典型草原区放牧退化羊草草原履带式切根装置的刀具系统的制作方法

本发明属于草原生态治理与恢复技术领域，具体涉及一种典型草原区放牧退化羊草草原履带式切根装置的刀具系统。

背景技术

我国草地资源丰富，拥有各类天然草地近4亿平方公顷，占国土面积的41.7％，分别是耕地面积和森林面积的3.2倍和2.5倍，草地资源的总量和人均占有量，均居其他土地资源的首位。

然而，截至2007年，虽然全国已有20％左右的可利用草原实施了禁牧、休牧和划区轮牧等保护措施，但由于气候变暖、降雨减少，加上长期过载放牧以及人为破坏，导致草原“三化”(退化、沙化、盐渍化)现象严重。

据农业部的监测显示，我国天然草地的干草单产已经由上世纪80年代中期的900公斤/平方公顷降至2007年的760公斤/平方公顷，载畜能力平均仅为0.59羊单位/平方公顷(新西兰为10羊单位/平方公顷左右)，我国的有识之士都已经认识到了这个问题的严重性，都在采取积极措施来拯救、治理草地，其中，针对最优质、面积最大的羊草群落的通常处理方法是切根处理，即利用机械设备切断羊草在土壤中盘根错节的复杂根系，同时打破板结的土壤，使得土壤恢复透气性，使得土壤朝着利于植被生长的方向改善；

现有技术中，为了完成这一工作，一般都选用旋转切刀，旋转方向与拖拉机等机车的行进方向一致，最终在草地上留下几条平行的痕迹线，如申请号为“200910137581.2”名称为“一种改良板结性退化草地的方法及专用弹齿”的中国专利，如申请号为“201110353361.0”名称为“一种退化草地的复式改良方法及专用草地作业机”的中国专利，又如申请号为“201210581050.4”名称为“草地切根施肥补播复作业机械”的中国专利等等；这些现有技术文献中记载的方案，由于切刀是旋转的，在实际工作过程中，或多或少都会带出一下泥土，如果遇到一些特殊地质区域，还会导致翻垡、抛土等现象，对草地土壤扰动大，易引起草地植被受损、草地土壤沙化；

另外，根据这些现有技术方案记载，切削机械的一次行程过程中，切根的切痕只能沿着一个方向延伸，彼此都是平行的，不能有多个方向的切痕，切根的效果有待提高。

由于上述原因，本发明人对现有的切根设备做了深入研究，以期待设计出一种能够接收上述问题的，可以不仅仅沿着纵向方向进行切根，还可以沿着横向方向进行切根作业的切根装置，该切根装置的切刀在竖直方向上移动，并且不能阻碍设备整体的正常行进。

技术实现要素：

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种典型草原区放牧退化羊草草原履带式切根装置的刀具系统，所述刀具系统中设置有刀架，在刀架底部设置有并排的切刀，且所述切刀可随着刀架在竖直方向上往复移动；在所述刀架上方设置有滑杆，在所述切削支架上设置有容纳滑杆的滑道，通过滑杆和滑道的配合确保刀架及切刀只能在竖直方向上滑动切削，在所述刀架上还设置有带有齿条的驱动杆，所述驱动部包括驱动电机，在所述驱动电机上设置有与所述齿条相啮合的齿轮，通过齿轮齿条进行传动，通过电机的正转与反转控制刀架快速上下移动，从而完成切刀的快速切削作业；将所述刀具系统安装在切根装置的履带上，即可实现正常连续行进与横向切削的同步进行，从而完成本发明。

具体来说，本发明的目的在于提供一种典型草原区放牧退化羊草草原履带式切根装置的刀具系统，该装置包括主体框架1，在所述主体框架1下方两侧各设置有至少两个行走轮2，

该装置还包括至少两个被所述行走轮2撑紧的履带3；

在所述履带3内侧，在两个行走轮2之间设置自走切削部4；

所述自走切削部4在所述履带3上行走，自走切削部4包括切削支架41，切削支架41上设置有刀具系统，其特征在于，所述刀具系统包括切刀5和控制所述切刀5沿竖直方向往复移动的刀具驱动部47。

其中，所述刀具系统还包括刀架6，所述切刀5并排设置并固定在刀架6的底部，且所述切刀5随着刀架6在竖直方向上往复移动，

在所述刀架6上方设置有滑杆61，在所述切削支架41上设置有容纳滑杆61的滑道62，所述滑道呈圆筒状，所述滑道62的内径尺寸大于或等于所述滑杆61的外径尺寸，所述滑杆61可在滑道62内往复滑动。

