組合式秸稈還田旋耕刀輥的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種組合式秸稈還田旋耕刀輥，通過將傳統旋耕機和旋耕埋草機兩者各自作業刀具的合理組合，由一個刀輥實現傳統旋耕機的農田耕整功能和旋耕埋草機的高茬秸稈埋覆還田功能，解決了現有刀輥功能單一、結構復雜、能耗高、適用范圍窄等問題。技術方案包括刀軸以及安裝在刀軸上的多個刀輥單元，所述刀輥單元包括刀盤、螺旋橫刀、旋耕刀和彎刀，所述刀盤安裝在刀軸上，刀盤上均勻分布有多個彎刀，相鄰兩個刀盤之間的彎刀上均勻連接有2-3個螺旋橫刀，各螺旋橫刀之間的刀軸上布置有1-3個旋耕刀。本實用新型結構簡單、應用范圍廣、兼具農田耕整和高茬秸稈埋覆還田功能、作業效率高、能耗低。
【專利說明】組合式秸稈還田旋耕刀輥

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種秸桿還田機械，具體的說是一種組合式秸桿還田旋耕刀輥。

【背景技術】
[0002]秸桿焚燒屢禁不止，嚴重危害了社會生活的方方面面，秸桿還田既能破解焚燒頑癥，又能降低化肥施用量、改善土壤結構、提高農田肥力。當前秸桿還田多以粉碎還田為主，秸桿粉碎可以避免后續田間耕作時農機具纏草。秸桿粉碎方式主要有兩種:第一、用專業的秸桿粉碎還田機粉碎秸桿，該方式粉碎效果好，但耗費農時、增加作業成本；第二、降低聯合收割機割茬高度，并在其出草口處安裝秸桿粉碎機，該方式節省農時，秸桿粉碎效果好，但加大了聯合收割機喂入量，加重了谷物脫粒、分離、清選等負荷，降低了聯合收割機谷物收獲效率。近年來在秸桿直接還田方面，很多人也進行了研究。發明專利200610156300“一種免纏草秸桿還田旋耕機”在傳統旋耕機刀輥軸上焊接了兩個以上的擋草橫條，解決了旋耕機在高茬秸桿田中作業時刀軸纏草問題，但沒有將秸桿埋覆到耕層土壤中，大部分秸桿裸露地表，影響后續播種、栽插環節；實用新型專利201235463U.0 “一種高茬水田雙軸旋耕埋草整地機”將兩個相同的旋耕埋草機刀輥安裝在同一個旋耕機框架中，一遍作業可以實現單輥旋耕埋草機兩遍作業效果，耕后地表平整，秸桿埋覆效果好，但該機結構復雜，功耗大，而且只適用于水田作業，通用性差；實用新型專利201210514851“一種水旱兩用秸桿還田耕整刀輥”通過螺旋橫刀和彎刀的合理組合，將田塊沿機組前進方向縱、橫網格化耕作，螺旋橫刀采用鋸齒刃口鋸斷秸桿，該機秸桿還田效果好，并有較好的水田旱地通用性，但結構復雜，刀具稠密，作業過程中夾土壅泥，農田耕整效果差，而且作業刀具的標準化程度低，制造成本高；實用新型專利201220548794.1 “一種雙輥秸桿還田旋耕機”將滅茬刀輥與土壤旋耕刀輥同時安裝在旋耕機框架中，實現秸桿還田、土壤旋耕復式作業，該機作業效率高，秸桿還田效果好，但整機重量大、結構復雜、功耗大。


【發明內容】

[0003]針對上述技術問題，本實用新型提供了一種結構簡單、兼具農田耕整和秸桿埋覆還田功能、應用范圍廣、作業效率高、能耗低的組合式秸桿還田旋耕刀輥。
