[发明专利]一种空间曲面式深松铲

说明书

技术领域

本发明属农业机械技术领域，具体涉及一种空间曲面式深松铲。

背景技术

目前市场上的各种深松机所使用的深松部件大致有三种，分别为凿式深松铲、斜柱型深松铲和全方位深松铲。三种不同的深松铲依据工作方式的不同，以不同的排列方式安装在深松机具主梁上，凿式深松铲一般用于间隔式深松，斜柱型深松铲利用不同的排列方式既可用于间隔深松，也可用于全方位深松，全方位深松铲只用于全方位深松。

凿式深松铲利用在横垂面内竖直安装的刀杆上的凿尖（铲头），对土壤施加无侧限挤压作用，使土壤得到松碎，但在土壤深层，竖直刀杆对两侧土壤产生强烈的挤压作用，只压紧土壤并不产生松碎，因而徒耗能量。其结果使工作阻力剧增，而松土范围非常有限。根据田间的测量计算结果可知：此类深松铲深松土壤时，松土系数只有0.3左右，并在松后的土层中留下竖直的沟缝，此沟缝易造成跑墒和水土流失。

斜柱型深松铲的刀杆倾斜配置，此种结构扩大了对土壤施加无侧限挤压作用的范围，因而增大了松土范围，松土系数得到提高。对土垡破坏的过程和现象分析可知，土垡不仅受到水平刀对其施加的无侧限挤压作用，而且还受到拉伸应力的作用而被破坏，斜柱型深松铲深松土壤的机理与凿式深松铲相比有实质性的进步。

全方位深松铲对土壤深松过程中，充分利用刀刃的切割作用，对土壤进行刨切式加工。由于其结构上多配置了一把倾斜侧刀，所以松土范围也得到了极大增加。土壤在剪切应力和拉伸应力的作用下而被破坏，但不打乱土层，在土层中不产生大空隙，使深松过程中的无用动能消耗降低，因而松碎效果好、牵引比阻小，松土系数可达0.8～0.9。另外，在深松的同时耕层底部还能形成鼠道，因而兼有鼠道犁的作用。该工作部件深松土壤的机理是目前最先进的，也是较理想的，基本实现了人们希望通过机具使土壤松碎于拉应力的设想。因此，它是一种比较理想的土壤松土工作部件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空间曲面式深松铲，采用结构较为合理的空间工作曲面，增加有效深松面积，减小工作阻力。通过合理配置，既可实现行间深松，也可做到全方位深松，实现了对不同地块的作业要求，同时具有三种深松铲的优点。

本发明由铲柄1、刀片2和铲尖3组成，其中刀片2的上端与设有调节定位孔4的铲柄1固接，刀片2的下端与铲尖3固接，铲刃夹角θ为45°～55°，调节定位孔4为四个，且均在一条直线上，铲尖3前部呈三角锥形、后部呈长方体；铲刃5为一条空间曲线，可将其置于空间三维直角坐标系中，铲刃5在平行于深松铲前进方向的平面YOZ和垂直于深松铲前进方向的平面XOZ上的垂直投影分别为前倾切土曲线MN和侧倾抬土曲线PQ，刀片2的形状由铲刃5沿Y轴负向延伸得到。

本发明的空间曲面式深松部件由前倾切土曲线MN和侧倾抬土曲线PQ复合叠加的空间曲线组成，M、N两点控制深松铲在工作过程中与地面之间的夹角，合理的渐变式夹角能够提高铲刃5对土壤的切削能力，同时增加土壤与铲刃5之间的切除面积，有利于保持铲刃5的锋利；由于铲柄1的结构经过合理设计，整个深松铲的重心不会发生偏移，始终与铲柄1保持在同一条垂线方向上，可以确保机具在工作过程中不发生偏移；

所述的前倾切土曲线MN和侧倾抬土曲线PQ所属的三维空间直角坐标系中Z轴为铲柄1的里侧边线，X轴为沿深松铲前进方向上的铲尖3顶点所在与Z轴垂直的水平线，原点为Z轴与X轴的交点，Y轴为垂直于深松铲前进方向上过原点的水平线；前倾切土曲线MN和侧倾抬土曲线PQ在三维坐标系中分别满足如下方程：

前倾切土曲线MN：z＝0.0000004x⁴-0.0002x³+0.0225x²-0.573x+16.731；

侧倾抬土曲线PQ：z＝0.00001y⁴-0.0031y³+0.3223y²-12.357y+159.19；