一种动力深松铲的制作方法

一种动力深松铲
1.技术领域：本发明属于农业机械技术领域，具体涉及一种动力深松铲。
2.

背景技术：
农事活动中最基本也是最重要的就是土壤耕作。在田地播种、插秧之前，都要先将田地深层的土壤翻上来，浅层的土壤覆下去，从而提高土壤蓄水保墒能力，促进土壤熟化。在耕作作业时，多采用机械技术，通过铲或刀的旋转实现翻土、松土、混土、碎土的作用，以利于恢复土壤团粒结构，调整三相(固、液、气)的比例关系，增强土壤的蓄水保墒功能。
3.通常耕作农具悬挂在牵引机械的后部，通过机械动力牵引农具实现土壤耕作作业，以旋耕机为例，旋耕机通常将多个旋耕刀座沿着旋耕刀轴的周向，并以螺旋方式分布，螺旋刀片安装在旋耕座上，通过旋转旋耕刀轴带动刀片同步运动，从而实现刀片对土壤耕作的目的。例如，实用新型专利cn202020345319.9 公开的一种防粘缠旋耕刀辊及具有其的旋耕机，该专利文献中的旋耕刀在旋耕刀轴上以25
°
～90
°
的螺旋升角布置。该种螺旋分布方式，使旋耕刀在随旋耕刀轴旋转过程中，依次入土耕作，但是旋耕刀在行进的作业过程中，不断产生侧向阻力，致使农具在行进过程中产生偏驶的现象。
4.

