一种丘陵山地机械化除灌旋耕工作头及其工作方法与流程

本发明涉及农林业和草原领域，特别是涉及一种丘陵山地机械化除灌旋耕工作头及其工作方法。

背景技术：

森林抚育、造林整地、竹林培育、果园松土除草过程中，除灌、旋耕作业必不可少，为完成清除灌木杂草、耕地、耙地、平地作业，现阶段平坦地区和优势工况下，应用工程挖掘机和农用旋耕机能够完成大部分作业。但是在25度坡面以上的丘陵山地条件下开荒造林、无林地造林、迹地人工更新、竹林培育、果园整地过程中，仍然以小机具和人工作业为主。

同时受土壤特性、气候特点、植被类型等多因素的影响，不同地区对林区的耕整地方式有所不同。尤其对于丘陵山区地形复杂、作业场地不规则，其他配套缺乏等情况下，普通工程挖掘机和农用旋耕机难以上山，小机具缺乏针对性、调整不方便、使用效率低的问题，间接提高了林区作业的成本，甚至无机可用，导致劳动强度大、劳动力不足、工作效率低下等问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种丘陵山地机械化除灌旋耕工作头及其工作方法，以解决上述现有技术存在的问题，适用于丘陵山区地形复杂、作业场地不规则地区的除灌和旋耕，工作方便，效率高。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种丘陵山地机械化除灌旋耕工作头，包括安装于牵引装置上的机架，所述机架上活动安装有辊轴，所述辊轴一端连接有传动系统，所述辊轴上套设有刀座，所述刀座上安装有刀具，所述辊轴和传动系统的高度能够调节；所述机架两端和所述机架后方均设置有集料口，所述集料口处设置有护板。

可选的，所述辊轴上均匀套设有多个所述圆盘式刀座，每个所述刀座上均环设有多个所述刀具安装位置，以适用不同数量和角度的刀具安装，所述刀具能够采用旋耕刀具或除灌刀具。

可选的，所述机架包括上护板，所述上护板两端分别固定连接有左侧板和右侧板，所述左侧板和右侧板内侧下端分别与后拖板连接，所述后拖板中部设有开口，开口处安装有三角护板；所述左侧板上开设有左侧滑动槽，所述右侧板上开设有右侧滑动槽，所述辊轴两端分别穿设于左侧滑动槽和右侧滑动槽内，且所述辊轴能够在所述左侧滑动槽和右侧滑动槽内上下移动调整并固定。

可选的，所述左侧板和右侧板外侧均固定设置有耳板，所述耳板上开设有通孔，所述通孔内穿设有螺纹杆，所述螺纹杆设置于所述左侧滑动槽和右侧滑动槽两端，所述螺纹杆通过位于所述通孔上方的上螺母与所述耳板固定连接；位于所述左侧板处的所述螺纹杆下部穿设有轴承座，所述轴承座外底部设置有与位于所述左侧板处的所述螺纹杆螺纹连接的下螺母；位于所述右侧板处的所述螺纹杆下部穿设有液压马达托盘，所述液压马达托盘外底部设置有与位于所述右侧板处的所述螺纹杆螺纹连接的下螺母；所述液压马达托盘上固定安装有液压马达，所述液压马达与所述辊轴传动连接，所述辊轴远离所述液压马达的一端通过轴承装配于所述轴承座上。

可选的，所述刀座为圆盘式结构，所述刀座的周向侧壁上开设有安装槽，所述刀座的两侧面上均匀对称环设有一圈圆弧孔，所述刀具的底座插设于所述安装槽内，且所述刀具的底座上开设有连接孔，所述圆弧孔内穿设有锁紧螺母，所述锁紧螺母用于穿过所述连接孔并将所述刀具底座与所述刀座固定连接。

可选的，所述左侧板和右侧板下方的外侧通过螺栓连接有限位板，两个所述限位板之间设置有防缠草板，所述防缠草板上均匀开设有多个格栅，所述限位板和缠草板均位于所述辊轴下方，且所述辊轴上的刀具能够穿过所述防缠草板上的格栅；所述限位板中部开设有凹槽，所述限位板两端侧壁上均匀开设有多个竖直方向布置的螺栓孔，所述螺栓孔内穿设有用于与所述左侧板或右侧板固定连接的螺栓。

可选的，所述螺纹杆上穿设有弹簧，所述弹簧位于所述耳板和所述液压马达托盘之间，或所述弹簧位于所述耳板和所述轴承座之间。

可选的，所述上护板包括第一护板和第二护板，所述第二护板为具有间隙的双层板状结构，所述第一护板一端与所述左侧板固定连接，另一端活动穿设于所述第二护板的间隙内，所述第二护板远离所述第一护板的一端与所述右侧板固定连接；所述第二护板上部铰接有水平设置的液压油缸，所述液压油缸的液压杆末端与所述第一护板上部铰接。

