可拆装式水旱两用旋埋刀辊的制作方法

本发明涉及一种农用设备中的刀辊，具体的说是一种可拆装式水旱两用旋埋刀辊。

背景技术：

秸秆还田不仅能解决秸秆乱焚问题，而且是降低化肥施用量，改善土壤质量，提高土壤肥力最直接，最经济的方法。传统的旋耕刀辊，结构简单，通用性强，但刀辊缠草严重造成不必要的功耗，且大部分秸秆不能埋覆入耕层，影响后续的播插工作。埋草刀辊有很好的抛土翻土埋覆效果，但横刀入土阻力大，以致刃口磨损严重，耕深不够，功耗剧增，效率偏低。

发明专利201410436141.8“组合式秸秆还田旋耕刀辊”将传统的旋耕刀辊与埋草刀辊各自的作业刀具合理的组合，由一个刀辊实现耕整与埋草的功能，但刀辊通用性不强，螺旋横刀不能拆卸，旋耕刀排列交错复杂，受力不均匀。对于坚实度较高(>1260kpa)的土壤，横刀入土难得问题依旧没有解决。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构合理紧凑，受力均匀、节功省耗，工作效率高，可靠性好、易于拆卸、灵活方便、通用性好、广泛适用于常规水田旱地以及坚实度较高土壤的耕整和秸秆埋覆的可拆装式水旱两用旋埋刀辊。

技术方案包括刀具和刀轴，所述刀具包括旋耕刀、螺旋横刀(简称横刀)和弯刀组，所述刀轴上装有多个刀盘，相邻两个刀盘之间的刀轴上还装有多个刀座，所述刀座内安装旋耕刀，所述刀盘周向装有多个弯刀组，相邻两个刀盘上的弯刀组间焊接有螺旋横刀，所述刀盘周向也设有多个旋耕刀，所述刀盘上的弯刀组和旋耕刀交替设置；所述刀轴两侧的刀具对称布置，所述刀轴两侧的旋耕刀旋向相反，同一回转区间的旋耕刀与螺旋横刀的旋向相反。

所述刀座和刀盘上的多个旋耕刀相隔120°排列在同一个回转面上。

所述螺旋横刀在刀轴上的排布结构为：两侧的螺旋横刀以刀轴为轴心，轴向沿螺旋线依次排布，在刀轴中心汇合对称形成人字形；所述旋耕刀在刀轴上的排布结构为：两侧的旋耕刀沿与所述螺旋横刀相同升角的螺旋线排布，形成人字形。

所述刀盘上的旋耕刀与相邻近的弯刀组之间的夹角为32°—36°。

所述螺旋横刀的刃口宽度为1.5mm-3mm，刀厚10mm-15mm，轴向长度250mm—300mm，螺旋升角55°—65°，安装角25°—50°。

所述螺旋横刀的旋转半径比旋耕刀小35mm—45mm，比弯刀小10-15mm。

轴向相邻的所述旋耕刀间距为70mm—120mm。

所述刀盘上的旋耕刀的刀柄插装在刀盘的径向通槽中，弯刀组的刀柄插装在刀盘的轴向通槽中，并采用夹板和螺栓固定。

所述弯刀组由两个紧密贴合的弯刀组成。

所述刀盘上还开设有备用轴向通槽。

所述轴向通槽的下沿处设有为弯刀组限位的挡板

针对背景技术中存在的问题，发明人进行了如下改进：(1)刀盘上增设旋耕刀:为了解决横刀入土难的问题，发明人进行了深入研究，发现横刀的两端位于刀盘的弯刀上，而刀盘上的弯刀对降低横刀入土阻力贡献不大，由于旋耕刀先对土壤进行了旋耕，因此，考虑除原有刀座上的旋耕刀外，在刀盘上也增设旋耕刀，确保每根横刀的入土刃口点与旋耕刀刀刃在同一回转面上，使横刀入土点落在旋耕刀已耕的区域内，有效降低了每根横刀的入土阻力，达到节能降耗、减轻振动的目的。另一方面，旋耕刀入土后，螺旋横刀在旋耕刀已耕的区域工作，最大限度的增加标准件旋耕刀的数量，等于增加了旋耕刀对非标准件螺旋横刀的保护力度，尽可能的减少螺旋横刀与未耕土壤的直接接触，相当于把非标准的磨损转移到了标准件上，降低了刀辊的维修成本。(2)，螺旋横刀和旋耕刀的人字形排布结构：使螺旋横刀以刀轴为轴心，轴向沿螺旋线依次排布，在刀辊中心汇合形成人字形对称结构，增大了旋耕刀的轴向布置空间，同时使旋耕刀的排布也成人字型，连贯一致，整体结构设置紧凑，受力均匀。(3)以刀轴中线为基准，两侧的刀具对称排布，两侧旋耕刀旋向相反，同一回转区间的旋耕刀与螺旋横刀的旋向相反，在刀轴上形成一个对称结构：由于土壤的抗拉强度最低,抗剪强度次之,抗压强度最高，被切土壤的约束面越少,土壤越容易破坏，且螺旋横刀和旋耕刀均有左右两个旋向，对土壤都有轴流侧推效应，且推土方向与旋向相反，使刀轴两侧的旋耕刀旋向相反，两侧均采用同向顺序切土，其目的是为了使旋耕刀将切下的土壤向两边推移，除左右两侧第一列旋耕刀外,其它旋耕刀切土时减少了一个约束面,使土壤更容易破坏,由此达到旋耕节能降耗的目的。同一回转区间的旋耕刀与螺旋横刀的旋向相反，螺旋横刀将已侧移的松软土壤拉回，使两者的轴流侧推效应相互消弱，以提高耕后的地表平整度。同时，土壤被刀具来回拉扯，增加了土块的破碎率。(4)刀辊整体左右对称，可以保证刀轴左右两侧的旋耕刀和螺旋横刀在任一时刻入土的数量和程度相同，保证刀具受土壤的反作用力能及时消除，从而抵消刀轴上的附加扭矩，避免机具因受力不均衡而偏移晃动，增加了机具的可靠性，使耕作效果更加稳定。

