一种带有切茬分垡装置和检测装置的反旋节能灭茬的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种带有切茬分垡装置和检测装置的反旋节能灭茬机，涉及农业机械领域，其包括：测试装置、切茬分垡装置、反旋节能灭茬部件、拖拉悬挂装置、土地平整镇压装置、动力传动机构组件，所述测试装置安装在拖拉悬挂装置下侧，测试装置后侧设有切茬分垡装置、反旋节能灭茬部件，反旋节能灭茬部件后侧设有土地平整镇压装置，反旋节能灭茬部件上侧设有碎土栅栏。本发明解决了现有反旋灭茬机功耗大的问题，使用检测装置可以定量地检测出使用不同灭茬刀具时反旋灭茬机的功耗，且灭后根茬更加细碎、增加了土壤养分，变废为肥，有效地控制因燃烧秸秆造成的大气污染，有利于后续的播种，提高了种子发芽率，提高了作物产量和作物品质。
【专利说明】一种带有切茬分垡装置和检测装置的反旋节能灭茬机
【技术领域】
[0001] 本发明涉及农业机械【技术领域】，具体为一种带有切茬分垡装置和检测装置的反旋 节能灭茬机。
【背景技术】
[0002] 在传统的农业耕作中，农民会把收获后的农作物秸杆回收，当作生活燃料或用于 饲养牲口，但随着新农村的建设，农村生活用能的结构发生改变，主要使用电、液化气、天然 气等作为生活用能，从而导致了收获后秸杆利用率低。现在农民在播种前，为了方便播种， 一般都采用焚烧秸杆的办法，焚烧秸杆一方面造成了空气污染，另一方面会造成土壤板结， 破坏土壤团粒结构，造成了大量的资源浪费。
[0003] 目前，政府提倡秸杆还田，以防止秸杆焚烧带来的空气污染，以及资源浪费，现阶 段大部分的农民一般直接采用旋耕机一次性下地，连同秸杆一起翻耕，这样使得根茬不能 充分的被旋耕刀切碎，在田块中不容易腐烂，对后续的耕种造成不便。也有的农民利用灭茬 机先进行灭茬，然后进行旋耕播种，现在市面上的灭茬机分为正旋灭茬机和反旋灭茬机两 种。正旋灭茬机灭茬效果好，但是埋茬效果差，作物秸杆不能充分被掩埋，不能及时腐烂被 土壤吸收。反转灭茬机埋茬效果较正旋灭茬机好，但能耗高。
【发明内容】
[0004] 本发明所解决的技术问题在于提供一种带有切茬分垡装置和检测装置的反旋节 能灭茬机，以解决上述【背景技术】中的问题。
[0005] 本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种带有切茬分垡装置和检 测装置的反旋节能灭茬机，包括：测试装置、切茬分垡装置、反旋节能灭茬部件、拖拉悬挂装 置、土地平整镇压装置、碎土栅栏、动力传动机构组件，所述测试装置安装在拖拉悬挂装置 下侧，测试装置后侧设有切茬分垡装置、反旋节能灭茬部件，反旋节能灭茬部件后侧设有土 地平整镇压装置，反旋节能灭茬部件上侧设有碎土栅栏，所述测试装置包括可调支座、扭矩 传感器、连接线缆、信号采集处理下位机、信号采集处理上位机，切茬分垡装置包括切茬分 垡刀、刀轴，反旋节能灭茬部件包括节能灭茬刀、刀座、刀辊，所述扭矩传感器安装在可调支 座上，扭矩传感器一端通过内花键与拖拉机机动力输入轴相连，另外一端通过外花键与万 向节连接，通过柱销固定，扭矩传感器信号输出口通过线缆和信号采集处理下位机相连，安 装在拖拉机驾驶室中的信号采集处理上位机接收数据，读出转速、扭矩、功率、能耗数据；在 测试装置下方设置有切茬分垡装置，切茬分垡装置包括切茬刀轴和切茬刀，切茬刀均布于 切茬刀轴上，通过固定销和和刀轴连接，切茬刀数目为20-30把，对应位置均布于每两组灭 