适用于秸秆覆盖农田地表的仿生拨茬轮的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属农业机械技术领域，具体涉及一种适用于秸杆覆盖农田地表的仿生旋转 拨茬部件，具体地说是一种模仿鼹鼠爪趾挖掘运动特征的旋转拨茬部件。
【背景技术】
[0002] 在实施保护性耕作的地块中，地表覆盖有大量，播种机在未清除的地块作业时，其 开沟器容易堵塞，影响播种机作业质量。现有免耕播种机所采用的清茬草机构，通过外形优 化和参数改进，可以提高清茬效果。如：一种仿形爪式浮动清茬、草机构CN 101336575,利 用一对"八"字型拨草轮清除种床杂草。
[0003] 仿生学研宄表明，土壤动物在其挖掘过程中，其爪趾挖掘曲线具有较低的切 削阻力。通过分析并模拟典型土壤动物的几何结构和运动学特征，可以优化爪趾-土 壤接触曲线达到更好的挖掘效果。如：一种具有仿生几何结构的耕作旋转工作部件 200910066892. 4,通过模仿鼹鼠爪趾的几何结构，可以在保证耕作质量的前提下，大大减小 耕作作业时的能量消耗。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种模仿鼹鼠挖掘过程曲线、具有拨茬和抛茬功能的，适用 于覆盖有秸杆的农田地表的仿生旋转拨茬部件。本发明所公开的仿生旋转拨茬部件，其拨 茬片的外边缘借鉴了鼹鼠挖掘轨迹的曲线形状，作业时具有拨茬和抛茬功能，可以有效地 扫除作业区域的秸杆、残茬以及土块，装在免耕播种机施肥开沟器或播种开沟器前，可以提 高免耕播种机的通过性能。该部件具有结构简单、无须附加动力、动土量小、防堵性好等优 点。本发明综合机械优化设计与工程仿生的优点，模仿土壤动物鼹鼠爪趾的运动特征，设 计一种仿鼹鼠爪趾挖掘运动曲线的旋转拨茬轮，拨茬轮的部分外缘曲线仿鼹鼠挖掘过程曲 线，能提高免耕播种机作业时农田地表秸杆的清除效果。
[0005] 本发明由螺钉I 1、密封圈2、螺钉II 3、轴承端盖4、轴承5、支撑轴6、拨茬片7、拨 茬盘8和防尘盖9组成，其特征在于其中拨茬片7为3-9个，螺钉I 1为6个，螺钉II 3为4 个；拨茬片7均布并固接于拨茬盘8的主体14外圈中部，拨茬片7正面一侧表面设有凸包 10 ;轴承5外圈与拨茬盘8的中心孔I 11固接，轴承5外圈轴向由拨茬盘8的凸台13和轴 承端盖4限位；轴承5内圈与支撑轴6的台阶轴III 18固接，轴承端盖4的中心孔套于支撑 轴6的台阶轴I 16,并经螺钉II 3与拨茬盘8上端固接；密封圈2的中心孔套于支撑轴6的 台阶轴I 16,并经螺钉I 1与轴承端盖4固接；防尘盖9与拨茬盘8的主体14下端固接。
[0006] 所述的拨茬片7为空间三维立体结构，边缘由直线AB、圆弧BC、曲线⑶和螺旋线 eD组成，其中直线AB、圆弧BC、曲线⑶由拨茬片7在垂直于拨茬盘8轴线的平面上投影所 得；在垂直于拨茬盘8轴线的平面上投影，直线AB与拨茬盘8中心径向过A点的放射线ee 角α为15°，放射线OA半径为330mm，直线AB长度为60mm;圆弧BC为半径为48mm的圆 上的一段弧，其圆心角为50. 4° ;圆弧BC在B点与直线AB相切，圆弧BC的C点与仿鼹鼠 挖掘轨迹曲线CD在C点重合；CD为仿鼹鼠挖掘轨迹曲线，在垂直于轮轴线的投影面上，得 到曲线CD的投影方程式为：
[0007] X = -0. 0001y3+0. 0017y2+l. 3326y+15. 3498
[0008] 其中：y属于[17. 6,98]，单位为mm ;
[0009] 取笛卡尔直角坐标系OXYZ，坐标原点O位于防尘盖9底面的中心，Z轴为拨茬盘8 轴向方向，X、Y轴分别为拨茬盘8径向方向；直线AB的A点在YOZ面上；螺旋线AD方程式 为：
【主权项】
1. 一种适用于秸杆覆盖农田地表的仿生拨茬轮，由螺钉I (1)、密封圈（2)、螺钉 II (3)、轴承端盖（4)、轴承（5)、支撑轴（6)、拨茬片（7)、拨茬盘⑶和防尘盖（9)组成，其 特征在于其中拨茬片（7)为3-9个，螺钉I (1)为6个，螺钉II (3)为4个；拨茬片（7)均布 并固接于拨茬盘（8)的主体（14)外圈中部，拨茬片（7)正面一侧表面设有凸包（10);轴承 (5)外圈与拨茬盘⑶的中心孔I (11)固接，轴承（5)外圈轴向由拨茬盘⑶的凸台（13) 和轴承端盖（4)限位；轴承（5)内圈与支撑轴（6)的台阶轴III (18)固接，轴承端盖（4)的 中心孔套于支撑轴（6)的台阶轴I (16)，并经螺钉II (3)与拨茬盘（8)上端固接；密封圈 ⑵的中心孔套于支撑轴（6)的台阶轴I (16)，并经螺钉I (1)与轴承端盖⑷固接；防尘 盖（9)与拨茬盘⑶的主体（14)下端固接。