[0004]技術方案是將傳統旋耕機和旋耕埋草機兩者各自的作業刀具合理組合到一個刀輥中，使該刀輥同時具有農田耕整和秸桿埋覆還田兩個功能，具體包括刀軸以及安裝在刀軸上的多個刀輥單元，所述刀輥單元包括刀盤、螺旋橫刀、旋耕刀和彎刀，所述刀盤安裝在刀軸上，刀盤上沿圓周方向均勻分布有多個彎刀，相鄰兩個刀盤的彎刀間沿刀軸圓周方向按2-3頭螺旋線均勻連接有2-3個螺旋橫刀，相鄰兩個螺旋橫刀之間的刀軸上布置有旋耕刀，所述旋耕刀的刀頭由相鄰兩個螺旋橫刀間的間隙處伸出。
[0005]所述相鄰兩組刀輥單元間的所述螺旋橫刀的螺旋方向均相反，同一刀輥單元中的所述旋耕刀和螺旋橫刀旋向相反。
[0006]所述多個刀輥單元a中位于刀軸兩端的刀盤上均設有擋草卡。
[0007]刀輥單元內所述旋耕刀與相鄰兩側螺旋橫刀之間的最短距離差值小于30mm。
[0008]所述旋耕刀的旋轉半徑比所述螺旋橫刀的旋轉半徑大30mm-60mm。
[0009]同一刀輥單元內所述相鄰兩個螺旋橫刀之間的刀軸上布置有1-3個旋耕刀。
[0010]所述螺旋橫刀刃口螺旋線的升角為24° — 35°。
[0011 ] 所述彎刀的旋轉半徑小于等于所述旋耕刀的旋轉半徑。
[0012]所述相鄰兩個刀盤內側面之間的軸向間距為200mm-400mm。
[0013]發明人對現有的旋耕埋草機刀輥和傳統旋耕機刀棍進行了深入研究，對刀輥單元上這兩種旋耕機的作業刀具進行了不同組合與試驗研究，所述刀輥單元由刀盤、螺旋橫刀、旋耕刀和彎刀組成，刀軸上的多個刀盤分隔出多個刀輥單元，刀盤上沿圓周方向均勻分布有多個彎刀，相鄰兩個刀盤上的彎刀間沿刀軸圓周方向按2-3頭螺旋線均勻連接有2-3個螺旋橫刀；所述旋耕刀固定在刀軸上，刀頭由相鄰兩個螺旋橫刀間的間隙處伸出。耕作時旋耕刀旋轉半徑大，所以首先將刀輥前方未耕土壤及秸桿沿拖拉機前進方向切削、破茬，然后再由旋轉半徑較小的螺旋橫刀沿耕幅方向將秸桿壓覆到已耕土壤中去；螺旋橫刀壓覆秸桿時刃口必然被秸桿包裹，導致刃口變鈍、切土阻力增大，但旋耕刀對未耕土壤的提前切削即破茬作用有效減輕了螺旋橫刀的切土阻力，因此，本刀輥不但可以耕整土壤堅實度較小的水田，還可以耕整土壤堅實度較大的旱地，而且整機耕作阻力小、能耗低；彎刀的設置一方面用于固定螺旋橫刀，另一方面也起到配合旋耕刀進行未耕土壤及秸桿的切削、破茬。將傳統旋耕機的作業刀具與旋耕埋草機的作業刀具合理組合在一起，由一個刀輥實現傳統旋耕機的農田耕整功能和旋耕埋草機的高茬秸桿埋覆還田功能，整機結構簡單可靠、作業效率高，能耗低，作業成本低；所述旋耕刀為國家標準旋耕刀，與同類專利產品相比，去掉了數量眾多的立刀非標準件，零部件通用性強，有利于生產和維修。
[0014]由于螺旋橫刀和旋耕刀都有兩個相反的旋向，即螺旋橫刀分為左螺旋橫刀和右螺旋橫刀，而旋耕刀也分為左旋耕刀和右旋耕刀，在實際作業時發現，無論何種螺旋方向的螺旋橫刀和旋耕刀，其對土壤都有軸流側推效應，為了讓兩者的這種效應相互削弱，以提高耕后地表平整度，同一刀輥單元中的所述旋耕刀和螺旋橫刀的旋向相反，即:右旋耕刀布置在左螺旋橫刀之間、左旋耕刀布置在右螺旋橫刀之間。