茬刀之间，切茬刀纵向把根茬切碎，使土垡分成条状，使得后续灭茬刀灭茬更加细碎，土壤 更易被旋起后抛，埋茬率更高，由于反旋过程中，减少了土垡和作物根系的牵拽撕拉，有效 地减少反旋过程中的能量消耗，起到节能的作用，切茬分垡装置后方即为反转节能灭茬组 件，反转节能灭茬组件由灭茬刀辊、刀座、灭茬刀组成，灭茬刀安装于刀座上，通过螺栓进行 连接，灭茬刀均布于灭茬刀辊上，成双螺旋线排列，在灭茬的过程中灭茬刀旋转的方向和拖 拉机行走方向相反，在切断根茬的同时，翻出大量土壤，通过碎土栅栏碎土后，起到很好的 埋茬效果，在反转节能灭茬组件的后侧设置有土地平整镇压装置，土地平整镇压装置对灭 茬后的田块进行再处理使得田块更加平整，土壤更加细碎。
[0006] 所述可调安装支架包括下支撑板、安装板，在下支撑板的侧边焊接有带有键槽的 耳板，耳板和悬挂装置的侧边支撑板通过螺栓相连，用于调节扭矩传感器的安装高度，在下 支撑板的后侧安装有可以转动的铁质圆杆，安装板焊接在可以转动的圆杆上，在安装板的 下方焊接有同样可以转动的T型杆，下端通过螺栓和下支撑板相连，用于调节扭矩传感器 的安装角度。
[0007] 所述测试装置中扭矩传感器最大量程为1500N*m，扭矩传感器一端通过内花 键与拖拉机动力输出轴相连，另外一端通过外花键与万向节内花键连接，其花键类型为 8*38*32*6,内外花键连接后，通过柱销固定；测试装置中的下位机具有对扭矩、转速频率信 号采集放大处理功能，并对信号进行防干扰处理，得出质量较高的频率信号，通过A/D转换 把模拟信号转换为数字信号，通过wifi无线接口将数据发射，安装在拖拉机驾驶室中的上 位机接收数据，从而显示出反旋灭茬作业机组的扭矩、功率、反旋刀具的速度、能耗参数。
[0008] 所述切茬分垡装置上的切茬刀设置为直径为180mm的圆形刀具，共25个，对应位 置均布于每两组灭茬刀之间，切茬刀轴与灭茬刀辊纵向高度差设置为100mm，横向距离为 460mm。圆盘刀中心位置设置有带键槽圆孔，通过圆孔和切茬刀辊上的焊接键固定连接，方 便拆卸更换。
[0009] 所述反旋节能灭茬组件上的刀座排列方式按双螺旋线排列，刀轴长度为2m，每组 刀具之间的距离为80mm，反转灭茬刀分为三部分：侧切刃、过渡刃、正切刃。
[0010] 所述拖拉悬挂装置的侧边支撑板设置有加长板，加长板长度为300_，以便于扭矩 传感器的安装。
[0011] 所述土地平整镇压装置的镇压辊设置为三组，每组八个成一定角度排列的斜置辊 条，土地平整镇压装置使得后抛的土壤落入到镇压辊中，与斜置辊条产生碰撞，通过镇压辊 斜置辊条的滚压，达到再次碎土的作用，此种斜置辊条还能使得凸起的土壤通过滚压作用 均匀分布到低洼的土壤中，使得灭后田块更加平整，土壤更加细碎。
[0012] 与已公开技术相比，本发明存在以下优点：本发明解决了现有反旋灭茬机功耗大 的问题，使用检测装置可以定量地检测出使用不同灭茬刀具时反旋灭茬机的功耗，且灭后 根茬更加细碎、增加了土壤养分，变废为肥，有效地控制因燃烧秸杆造成的大气污染，有利 于后续的播种，提高了种子发芽率，提高了作物产量和作物品质。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1为本发明的立体图示意图。
[0014] 图2为本发明的侧视图示意图。
[0015] 图3为本发明的检测装置立体图示意图。
[0016] 图4为本发明的切茬分垡装置主视图。
[0017] 图5为本发明的反转节能灭茬部件主视图。