可选的，所述液压马达托盘为内部中空且顶部和外侧开口的立方体结构，所述液压马达托盘两侧壁顶部水平设置有对称的连接翼缘，所述连接翼缘上开设有用于穿设所述螺纹杆的通孔，所述液压马达托盘靠近所述右侧板的侧壁上开设有轴孔，所述辊轴一端穿过所述轴孔与位于所述液压马达托盘上的液压马达传动连接。

本发明还提供一种丘陵山地机械化除灌旋耕工作头的工作方法，包括如下步骤：

步骤一，根据不同作业要求安装所需刀具结构以及刀具的安装角度和间隙，按需拆装防缠草板，并根据不同作业环境调整作业幅宽和作业深度，调整完成后将工作头安装于动力底盘上；

步骤二，除灌作业，打开后拖板上的三角护板，采用由辊轴两端向中心呈现相反方向的刀具安装方式安装所需刀具；动力底盘驱动工作头进行除灌作业；

步骤三，一般旋耕作业，根据不同的作业需求更换旋耕用刀具类型及其安装角度、刀具间隙，刀具根据不同的物料输送方向，呈不同的螺旋线方式式安装在刀座上；

步骤四，水平阶式整地作业，需要对作业区域实施两遍旋耕，旋耕工作头前置于动力底盘上，刀具间隙按最小布置；第一遍旋耕，沿着每一个等高线的方向，首先人工开出一个2m*2m的水平起始位置，动力底盘带动工作头由山顶向下实施作业，一边松碎土壤，一边向山下方向一侧排土，堆积出筑埂所需土壤，加工出水平阶；第二遍旋耕，按阶层进行平均分配土壤，平整地表，进一步加大耕深松土。

步骤五，分层取土归类，按照当地表土、生土、熟土层厚度快速调整耕深，旋耕机刀具按照向一侧排土的需求布置。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明实现了基于丘陵山区的机械化旋耕、除灌作业，便捷地调整作业幅宽与作业深度，便捷地调整刀具安装间距、角度、数量，同时具有辊轴减振、过载保护装置和栅格式避免缠草的装置，可实现一机多用。可有效地提高作业效率，维护调整便利，减轻劳动强度，进而提高了丘陵山区作业的机械化程度。作业深度通过限位板高度和辊轴高度来调节。限位板位于两侧壁下部，通过螺栓连接在机架上，多排安装螺栓实现耕深的限制；弹簧的作用是，当旋耕作业发生在地质复杂的地区，土壤中随机分布有坚硬的石块时，辊轴刀具接触到坚石无法继续旋转运动时，弹簧在向上的突增大载荷的作用下压缩，辊轴向上运动，避过坚石位置，起到过载保护的作业；作业幅宽通过液压油缸来调整。上护板左侧为单层，右侧为双层，安装时左侧插入右侧两侧间隙处，在液压油缸的带动下调整宽度，并通过拆装刀座来达到调整作业幅宽的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明丘陵山地机械化除灌旋耕工作头结构示意图；

图2为本发明丘陵山地机械化除灌旋耕工作头的左视图；

图3为本发明丘陵山地机械化除灌旋耕工作头的右视图；

图4为本发明液压马达托盘结构示意图；

图5为本发明刀座结构示意图；

图6为本发明刀座与辊轴安装示意图；

图7为本发明刀具、刀座和辊轴安装示意图；

图8为本发明旋耕刀具与刀座安装示意图；

图9为本发明除灌刀具与刀座安装示意图；

图10为本发明旋耕刀具结构示意图；

图11为本发明除灌刀具结构示意图；

图12为本发明限位板与除草板连接示意图；

图13为本发明刀具与防缠草板工作状态示意图；

图14为本发明防缠草板的栅格与连接头连接位置示意图；

其中，100为丘陵山地机械化除灌旋耕工作头、1为液压油缸、2为右侧板、3为上护板、4为耳板、5为上螺母、6为通孔、7为弹簧、8为螺纹杆、9为下螺母、10为液压马达托盘、11为后拖板、12为三角护板、13为轴承座、14为辊轴、15为刀座、16为左侧滑动槽、17为旋耕刀具、18为锁紧螺母、19为除灌刀具、20为圆弧孔、21为左侧板、22为左侧集料口板、23为右侧集料口板、24为右侧滑动槽、25为吊环、26为液压马达、27为限位板、28为防缠草板、29为连接头、30为土壤示意。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。

