组合式船形开畦沟装置的制作方法

本发明属于农业机械中农田开沟机具技术领域，具体涉及一种油麦兼用播种机上使用的组合式船形开畦沟装置。

背景技术：

我国长江中下游地区雨水较多，油菜、小麦作为该地区冬季种植的主要油料和粮食作物，其播期和播种工序相似，播种作业时需同时在种床厢面两侧开出用于排水或旱时灌溉用的畦沟。长江中下游地区油菜、小麦播种多在水稻收获后的稻茬田进行，稻茬田土壤黏重板结、秸秆量大，用于北方沙壤性土壤开沟筑垄作业的机具不适用该区域的开畦沟作业。目前用于长江中下游地区油菜、小麦机械化开畦沟作业的方式主要有两种：一种是使用主动旋转开沟机开畦沟，此方法开出沟型稳定，但消耗功率大；另一种是使用入土角为锐角得到单面或双面开畦沟犁进行开畦沟作业，采用此方法开沟简单、轻便，但不能保证开出稳定沟型，且在土壤含水率较大或地表秸秆量大时，土壤与机具之间出现粘附及堵塞的现象。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对上述技术的不足，针对长江中下游地区油菜、小麦机械化播种开畦沟作业功耗大及难以开出稳定沟型等问题，提供一种组合式船形开畦沟装置，适合在油麦兼用播种机上使用，从而能适应于在稻茬田黏重板结土壤的开畦沟作业。

为实现上述目的，本发明所设计的组合式船形开畦沟装置，包括两块对称布置的播种机侧板，以及均支撑在两个播种机侧板之间的机架前横梁和机架后横梁，每块所述播种机侧板的前端和后端均分别设置有开沟前犁和船形开畦沟犁，且每个所述船形开畦沟犁的尾部均铰接有船形托板；

所述开沟前犁为包括前犁犁柱、前犁犁面、前犁侧板、前犁底板及前犁犁托的单面铧式犁，所述前犁底板焊接在前犁梨柱的底部，所述前犁犁柱底部的前犁底板，所述前犁犁托连接前犁犁面和前犁犁柱，所述前犁犁柱的上端插入至播种机侧板前端的前犁固定座内；所述前犁侧板与播种机侧板平行，所述前犁犁面方向偏向播种机机组内侧；

所述船形开畦沟犁的后犁犁柱上端插入至播种机侧板后端的后犁固定座内，所述船形开畦沟犁的后连接板中间部位设有后犁连接座；

所述船形托板包括两块前侧板及两块后侧板，两块前侧板的破土曲面相交的曲线为刃口直线，且两块前侧板和两块后侧板均沿刃口直线所在的平面对称布置；前侧板的后连接边和后侧板的前连接边均与梯形连接板的侧边相连使得两块前侧板与两块后侧板通过梯形连接板连接，且两块后侧板的下底边通过下连接板围合形成闭合的下底面；

所述船形托板还包括横跨在刃口直线上端与梯形连接板中部之间的托板连接杆及焊接在所述下连接板中后部位置的托板连接座，所述托板连接杆的前端部与所述后犁连接座铰接，所述托板连接座与限位调节拉杆的一端铰接，所述限位调节拉杆的另一端与所述后座连接杆一端铰接，所述后座连接杆的另一端焊接在后犁固定座上。

进一步地，所述限位调节拉杆包括中间调节杆及中间调节杆两端的连接头，所述连接头的一端通过螺纹与中间调节杆相连，且螺纹连接处安装有起限位作用的定位螺母。

进一步地，所述开沟前犁的前犁犁面为由直元线沿导曲线按照元线角连续运动形成的犁体曲面，其犁体曲面元线角为40°～45°、导曲线高度H与开度L的比值为1.7～1.8、入土角为20°～30°及导曲线两端点切线夹角Ω为105°～125°。

进一步地，所述两块前侧板的夹角γ等于所述船形开畦沟犁两块破土板的夹角α。

进一步地，所述后侧板的倾斜角度等于所述船形开畦沟犁平土板的倾斜角度。

进一步地，所述前犁犁柱上沿高度方向开设有用于调节机具作业深度的若干前犁调节孔，所述后犁犁柱上沿高度方向开设有用于调节机具作业深度的若干后犁调节孔。

进一步地，所述两块前侧板和所述梯形连接板围合形成的上表面设置有上连接板，所述托板连接杆的中后部焊接在所述上连接板的中间位置。

进一步地，所述后座连接杆与所述后犁固定座之间斜撑有加强板。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明通过开沟前犁破土、翻垡，后置船形开畦沟犁对前犁开出的沟进行翻压形成畦沟沟型，其后连接的船形托板进一步对畦沟进行整形，能开出沟型稳定、沟底干净的畦沟；

