式，以联户承包、个体户承包的组织形式和单位，其单位数量是原先集体单位(以一个自然村为例)的几十倍或上百倍，该倍数体现出耕作机械在农业界的普及率与推广应用的规模性。然而，根据调查，目前状况是1、耕作机械的耗费占总生产投资中的比例大；2、因机械设备投资偏高，回收成本期长；3、机械存在与现代生产方式的适用性差的缺限，体现在机械搬迁难度大，应用范围小，劳动强度大与不安全隐患等方面。上述现状，就如何提高耕作机械的技术含量，以求节约能源和原材料；如何降低投资成本以提高生产效益；如何使机械适应现代生产方式及减小劳动强度和操作难度；如何提高耕作机械的普及率与生产安全的质量等等，这不仅是我国政府、农民和科技界极为关注与迫及要求解决的问题，而且是世界性尤其发展中国家所关注与探讨的重要科题。
在国内随着农业改制的一系列变化，就耕作机械也作了不同程度的技术性改革，目前有不同类型的耕作机械相继问世并投入生产，其中包括在内的有一、大型拖拉机二、中型拖拉机；三、小型(微型)拖拉机(又称整耕机)。这些机械中从耕作技术方式而论又可划分为两大类型犁耙耕作式与旋耕搅拌式。现按顺序叙述各自的技术性能及其特点。
一、大型拖拉机其中又分履带式与四轮滚动式拖拉机，该类型机械配备的动力一般部在50匹马力以上，配套犁具为4分犁，有的还配有犁铧，应用超宽幅耙具；总的特点是转向比较缓慢，消耗燃料大，仅适合农场，集体单位的大面积土地的耕作。
二、中型拖拉机其中包括四轮滚动式与三轮滚动(含尾轮一只)的手扶拖拉机。此类机械配备的动力一般在12-35匹马力。中型四轮拖拉机的配套犁具为4分犁，使用宽幅耙具。手扶拖拉机一般都采用旋耕式机构，其耕作方式为旋耕搅拌式。这类机械适用具有一定规模的生产单位或连片面积的田地耕作。手扶拖拉机在耕作中转向较灵活，因其是旋耕式作业，所以耕整田地时无法覆盖杂草是最大的缺陷。中型拖拉机的特点是在耕作中仍属于燃料消耗大，工作效率低与质量差的范畴，与现代生产方式存在应用范围小和适用性差等因素。
三、小型(微型)拖拉机(又称整耕机)此类机械型号较多，大致也可划分为两类1、双轮驱动式(其中又分旋耕搅拌式与犁耙耕作式)；2、单轮驱动式(配备平衡拖盘与机尾支承滑板)。这些机械有着各不相同的特征。第1类双轮驱动中的旋耕式整耕机，又分为前旋耕式与后旋耕式；前旋耕式整耕机都配有两组轮子，一组是橡胶轮胎，另一组则为旋耕(铁甲)轮。橡胶轮为路面行驶的专用轮胎，当整耕机进入地里时即换上旋耕轮，该轮既是驱动轮也起作搅拌松土；后旋耕式整耕机的特征与前面讲的手扶拖拉机基本相似，只是机型更小。双轮驱动犁耙耕作式整耕机；该机匹配耕作器具为单犁、耙具，同样为手扶式操作。总之，以上种类机械都为行驶进入作业区域，过片换位困难重重，存在与现代生产方式的不适用性，其不仅有搬迁难度大的缺陷，而且旋式机械具有在耕整土地时无法覆盖杂草的最大缺点。第二类型是单轮驱动式整耕机，该机配以耕作器具为单犁、耙具，此机械耕作时只有将其抬运或由运输工具(如板车)运送至地里，且仅适用于水田，不适宜旱地的耕作，因单轮驱动，平衡拖盘在无水或不平坦的土面滑动时所遇阻力极大，当拖盘一旦受阻时极易出现翻车。在水田耕作中，因其操作强度大，事故常有发生。上述各类机械的特征是整机体重十分沉重，需配备5匹马力以上的动力方能胜任，燃料消耗偏大(按耕作单位面积计算)，工作效率与质量不高；操作的强度大，搬迁困难，应用范围小，安全隐患大，与现代生产方式仍存在适用性差等缺陷。