本发明的目的是提供一种丘陵山地机械化除灌旋耕工作头及其工作方法，以解决上述现有技术存在的问题，适用于丘陵山区地形复杂、作业场地不规则地区的除灌和旋耕，工作方便，效率高。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考附图1-附图14所示，本发明提供一种丘陵山地机械化除灌旋耕工作头100，包括安装于牵引装置上的机架，机架上活动安装有辊轴14，辊轴14一端连接有传动系统，辊轴14上套设有刀座15，刀座15上安装有刀具，辊轴14和传动系统的高度能够调节；机架两端和机架后方均设置有集料口，集料口上设置有可拆卸的护板，后方集料口平时通过三角护板12防护，两端集料口开设于机架两端的侧板上，平时通过左侧集料口板22和右侧集料口板23防护。辊轴14上均匀套设有多个刀座15，每个刀座15上均环设有多个刀具，刀具为旋耕刀具17或除灌刀具19。

具体的，机架包括上护板3，上护板3两端分别固定连接有左侧板21和右侧板2，左侧板21和右侧板2上方均开设有吊环25，便于吊装移动、运输；左侧板21和右侧板2内侧下端分别与后拖板11连接，后拖板11中部设有开口，开口处安装有三角护板12；左侧板21上开设有左侧滑动槽16，右侧板2上开设有右侧滑动槽24，辊轴14两端分别穿设于左侧滑动槽16和右侧滑动槽24内，且辊轴14能够在左侧滑动槽16和右侧滑动槽24内上下移动。上护板3包括第一护板和第二护板，第二护板为具有间隙的双层板状结构，第一护板一端与左侧板21固定连接，另一端活动穿设于第二护板的间隙内，第二护板远离第一护板的一端与右侧板2固定连接；第二护板顶部铰接有水平设置的液压油缸1，液压油缸1的液压杆末端与第一护板顶部铰接。作业幅宽通过液压油缸1来调整，在液压油缸1的带动下调整宽度，并通过拆装刀座15来达到调整作业幅宽的目的。

进一步优选的，左侧板21和右侧板2外侧均固定设置有耳板4，耳板4上开设有通孔6，通孔6内穿设有螺纹杆8，多个螺纹杆8对称设置于左侧滑动槽16和右侧滑动槽24两端，螺纹杆8通过位于通孔6上方的上螺母5与耳板4固定连接；位于左侧板21处的螺纹杆8下部穿设有轴承座13，轴承座13外底部设置有与位于左侧板21处的螺纹杆8螺纹连接的下螺母9；位于右侧板2处的螺纹杆8下部穿设有液压马达托盘10，液压马达托盘10外底部设置有与位于右侧板2处的螺纹杆8螺纹连接的下螺母9，螺纹杆8上穿设有弹簧7，弹簧7位于耳板4和液压马达托盘10之间，或弹簧7位于耳板4和轴承座13之间；液压马达托盘10上固定安装有液压马达26，液压马达26与辊轴14传动连接，辊轴14远离液压马达26的一端通过轴承设置于轴承座13上。作业深度通过限位板27高度和辊轴14高度来调节。限位板27位于两侧壁下部，通过螺栓连接在机架上，多排安装螺栓实现耕深的限制。辊轴14两端分别安装有液压马达和轴承座13，机架侧壁上加工有辊轴14安装槽限制辊轴14的前后线性运动，螺纹杆8，螺母、弹簧7、耳板4限制辊轴14的上下线性运动，同时可以通过调整螺母的位置来调整辊轴14距离地面的距离，来调节耕深。弹簧7的作用是，当旋耕作业发生在地质复杂的地区，土壤中随机分布有坚硬的石块时，辊轴14刀具接触到坚石无法继续旋转运动时，弹簧7在向上的突增大载荷的作用下压缩，辊轴14向上运动，避过坚石位置，起到过载保护的作业。

