[發明專利]一種變曲率減阻圓盤犁

有效

• 申請號: 201410477303.2
• 申請日: 2014-09-18
• 公開（公告）號: CN104221509B
• 公開（公告）日: 2016-10-19
• 發明（設計）人: 郭志軍;余浩;李洪濤;倪利偉;張陽;李濤
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: A01B15/16
• 分類號: A01B15/16
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 羅民健

技術領域

本發明涉及農用耕整地機械，尤其涉及一種變曲率減阻圓盤犁。

背景技術

目前，隨著現代化農業技術向節能降耗、可持續、綠色環保方向發展，對農業耕作機械的作業質量和要求也在不斷的提高，特別是對各種典型的土壤工作部件提出了更高的要求。圓盤犁是一種使用范圍僅次于鏵式犁的典型農業機械土壤耕地機械，作業時，圓盤形犁片旋轉運動對土壤進行耕翻作業，切土刃長，能夠越過障礙物，特別適用于鏵式犁無法工作的復雜農田的翻耕作業。然而，由于傳統球面圓盤犁片入土能力差，磨損嚴重、工作阻力大，球面圓盤犁側向力大較難平衡，耕深淺，黏重土壤粘土嚴重，限制圓盤犁使用范圍，無法在廣大旱作區推廣應用。

國標所規定的圓盤犁其盤面為球面，即觸土曲面各點具有恒定的曲率或曲率半徑，實際使用、研究和試驗均表明，這種恒定曲率的球面作為圓盤犁觸土曲面時，表現出明顯的工作阻力大以及土壤粘附嚴重的現象，降低了耕作效果。圓盤犁的工作阻力主要來源于兩個方面：一個是圓盤犁周緣刃口對土壤的剪切破壞土壤；另一個是土壤沿觸土曲面運動摩擦阻力。上述這兩個阻力在圓盤犁表面均有體現。圓盤犁工作過程中的阻力除了與土壤本身的屬性有關，還與圓盤犁的周緣刃口及觸土曲面在空間的幾何形狀有關。

發明內容

本發明為了解決現有技術中圓盤犁耕作阻力大和土壤粘附嚴重的問題，提供一種以變曲率曲線代替傳統的拋物線作為犁體曲面準線的減阻圓盤犁。

本發明為解決上述問題所采用的技術方案為：一種變曲率減阻圓盤犁，包括一體結構的圓盤犁本體，圓盤犁本體的中心為用于與動力裝置連接的呈平板狀的裝配部分，圓盤犁本體的外緣周面為用于破土的切削部分，裝配部分與切削部分之間為等厚度的翻土部分，翻土部分中相對設置的凸凹兩面分別為外觸土曲面和內觸土曲面，內觸土曲面是由導曲線沿圓盤犁本體的中心連續旋轉運動360°得到的曲面，該導曲線符合方程???????????????????????????????????????????????，其中，x的取值范圍為0~18。

進一步的，所述的導曲線是在x取值范圍為0~18mm內，在x和f(x)方向分別縮放相同比例得到的曲線段。

所述圓盤犁本體的入土角為20~45°，副入土角為3°，其中，圓盤犁本體的入土角是指，當工作時的圓盤犁被豎直放置時，翻土部分的內觸土曲面的入土端的最底點的切線與水平線的夾角；圓盤犁本體的副入土角是指，當工作時的圓盤犁被豎直放置時，翻土部分的外觸土曲面的入土端的最底點的切線與水平線的夾角。

所述裝配部分的中心設有軸孔，且裝配部分上沿其周面均布有犁片固定孔。

本發明中，通過環形的翻土部分直徑的截面為等厚度，當翻土部分的厚度≤5mm，切削部分的厚度≤0.8mm。當翻土部分的厚度＞5mm，切削部分的厚度≤1mm。

本發明的有益效果為：

其一、本發明中，具有變曲率特性的內觸土曲面，在圓盤犁工作過程中，改變了傳統的球面圓盤犁內觸土曲面上運動土壤應力集中性，使得土壤在沿著內觸土曲面運動過程中產生波動效應，達到破碎土壤目的，防止土壤粘附。

其二、通過調整變曲率曲線端的縮放倍數，可更合理地控制圓盤犁的入土角和副入土角，減小切削部分的刃口切割土壤的剪切阻力、土壤在內觸土曲面運動的摩擦阻力以及土壤對內觸土曲面的粘附，提高圓盤犁的耐磨性能，這樣可以有效地降低圓盤犁的工作能耗，獲得更大的耕深，提高圓盤犁的工作效率，擴大了圓盤犁的適用范圍。

其三、本發明改善了圓盤犁觸土曲面的幾何形狀，將變曲率內觸土曲面的幾何形狀附加在圓盤犁上，即使變曲率的導曲線沿圓盤犁中心繞360°連續運動形成的從回轉中心到輪緣輪廓曲線，該幾何結構能夠改變土壤在與其接觸表面的運動狀態，對運動的土壤產生引導效應，使土壤顆粒產生滾動效應，并減小界面層的土壤顆粒數量，降低了土壤顆粒與圓盤犁表面的接觸幾率，由原來的滑動接觸占優勢改變為以滾動接觸為主，使土壤對圓盤犁表面的阻力及粘附性降低，本發明的變曲率圓盤犁耐磨性比傳統球面圓盤犁提高40%，工作阻力減小25%，減少土壤粘附性能提高40%。