农业改制的巨大变化之一就是生产方式的转变，这变化使农业机械有了很大的转机。据了解，自农业改制以来，国产的大型、中型耕作机械大部分都转为出口国外，极少数应用在具有规模型农场、承包大户的土地耕作。据调查，微型耕作机械符合国情，因此这些年该类机械发展较快，但由于此类机械的技术含量并不是很高和存在某些方面的不足(前面已作介绍)。据统计该类机械的普及率仍然根低，仅占总承包户数的8％左右，尤其欠发达工区与偏远贫困地区还不到这一比率。
自土地承包制实施后，很多地区的耕牛发展迅猛，这是为什么？据调查，因为土地承包制在实际操作中必定按具体情况进行实施，如土地承包时，各村小组都按所有田地的土质分类，采取贫瘠与肥沃搭配、良田与荒地搭配，因水源问题按片段划分搭配的方案，所以，各承包农户的所管辖的田地就自然出现在了大田变小田，分散不集中的状况。在耕作中各户的耕作规划不同，农事前后有别，造成机械耕作中过片过丘困难情形尤其突出。牛是动物，过沟道行小路都较方便，且投资与耗费总额与现有机械相比要少，这是养牛户越来越多的主要原因。近些年来，该情形在偏远山区和贫困地区十分突出。
耕牛发展迅速，从表面看是好的态势，有利于畜牧业与农业生产的发展，从实质看却证明了一个关键性问题即先进的生产方式而耕作机械技术却相对滞后。
显然，养牛耕地不是社会的发展的标志，不是科学进步和技术应用的主题体现，更不是实现农业现代化的所要追求和达到的目的。
国外农业耕作机械的现有技术如何？就拿世界一些工农业发达的国家来说，据了解，西方有些国家由于体制不同而生产的组织形式也不同，使用耕作机械的需求类型也不一样，像以农庄、农场等生产形式，因生产规模大、土地集中，应用的都是大型、中型的耕作机械居多。这类耕作机械的特点是机械造型各具特色，犁具的分犁多，超宽幅耙具；无论任何类型的耕作机械，凡是配备犁耙具的机械其耕作的操作技术与方式和我国的都是一样，并未作任何的改变，仍然是原始耕作法。耕作机械的驱动装置都是轮子滚动式构造。
在农业机械科学技术领域里，世界一些发达国家就机械耕作比我国至少要提前半个多世纪，尽管如此，其耕作机械的技术性能并不比我国的同类机械强多少。这些国家随着耕作机械的推广应用，所涉及与出现的问题也多，尤其能源消耗已成为一个突出的主要问题，在该技术领域里就如何提高机械技术含量以节约能源，历来是各国专业研究界所关注与探讨的重要科题。
本发明在该技术领域里与国内外的现有技术相比以纵式螺旋轮驱动取缔滚动式驱动，有效地减小和克服耕作机械行驶和做功仍然存在的无用摩擦力与额外阻力，其体现在利用螺旋机械的原理和功能优势以增大驱动力与牵引力；同时，该纵式螺旋轮前行将必然作等(段)距离切割以改变犁路中泥土的板结状态，大幅度减小了犁地翻坯的压力与阻力，大大提高机械的工作效率，以新创的“调角耕作法”、构造独特的刃口耙具为配套完整的高科技术，彻底打破和取缔了原始耕作法的操作技术方式，具有省时省力省能源的特点和优点，极大地减小了机械损耗与操作等方面的劳动强度。新颖的技术结构和高新的技术含量，使本发明(技术产品)与现有的同类机械在同等负荷的耕作中充分体现出本发明机构精巧，体小量轻、应用动力小、高效节能、机械功率高、性能稳定可靠、应用范围广、适用性强、操作简单、搬迁轻便、安全性好、占空间小、制造与生产成本低廉等优点，为建设节约型社会和加速农业现代化的发展进程将起到积极的促进作用。