刀座15为圆盘式结构，刀座15的周向侧壁上开设有安装槽，刀座15的两侧面上均匀对称环设有一圈圆弧孔20，刀具的底座为薄片式，刀具的底座插设于安装槽内，且刀具的底座上开设有连接孔，圆弧孔20内穿设有锁紧螺母，锁紧螺母用于穿过连接孔并将刀具底座与刀座15固定连接。通过锁紧螺母18将刀具安装刀座15上，可以通过调整锁紧螺母18在圆弧孔20上的安装位置，调整刀具的倾斜角度与安装角度。左侧板21和右侧板2下方的外侧通过螺栓连接有限位板27，两个限位板27之间设置有防缠草板28，防缠草板28上均匀开设有多个格栅，限位板27和缠草板均位于辊轴14下方，且辊轴14上的刀具能够穿过防缠草板28上的格栅；限位板27中部开设有凹槽，限位板27两端侧壁上均匀开设有多个竖直设置的螺栓孔，螺栓孔内穿设有用于与左侧板21或右侧板2固定连接的螺栓。无缠草隐患的情况下可将防缠草板28拆下。防缠草板28为栅格式，每一个栅格为一个刀具的运动空间，刀具向下运动时，切削土壤或灌木，向上回程运动时，在栅格的限制下切断植株或清除植株，防缠草板28的栅格之间通过螺栓与连接头29连接，连接头29与两端的限位板27固定连接，便于拆装以适应不同的幅宽。

液压马达托盘10为内部中空且顶部和外侧开口的立方体结构，液压马达托盘10两侧壁顶部水平设置有对称的连接翼缘，连接翼缘上开设有用于穿设螺纹杆8的穿孔，液压马达托盘10靠近右侧板2的侧壁上开设有轴孔，辊轴14一端穿过轴孔与位于液压马达托盘10上的液压马达26传动连接。

本发明丘陵山地机械化除灌旋耕工作头适用于丘陵山区机械化旋耕作业、除灌作业，尤其适用于25度及以上坡面的作业，工作时将其安装于动力底盘上，其工作方法为：

运行过程中，工作头转速、底盘前进速度分别通过液压马达驱动，遥控器的液压流量旋钮可以定量精准的调节，也实现工作头转速与动力底盘前进速度的配合。

当进行除灌作业时，若作业地表主要以杂草或幼苗植株为主，可以在辊轴14上安装割草刀具和防缠草装置；若作业地表主要是以树枝直径较大的灌木或藤蔓为主，需要在辊轴14上安装铣削式除灌刀具和防缠草装置。采用由辊轴14两端向中心呈现相反方向的刀具安装方式，后防护板中间三角护板12打开，将破碎的剩余物堆积到中央位置，便于储运。

进行旋耕作业时，根据不同的作业要求，在辊轴14上安装不同类型的旋耕刀具17和安装方式。

刀具呈螺旋线式安装在刀座15上，一侧输送土壤时螺旋线方向固定向左或向右。平均分配土壤时，螺旋线为两条，分别由辊轴14两端向另一侧贯穿整个幅宽且螺旋方向相反。中间位置输送时，螺旋线是由辊轴14两端向中心呈现相反方向。作业过程中物料输送方向可控，分别实现向一侧输送、中间输送、均匀分配土壤木屑和其他物料。实现平整地表、抛撒或堆积物料的功能。

水平阶式整地作业过程中，工作头可直接用于水平阶式地形的制作，按照水平阶宽度调整幅宽，按照前置旋耕方式在辊轴14上安装旋耕刀具17，按照向一侧排土的目的布置旋耕刀具17，按照排土要求轴向希望较为密集的布置旋耕刀头，在破土作业的同时，使得工作头具备强大的运土功能。

作业时，在待作业的土壤示意30上沿着一个等高线的方向，首先人工开出一个2m*2m平方的水平起始位置，工作头前置安装到动力底盘上，动力底盘推动工作头由山顶向下实施作业，工作头一边松碎土壤，一边向山下方向排土。完成水平阶整地，一般需要从山顶到山脚两遍旋耕，第一遍旋耕目的是加工出阶梯，旋耕机向一侧排土，对于多余的土壤则排出此阶层；第二遍旋耕是按阶层耕耘、分配、压实土壤，调整旋耕幅宽小于水平阶宽度，避免影响阶梯高度。

如果在水平阶式整地作业过程中需要同时筑埂，则在两步旋耕过程中均调整旋耕幅宽等于水平阶宽度，关闭一侧的排土口，根据埂宽拆除山脚一侧的几组旋耕刀，使土壤沿着阶梯边缘堆积。

水平槽式整地作业过程中，工作头可用于整地完成后，按照表土、生土、熟土层厚度分层将槽坑土壤的松碎，并向槽边缘一侧堆积土壤。在辊轴14上安装旋耕刀具17，按照向一侧排土的目的布置旋耕刀具17，快速方便地调整耕深来实现分层取土归类，以便实现不同的用途。

当进行林间和树冠下除灌旋耕作业时，可将辊轴14缩短，并拆拆卸部分刀架与刀具，以减小作业幅宽，提高机具的灵活性。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“笫二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。