[0018] 图6为本发明的镇压辊立体图示意图。
[0019] 图7为本发明的信号采集处理下位机原理框图。
[0020] 图8为本发明的信号采集处理上位机原理框图。
[0021] 图中：1、测试装置；2、切茬分垡装置；3、反旋节能灭茬部件；4、拖拉悬挂装置；5、 土地平整镇压装置；6、碎土栅栏；7、动力传动机构组件；11、扭矩传感器；12、可调支座；13、 连接线缆；14、信号采集处理下位机；21、切茬刀轴；22、切茬刀；31、刀辊；32、刀座；33、节 能灭茬刀；41、支撑板；42、加长板；51、斜置辊条；121、下支撑板；122、安装板；142、信号采 集处理上位机；
【具体实施方式】
[0022] 为了使本发明的技术手段、创作特征、工作流程、使用方法达成目的与功效易于明 白了解，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的 实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都 属于本发明保护的范围。
[0023] 如图1-8所示，一种带有切茬分垡装置和检测装置的反旋节能灭茬机，包括：测试 装置1、切茬分垡装置2、反旋节能灭茬部件3、拖拉悬挂装置4、土地平整镇压装置5、碎土 栅栏6、动力传动机构组件7,所述测试装置1安装在拖拉悬挂装置4下侧，测试装置1后侧 设有切茬分垡装置2、反旋节能灭茬部件3,反旋节能灭茬部件3后侧设有土地平整镇压装 置5,反旋节能灭茬部件3上侧设有碎土栅栏6,所述测试装置包括可调支座12、扭矩传感 器11、连接线缆13、信号采集处理下位机14、信号采集处理上位机142,切茬分垡装置2包 括切茬分垡刀22、刀轴21 ;反旋节能灭茬部件3包括节能灭茬刀33、刀座32、刀辊31，所述 扭矩传感器11安装在一个既可以上下调节又可以进行角度调节的可调支座12上，扭矩传 感器11 一端通过内花键与拖拉机机动力输入轴相连，另外一端通过外花键与万向节连接， 通过柱销固定，扭矩传感器信号输出口通过线缆13和信号采集处理下位机14相连，安装在 拖拉机驾驶室中的信号采集处理上位机142接收数据，从而可以读出转速、扭矩、功率、能 耗等数据；在测试装置下方设置有切茬分垡装置2,切茬分垡装置2包括切茬刀轴21和切 茬刀22,切茬刀22均布于切茬刀轴21上，通过固定销和和刀轴21连接，切茬刀22数目为 25把，对应位置均布于每两组灭茬刀33之间，切茬刀22纵向把根茬切碎，使土垡分成条状， 使得后续灭茬刀33灭茬更加细碎，土壤更易被旋起后抛，埋茬率更高，由于反旋过程中，减 少了土垡和作物根系的牵拽撕拉，可以有效地减少反旋过程中的能量消耗，起到节能的作 用，切茬分垡装置2后方即为反转节能灭茬组件3,反转节能灭茬组件3由灭茬刀辊31、刀 座32、灭茬刀33组成，灭茬刀33安装于刀座上32,通过螺栓进行连接，灭茬刀33均布于 灭茬刀辊31上，成双螺旋线排列，在灭茬的过程中灭茬刀旋转的方向和拖拉机行走方向相 反，在切断根茬的同时，翻出大量土壤，通过碎土栅栏6碎土后，起到很好的埋茬效果，在反 转节能灭茬组件3的后侧设置有土地平整镇压装置5, 土地平整镇压装置5对灭茬后的田块 进行再处理使得田块更加平整，土壤更加细碎。
