播种时同步开畦沟用船形畦沟成型装置的制作方法

本实用新型属于农业机械中农田开沟机具技术领域，具体涉及一种播种时同步开畦沟用船形畦沟成型装置。

背景技术：

我国南方地区雨水较多，主要的农业生产活动都在高含水率条件下进行，机械化播种作业时需同时在种床两侧开出用于排水或旱时灌溉用的畦沟。南方耕地大部分为水田土壤，土壤中粘粒占较大比重，土壤性质随含水率变化大。很多在北方地区使用的开沟起垄机具无法适用于南方土壤的开畦沟作业。目前南方农田机械化开畦沟方式主要有两种：一种是采用主动旋转开沟机配合清土铲形成完整沟型，此方法开出沟型稳定，但需拖拉机输出轴提供动力，导致整机结构复杂，消耗功率大；另一种是采用拖拉机牵引的被动式开沟器，开沟器多基于犁体翻耕原理进行设计，采用此方法的整机结构简单、轻便，但因为南方土壤流动性差，地表秸秆量大，从而导致土壤与机具之间出现粘附及堵塞的现象，难以开出理想的沟型。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是针对上述技术的不足，针对联合播种机开厢沟作业时拖拉机动力不能得到合理的利用以及开沟阻力大、沟型不易保证等问题，提供一种播种时同步开畦沟用船形畦沟成型装置，能有效抑制土壤回流，符合作物种植开畦沟的要求。

为实现上述目的，本实用新型所设计的播种时同步开畦沟用船形畦沟成型装置，包括梨柱及安装梨柱的成型架体，所述成型架体包括两块破土板、两块整形板及两块平土板，两块破土板的破土曲面相交的曲线为刃口曲线，且两块破土板、两块整形板及两块平土板均沿刃口曲线所在的平面对称布置；破土板的连接边、整形板的 前连接边均与前连接板的侧边相连使得两块破土板与两块整形板通过前连接板连接，整形板的后连接边、平土板的连接边均与后连接板的侧边相连两块整形板与两块平土板通过后连接板连接，且两块破土板的连接边的下底端及前连接板的下底端汇于刃口的底端，后连接板的下底边与两块整形板的下底边通过下底板围合形成闭合的下底面；两块破土板的夹角α为35°～45°，且刃口曲线为指数函数曲线，两块整形板的面均为梨体曲面。

进一步地，所述梨柱插入所述两块整形板、所述前连接板和所述后连接板围合形成的空腔内，且固定在所述前连接板上；所述梨柱上沿高度方向开设有用于调节机具作业深度的若干定位孔。

进一步地，所述指数函数曲线的起始滑切角γ_A为23°～25°、终止滑切角γ_B为35°～55°，指数函数曲线纵向尺寸a为hcotθ_maxcotα/2，其中，h为破土板的高、θ_max为梨体曲面最大元线角、α为两块破土板的夹角，且h为280～300mm。

进一步地，所述整形板的面为直元线EE'沿导曲线AA'按照元线角θ逐渐减小的规律形成的梨体曲面，且导曲线AA'为抛物线，起始点A的切线与机具前进方向夹角β为18°～22°、高度s为180～240mm、开度l为63.24～116.52mm，两端点切线夹角ω为150°～160°；其中：最大元线角θ_max为直线AB与水平面的夹角，直线AB为破土板、前连接板和整形板连接处的重合边线，最小元线角θ_min为直线CD与水平面的夹角，直线CD为整形板、后连接板和平土板连接处的重合边线，且所述最大元线角θ_max为72.2°～79.86°，所述最小元线角θ_min为66.26°～73.9°。

进一步地，所述整形板的下底边所在的面与水平面之间的夹角δ为3°～5°。

进一步地，所述平土板为平面板，所述平土板垂直于所述后连接板，且所述平土板的下底边所在的面与水平面之间的夹角等于所述整形板的下底边所在的面与水平面之间的夹角δ；其中，所述平土板的工作面长度f为100～120mm，侧边长度g为d/sinθ_min，θ_min为梨 体曲面最小元线角、d为后连接板的高。

进一步地，所述前连接板的高等于破土板的高h，上底边长度b为2hcotθ_max，θ_max为梨体曲面最大元线角。

进一步地，所述后连接板的下底边长度e为100～110mm、高d为220～250mm、上底边长度c为e+2dcotθ_min、θ_min为梨体曲面最小元线角。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型通过破土板、整形板和平土板对土壤作用形成畦沟沟型，经多次试验开出的畦沟呈上宽220～250mm、下宽100～110mm及深180～200mm的梯形沟，沟底干净、沟壁平滑、沟深一致，能有效抑制土壤回流，符合作物种植开畦沟的要求；