2、本发明在黏重板结且含水率高的土壤条件下工作时，开沟前犁、船型畦沟成型器和船形后托板之间不会发生土壤堵塞和粘附的现象，播种机整机通过性能良好；

3、本发明采用开沟前犁、船形开畦沟犁和船形托板组合式开畦沟，便于挂接于播种机上使用，可根据不同土壤作业环境，拆装船形托板，以简化开沟装置结构。

附图说明

图1为本发明组合式船形开畦沟装置的立体结构示意图；

图2为图1的侧视示意图；

图3为图1中开沟前犁的立体结构示意图；

图4为图1中船形开畦沟犁的立体结构示意图；

图5为图4的主视示意图；

图6为图4的左侧示意图；

图7为图4的俯视示意图；

图8为图1中船形托板的立体结构示意图；

图9为图8的主视示意图；

图10为图8的左侧示意图；

图11为图8的俯视示意图；

图12为船形开畦沟犁与船形托板连接示意图；

图13为图12中限位调节拉杆的结构示意图；

图14为开沟前犁元线角变化图；

图15为开沟前犁导曲线设计图；

图16为船形开畦沟犁破土板刃口曲线图；

图17为船形开畦沟犁整形板形成原理图；

图18为船形开畦沟犁整形板导曲线设计图；

图19为本发明组合式船形开畦沟装置的开畦沟效果图。

图中各部件标号如下：播种机侧板1、开沟前犁2(其中：前犁犁柱2a、前犁犁面2b、前犁侧板2c、前犁底板2d、前犁犁托2e、前犁调节孔2f)、机架前横梁3、前犁固定座4、后犁固定座5、船形开畦沟犁(其中：后犁犁柱6a、成型架体6b、破土板6c、刃口曲线6c1、整形板6d、平土板6e、后连接板6f、前连接板6g、下底板6h、后犁调节孔6i)、托板连接杆7、船形托板8(其中：前侧板8a、刃口直线8a1、后侧板8b、上连接板8c、下连接板8d、梯形连接板8e)、限位调节拉杆9(其中：连接头9a、中间调节杆9b、定位螺母9c)、后座连接杆10、机架后横梁11、定位销12、插销13、加强板14、后犁连接座15、托板连接座16、畦沟17、种床带厢面18。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1、图2所示的组合式船形开畦沟装置，包括两块对称布置的播种机侧板1，以及平行支撑在两个播种机侧板1之间的机架前横梁3和机架后横梁11，每块播种机侧板1的前端均设置有开沟前犁2，每块播种机侧板1的后端均设置有船形开畦沟犁6，且每个船形开畦沟犁6的尾部均铰接有船形托板8，两个开沟前犁2、两个船形开畦沟犁6及两个船形托板8均对称布置。

结合图2所示，开沟前犁2为包括焊接为一体的前犁犁柱2a、前犁犁面2b、前犁侧板2c、前犁底板2d及前犁犁托2e的单面铧式犁，前犁底板2d焊接在前犁犁柱2a的底部，前犁犁托2e连接前犁犁面2b和前犁犁柱2a，前犁犁柱2a的上端插入至播种机侧板1前端的前犁固定座4内，通过定位销和插销将前犁犁柱2a固定在前犁固定座4上；如图14、图15所示，前犁犁面2b为由直元线沿导曲线按照元线角连续运动形成的犁体曲面，其犁体曲面元线角为40°～45°、导曲线高度H与开度L的比值为1.7～1.8、入土角为20°～30°及导曲线两端点切线夹角Ω为105°～125°，同时，前犁侧板2c与播种机侧板1平行，前犁犁面2b方向偏向播种机机组(即厢面)内侧；另外，前犁犁柱2a上沿高度方向开设有用于调节机具作业深度的若干前犁调节孔2f。

船形开畦沟犁6为中国发明专利申请(公开号106105500A、公开日2016.11.16)公开的一种播种时同步开畦沟用船形畦沟成型装置，如图4、5、6、7所示，包括后犁犁柱6a及后犁犁柱6a的成型架体6b。结合图2、图3所示，成型架体6b包括前部触土模块的两块破土板6c、中部触土模块的两块整形板6d及后部触土模块的两块平土板6e，两块破土板6c的破土曲面相交的曲线为刃口曲线6c1，且两块破土板6c、两块整形板6d及两块平土板6e均沿刃口曲线6c1所在的平面对称布置；两块破土板6c与两块整形板6d通过前连接板6g连接，即破土板6c的连接边、整形板6d的前连接边均与前连接板6g的侧边相连，两块整形板6d与两块平土板6e通过后连接板6f连接，即整形板6d的后连接边、平土板6e的连接边均与后连接板6f的侧边相连，且平土板6e垂直于后连接板6f；同时，两块破土板6c的连接边的下底端及前连接板6g的下底端汇于刃口的底端，后连接板6f的下底边与两块整形板6d的下底边通过下底板6h围合形成闭合的下底面，即两块破土板6c、两块整形板6d和两块平土板6e通过前连接板6g、后连接板6f及下底板6h焊接形成闭合的船型结构，其原理在此不再赘述。另外，本实施例中船形开畦沟犁6的后犁犁柱6a上端插入至播种机侧板1后端的后犁固定座5内，通过定位销和插销将后犁犁柱6a固定在后犁固定座5上，同时，后犁犁柱6a上沿高度方向开设有用于调节机具作业深度的若干后犁调节孔6i，并且，后连接板6f中间部位焊接有后犁连接座15。