其中，在所述切削支架41上，在所述刀架6的上方设置有上限位块63，

在所述切削支架41上，在所述刀架6的下方设置有下限位块64，

通过上限位块63和下限位块64限定所述刀架6在竖直方向的滑道行程。

其中，在所述刀架6上还设置有竖直的驱动杆65，

在所述驱动杆65上设置有齿条66；

所述刀具驱动部47包括驱动电机，在所述驱动电机上设置有与所述齿条66相啮合的齿轮67。

其中，在所述切削支架41下方两侧各设置有至少两个滚轮42，

在所述履带3内侧设置有环状豁槽31，

所述滚轮42一端嵌入到所述环状豁槽31内，并可沿着所述环状豁槽31滚动。

优选地，所述环状豁槽31的宽度尺寸从内向外逐渐增大；

所述滚轮42的厚度尺寸从轴心向边缘逐渐变小；

优选地，所述环状豁槽的深度尺寸小于滚轮42的半径尺寸。

其中，在所述切削支架41上安装有驱动滚轮42沿着环状豁槽31滚动的驱动机构，

在所述切削支架41的下方侧部安装有下感应装置43，

在所述履带3上，每隔预定距离设置有下感应触点32，

所述下感应装置43用于在感应到所述下感应触点32位于其下方时，通过驱动机构控制所述自走切削部4停止移动，并控制切刀5竖直向下切断羊草根茎；

在切削作业完成后，所述驱动机构可控制自走切削部4继续沿着环状豁槽31向前移动。

其中，在所述主体框架1上，在所述自走切削部4前方设置有前感应触点11，

所述自走切削部4还包括设置在其前端的前感应装置44，

所述前感应装置44用于在感应其自身与前感应触点11之间的距离，当所述距离小于预设的前警戒值时，控制所述自走切削部4停车，

在所述距离大于预设的前警戒值时，控制所述自走切削部4降速向前移动。

其中，在所述主体框架1上，在所述自走切削部4后方设置有后感应触点12，

所述自走切削部4还包括设置在其后端的后感应装置45，

所述后感应装置45用于在感应其自身与后感应触点12之间的距离，当所述距离小于预设的后警戒值时，控制所述自走切削部4加速向前移动。

其中，在所述主体框架1底部设置有电磁铁13，

在所述切削支架41顶部设置有铁板46，

在所述电磁铁13和铁板46之间留有预定间隙；

所述电磁铁13通电工作时，通过吸引铁板46使得所述自走切削部4整体上移，固定在电磁铁13上，并使得所述滚轮42从环状豁槽31中脱离。

其中，在所述主体框架1的前端和/或后端设置有沿着行进方向切削的旋转切削部。

本发明所具有的有益效果包括：

(1)根据本发明提供的典型草原区放牧退化羊草草原履带式切根装置的刀具系统上设置有可竖直切刀的刀具，该刀具可以沿着任意方向设置，并且可以在不停车的情况下执行切根作业；

(2)根据本发明提供的典型草原区放牧退化羊草草原履带式切根装置的刀具系统上设置有履带，且履带中的行走轮之间留有空隙，以便放置执行切削作业的设备；

(3)根据本发明提供的典型草原区放牧退化羊草草原履带式切根装置的刀具系统上设置有电磁铁，可将切削作业设备从履带上提取出来，使之与履带脱离，以使得带有履带的装置在执行转向等特殊操作时不会损坏切削作业设备。