现将经检索、审查和理解本发明技术构成与效果的设计方案及内容作如下阐述一、整机造型该工作机的基本造型设计由主机架、传动装置、纵式螺旋轮、导向轮(边轮)、操作架等构成为载体。主机架与操作架分前后组合而成，主机架为长方形架面，该架的前部份(三分之二)位置设为加、减压力装置；架的后部份(三分之一)位置设为安装发动机的座架装置(即发动机座架)；机架前端下部位设有驱动轮安装座架(即轴承座)；机架后端下部位设置传动装置(该装置兼作驱动轮轴承座)。驱动装置设计由纵式螺旋轮安装在两轴承座之间。在长方体形机架右边的中间位置的下部设有导向装置(该装置兼作导向轮轴承座)。
整机造型的特点、优点是布局合理、机构精密简单、功能齐全、体小量轻。
二、加、减压力装置设计该装置的目的是保持机械耕作时应有的压强和压力，防止驱动轮运行稳定不打滑，以及大幅度减轻搬迁机械的劳动强度，扩大应用范围，提高机械适用性。该装置设计为长方形活动式料盘，其容量为50-75公斤。主要作用是当机械耕地时，先把机械所处位置旁边的泥土铲入盆中，以增加耕地时机械应具备的体重及其形成的压力，防止滑轮以均衡拉力，此方法称集合式加压法。当就地耕作完毕，若要转移别处耕作时，可把盆内的泥土卸下(停机处倒掉)并原地扒平，这样便大大减轻了机械的体重，方便机械的搬迁，该法称解散式减压法。该装置的特点、优点是采取就地取材的灵活方式，既保证机械的工作效率又大幅度减小搬迁机械的劳动强度，同时提高了搬迁中的安全性。明显具备了节约原材料和制造成本、切实有效地扩大机械的应用范围和提高了其适用性等优点。加料增压以不滑轮为准，灵活方便，操作快捷。
三、发动机及其装置根据本发明的机械原理、性能及具备的技术含量，经分析检测其所需动力为1.5-1.8匹马力；根据国产通用类型动力机(柴油机)最小的额定功率参数，暂选定为2-2.5匹马力的风冷式柴油机。发动机安装在主机架后部位置上的可调型机座上，安装发动机的机座装置设计为横式轨滑动结构，由固定部件、可调元件等组成，作用于发动机的装卸、固定及传动皮带紧松度的灵活调整。该装置的特点、优点是构造新颖、性能稳定、操作方便快捷。
四、传动装置设计由分离式箱体、油垫等为基础结构支承着组合式离合装置、变速装置等，主要作用于将发动机的动力传递到驱动轮，控制创垦机进行工作。
1、组合式离合装置该器由A、B两组构成。
(1)A组离合装置该装置为锯齿形离合器结构，由两个端面带锯齿的半联轴器等组成；一个半联轴器与主动齿轮为整合体，另一个半联轴器利用花键安装在主轴上，在正常状态中与主动齿轮总是保持接合的，作用于发动机的动力的传递与切断。
(2)B组离合装置该装置为套颈离合器结构，由内径呈六边形的套筒器和端面为六边形的传动轴组成，套筒器利用花键安装在主轴上的末端(与A组装置安装在同一主轴上，而运作方向相反)，但套筒器的口朝前正对传动轴的六边形端面，正常状态中相互不保持接合，其主要作用于传递使导向轮作转向所需的动力。