[0024] 在测试过程中，为防止扭矩传感器11输出花键轴与随万向节之间松动打滑，设置 有传感器可调安装支架12,可调安装支架分为两部分，第一部分为下支撑板121，第二部分 为安装板122,在下支撑板121的侧边焊接有带有键槽的耳板，耳板和悬挂装置的侧边支撑 板通过螺栓相连，用于调节扭矩传感器11的安装高度，在下支撑板121的后侧安装有可以 转动的铁质圆杆，安装板122焊接在可以转动的圆杆上，在安装板122的下方焊接有同样可 以转动的T型杆，下端通过螺栓和下支撑板121相连，用于调节扭矩传感器11的安装角度。
[0025] 所述测试装置1中扭矩传感器11最大量程为1500N*m，扭矩传感器11 一端通过 内花键与拖拉机动力输出轴相连，另外一端通过外花键与万向节内花键连接，其花键类型 为8*38*32*6,内外花键连接后，通过柱销固定；测试装置1中的下位机14具有对扭矩、转 速频率信号采集放大处理功能，并对信号进行防干扰处理，得出质量较高的频率信号，通过 A/D转换把模拟信号转换为数字信号，通过wifi无线接口将数据发射，安装在拖拉机驾驶室 中的上位机142接收数据，从而显示出反旋灭茬作业机组的扭矩、功率、反旋刀具的速度、 能耗等参数。
[0026] 所述切茬分垡装置2上的切茬刀22设置为直径为180mm的圆形刀具，共25个，对 应位置均布于每两组灭茬刀33之间。切茬刀轴21与灭茬刀辊31纵向高度差设置为100mm， 横向距离为460mm。圆盘刀中心位置设置有带键槽圆孔，通过圆孔和切茬刀辊21上的焊接 键固定连接，方便拆卸更换。
[0027] 所述反旋节能灭茬组件3上的刀座32排列方式按双螺旋线排列，刀轴长度为2m， 每组刀具之间的距离为80mm，反转灭茬刀33可分为三部分：侧切刃、过渡刃、正切刃，反转 灭茬刀33功耗最大的位置在正切刃上，正切刃在反转灭茬过程中起到灭茬、切土、抛土的 作用。经实验计算，此发明专利把正切刃设置成为阿基米德螺旋线，尽量的减小了反转灭 茬刀33在灭茬、切土、抛土过程中的功耗，使得灭茬破碎率更高，对灭后根茬的埋茬效果更 好。
[0028] 所述拖拉悬挂装置4的侧边支撑板41设置有加长板42,加长板42长度为300mm， 以便于扭矩传感器的安装。
[0029] 所述土地平整镇压装置5的镇压辊设置为三组，每组八个成一定角度排列的斜置 辊条51，此种土地平整镇压装置可使得后抛的土壤落入到镇压辊中，与斜置辊条51产生碰 撞，通过镇压辊斜置辊条的滚压，达到再次碎土的作用，此种斜置辊条还能使得凸起的土壤 通过滚压作用均匀分布到低洼的土壤中，使得灭后田块更加平整，土壤更加细碎。
[0030] 本发明的工作原理为：先由切茬分垡刀22对根茬土壤进行纵向切分和切茬，作业 过程中，拖拉机行驶带动切茬分垡刀22转动，切茬分垡刀将土垡纵向切开，分成纵向条形， 同时，切断与刀片有夹角的作物秸杆和耕茬，这样为后面的反旋作业时，减少了土垡和作物 根系的牵拽撕拉，可以有效地减少反旋过程中的能量消耗，起到节能的作用。后由灭茬刀33 进行反旋灭茬，对作物根茬进行纵向切碎，后抛土壤与根茬，被后抛的土壤根茬遇到碎土栅 栏后，长根茬被挡草栏栅阻挡落下，进行二次切碎，细碎根茬被抛出，由于根茬较轻被抛出 的距离短于土壤被抛出的距离，从而随这灭茬作业的进行，灭后根茬也能被抛出的土壤充 分掩埋，达到了很好的埋茬效果。被旋耕灭茬后的土壤通过后置土地平整镇压装置5的作 用，使土块平整，方面后续播种。在拖拉机和灭茬机之间设置有扭矩传感器11，扭矩传感器 11 一端通过内花键与拖拉机动力输出轴相连，另外一端通过外花键与万向节内花键连接， 内外花键连接后，通过柱销固定，为防止扭矩传感器11输出花键轴与随万向节之间松动打 滑，导致检测出的转速扭矩不准确，特设置一可以调节扭矩传感器安装高度与角度的可调 支座12,扭矩传感器11外部链接有下位机14 (信号抗干扰、信号调理、放大处理、无线发射 等，其原理框图为141)、检测数据通过WiFi无线发送，有安装在拖拉机驾驶室中的上位机 142接收并显示反旋灭茬作业机组的扭矩、功率、反旋刀具的速度、能耗等参数。