结合图8、图9、图10级图11所示，船形托板8包括两块前侧板8a及两块后侧板8b，两块前侧板8a的破土曲面相交的曲线为刃口直线8a1，且两块前侧板8a和两块后侧板8b均沿刃口直线8a1所在的平面对称布置；前侧板8a的后连接边和后侧板2b的前连接边均与梯形连接板8e的侧边相连使得两块前侧板8a与两块后侧板8b通过梯形连接板8e连接，且两块后侧板8b的下底边通过下连接板8d围合形成闭合的下底面；另外，船形托板8还包括横跨在刃口直线8a1上端与梯形连接板8e中部之间的托板连接杆7及焊接在下连接板8d中后部位置的托板连接座16，本实施例中，两块前侧板8a和梯形连接板8e围合形成的上表面设置有上连接板8c，而托板连接杆7的中后部焊接在上连接板8c的中间位置。另外，两块前侧板8a的夹角γ等于船形开畦沟犁6两块破土板6c的夹角α，而后侧板8b向内的倾斜角度等于船形开畦沟犁6平土板6e向内的倾斜角度。

如图12所示，托板连接杆7的前端部与船形开畦沟犁6后连接板6f中间部位的后犁连接座15铰接，托板连接座16与限位调节拉杆9的一端铰接，限位调节拉杆9的另一端与后座连接杆10一端铰接，后座连接杆10的另一端焊接在后犁固定座5上，后座连接杆10与后犁固定座5之间斜撑有加强板14。本实施例中，结合图13所示，限位调节拉杆包括中间调节杆9b及中间调节杆9b两端的连接头9a，连接头9a的一端通过螺纹与中间调节杆9b相连，且螺纹连接处安装有起限位作用的定位螺母9c；即中间调节杆9b一端的连接头的另一端与托板连接座16铰接，中间调节杆9b另一端的连接头的另一端与后座连接杆10铰接。通过调节限位调节拉杆9的长度以保证船形托板8的下连接板8d与水平地表平行，从而对开出畦沟的沟底进行整形。

再次如图14、图15所示，开沟前犁2的犁体曲面元线角Φ的变化为40°～45°，导曲线高度H为211mm，开度L为121mm，导曲线两端点切线夹角Ω为115°，铧刃入土角为30°，犁体耕宽为170mm，作业时调整开沟前犁2耕深在180～220mm。

如图16所示，船形开畦沟犁6的主要切土模块两块破土板6c形成的刃口曲线为指数函数曲线，对称布置的破土板6c夹角α为40°，曲线的起始滑切角γ_A为25°、终止滑切角γ_B为45°，曲线纵向尺寸a为200mm，破土板的高h为330mm。如图17、图18所示，船形开畦沟犁6的主要触土模块整形板6d的曲面为由水平直元线法形成的犁体曲面，直元线EE'沿导曲线AA'按照元线角θ逐渐减小的规律形成犁体曲面ABCD，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为直线AB与水平面的夹角，其值为76.4°。最小元线角θ_min为直线CD与水平面的夹角，其值为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°。

再次如图8及图11所示，船形托板8的主要分土模块前侧板8a形成的刃口直线8a1，对称布置的两块前侧板8a的夹角γ等于船形开畦沟犁6两块破土板6c的夹角α，为40°，主要触土面两块后侧板8b长度为220mm。

本实施例的具体配置方式为：两组组合式船形开畦沟装置对称安装于播种机两侧，宽幅为2300mm，开沟前犁2与船形开畦沟犁6前后间距650mm，在拖拉机的牵引下，完成开畦沟作业。开沟前犁2对未耕地土壤进行破土、翻垡形成初步沟型，后置船形开畦沟犁6对开出的沟进一步进行挤压成型，其后连接的船形托板进一步对畦沟进行整形。经多次试验开出如图19的畦沟，呈上宽250～300mm、下宽100～110mm、深180～220mm的梯形畦沟17，且种床带厢面18宽度W为1900～2000mm，沟底干净、沟壁平滑且沟深一致，能有效抑制土壤回流，符合油菜、小麦种植开畦沟的要求。并且在黏重板结且含水率高的土壤条件下工作时，开沟前犁、船型畦沟成型器和船形后托板之间不会发生土壤堵塞和粘附的现象，播种机整机通过性能良好；而船形托板8为可拆卸部件，根据实际作业的需要，可进行加装或拆卸。