适用于秸秆覆盖农田地表的仿生拨茬轮制造技术

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，本发明专利技术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；本发明专利技术拨茬效率高，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。

【技术实现步骤摘要】
适用于秸秆覆盖农田地表的仿生拨茬轮
本专利技术属农业机械
，具体涉及一种适用于秸秆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。
技术介绍
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CN101336575，利用一对“八”字型拨草轮清除种床杂草。仿生学研究表明，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。
技术实现思路
本专利技术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，适用于覆盖有秸秆的农田地表的仿生旋转拨茬部件。本专利技术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秆、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。本专利技术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秆的清除效果。本专利技术由螺钉Ⅰ1、密封圈2、螺钉Ⅱ3、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Ⅰ1为6个，螺钉Ⅱ3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Ⅰ11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Ⅲ18固接，轴承端盖4的中心孔套于支撑轴6的台阶轴Ⅰ16，并经螺钉Ⅱ3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Ⅰ16，并经螺钉Ⅰ1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。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CD和螺旋线AD组成，其中直线AB、圆弧BC、曲线CD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点的放射线的夹角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：x＝-0.0001y3+0.0017y２+1.3326y+15.3498其中：y属于[17.6，98]，单位为mm；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：其中：θ属于[π/6，π/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。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。所述的拨茬轮的外圆直径为280-350mm。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或长条型凸包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10mm；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3mm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10mm，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。所述的凸包10的材料为1608橡胶(GB5574-85)。本专利技术的有益效果主要有：工作时，拨茬轮的拨茬片与地表上的秸秆或残茬接触，靠秸秆或残茬的摩擦阻力驱动使拨茬轮旋转。旋转的拨茬片将较长的秸秆拾起向侧后方抛出，较碎小的残茬被前端拨茬片分向两侧。拨茬片的投影的外侧含有一段仿生曲线，可以增大拨茬效率，柔性凸包可增大拨茬片与秸秆之间的摩擦力，更好的拔除根茬和秸秆；相邻两拨茬片根部之间的空间距离L大于秸秆直径，可防止秸秆在拨茬片根部卡住；两拨茬片之间存在较大空间可以减少秸秆的堆积；拨茬片外侧仿鼹鼠挖掘轨迹的曲线可以降低拨茬片对土壤的搅动，且具有较小的切土阻力。附图说明图1为适用于秸秆覆盖农田地表的仿生拨茬轮的主视图图2为拨茬盘的结构示意图图3为支撑轴的结构示意图图4为适用于秸秆覆盖农田地表的仿生拨茬轮的爆炸结构示意图图5为拨茬轮在XOY面上的投影示意图图6为曲线AE和螺旋线AD的空间示意图图7为拨茬轮的轴侧图图8为在XOY面上仿鼹鼠挖掘轨迹CD的示意图图9为在YOZ面上曲线AE的示意图图10为半球型凸包示意图图11为水滴型凸包示意图图12为短条型凸包示意图图13为长条型凸包示意图图14为拨茬片间距离分布图其中：1.螺钉Ⅰ2.密封圈3.螺钉Ⅱ4.轴承端盖5.轴承6.支撑轴7.拨茬片8.拨茬盘9.防尘盖10.凸包11.中心孔Ⅰ12.螺纹孔13.凸台14.主体15.中心孔Ⅱ16.台阶轴Ⅰ17.台阶轴Ⅱ18.台阶轴Ⅲ19.半球型凸包20.外侧半球型凸包列21.内侧半球型凸包列22.水滴型凸包23.外侧水滴型凸包列24.内侧水滴型凸包列25.短条型凸包26.外侧短条型凸包列27.内侧短条型凸包列28.长条型凸包29.外侧长条型凸包列30.内侧长条型凸包列具体实施方式如图1所示，本专利技术中拨茬片7为6个(设计范围为3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于秸秆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(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。

【技术特征摘要】
1.一种适用于秸秆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(8)和防尘盖(9)组成，其中拨茬片(7)为3-9个，螺钉Ⅰ(1)为6个，螺钉Ⅱ(3)为4个；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，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)，其特征在于所述的拨茬片(7)为空间三维立体结构，边缘由直线AB、圆弧BC、曲线CD和螺旋线AD组成，其中直线AB、圆弧BC、曲线CD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点的放射线的夹角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：x＝-0.0001y3+0.0017y2+1.3326y+15.3498其中：y属于[17.6，98]，单位为mm；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：其中：θ属于[π/6，π/2]，单位为弧度；拨茬片(7)的空间曲面...

【专利技术属性】
技术研发人员：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(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22