2、变速装置该装置由主动齿轮、惰轮、从动齿轮、深沟球轴承、圆锥滚子轴承等组成。当离合器(A组)接合时，主动齿轮立刻转动并通过惰轮带动从动齿轮使驱动轮开始运转；当操纵杆使A组双方分离时，主动齿轮立即停止转动，而主轴仍然保持原速转动，但驱动轮停止旋转。变速装置其本身不设置机构变速，而是采取控制发动机油门的大小协同增速或减速的。
传动装置的特点、优点是采取组合兼并的设计方式，使整个传动系统得到优化，结构精简、功能齐全、性能稳定可靠、装置精巧体轻、操作简便、灵敏度高，容易制造与生产成本低廉。
五、操纵装置及其原理该装置把变速、差速等档次的内容和原理整合一个既简炼又功能齐全的系统构造。在传动装置分离式箱体的背面上部位设有支承离合器及其控制部件的凸形小箱体，该箱与分离式箱体为整体构造。在凸形箱体内三分之一处(左边)设有隔墙，分为不同规格的两个空间；隔墙面上开设两道长与高一定规格的卡口，此为A、B组离合器的滑环柄的平动位置。相隔规定距离的两道卡口的截面都为阶梯形，但形成的高层与低层的方位各不相同A组滑环柄所处的卡口例为1号卡口，其形状为前低后高；B组滑环柄所处的卡口例为2号卡口，其形状为前高后低。两者特征一样，功能不变；高层面为滑移位置，低层面为卡定位置，凸形箱体内大空间的主轴上安装着A、B组各由滑环等组成的离合部件，左边空间装配杆式多功能拨叉器。该器是由圆柱杆并且在杆上装有四组各方位角度不同的拨叉零件组成的多功能拨叉器，安装在内设滑动轴承座上，其造作方式为顺时针与逆时针(180°)旋转和平动滑移，杆式多功能拨叉器与置于隔墙两卡口内的滑环柄保持相关位置，由操纵杆驱动拨叉器做功，在按规定的操作程序中将发挥拨叉器零件各自的作用。
本装置及其原理能达到所要求的技术性能，其做功的表现形式是1、驱动轮单轮驱动通常在耕作行驶中采用该驱动的方式，功能与范围包括起动、刹车、行驶、差速(转向时作暂停)。
2、导向轮单轮驱动通常在耕作行驶的转向中采取该驱动的方式，转(弯)向时驱动轮作暂停转动，由导向轮作逆时针或顺时针旋转驱动；功能与范围包括行驶、刹车、左右转向、原地作360°角的旋转。
3、驱动轮与导向轮同步驱动该驱动专门在耕作土层深、淤泥地、水田局部泥土过于稀烂的作业环境中的应用，在遇到上述情形时，如果出现行驶速度明显减慢或负载过重的现象，可采用双轮同步驱动的方式，正常耕作中一般无需使用该方式。功能与范围起动、刹车、行驶、增速。
以上三种形式的驱动都由这一根杆式多功能拨叉器来控制做功的。
本装置及其原理的特点、优点是结构精巧、技术新颖、拨叉器械的轴向一致却做功不同，径向相同而功能有别，技能分工清晰、性能稳定可靠，操作简便灵活。
六、驱动装置该装置由直轴、螺旋形轮片、圆锥滚子轴承等组成。螺旋轮片按规定的螺距固定在直轴上，并围绕着每只轮片半径的二分之一处(同一轴向)焊接着一定倾斜角度的小螺旋形轮片，作为大轮片的的支撑部件，该形式构成的驱动装置称作纵式螺旋轮。纵式螺旋轮前端的第一轮片开有轮齿，称为攻垦齿轮；作用于垦破行程中前面的板结土面，以便于其余轮片循道而行，组装时直轴分别配备圆锥滚子轴承。
该装置的特点、优点是充分利用斜面与螺旋机械省力的科学原理，有效克服和减小行驶中产生的无用摩擦力与额外阻力，同时利用纵式螺旋轮前行将必然作等段切割犁路的优势，以改变犁路中泥土的板结状态并大大减小犁坯的压力和阻力。驱动力和牵引力巨大，水田旱地不打滑，体小量轻，生产制造成本低廉。必须说明该驱动轮在水田、旱地耕作时为纵式前行，若在坚实路面(如水泥路)行走势必横行。该装置为超微型专业耕作机械的配套机构，不适宜中、大型耕作机械的设计与配备。