2、本实用新型在黏重板结切含水率高的土壤条件下工作时，船型畦沟成型装置通过性能良好，克服了机具与土壤作用过程中出现堵塞和粘附的现象；

3、本实用新型方便挂接于联合播种机上使用，可置于旋耕后进行开畦沟作业，亦可配合其他开沟破土机具使用，在未耕地上进行开畦沟作业。

附图说明

图1为本实用新型播种时同步开畦沟用船形畦沟成型装置的立体结构示意图；

图2为图1的主视示意图；

图3为图1的侧视示意图；

图4为图1的仰视示意图；

图5为图1中破土板刃口曲线图；

图6为图1中破土板曲面设计图；(图6a.正视图、图6b.侧视图、图6c.俯视图、图6d.样板曲线图)

图7为图1中整形板曲面形成原理图；

图8为图7中整形板曲面导曲线设计图；

图9为图1中整形板曲面设计图；(图9a.正视图、图9b.侧视图、 图9c.俯视图、图9d.样板曲线图)

图10为图1中前连接板设计图；

图11为图1中后连接板设计图；

图12为图1中平土板设计图；

图13为图1加装挂接装置后结构示意图；

图14为图13的A-A示意图；

图15为本实用新型播种时同步开畦沟用船形畦沟成型装置开畦沟效果图。

图中各部件标号如下：犁柱1(其中：定位孔1a)、前连接板2、破土板3(其中：刃口曲线3a)、整形板4、平土板5、后连接板6、下底板7、横梁8、固定套9(其中：固定孔9a)、支承侧板10(其中：腰圆孔10a)、成型架体11、第一U型卡箍12、播种机连接梁13、第二U型卡箍14、插销15、畦沟16、种床带厢面17、空腔18。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1所示的播种时同步开畦沟用船形畦沟成型装置，包括梨柱1及安装梨柱1的成型架体11。结合图2、图3所示，成型架体11包括前部触土模块的两块破土板3、中部触土模块的两块整形板4及后部触土模块的两块平土板5，两块破土板3的破土曲面相交的曲线为刃口曲线3a，且两块破土板3、两块整形板4及两块平土板5均沿刃口曲线3a所在的平面对称布置；两块破土板3与两块整形板4通过前连接板2连接，即破土板3的连接边、整形板4的前连接边均与前连接板2的侧边相连，两块整形板4与两块平土板5通过后连接板6连接，即整形板4的后连接边、平土板5的连接边均与后连接板6的侧边相连，且平土板5垂直于后连接板6；同时，两块破土板3的连接边的下底端及前连接板2的下底端汇于刃口的底端，后连接板6的下底边与两块整形板4的下底边通过下底板7围合形成闭合的下底面，即两块破土板3、两块整形板4和两块平土板5通 过前连接板2、后连接板6及下底板7焊接形成闭合的船型结构。

再次结合图2、图3所示，梨柱1插入两块整形板4、前连接板2和后连接板6围合形成的空腔18内，且焊合在前连接板2上；并且，梨柱1上沿高度方向均匀或非均匀开设有若干定位孔1a，每个定位孔1a的孔径为Φ13mm，用于调节机具作业深度的。

结合图4、图5所示，对称布置的破土板3夹角α为35°～45°，且刃口曲线3a为指数函数曲线，指数函数曲线的起始滑切角γ_A为23°～25°、终止滑切角γ_B为35°～55°，指数函数曲线纵向尺寸a为hcotθ_maxcotα/2，h为破土板的高、θ_max为梨体曲面最大元线角、α为两块破土板的夹角，且h为280～300mm，即根据图6加工出破土板。破土板3采用与船体前部结构相似的曲面形式，且切削刃口曲线为指数函数形式的曲线，起到对土体进行切削和沿机具两侧分离的作用。