[0015]進一步的，多個刀輥單元兩端的刀盤上均設有擋草卡，可以有效防止秸桿在刀輥兩端軸頸處纏繞，確保作業順暢。
[0016]同一刀輥單元內所述旋耕刀位于相鄰兩個螺旋橫刀之間，旋耕刀在刀軸上的布置也不是任意的，所述旋耕刀距離相鄰兩側螺旋橫刀的最短距離最好相等，如果存在差值，差值應小于30mm，這樣可以避免刀具局部密集而夾土、壅泥。在一個刀輥單元中，相鄰兩個螺旋橫刀之間的刀軸上最好均勻布置有2-3個旋耕刀，耕作時每個旋耕刀對后續螺旋橫刀不但有破茬深度，而且存在很大的破茬寬度，其破茬寬度就等于旋耕刀的耕幅。所述旋耕刀的個數根據兩個刀盤間的軸向間距合理設計，相鄰兩個旋耕刀的軸向間距大于單個旋耕刀的耕幅，以便減少重耕、最大限度地發揮旋耕刀對后續螺旋橫刀的寬破茬效應。
[0017]所述旋耕刀的旋轉半徑大于所述螺旋橫刀的旋轉半徑30_60mm，在此范圍內:I)、可以保證耕作時旋耕刀首先切削刀輥前方未耕土壤，保證旋耕刀對后續螺旋橫刀的破茬效應，以有效減輕后續螺旋橫刀的切土阻力；2)、可以保證螺旋橫刀將秸桿壓覆到已耕土層的底部，提高秸桿埋覆率；如果所述旋耕刀的旋轉半徑隨大于所述螺旋橫刀的旋轉半徑，但其差值小于30mm，則由于耕作過程中刀輥自轉的同時還在隨拖拉機前進，這時有可能螺旋橫刀首先切削刀輥前方未耕土壤，則旋耕刀對后續螺旋橫刀將失去破茬效應；如果所述旋耕刀的旋轉半徑隨大于所述螺旋橫刀的旋轉半徑，但其差值超過60mm，則螺旋橫刀對秸桿雖然有壓覆效應，但秸桿壓覆深度偏小，基本上都在已耕土層的中上部，會降低整機的秸桿埋覆率。
[0018]所述螺旋橫刀刃口螺旋線的升角為24° -35°，因為螺旋橫刀的靜態滑切角等于該升角，若升角過大，則刃口靜態滑切角因為偏大而強化了螺旋橫刀對秸桿的滑切效應，弱化了螺旋橫刀對秸桿的壓覆效應，導致秸桿埋覆率降低；若升角過小，則刃口靜態滑切角因為偏小而弱化了螺旋橫刀對秸桿的滑切效應，強化了螺旋橫刀對秸桿的壓覆砍切效應，導致刀輥整體能耗增大。
[0019]所述彎刀的旋轉半徑小于等于所述旋耕刀的旋轉半徑，因為與旋耕刀相比，彎刀只有耕深，沒有耕幅寬度，所以彎刀對整機耕深貢獻小，如果彎刀旋轉半徑大于旋耕刀旋轉半徑，則彎刀耕深過大，整機能耗增加。
[0020]考慮到刀輥單元內刀具的布置及高茬秸桿田土壤的特點，所述刀輥的刀軸幅寬從700mm到2600mm之間合理選擇，可以根據配套拖拉機的功率大小制造出不同耕幅的系列化刀輥產品。
[0021]所述相鄰兩個刀盤內側面之間的軸向間距優選為200mm-400mm，間距過大會導致螺旋橫刀的軸向跨度偏大，降低了耕作時螺旋橫刀的剛度，容易變形失效；間距過小會導致作業刀具稠密，耕作時產生夾土、壅泥現象。
[0022]有益效果:
[0023](I)將傳統旋耕機與旋耕埋草機各自的作業刀具合理組合在一個刀輥上，耕作時這兩種作業刀具相互配合，可以在一個刀輥上同步實現農田耕整、秸桿埋覆、碎土、平地、起衆等多項功能。
[0024](2)采用本實用新型可以省略高茬秸桿還田前的粉碎環節，減少拖拉機下田次數，節省農時，降低了作業能耗與作業成本。