七、牵引装置该装置设计分为犁具牵引、耙具牵引装置。
1、犁具牵引装置为了更便于了解，在此先要说明的是关于传动装置的结构原理，具体内容在前面已作了详细论述。因为传动装置是由组合式离合器、变速器等组成的传动与控制系统的整体装置，其安装在主机架后部位(发动机座架)的下面，并兼作驱动轮的轴承座，该装置为驱动的主力机构；所以把犁具的牵引部件设在主力机构(驱动轮的后面)一定规格位置上。确切地说，牵引犁具的部件须按犁具构成的平面角度及力矩计算，设置在传动装置下端的确定位置上与传动装置为整体形式；其结构为竖式三孔径排列装置，使用时由插销锁定。
2、耙具牵引装置该装置的位置须按耙具构成的角度及力矩计算来确定，该力矩对角线与犁具的力矩对角线正好相反，也就是说，根据耙具的结构与做功的形式，其牵引的着力点在犁具牵引部件的上面即应选择在主力机构的中间位置的对称位置。经检测，耙具左边的牵引部件设置在传动装置(箱体外)左边的确定位置上；耙具右边的牵引部件设置在主机架右边的增设装置上(该装置为倒立式三角形结构，并固定在主机架的后端部位)，左右两边的牵引部件装配在同一水平线上，使用时为套挂形式，即套挂在耙具上的连杆的另一端套入主机架上的牵引部件，并插上插销即可。
上述各装置的特点、优点是结构简单、布局合理，、性能稳定可靠、更换耕作器具时灵活快捷。
八、导向轮及导向装置由动力传动系统、导向装置、导向轮等组成的系统装置。设计将导向装置安装在主机架右边的中间部位，导向轮装配在导向装置的下部位置。
1、动力传动系统由传动轴、直齿锥齿轮、圆锥滚子轴承、轴承座及支架等组成。设计由B组离合的套筒器与传动轴端部的离合部件相关联，传动轴的另一端装有直齿锥齿轮1，并与其匹配的直齿锥齿轮2啮合，一同安装在由支架固定的轴承座上，该座孔各装配圆锥滚子轴承。安装直齿锥齿轮2的轴的另一端套在导向装置(箱体内)的主动齿轮中。动力传动系统安装在主机架(纵向中间)的下面，作用于导向的动力传递。
2、导向装置由分离式箱体、主动齿轮、三星齿轮、从动齿轮、深沟球轴承、圆锥滚子轴承、轴等组成。该装置作用于左右转向和增速。
箱体由上、下两层并呈径向偏移式构成，下层箱腔安装主动齿轮、三星齿轮、从动齿轮、螺杆等部件，为全封闭的主箱体；上层箱腔安装导向控制系统的齿条、齿轮等元件，为普通性封闭箱体。该三星齿轮的操纵臂(俗称手柄)为三级联轴式，由臂轴、套筒式联轴、叉式联轴(此轴终端设有垂直孔径螺母)构成。该设计结构可作弧形、平动和上下方位的运动，其工作原理是由导向操纵杆使齿条驱动螺杆上端的齿轮，螺杆下端与叉式联轴螺母相配套，螺杆原位转动，导致叉式联轴螺母部件作上升或下降的直线运动。三星齿轮变换齿轮时操纵臂(手柄)是呈弧形运动的，套在臂轴上的套筒式联轴作平动(导向)运动，安装在套筒式联轴另一端的叉式联轴螺母的叉式端部(由圆柱销支承)作上下转动而随螺杆转动并带动作平行的上升或下降。