[0031] 本发明的工作过程为：前置切茬装置在拖拉机的牵引作用下向前转动，灭茬刀在 动力传动机构的带动下反向旋转，前置切茬器在地上滚动的同时纵向分开土垡和切碎地面 根茬秸杆，不同直径的切茬圆盘可以很好的控制后续灭茬刀的灭茬深度，前置切茬刀纵向 分开土垡和切碎秸杆后，后续灭茬刀再对秸杆的横向进行切断，切断过程更容易进行，有效 地降低能量消耗。随着灭茬刀具的反向旋转，灭后根茬和土壤会被向后抛出，通过碎土栅栏 的作用，长秸杆被拦下，落入旋转的旋耕刀上，再次进行切碎，土壤和碎秸杆向后抛出，由于 秸杆较轻抛出距离短于土壤，所以随着灭茬的进行，被抛出的秸杆也能被很好的掩埋，从而 达到一个很好的灭茬效果。
[0032] 作为本发明的优化，可根据作物种类的不同更换不同的前置切茬圆盘，以控制后 续的反转灭茬深度，灭茬机一般都是靠液压来控制深浅，当遇到硬度不同的田块时，灭茬机 刀也就会遇到强度不同的力的变化，导致灭茬刀轴会有深浅的变化，所以导致了灭茬深度 不均匀的情况。后来在机器上增加深浅控制辊，虽然能达到一个很好的效果，但是增加了机 器本身的复杂程度，所以设置前置切茬器，通过更换不同直径大小的圆盘切茬刀，也可以达 到一个深浅控制辊的作用。
[0033] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术 人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本 发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变 化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及 其等效物界定。
【权利要求】
1. 一种带有切茬分垡装置和检测装置的反旋节能灭茬机，包括：测试装置、切茬分垡 装置、反旋节能灭茬部件、拖拉悬挂装置、土地平整镇压装置、碎土栅栏、动力传动机构组 件，其特征在于：所述测试装置安装在拖拉悬挂装置下侧，测试装置后侧设有切茬分垡装 置、反旋节能灭茬部件，反旋节能灭茬部件后侧设有土地平整镇压装置，反旋节能灭茬部件 上侧设有碎土栅栏，所述测试装置包括可调支座、扭矩传感器、连接线缆、信号采集处理下 位机、信号采集处理上位机，切茬分垡装置包括切茬分垡刀、刀轴，反旋节能灭茬部件包括 节能灭茬刀、刀座、刀辊，所述扭矩传感器安装在可调支座上，扭矩传感器一端通过内花键 与拖拉机机动力输入轴相连，另外一端通过外花键与万向节连接，通过柱销固定，扭矩传感 器信号输出口通过线缆和信号采集处理下位机相连，安装在拖拉机驾驶室中的信号采集处 理上位机接收数据，读出转速、扭矩、功率、能耗数据；在测试装置下方设置有切茬分垡装 置，切茬分垡装置包括切茬刀轴和切茬刀，切茬刀均布于切茬刀轴上，通过固定销和和刀轴 连接，切茬刀数目为20-30把，对应位置均布于每两组灭茬刀之间，切茬刀纵向把根茬切 碎，使土垡分成条状，使得后续灭茬刀灭茬更加细碎，土壤更易被旋起后抛，埋茬率更高，由 