优选的，所述刀座和刀盘上的多个旋耕刀相隔120°排列在同一个回转面上，即每个刀座和刀盘上均布三个旋耕刀，最发挥最大能效；所述刀盘上的旋耕刀与相邻近的弯刀组之间的夹角为32°—36°。使旋耕刀发挥旋耕破茬作用后，螺旋横刀能随之切入土壤，减少阻力，夹角过小过大都会改变通槽的设置位置影响刀盘强度，同时使螺旋横刀与旋耕刀过密引起夹土、夹草。

进一步的，考虑刀辊的通用性，应达到各刀具可方便拆卸的目的，发明人对刀盘进行了改进，使旋耕刀的刀柄插装在刀盘的径向通槽中，弯刀组的刀柄插装在刀盘的轴向通槽中，并采用夹板和螺栓固定。这样，旋耕刀、弯刀与横刀焊接而成的结构体均可自由拆卸，可拆下刀盘上的弯刀及横刀，单独使用旋耕刀作业，也可自由控制旋耕刀的数量、还可根据土壤条件更换合适规格的刀具，非常灵活方便。

由于刀辊工作时，不仅绕轴旋转，而且还随拖拉机一起前进，为了保证螺旋横刀不直接接触未经旋耕刀处理过的土壤，节省功耗，降低横刀的磨损程度，希望旋耕刀的耕深比螺旋横刀更深，还要求其耕作的长度足以抵消后续螺旋横刀在接触地面过程而前进的距离，但同时考虑螺旋横刀要有一定的埋草深度，因此设计螺旋横刀的旋转半径比旋耕刀小35mm—45mm，这样，所有螺旋横刀的入土点都会落在旋耕刀正切刃所耕过的区域，最大限度的发挥了旋耕刀的横向预切功能。

螺旋横刀为刀辊中关键的耕作部件，其参数直接影响耕作的效果，1、刃口宽度影响刀刃的锋利程度，过薄容易直接切断秸秆，不易埋草，且易磨损易卷边，过厚使耕作阻力大，功耗大；2、刀厚影响螺旋横刀的强度；3、轴向长度影响螺旋横刀的刚度；4、螺旋升角与螺旋横刀的静态滑切角互余，螺旋横刀静态滑切角的设置原理与旋耕刀正切刃相反，旋耕刀的滑切角比较大为了防止缠草，而螺旋横刀的静态滑切角一般比秸秆与刀刃的摩擦角略小，目的是为了防止秸秆沿刀刃滑移不利镇压埋覆；5、安装角是描述在耕作过程中对土壤抛切程度的参数，当安装角很小时，螺旋横刀内表面将以平压的形式进入土壤，土壤对螺旋横刀的反作用力靠近内表面法线方向，对土壤只抛不切，阻力极大。当安装角较大时，内表面随刃口竖直切入土壤，在整个切土行程中始终贴近切土轨迹的切线，对土壤只切不抛，覆盖效果差。基于上述研究和试验，优先螺旋横刀的刃口宽度为1.5mm—3mm，刀厚10mm—15mm，轴向长度250mm—300mm，螺旋升角55°—65°，安装角25°—50°。

进一步的，为了提高刀盘的通用性，适用于安装在刀轴的任意一侧，因此在所述刀盘上还开设有备用轴向通槽，操作者可根据刀盘在刀轴上的安装位置，选择合适的供插装弯刀的轴向通槽。

由于耕作过程，刀辊转速很高，横刀弯刀组件产生的离心力是其重量的数十倍，挡板焊接在刀盘所需安装弯刀轴向通槽的下沿处，防止横刀与两端弯刀带动夹板绕径向通槽孔的螺栓滑动，产生倾覆力矩，破坏轴向通槽，甚至整体沿槽脱落。挡板宽20mm—24mm，保证不小于刀盘与两侧夹板的总厚度，起到限位的作用。