换句话说，在三级联轴组成的操纵臂长度内有两处是活动关节，当螺杆转动带动叉式联轴螺母改变一定位置时，专作平动和上下转动的两部件都发生各自的移位，平动是保持操纵臂弧形移动时圆弧内切线至沿弧线运动各点位置的不同距离，上下转动是保持叉式联轴基于平动移位条件中协同作上升或下降的水平移位。如果螺杆停止转动，却把操纵臂锁定在该位置；这时，操纵臂上这两处活动关节在平动和上下转动所改变的方位都成为“死点位置”，以保证三星齿轮与相关轮系的正常啮合和平稳运转。应当说明叉式联轴中螺母的下半(底)部份装嵌在箱体内设置的垂直式滑轨中，作用于操纵臂(手柄)产生力的及每个运动点的力的抗衡效应，以确保螺杆的旋转精度和稳定性。
3、导向轮该轮由正方孔径轴承、内圈、外圈、铁甲片组成，轴与轮为活套固定式结构，采用槽形螺母(设有对称扳柄)的联接方式，其装卸快捷及方便于耕作中对机械的搬迁。
导向装置的工作原理当B组离合部件接合传动轴端部的离合部件时，即把动力传递导向装置的主动齿轮，并通过三星齿轮改变从动齿轮的旋转方向，使导向轮作顺时针或逆时针的转动，转向时驱动轮暂停并成为旋转的支点，由导向轮导致机械向左或向右的转向运动，具有原地作360°角旋转的功能。导向装置不设置原地倒退，而是采取向左或向右转的方式来选择行驶方位或耕作中偶尔必要的重新复位路线，该方式有益于操作与作业时间的争取。
导向装置的特点、优点是装置体小量轻、结构严谨合理、技术新颖、功能齐全、性能稳定可靠、操作简便、转向灵活快捷。容易制造且生产成本低廉。
九、操作系统及其装置由操作架、A、B组离合操纵杆、导向操纵杆、耕作调整器等组成的系统装置。
1、操作架该架设计为U型，架的前端分别安装在主机架后端部的两边确定位置上，由可调部件予以固定和控制，与主机架形成折叠式结构。操作架为耕作调整器的支承部件。
2、A、B组离合器操纵杆由手柄、传动杆(两级可折)等组成。，操纵杆设置一根，安装在主机架左边后端部位设置的滑动式挡位座上，该座设有挡位及操作程序的图标与文字。操纵杆前端的联接部件与杆式多功能拨叉器的关联零件对接，并构成完整的操纵体系。该操纵杆并不安装操作架上，而是在U型架左边的空间内。
3、导向操纵杆由手柄、传动杆(两级可折)等组成。该机构设置一根并安装在主机架右边后端部位设置的滑动式轴承座上，该座设有挡位及操作程序的标示与文字。该杆前端的联接部件与导向装置的控制元件(齿条)及关联零件接合，作用于机械做功与转向的控制。该杆并不安装在操作架上，而是在U型架右边的空间内。
4、耕作调整器设计由旋转轴、升降轴(又称操纵杆)、自动定位机构、棘轮及控制装置等组成；作用于实施“调角耕作法”中对耕作器具的控制。
(1)旋转轴该轴长度的二分之一处设有滑动式轴承座并配备自动定位机构，其作用于顺时针与逆时针的旋转和调整，为升降轴的支承部件。
(2)升降轴(操纵杆)该轴的上端设有手柄(组成T型)，下端部设有叉式联接机构；轴的规定部份长度的一侧设有横式细牙槽，此轴套入滑动式轴承座与旋转轴组成十字型结构。升降轴的横式细牙槽与自动定位机构配套，其作用于轴的上升或下降程度的定位。升降轴为耕作器具的联接和控制部件，是整个耕作调整器的操纵杆。