于反旋过程中，减少了土垡和作物根系的牵拽撕拉，有效地减少反旋过程中的能量消耗，起 到节能的作用，切茬分垡装置后方即为反转节能灭茬组件，反转节能灭茬组件由灭茬刀辊、 刀座、灭茬刀组成，灭茬刀安装于刀座上，通过螺栓进行连接，灭茬刀均布于灭茬刀辊上，成 双螺旋线排列，在灭茬的过程中灭茬刀旋转的方向和拖拉机行走方向相反，在切断根茬的 同时，翻出大量土壤，通过碎土栅栏碎土后，起到很好的埋茬效果，在反转节能灭茬组件的 后侧设置有土地平整镇压装置，土地平整镇压装置对灭茬后的田块进行再处理使得田块更 加平整，土壤更加细碎。
2. 根据权利要求1所述的一种带有切茬分垡装置和检测装置的反旋节能灭茬机，其特 征在于：所述可调安装支架包括下支撑板、安装板，在下支撑板的侧边焊接有带有键槽的耳 板，耳板和悬挂装置的侧边支撑板通过螺栓相连，用于调节扭矩传感器的安装高度，在下支 撑板的后侧安装有可以转动的铁质圆杆，安装板焊接在可以转动的圆杆上，在安装板的下 方焊接有同样可以转动的T型杆，下端通过螺栓和下支撑板相连，用于调节扭矩传感器的 女装角度。
3. 根据权利要求1所述的一种带有切茬分垡装置和检测装置的反旋节能灭茬机，其 特征在于：所述测试装置中扭矩传感器最大量程为1500N*m，扭矩传感器一端通过内花 键与拖拉机动力输出轴相连，另外一端通过外花键与万向节内花键连接，其花键类型为 8*38*32*6,内外花键连接后，通过柱销固定；测试装置中的下位机具有对扭矩、转速频率信 号采集放大处理功能，并对信号进行防干扰处理，得出质量较高的频率信号，通过A/D转换 把模拟信号转换为数字信号，通过wifi无线接口将数据发射，安装在拖拉机驾驶室中的上 位机接收数据，从而显示出反旋灭茬作业机组的扭矩、功率、反旋刀具的速度、能耗参数。
4. 根据权利要求1所述的一种带有切茬分垡装置和检测装置的反旋节能灭茬机，其 特征在于：所述切茬分垡装置上的切茬刀设置为直径为180mm的圆形刀具，共25个，对应 位置均布于每两组灭茬刀之间，切茬刀轴与灭茬刀辊纵向高度差设置为100mm，横向距离为 460mm，圆盘刀中心位置设置有带键槽圆孔，通过圆孔和切茬刀辊上的焊接键固定连接，方 便拆卸更换。
5. 根据权利要求1所述的一种带有切茬分垡装置和检测装置的反旋节能灭茬机，其特 征在于：所述反旋节能灭茬组件上的刀座排列方式按双螺旋线排列，刀轴长度为2m，每组 刀具之间的距离为80mm，反转灭茬刀分为三部分：侧切刃、过渡刃、正切刃。
6. 根据权利要求1所述的一种带有切茬分垡装置和检测装置的反旋节能灭茬机，其特 征在于：所述拖拉悬挂装置的侧边支撑板设置有加长板，加长板长度为300_，以便于扭矩 传感器的安装。
7. 根据权利要求1所述的一种带有切茬分垡装置和检测装置的反旋节能灭茬机，其特 征在于：所述土地平整镇压装置的镇压辊设置为三组，每组八个成一定角度排列的斜置辊 条，土地平整镇压装置使得后抛的土壤落入到镇压辊中，与斜置辊条产生碰撞，通过镇压辊 斜置辊条的滚压，达到再次碎土的作用，此种斜置辊条还能使得凸起的土壤通过滚压作用 均匀分布到低洼的土壤中，使得灭后田块更加平整，土壤更加细碎。
【文档编号】A01B49/02GK104094735SQ201410308771
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年6月23日 优先权日:2014年6月23日
【发明者】曹成茂, 李威亚, 周敏, 娄帅帅, 李赞松, 陈黎卿, 张小龙 申请人:安徽农业大学