[發(fā)明專利]一種適應(yīng)于沙地的高速翻轉(zhuǎn)犁以及其曲面設(shè)計(jì)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010816051.7
• 申請(qǐng)日: 2020-08-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112001045A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡燦;楊喬楠;何義川;鄭炫;王旭峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 塔里木大學(xué);新疆農(nóng)墾科學(xué)院
• 主分類號(hào): G06F30/17
• 分類號(hào): G06F30/17;G06Q50/02
• 代理公司: 北京久維律師事務(wù)所 11582
• 代理人: 杜權(quán)

1.一種適應(yīng)于沙地的高速翻轉(zhuǎn)犁，包括犁架(3)，其特征在于：所述犁架(3)上通過(guò)U型螺桿(6)安裝有三點(diǎn)懸掛裝置(4，5)，所述犁架(3)上安裝拉力桿(7)，所述犁架(3)上安裝限深輪滑桿(17)，所述限深輪滑桿(17)上安裝調(diào)節(jié)搖桿(16)，所述限深輪滑桿(17)上安裝限深輪(18)，所述犁架(3)上通過(guò)U型螺桿(6)安裝犁柱(9)，所述犁柱(9)固定連接犁壁(12)，犁體由犁柱(9)、犁鏵(15)和犁壁(12)組成，所述犁壁(12)由前犁壁和后犁壁組成，犁體曲面(14)由犁壁(12)和犁鏵(15)組合構(gòu)成，所述前犁壁的脛刃形成內(nèi)凹形復(fù)合曲線，所述犁鏵(15)參數(shù)包括鏵刃角θ₀，切土角ε和載荷角α，鏵刃角θ₀為犁鏵刃與犁體前進(jìn)方向的夾角，切土角ε為犁鏵(15)末端在垂直于犁體前進(jìn)方向的剖面上犁鏵(15)與地面的夾角，載荷角α為犁尖平行于犁體前進(jìn)方向的剖面上犁鏵(15)與地面的夾角，其中θ₀＝35°，ε＝36.66°，α＝25°，根據(jù)所述鏵刃角θ₀、切土角ε、土垡寬度即犁溝寬度d、載荷角α確定犁鏵的設(shè)計(jì)參數(shù)，其中d＝250mm；進(jìn)而確定所述導(dǎo)曲線、主犁體曲面輪廓、翻土曲元線，最后添加輔助面，即可完成犁體的曲面設(shè)計(jì)。

2.一種適應(yīng)于沙地的高速翻轉(zhuǎn)犁的曲面設(shè)計(jì)方法，所述高速翻轉(zhuǎn)犁包括犁架(3)，所述犁架(3)上通過(guò)U型螺桿(6)安裝三點(diǎn)懸掛裝置(4，5)，所述犁架(3)上安裝拉力桿(7)，所述犁架(3)上安裝限深輪滑桿(17)，所述限深輪滑桿(17)上安裝調(diào)節(jié)搖桿(16)，所述限深輪滑桿(17)上安裝限深輪(18)，所述犁架(3)上通過(guò)U型螺桿(6)安裝犁柱(9)，所述犁柱(9)固定連接犁壁(12)，犁體由犁柱(9)、犁鏵(15)和犁壁(12)組成，所述犁壁(12)由前犁壁和后犁壁組成，犁體曲面(14)由犁壁(12)和犁鏵(15)組合構(gòu)成，其特征在于，所述曲面設(shè)計(jì)方法包括如下步驟：

步驟1，沙地的高速翻轉(zhuǎn)犁犁鏵的設(shè)計(jì)，首先確定鏵刃角θ₀、切土角ε、土垡寬度即犁溝寬度d、載荷角α，進(jìn)而確定犁鏵的設(shè)計(jì)參數(shù)；其中鏵刃角θ₀為犁鏵刃與犁體前進(jìn)方向的夾角，切土角ε為犁鏵(15)末端在垂直于犁體前進(jìn)方向的剖面上犁鏵(15)與地面的夾角，載荷角α為犁尖平行于犁體前進(jìn)方向的剖面上犁鏵(15)與地面的夾角；

步驟2，確定沙地的高速翻轉(zhuǎn)犁的導(dǎo)曲線；

步驟3，沙地的高速翻轉(zhuǎn)犁主犁體曲面輪廓線的設(shè)計(jì)，確定元線角與犁體曲面14的變化關(guān)系式θ＝f(y)，進(jìn)而確定主犁體曲面輪廓，y為土垡在犁面上運(yùn)動(dòng)時(shí)的y向坐標(biāo)；

步驟4，沙地的高速翻轉(zhuǎn)犁翻土曲元線的設(shè)計(jì)，按照翻土曲元線的變化規(guī)律，在每條線段對(duì)應(yīng)的剖面上設(shè)計(jì)出相應(yīng)的翻土曲元線；

步驟5，沙地的高速翻轉(zhuǎn)犁犁體曲面的設(shè)計(jì)，根據(jù)所述翻土曲元線以及主犁體曲面外輪廓形成完整的主犁體曲面設(shè)計(jì)，最后添加輔助面即切土板面和排土板面，從而完成就地翻土犁體曲面的設(shè)計(jì)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的曲面設(shè)計(jì)方法，其特征在于：

步驟1中：

所述高速翻轉(zhuǎn)犁耕作時(shí)，土垡被犁體曲面(14)翻轉(zhuǎn)至原犁溝的過(guò)程分為：起土過(guò)程、翻垡過(guò)程和扣垡過(guò)程；在起土過(guò)程中根據(jù)公式：tanα＝tanεtanθ₀，其中，鏵刃角θ₀的角度范圍為35°～45°，切土角ε角度范圍為0°～45°，載荷角α角度范圍為20°～30°。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的曲面設(shè)計(jì)方法，其特征在于：

步驟1中：

所述高速翻轉(zhuǎn)犁耕作時(shí)，當(dāng)犁鏵(15)全部作用到土壤上時(shí)，犁鏵(15)末端切土板切割土壤形成土垡，此時(shí)土垡橫剖面底邊與地面的夾角θ等于切土角ε，隨后土垡將在主犁體曲面被翻轉(zhuǎn)；翻垡過(guò)程為土垡形成后，在排土板的引導(dǎo)下，隨著犁體前進(jìn)土垡進(jìn)入犁壁(12)部分，土垡在犁壁(12)前部的作用下，其橫剖面底邊和地面的夾角θ先由ε變?yōu)?°，然后土垡繼續(xù)運(yùn)動(dòng)至犁壁(12)中后部分，在排土板的引導(dǎo)和犁壁(12)的翻轉(zhuǎn)作用下，土垡橫剖面底邊和地面的夾角θ由0°變?yōu)?0°；扣垡過(guò)程即土垡運(yùn)動(dòng)到犁翼(13)部分時(shí)，土垡橫剖面底邊豎直，此時(shí)土垡還未到達(dá)翻轉(zhuǎn)的臨界狀態(tài)，犁翼(13)作用于此時(shí)土垡的上部，對(duì)土垡進(jìn)一步翻垡，最終使其扣翻在犁溝。