2. 按权利要求1所述的适用于秸杆覆盖农田地表的仿生拨茬轮，其特征在于所述的拨 茬片⑵为空间三维立体结构，边缘由直线AB、圆弧BC、曲线⑶和螺旋线eD组成，其中直 线AB、圆弧BC、曲线⑶由拨茬片（7)在垂直于拨茬盘⑶轴线的平面上投影所得；在垂直 于拨茬盘（8)轴线的平面上投影，直线AB与拨茬盘（8)中心径向过A点的放射线ee角a 为15°，放射线OA半径为330mm，直线AB长度为60mm ;圆弧BC为半径为48mm的圆上的一 段弧，其圆心角为50. 4° ;圆弧BC在B点与直线AB相切，圆弧BC的C点与仿鼹鼠挖掘轨 迹曲线CD在C点重合；CD为仿鼹鼠挖掘轨迹曲线，在垂直于轮轴线的投影面上，得到曲线 CD的投影方程式为： X = -0. 0001y3+0. 0017y2+l. 3326y+15. 3498 其中：y属于[17. 6,98]，单位为mm; 取笛卡尔直角坐标系0XYZ，坐标原点0位于防尘盖（9)底面的中心，Z轴为拨茬盘（8) 轴向方向，X、Y轴分别为拨茬盘⑶径向方向；直线AB的A点在YOZ面上；螺旋线AD方程 式为：
其中：9属于[n /6，JT /2]，单位为弧度； 拨茬片（7)的空间曲面是由曲线AE按照螺旋线AD扫掠而生成的，即曲线AE沿着螺旋 线AD，由A扫掠到D，在所选坐标系中，曲线AE与平面YOZ平行，曲线AE的方程式为：
其中：y属于[40,120]，单位为mm〇
3. 按权利要求1所述的适用于秸杆覆盖农田地表的仿生拨茬轮，其特征在于所述的一 个拨茬片（7)正面与相邻的另一个拨茬片（7)反面的间距（L)为30-60mm，拨茬片（7)的厚 度为3_9mm。
4. 按权利要求1所述的适用于秸杆覆盖农田地表的仿生拨茬轮，其特征在于所述的拨 茬轮的外圆直径为280-350mm。
5. 按权利要求1所述的适用于秸杆覆盖农田地表的仿生拨茬轮，其特征在于所述的 凸包（10)为半球型凸包（19)、水滴型凸包（22)、短条型凸包（25)、长条型凸包（28)，每列 凸包上的中心点与拨茬片（7)边缘曲线的距离相等；其中半球型凸包（19)为半径3mm的 半球，内侧半球型凸包列（21)的每个凸包的中心点与拨茬片（7)边缘曲线上点的距离为 10mm，外侧半球型凸包列（20)的每个凸包的中心点与拨茬片（7)边缘曲线上点的距离为 20mm;内侧半球型凸包列（21)的半球型凸包（19)为4-7个，外侧半球型凸包列（20)的半 球型凸包（19)为6-10个；水滴型凸包（22)为四分之一半球体与半圆锥体光滑相接而成， 所述的半球体半径为3mm，圆锥体底面半径为3mm，高为7mm;外侧水滴型凸包列（23)的每 个凸包的中心点与拨茬片（7)边缘曲线上点的距离均为20mm，内侧水滴型凸包列（24)的每 个凸包的中心点与拨茬片（7)边缘曲线上点的距离均为IOmm;内侧水滴型凸包列（24)的 水滴型凸包（22)为4-7个，外侧水滴型凸包列（23)的水滴型凸包（22)为6-10个；短条型 凸包（25)为长10mm，宽5mm，高3mm的立方体，外侧短条型凸包列（26)的每个凸包的中心 点与拨茬片（7)边缘曲线上点的距离均为10mm，内侧短条型凸包列（27)的每个凸包的中 心点与拨茬片（7)边缘曲线上点的距离均为20mm;内侧短条型凸包列（27)的短条型凸包 (25)为4-7个，外侧短条型凸包列（26)的短条型凸包（25)为6-10个；长条型凸包（28)截 面为半径为3_的半圆，外侧长条型凸包列（29)的半圆截面圆心处所在曲线与拨茬片（7) 边缘曲线的距离为l〇mm，内侧长条型凸包列（30)的半圆截面圆心处所在曲线与拨茬片（7) 边缘曲线的距离为20mm。
6.按权利要求1所述的适用于秸杆覆盖农田地表的仿生拨茬轮，其特征在于所述的凸 包（10)的材料为1608橡胶（GB5574-85)。
【专利摘要】适用于秸秆覆盖农田地表的仿生拨茬轮属农业机械技术领域，本发明拨茬片均布并固接于拨茬盘的主体外圈中部，拨茬片正面一侧表面设有凸包；轴承外圈与拨茬盘的中心孔Ⅰ固接，轴承外圈轴向由拨茬盘的凸台和轴承端盖限位；轴承内圈与支撑轴的台阶轴Ⅲ固接，轴承端盖的中心孔套于支撑轴的台阶轴Ⅰ，并经螺钉Ⅱ与拨茬盘上端固接；密封圈的中心孔套于支撑轴的台阶轴Ⅰ，并经螺钉Ⅰ与轴承端盖固接；防尘盖与拨茬盘的主体下端固接；本发明拨茬效率高，柔性拔除根茬和秸秆的效果显著，可有效防止的卡堵和堆积，拨茬片外侧仿鼹鼠挖掘轨迹的曲线使切土阻力小，且可降低拨茬片对土壤的搅动。
【IPC分类】A01B43-00
【公开号】CN104813765
【申请号】CN201510239525
【发明人】贾洪雷, 李杨, 齐江涛, 范旭辉, 袁洪方, 庄健, 郭明卓, 张哲 , 闫宏伟
【申请人】吉林大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年5月12日