结合图7所示，两块整形板4的面为由水平直元线法形成的梨体曲面，直元线EE'沿导曲线AA'按照元线角θ逐渐减小的规律形成梨体曲面ABCD；结合图8所示，导曲线AA'为抛物线，起始点A的切线与机具前进方向夹角β为18°～22°、高度s为180～240mm、开度l为63.24～116.52mm，两端点切线夹角ω为150°～160°；其中：最大元线角θ_max为直线AB与水平面的夹角，直线AB为破土板、前连接板和整形板连接处的重合边线，最小元线角θ_min为直线CD与水平面的夹角，直线CD为整形板、后连接板和平土板连接处的重合边线，即最大元线角θ_max为72.2°～79.86°，所述最小元线角θ_min为66.26°～73.9°；为了提高机具入土能力，整形板的下底边(即BC边)所在的面与水平面之间的夹角δ为3°～5°(如图2所示)，即根据图9加工出整形板。整形板的曲面采用水平直元线法形成，直元线沿导曲线按照与水平地面所夹元线角逐渐减小的规律变化，至前而后的平行移动形成侧向倒置的犁体曲面，该曲面对土体起到侧翻、压实的作用。

结合图10所示，前连接板2的高等于破土板3的高h，上底边 长度b为2hcotθ_max，θ_max为梨体曲面最大元线角。

结合图11所示，后连接板6的下底边长度e为100～110mm、高d为220～250mm、上底边长度c为e+2dcotθ_min，θ_min为梨体曲面最小元线角。

结合图12所示，平土板5为平面板，且平土板5的下底边所在的面与水平面之间的夹角等于整形板4的下底边所在的面与水平面之间的夹角δ；其中，平土板5的工作面长度f为100～120mm，外侧边长度g为d/sinθ_min，θ_min为梨体曲面最小元线角、d为后连接板的高。平土板5一侧边与压土曲面最后端直元线重合，平面紧贴畦沟沟壁，在机具前进过程中整平梯形沟沟壁。

依靠破土板对土壤进行切削，使土壤沿机具两侧运动，在整形板对土壤的翻压作用下形成下窄上宽的梯型沟，最后经由平土板对两侧沟壁进行平整，抑制土壤回流，形成完整沟型。

下面带入具体数值对本实用新型作更进一步的阐述。

对称布置的破土板夹角α为40°，指数函数曲线的起始滑切角γ_A为25°、终止滑切角γ_B为45°，指数函数曲线纵向尺寸a为200mm，破土板的高h为300mm；

导曲线AA'起始点A的切线与机具前进方向夹角β为20°、高度s为220mm、开度l为96.21mm、两端点切线夹角ω为160°；最大元线角θ_max为76.4°、最小元线角θ_min为69.5°，整形板的下底边(即BC边)所在的面与水平面之间的夹角δ为3°；平土板的下底边所在的面与水平面之间的夹角等于整形板的下底边所在的面与水平面之间的夹角δ＝3°、平土板的工作面长度f为120mm，侧边长度g为245.6mm；前连接板的高等于破土板的高h＝300mm，上底边长度b为145.6mm；后连接板的下底边长度e为100mm、高d为230mm、上底边长度c为272.5mm。本实施例中破土板、整形板和平土板对土壤作用形成畦沟沟型，经多次试验开出如图15的畦沟16，呈上宽220～250mm、下宽100～110mm、深180～200mm的梯形畦沟，且种床带厢面17宽度L为1600～1700mm，沟底干净、沟壁平滑且沟深一 致，能有效抑制土壤回流，符合作物种植开畦沟的要求；并且在黏重板结切含水率高的土壤条件下工作时，本实用新型的船型畦沟成型装置通过性能良好，机具与土壤作用过程中未出现堵塞和粘附现象。

另外，本实用新型船型畦沟成型装置通过横梁连接挂接于联合播种机上使用，如图13所示，可置于旋耕后进行开畦沟作业，亦可配合其他开沟破土机具使用，在未耕地上进行开畦沟作业。

结合图14所示，横梁8与设有腰圆孔10a的支承侧板10焊接，横梁8通过第一U型卡箍11紧固于播种机连接梁13上；固定套9设置一个固定孔9a，用于与犁柱1定位孔1a配合调节机具入土深度，固定套9通过第二U型卡箍14固定于横梁8上，使得船形畦沟的成型架体11可通过固定套9挂接于横梁8的两侧。工作时，通过调节第一U型卡箍12在腰圆孔10a上的安装位置，或调节插销15在定位孔1a和固定孔9a的配合孔位，实现开畦沟深度的调节。破土板3开沟分土，整形板4侧向挤压沟壁形成沟型，平土板5整平沟壁抑制土壤回流。