(3)自动定位机构由十字柱塞栓、双槽缸体、弹簧、可调(空心)螺钉、罩壳等组成。双槽缸体为机构零部件的支承载体，并由机构罩壳罩住。在旋转轴长度的中间部位的滑动式轴承座的轴孔高度的二分之一处横开一孔，该孔径为自动定位机构的安装位置。自动定位机构由升降轴手柄上(右边)设置的旋转式开关所控制，当握住手柄并稍转动时即由开关通过袖线使十字柱塞栓缩回孔内，此时，操作者可随意作轴向和径向的运作调整，当运作至所需程度时，在回转手柄开关的瞬间，十字柱塞栓将自动射出孔径，栓的前端部进入对应的横式细牙槽里将升降轴锁定在该位置上。
(4)棘轮及控制装置棘轮机构由棘轮、止退棘爪等组成，该机构为旋转轴间歇运动的控制机构。旋转轴两端分别安装在操作架左右对称的确定位置的整体式滑动轴承座上，并在该轴承座内侧即旋转轴的两端各装着旋转方向互为反向的棘轮机构一组棘轮作用于旋转轴顺时针转动的径向力，另一组则作用于逆时针旋转的径向力；无论旋转轴作任何一向的转动、两组棘轮机构由控制装置允许它们随着旋转轴作同步的旋转，但轴转作功时所属径向力却由其中一组棘轮负载并发挥其本身的间歇止动和保险的技能。作用于棘轮机构运动的控制装置分两组，并各由袖线、弹簧、限位零部件等组成，其装置(袖线)的一端分别联接在止退棘爪部件上，另一端则各安装在自动定位机构的十字柱塞栓的平动滑移零件的双向联接部位，其做功形式是随着十字柱塞栓运动做功而做功。
因为耕作调整器专门作用于耕作器具(犁具耙具)在耕作中的升降起落与姿势的角度调整，即耕作器具的起落与姿势变换是由旋转轴作旋转运动协同升降轴(操纵杆)作升降运作来完成的；也就是说，升降轴与旋转轴都为同步运作，只是运动的方位各不相同，所以把两者的控制机构设计为整合系统，并由升降轴(操纵杆)手柄的旋转式机构为总控制机关。
耕作调整器的结构原理是该器的旋转轴长度的中间部位的滑动轴承座是升降轴作上升或下降和前后运转的力的支点，该支点随着旋转轴的转动角度的不同，同时将会改变升降轴活动时轴上支点的位置，该运动支点所改变的位置都保持在杠杆原理省力支点的技术范畴内。升降轴下端的叉式联轴机构作用于犁具或耙具的套装，由插销锁定。使用升降轴上端的操作手柄便可操纵和调整耕作器具做功时所需角度和姿势，同时由手柄旋转式机关通过整合型装置实施耕作器具万向性的定位和运作。
耕作调整器的特点、优点是采用杠杆原理和机械原理相结合的方式，结构简单合理、技术新颖、正反方向旋转与升降程度的定位技能既灵敏又牢靠、操作简便省力。
操作系统及其装置的特点、优点设计结构精巧、布局合理、折叠简便快捷且占空间小、便于搬迁、使用时装配快捷牢靠、操作部件精简且功能齐全、性能稳定可靠、操作方便省力。
十、耕作器具及装置该设备装置是本发明的配套器具，由犁具、耙具及连杆和各零配件组成的整套装置，统称为耕作器具。
1、犁具由犁辕、犁托、犁头、卷铧等组成，为单犁型。在犁辕前端的牵引部位设有叉口，叉口部件的双面对称开设两孔(竖式)。在犁辕外圆的后部位设有升降联接部件，该部件的规定位置的确定方式首先以犁头与犁托的两端点作水平线，设该线段为基准线并向右延伸；以犁辕后部位外圆弧为切点作切线，此线段垂直并交于基准线构成90°角，在切点的上部位即切线内的犁辕上焊接单孔块状联接部件。该部件与升降轴的叉式联轴接合，接合方式为套入式，插上插销即可。
犁具的特点、优点采用通用规格的犁头卷铧，保持常规的犁路中单位面积工作量；整体结构简单、体小量轻，其体重约为现有单犁具(普通性)体重的五分之三，性能稳定、操作方便。