有益效果：

(1)刀辊中刀具布置合理紧凑，受力均匀、降低了入土阻力、节能降耗、在耕作过程中所装机具振动小，且不随悬挂点晃动，延长了机具的寿命。

(2)通过刀盘上增设的旋耕刀提高了作业效率，节能降耗，解决了坚实度较高(>1260kpa)的土壤横刀入土难的问题，优先磨损标准件，减少了机器的维修成本。

(3)由于各刀具均可装卸，通用性好、便于维护和更换，可根据用户所在地区的土壤、秸秆情况，以及耕作期望，安装不同作用和参数的刀具，提高了刀辊对不同地域环境的通用性。

(4)本发明不仅能够满足常规水田与旱地的耕作需求，对于紧实度较高的重黏土，也有很好的效果。

(5)通过田间试验，与现有同类型刀辊做对比，刀盘旋耕刀的使用，极大的减少了螺旋横刀的耕作阻力，水田功耗降低3％—5％，旱地功耗降5％—10％，且各项指标均满足农艺要求。

附图说明

图1为本发明刀辊的结构示意图。

图2为刀盘的结构示意图。

图3为刀盘零件的局部安装示意图。

其中，1.刀轴，2.刀座，3.刀盘，4.螺旋横刀，5.弯刀组，5.1.弯刀、5.2.弯刀，6.旋耕刀，7.螺栓，8.夹板，9.挡板，10.备用轴向通槽，11.径向通槽，12.轴向通槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步解释说明：

参见图1、图2及图3，本发明刀辊，包括刀轴1和刀具，以刀轴1的中线为对称中心线，刀轴1两侧的刀具对称布置，所述刀轴1两侧的旋耕刀6旋向相反，即左侧刀轴安装右旋方向的旋耕刀6，右侧刀轴安装左旋方向的旋耕刀6，同一回转区间的旋耕刀6与螺旋横刀4的旋向相反。所述刀具包括螺旋横刀4、弯刀组5和旋耕刀6，所述弯刀组5由两个紧密贴合的弯刀5.1、5.2组成。所述刀轴1上装有多个刀盘3，相邻两个刀盘3之间的刀轴1上还装有多个刀座2(本发明中为9个刀座)，所述刀座2内安装旋耕刀6，所述刀盘3周向装有三个弯刀组5(相隔120°排列在同一个回转面上)和三个旋耕刀6(相隔120°排列在同一个回转面上)，所述刀盘3上的弯刀组5和旋耕刀6交替设置，所述旋耕刀6与相邻近的弯刀组5之间的夹角a为32°—36°。所述刀盘3上的旋耕刀6的刀柄插装在刀盘3的径向通槽11中，弯刀组5的刀柄插装在刀盘3的轴向通槽12中，并采用夹板8和螺栓7固定，所述轴向通槽的下沿处设有为弯刀组5限位的挡板9，所述夹板8的厚度为2mm—4mm；挡板9宽20mm—24mm，相邻两个弯刀组5间焊接有螺旋横刀4，所述螺旋横刀4的刃口宽度为1.5mm-3mm，刀厚10mm-15mm，轴向长度250mm—300mm，螺旋升角55°—65°，安装角25°—50°，螺旋横刀4旋转半径比旋耕刀6小35mm—45mm，比弯刀小10-15mm，轴向相邻的旋耕刀6间距为70mm—120mm。所述刀盘3上在前期制造时还预开设有备用轴向通槽10。

所述螺旋横刀4在刀轴1上的排布结构为：两侧的螺旋横刀4以刀轴1为轴心，轴向沿螺旋线依次排布，在刀轴1中心汇合对称形成人字形；所述旋耕刀6在刀轴1上的排布结构为：两侧的旋耕刀6沿与所述螺旋横刀4相同升角的螺旋线排布，形成人字形。

本发明刀辊的工作原理为：

耕作时，本发明刀辊安装在侧边传动的旋耕机框架内，拖拉机输出动力经旋耕机的传动系统传至刀轴，并带动整个刀辊转动。工作时，刀轴1两端的刀盘3上旋耕刀6最先接触土壤，然后相邻刀座2上的旋耕刀6依次入土，将土壤向两侧推送，随后螺旋横刀4压覆秸秆，将秸秆埋从旋耕刀6正切刃耕过的区域埋入，同时将疏松的土壤向中间推送，并附带抛土。通过刀轴的不断转动，土壤与秸秆经刀具的反复揉合再加上旋耕机框架上挡板拖板的配合，以达到土壤细碎适中，秸秆埋覆入土，地表平整的效果。

当需要更换刀具时，可取下螺栓7和夹板8，将弯刀组5由轴向通槽12中抽出即可同步取下弯刀组5及焊接在弯刀上的螺旋横刀4，由于弯刀组5是由两个紧密贴合的弯刀5.1、5.2组成，因此取下弯刀组5将弯刀5.1和弯刀5.2分离后，也实现在各段螺旋横刀4之间的分离，同理，旋耕刀6也可方便的从径向通槽11中抽出，以便于维护和更换。

田间实验表明，采用本发明刀辊分别在留茬高度在600mm左右的常规水田旱地以及坚实度在2000Kpa左右的黏土地，该机刀辊作业一遍均可满足农艺要求，且与现有同类型的刀辊相比，水田功耗降低3％—5％，旱地功耗降5％—10％。