[0025](3)與同類專利產品相比，旋耕刀屬于國家標準刀具，提高了整機零部件的標準化程度，降低了制造、維護成本。
[0026](4)由于只使用一個刀輥，與雙輥秸桿還田旋耕機相比，本刀輥整體重量小，結構簡單，作業能耗低。
[0027](5)本實用新型既能耕作水田，也能耕作旱地，整機通用性強，克服了大多數同類刀輥只能耕作水田或只能耕作旱地的通用性差缺點。
[0028](6)田間試驗表明，對于聯合收割機撩穗收割后留下的水稻、小麥、油菜等作物的750mm以內高茬秸桿田，不論是水田還是旱地，在土壤堅實度不大情況下((1260kpa)，該機作業一遍即可實現稻桿埋覆、平地碎土等多項功能，耕深可達150mm?200mm,耕深穩定性達93 %以上，耕后地表平整度小于12mm，植被埋覆率達96 %以上，碎土率達87 %以上，作業效果滿足農藝要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本實用新型刀輥的結構示意圖。
[0030]圖2為一個刀輥單元a安裝結構的立體圖。
[0031]其中，1.右旋耕刀，2.刀盤，3.刀軸，4.擋草卡，5.彎刀，6.左螺旋橫刀，7.左旋耕刀，8.右螺旋橫刀，a.刀輥單元。

【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖對本實用新型作進一步解釋說明:
[0033]參見圖1及圖2，
[0034]技術方案包括刀軸3以及安裝在刀軸3上的多個刀輥單元a，所述刀輥單元a包括刀盤2、螺旋橫刀、旋耕刀和彎刀5，所述刀盤2安裝在刀軸3上，刀盤2上沿圓周方向均勻分布有多個彎刀5，相鄰兩個刀盤2的彎刀5之間沿刀軸圓周方向按2-3頭螺旋線均勻連接有2-3個螺旋橫刀；同一刀輥單元a內，相鄰兩個螺旋橫刀之間的刀軸3上布置有2把旋耕刀，所述旋耕刀的刀頭由相鄰兩個螺旋橫刀間的間隙處伸出。所述多個刀輥單元a中位于刀軸3兩端的刀盤2上均設有擋草卡4;所述螺旋橫刀刃口螺旋線的升角為24° -35° ;所述旋耕刀的旋轉半徑大于所述螺旋橫刀的旋轉半徑30-60mm ;所述彎刀5的旋轉半徑小于等于所述旋耕刀的旋轉半徑，所述相鄰兩個刀盤2內側面之間的軸向間距為200mm-400mm。
[0035]所述螺旋橫刀根據耕作過程中其對土壤的軸流側推方向不同分為左旋螺橫刀6和右旋螺橫刀8，旋耕刀包括左旋耕刀7和右旋耕刀1，所述相鄰兩組刀輥單元a的所述螺旋橫刀的螺旋方向均相反；同一刀棍單兀中的所述旋耕刀和螺旋橫刀在耕作時對土壤的軸流側推效應要相反，因此，左旋耕刀應該布置在右螺旋橫刀之間，右旋耕刀應該布置在左螺旋橫刀之間，見本實施例的圖1，從左向右，第一個刀輥單元a布置有左螺旋橫刀6和右旋耕刀1，而第二個刀輥單元(相鄰單元)布置有右螺旋橫刀8和左旋耕刀7。參見圖2，以第一個刀輥單元a為例，兩個右旋耕刀I距離相鄰兩側的左螺旋橫刀6的最短距離Ii1和h2的差值小于 30mm(IIi1-1i21 ^ 30mm)。
[0036]工作原理:
[0037]作業時，本實用新型刀輥安裝在旋耕機框架內，由旋耕機的傳動系統將拖拉機產生的動力傳給刀軸3使刀輥轉動，從而帶動刀軸3上的多個刀輥單元a相應轉動進行耕作；耕作時，旋轉半徑較大的旋耕刀和彎刀5首先接觸刀輥前方未耕土壤，并將未耕土壤沿機組前進方向切削、破茬，然后再由旋轉半徑較小的螺旋橫刀沿整機耕幅方向將秸桿壓覆到已耕土壤中去；螺旋橫刀壓覆秸桿時刃口被秸桿包裹而變鈍，切土阻力增大，但旋耕刀對土壤的提前切削即破茬效應減輕了螺旋橫刀切土阻力，因此，本實用新型不但可以耕整土壤堅實度較小的水田，還可以耕整土壤堅實度較大的旱地，而且整機耕作阻力小、能耗低；兩端刀盤2上的擋草卡4與旋耕機機架上的擋草卡相互配合，不斷剪斷纏繞在刀軸3頸部的秸桿，同一刀輥單元a中右旋耕刀7和左螺旋橫刀6對土壤的軸流側推效應相互削弱，所以耕后地表平整度高。
[0038]田間試驗表明，對于留茬高度在750mm及以下的水稻田、小麥田和油菜田等，不論是水田還是旱地，在土壤堅實度不太大的情況下1260kpa)，經本旋耕機刀輥作業一遍即可滿足農藝要求:耕深達150mm-200mm，耕深穩定性達93%以上，耕后地表平整度小于12mm，秸桿埋覆率達96%以上，碎土率達87%以上。
【權利要求】
1.一種組合式秸桿還田旋耕刀輥，包括刀軸以及安裝在刀軸上的多個刀輥單元，其特征在于，所述刀輥單元包括刀盤、螺旋橫刀、旋耕刀和彎刀，所述刀盤安裝在刀軸上，刀盤上沿圓周方向均勻分布有多個彎刀，相鄰兩個刀盤的彎刀間沿刀軸圓周方向按2-3頭螺旋線均勻連接有2-3個螺旋橫刀，同一刀輥單元內相鄰兩個螺旋橫刀之間的刀軸上布置有旋耕刀，所述旋耕刀的刀頭由相鄰兩個螺旋橫刀間的間隙處伸出。
2.如權利要求1所述的組合式秸桿還田旋耕刀輥，其特征在于，同一刀輥單元內所述相鄰兩個螺旋橫刀之間的刀軸上布置有1-3個旋耕刀。
3.如權利要求1所述的組合式秸桿還田旋耕刀輥，其特征在于，所述刀輥單元內所述旋耕刀與相鄰兩個螺旋橫刀之間的最短距離差值小于30mm。
4.如權利要求1-3任一項所述的組合式秸桿還田旋耕刀輥，其特征在于，所述旋耕刀的旋轉半徑比所述螺旋橫刀的旋轉半徑大30mm-60mm。
5.如權利要求1所述的組合式秸桿還田旋耕刀輥，其特征在于，相鄰所述刀輥單元間的螺旋橫刀的螺旋方向相反，同一刀棍單元中的所述旋耕刀和螺旋橫刀旋向相反。
6.如權利要求1或5所述的組合式秸桿還田旋耕刀輥，其特征在于，所述螺旋橫刀刃口螺旋線的升角為24° —35°。
7.如權利要求1所述的組合式秸桿還田旋耕刀輥，其特征在于，所述彎刀的旋轉半徑小于等于所述旋耕刀的旋轉半徑。
8.如權利要求1所述的組合式秸桿還田旋耕刀輥，其特征在于，所述相鄰兩個刀盤內側面之間的軸向間距為200mm — 400mm。
9.如權利要求1所述的組合式秸桿還田旋耕刀輥，其特征在于，所述多個刀輥單元中位于刀軸兩端的刀盤上均設有擋草卡。
【文檔編號】A01B33/10GK204047044SQ201420492743
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年8月29日 優先權日:2014年8月29日
【發明者】張居敏, 夏俊芳, 周勇 申請人:華中農業大學