2、耙具由升降联接部件、耙梁、耙刀子、L型联轴、连杆等组成，为细耙型。升降联接件为等腰三角对应边结构，该部件的两端分别焊接在耙梁上的确定位置上，在等腰三角部件的顶角设有块状单孔联接头，该联接头与升降轴的叉式联接轴接合，接合方式为套入式，由插销锁定。L型联轴(两件)分别焊接在耙梁的规定部位并与耙刀子形成800角，两件L型联轴的下端截面相对，为牵引连杆的活动联接器，接合方式为套入式，各由插销锁定。耙刀子造型设计为主视为倒立式三棱锥形体(上大下小)、左视或右视为水果刀型，刀刃无需锋利；耙刀子按规定尺寸依次排列并焊接在耙梁的下部位，刀尖朝下，刀刃朝前。该耙具命名为“刃口耙”，为“调角整作法”的配套专用设备，其工作原理在前面有关内容已作具体介绍。
刃口耙的特点、优点是构造独特、技术新颖、应用范围广、适用性强、整体重量是现有普通耙具重量的五分之三，不但具备快速碎坯与原地碎泥、有效减少耙坯程序中的重复次数的功能，而且彻底解决了有史以来一直存在的耙坯整地时出现的区间泥土成堆和负荷重的大难题。
以上是本发明的全部内容。应该说明的是在研究过程中，首先对本科题的设计方案反复进行了分类和综合的审理，经缜密筛选并确定有效方案。在实施中对各零部件、元部件、局部结构、整体结构与造型、应用器材和体重、技术性能及其产生的效果等都作了大量的具体实验和检测，尤其对主要的若干部件的原理结构按比例放大将产生的性能和结果作了科学考证。以实践检验为依据，经长期审查，认为如上所述才是实现本发明的最好方式。
权利要求
1.该机采用纵式螺旋轮驱动的方式，并配备导向轮(边轮)行驶，为折叠式机型；匹配耕作器具是犁具耙具。以新颖的技术方式实现耕作。
2.犁具做功为拖拉形式，耕作时利用螺旋轮以纵式旋转驱动前行必然作等(距离)段切割行程中犁路的方式和优势，彻底改变犁路泥土的板结状态。
3.耙具做功为拖拉形式，以新创的“调角耕作法”及机械调整装置专门对耙具实施在耙坯整地各道程序中所需的姿势的角度调整和操纵(1)耙坯耙具做功的运行姿势其上部为朝前倾斜，并能调整耙具与地面形成35°-60°之间的任意角度。(2)整地(横耙与直耙各道程序)耙具做功的运行姿势其上部为朝后倾斜，并能调整耙具与地面形成95°-130°之间的任意角度。
4.耙具的结构造型耙子的主视为倒立式三棱锥形体，左视或右视为水果刀型，称为耙刀子，其排列结构为密集型，刀尖朝下、刃口朝前，该耙具命名为“刃口耙”。
全文摘要
本发明是应用于农业生产中耕作水田旱地的具有高科技含量的超微型耕作机械。以解决现有耕作机械仍然存在的机体笨重、适应性差、耗能源大及耕作方式原始性等问题为宗旨，以新颖的机械技术，切实有效地减小和克服机械做功产生的无用摩擦力和额外阻力；以新创的“调角耕作法”打破了现有(传统)的耕作方式，具备了高效节能与机械效率高的技术性能。适合男女老少操作体现在大幅度减小操作难度和劳动强度，既省时又省力，安全性好，维修简便等方面；具有折叠结构，搬迁灵活轻便，快速碎土、轻松整地、耕作质量高、性能稳定可靠等技术优势。不但适合个体、集体型的大小面积的土地耕作，而且适用平原、丘陵、偏远山区的良田与荒地的耕作。
文档编号A01B33/04GK101053295SQ20061010829
公开日2007年10月17日 申请日期2006年8月6日 优先权日2006年8月6日
发明者张晏 申请人:张晏