附图说明

图1示出根据本发明一种优选实施方式的典型草原区放牧退化羊草草原履带式切根装置整体结构示意图；

图2示出根据本发明一种优选实施方式的典型草原区放牧退化羊草草原履带式切根装置的刀具系统中滚轮与环状豁槽接触位置的局部剖视放大图；

图3示出根据本发明一种优选实施方式的典型草原区放牧退化羊草草原履带式切根装置的刀具系统中自走切削部位置的俯视剖视图；

图4示出根据本发明一种优选实施方式的典型草原区放牧退化羊草草原履带式切根装置的刀具系统的整体结构示意图；

图5示出图中驱动杆和齿轮处的局部放大图。

附图标号说明：

1-主体框架

11-前感应触点

12-后感应触点

13-电磁铁

2-行走轮

3-履带

31-环状豁槽

32-下感应触点

4-自走切削部

41-切削支架

42-滚轮

43-下感应装置

44-前感应装置

45-后感应装置

46-铁板

47-刀具驱动部

5-切刀

6-刀架

61-滑杆

62-滑道

63-上限位块

64-下限位块

65-驱动杆

66-齿条

67-齿轮

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

根据本发明提供的一种典型草原区放牧退化羊草草原履带式切根装置的刀具系统，如图1中所示，该装置包括主体框架1，在所述主体框架1下方两侧各设置有至少两个行走轮2，

该装置还包括至少两个被所述行走轮2撑紧的履带3；本发明中优选地设置有四个行走轮，分为两组，分别撑紧两个履带，进一步优选地，所述履带为橡胶履带，以避免车身过重压坏草场；

其中，在所述履带3内侧，在两个行走轮2之间设置自走切削部4，如图1中所示；

所述自走切削部4在所述履带3上行走，其上设置有切刀5，可控制该切刀5竖直向下切断羊草根茎。所述自走切削部4只能沿着履带方向按照直线方向行走。

在一个优选的实施方式中，如图1、图2中、图3和图4中所示，自走切削部4包括切削支架41，切削支架41上设置有刀具系统，所述刀具系统包括切刀5和控制所述切刀5沿竖直方向往复移动的刀具驱动部47；

优选地，如图4中所示，所述刀具系统还包括刀架6，所述切刀5并排设置并固定在刀架6的底部，且所述切刀5随着刀架6在竖直方向上往复移动，更优选地，切刀5和刀架6是一体的。

在所述刀架6上方设置有滑杆61，在所述切削支架41上设置有容纳滑杆61的滑道62，所述滑道呈圆筒状，所述滑道62的内径尺寸大于或等于所述滑杆61的外径尺寸，所述滑杆61可在滑道62内往复滑动，滑杆61和滑道62都是设置设置的，在滑杆和滑道之间设置有润滑油。优选地，所述滑杆61和滑道62分别设置有两个或者4个；

在一个优选的实施方式中，如图4中所示，在所述切削支架41上，在所述刀架6的上方设置有上限位块63，

在所述切削支架41上，在所述刀架6的下方设置有下限位块64，

通过上限位块63和下限位块64限定所述刀架6在竖直方向的滑道行程。所述上限位块63和下限位块64都属于物理限位，是硬限位，在刀架及切刀的正常工作过程中，该上限位块63和下限位块64都是不起作用的，通过电机的旋转圈数即可控制刀架在上下移动过程中不会碰触到该上限位块63和下限位块64；设置上限位块63和下限位块64的目的在于当电机失效或者其他特殊状况时，通过上限位块63和下限位块64限定住切刀的走向，防止意外损坏。

在一个优选的实施方式中，如图4和图5中所示，

在所述刀架6上还设置有竖直的驱动杆65，所述驱动杆65位于刀架顶部中间位置；

在所述驱动杆65上设置有齿条66；

所述刀具驱动部47包括驱动电机，在所述驱动电机上设置有与所述齿条66相啮合的齿轮67，通过通过齿轮齿条进行传动，能够把电机的旋转力矩转化为刀架在竖直方向上的往复力矩；通过电机的正转与反转控制刀架快速上下移动，从而完成切刀的快速切削作业。

在所述切削支架41下方两侧各设置有至少两个滚轮42，优选地，所述滚轮42共有4个，每侧各有两个；

在所述履带3内侧设置有环状豁槽31，该环状豁槽31沿着履带行进方向开设，

所述滚轮42一端嵌入到所述环状豁槽31内，并可沿着所述环状豁槽31滚动，由于平铺在地面上的部分履带呈长条状，其上的环状豁槽31也呈长条状，而所述自走切削部4一直在所述平铺在地面上的部分履带移动，其上的滚轮42自然一直在该段履带上的环状豁槽31内滚动。

在一个优选的实施方式中，如图2中所示，所述环状豁槽31的宽度尺寸从内向外逐渐增大；即该环状豁槽31的横截面为上端开口较大，下端向内收拢的凹陷结构；

所述滚轮42的厚度尺寸从轴心向边缘逐渐变小，其渐变幅度与所述环状豁槽31相匹配；

优选地，所述环状豁槽的深度尺寸小于滚轮42的半径尺寸，即所述滚轮只有一小半伸入到所述环状豁槽内，所述滚轮的滚动轴裸露在外。

在一个优选的实施方式中，如图1中所示，在所述切削支架41上安装有驱动滚轮42沿着环状豁槽31滚动的驱动机构，

在所述切削支架41的下方侧部安装有下感应装置43，

在所述履带3上，每隔预定距离设置有下感应触点32，

所述下感应装置43用于在感应到所述下感应触点32位于其下方时，通过驱动机构控制所述自走切削部4停止移动，并控制切刀5竖直向下切断羊草根茎；即控制电机正转，刀架及切刀向下移动，切断羊草根茎，并在移动至向下的极限位置后，电机反转，使得刀架及切刀回复到原始位置。

在切削作业完成后，所述驱动机构可控制自走切削部4继续沿着环状豁槽31向前移动。所述切削作业是指切刀竖直向下切断羊草根茎，再快速回复原位的一次往复过程。本发明中所述的下感应装置43和下感应触点32都是工控领域的常用器件，可以有多种工作原理，本发明中优选地设置为红外线传感器，即一个用于收发红外线，一个用于反射红外线；

本发明中，所述前方为正常工作时的行进方向，如图1中所示。

在一个优选的实施方式中，如图1中所示，在所述主体框架1上，在所述自走切削部4前方设置有前感应触点11，

所述自走切削部4还包括设置在其前端的前感应装置44，

所述前感应装置44用于在感应其自身与前感应触点11之间的距离，当所述距离小于预设的前警戒值时，控制所述自走切削部4停车，

在所述距离大于预设的前警戒值时，控制所述自走切削部4降速向前移动。本发明中所述的前感应装置44和前感应触点11都是工控领域的常用器件，可以有多种工作原理，本发明中优选地设置为红外线传感器，即一个用于收发红外线，一个用于反射红外线；

本发明中所述的前警戒值可以根据设备的型号及预设的行进速度进行设定，如30～40cm；

优选地，所述自走切削部4具有2个以上的档位，不同档位对应的行进速度不同，所述自走切削部4的档位与本发明提供的切根装置的档位相对应，至少其档位数量保持一致；在相同的档位下，所述自走切削部4的行进速度高于本发明提供的切根装置的行进速度。

进一步优选地，在所述主体框架1上，在所述前感应触点11附近还设置有机械限位装置，该装置设置在自走切削部4移动路径的前方，能够从物理上防止自走切削部4碰撞到行走轮。

在一个优选的实施方式中，如图1中所示，在所述主体框架1上，在所述自走切削部4后方设置有后感应触点12，

所述自走切削部4还包括设置在其后端的后感应装置45，

所述后感应装置45用于在感应其自身与后感应触点12之间的距离，当所述距离小于预设的后警戒值时，控制所述自走切削部4加速向前移动。

本发明中所述的降速和加速是指降低或者提高一个档位。

本发明中所述的后感应触点12和后感应装置45都是工控领域的常用器件，可以有多种工作原理，本发明中优选地设置为红外线传感器，即一个用于收发红外线，一个用于反射红外线。

进一步优选地，当所述自走切削部4加速向前移动时，如果仍然不能缩小后感应装置45与后感应触点12之间的距离，自动启动电磁铁13，并提示操作者。即在切削装置的操作面板上显示当前电磁铁13启动工作的状态。

在一个优选的实施方式中，如图1中所示，在所述主体框架1底部设置有电磁铁13，

在所述切削支架41顶部设置有铁板46，

在所述电磁铁13和铁板46之间留有预定间隙；

所述电磁铁13通电工作时，通过吸引铁板46使得所述自走切削部4整体上移，固定在电磁铁13上，并使得所述滚轮42从环状豁槽31中脱离。

所述电磁铁的面积大于所述铁片的面积，或者所述电磁铁的长度大于所述铁片的长度，以确保自走切削部4在任意位置时都能够通过电磁铁进行抓取，确保设备安全平稳运行。

在一个优选的实施方式中，如图4中所示，在所述切削支架41底部安装有竖直设置的切刀5，所述切刀5位于两条履带3之间；

优选地，在所述刀架6上设置有多个切刀5，各个切刀5的底端齐平，以便同时执行切削作业。

优选地，在所述切削支架41底部安装有至少两排刀架6，各个刀架都同步工作，即同步地在竖直方向上往复移动。

在一个优选的实施方式中，在所述主体框架1的前端和/或后端设置有沿着行进方向切削的旋转切削部，该旋转切削部可以为现有技术中的旋转切削部，如背景技术中涉及的专利文献中所记载的旋转切削刀具。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前”“后”等指示的方位或位置关系为基于本实用新型工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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。

以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。