技术实现要素：
本发明为克服现有农具在耕作行进过程中产生偏驶的缺陷，提供了一种动力深松铲，通过优化作业组在主轴上的位置分布，使作业组在与耕作土壤切削作业时产生在主轴乃至整机上的载荷加载在主轴两侧，并使之保持一种平衡状态，保证农具及牵引机械始终处于直线行进作业状态，提高作业效率。
5.本发明采用的技术方案在于：一种动力深松铲,包括：主轴和多个设置在主轴上的作业单元，所述作业单元沿主轴的长度方向布设，并构成至少一条作业组。
6.优选地，所述作业组内作业单元的入土时序采用非线性设置。
7.优选地，在主轴旋转的过程中，作业组内作业单元切割土壤所产生的动载荷交替施加在主轴两侧。
8.优选地，所述作业组呈人字形设置，在作业时，位于同一作业组内的作业单元依次按照左右交替入土的作业模式切割土壤。
9.优选地，同一作业组内所有的作业单元随主轴旋转一个周期所产生的回转轨迹将作业面连续覆盖。
10.优选地，所述作业组绕主轴环形阵列设置。
11.优选地，每个作业单元通过带有弯曲部的连接部固定在主轴上，通过连接部使相邻作业组间处同一环形阵列上的两个作业单元以左右交错方式设置。
12.优选地，所述弯曲部包括用来调节作业单元入土角度的第一弯曲部，所述第一弯曲部位于连接部的中段，且向主轴方向弯曲。
13.优选地，所述弯曲部还包括对第一弯曲部进行二次弯曲处理所形成的第二弯曲部，第二弯曲部用来调节左右相邻两个作业单元旋转所产生的回转轨迹的重叠范围。
14.优选地，在切削土壤时所产生的冲击载荷，通过作业单元与连接部间的滑动插接
得以传递。
15.本发明的有益效果是：本发明将作业组内的作业单元以“人”字形方式布设在主轴上，同一作业组中的作业单元依次以左右交替入土的作业模式对土壤进行切削，并且改进后作业单元的分布方式使切削作业产生的动载荷相互抵消，从而使主轴在作业进行时与牵引设备始终保持一致，避免了农具部件跑偏问题的发生。
16.在动力深松铲的横截面，作业单元通过带有弯曲部的连接部固定在主轴上，采用左右交替的布设结构，使相邻两个作业单元，在同一旋转周期内，实现回转轨迹的部分重叠，并利用回转轨迹重叠部分的作业单元对土壤实现二次翻动、切削等作业，有效地将土壤中的秸秆等废弃物进行充分搅拌、打散，从而提高了深松铲的作业效率，节约了能源的消耗。
17.为了提高农具部件的使用寿命，本发明优化了作业单元与连接部的连接方式，将传统的螺栓与圆形连接孔的配合方式，改为将螺栓与腰形连接孔相配合，同时通过作业单元中铲库与连接部间的滑动插接，将切削产生的冲击载荷传递给连接部并得以释放，避免将全部冲击载荷加载在连接作业单元与连接部的螺栓上，从而延长了作业单元的使用寿命。
18.附图说明：图1为本发明的结构示意图；图2为实施例2中主轴与连接部的位置关系图；图3为图2的主视图；图4为图2的侧视图；图5为图2中连接部的主视图；图6为图5中侧视图；图7为图5中单个连接部的主视图；图8为图7中侧视图；图9为图1中作业单元的结构示意图；图10为图9的仰视图；图11为图9的侧视图；图12为本发明作业后的耕作层与现有耕作层的对比图，其中a为本技术作业后耕作层的土壤结构，b为现有犁耕机作业后耕作层的土壤结构；其中：1主轴、2连接部、201第一弯曲部、202第二弯曲部、203加强筋、3作业组、301作业单元、3011弯曲部、3012平直部、302铲库、303连接孔。
19.具体实施方式：本技术公开了一种动力深松铲是一种新型农具部件，其可用来代替现有碎混机、旋耕机、土壤深松机或灭茬机上应用的作业刀具，其驱动部件、驱动方式以及农机结构并不是本技术所要解决的技术问题。换言之，因为现有技术与本技术共有的技术部分作为已知的或常规的技术，即使在不做详细说明的情况下，也不影响本领域技术人员对本技术技术方案的理解，同样也不影响再现本技术技术方案的再现。
20.实施例1
如图1所示，本发明为一种动力深松铲，包括与动力输入设备连接并能做旋转运动的主轴1和沿主轴1的长度方向布设的至少一条作业组3，每条作业组3等间距布设，每条作业组3由多个在主轴1上布设的作业单元301构成。
21.所述主轴1本体的外轮廓可选用多边形或圆柱形结构。在主轴1的一端端部设有至少一个用来与上一级传动部件扭矩传递连接的连接器，所述连接器优选地采用阶梯轴设计。为了尽量避免在转动过程中产生震动，优选地，阶梯轴与主轴1的旋转轴心采用同心设置。在阶梯轴的中部设有柱形台面，用来与承托主轴1旋转的承托部件连接，所述承托部件可以但不限于轴承座组。
22.所述作业单元301用来翻动土壤，其外形可根据作业土壤的情况进行设计，可以但不限于铲形、刀形或其他便于入土的变形结构。每个作业单元301以相同的方式固定在主轴1的外周上，固定方式可以但不限于焊接、铆接、通过连接部件或紧固件等方式实现固定。
23.根据作业深度的不同，所述作业单元301除了可以直接与主轴1连接外，还可以通过连接部2与主轴1实现连接。当连接部2与作业单元301连接时，可通过加长连接部2以获得与扩大主轴1直径实现相同的增加作业深度的效果。由此可见，本实施例的动力深松铲，其作业深度与作业单元301至主轴2轴心的间距成正比。在主轴1的带动下，作业单元301随主轴1同步旋转一个周期，就会形成回转轨迹。所述回转轨迹覆盖的土壤面积，即为动力深松铲的作业面。
24.本实施例以作业单元301通过连接部2与主轴1连接为例进行详细介绍。
25.所述连接部2优选地为杆状，其一端为用来与主轴1连接的固定端，另一端为向主轴1外侧延伸的自由端，其自由端的端部用来与作业单元301连接，且各作业单元301的作业面同向设置。为了便于连接部2与作业单元301的连接，优选地，所述自由端的端部截面呈锥形。
26.在土壤切削过程中，土壤加载在作业单元301上的应力通过连接部2得以扩散，避免使其集中在连接部2或作业单元301上，以减小连接部2或作业单元301等结构部件的机械疲劳。由此可见，适合的作业单元301形状与入土角度至关重要。
27.如图9至11所示，本实施例以铲形的作业单元301为例进行介绍，在作业单元301上还固定设有用来与连接部2的自由端配合使用的铲库302。
28.所述作业单元301由弯曲部3011和平直部3012组成。设计平直部3012结构是为了便于作业单元301与连接部2间的配合连接，使应力能够得以快速扩散。所述弯曲部3011为用来翻动土壤的切削端，所述弯曲部3012向主轴1的方向弯曲，使作业单元301的纵截面趋近于“j”字型，以获得最佳的入土角度。在切削端的外周设有刃口，优选地，所述刃口采用“人”字型设置。
29.所述铲库302固定设置在作业单元301的平直部处，且与弯曲部3011的弯曲方向不在同一侧。所述铲库302为至少一端设有开口的空心腔体，空心腔体用来容纳连接部2的自由端。在铲库302的两侧壁上开设有圆形的连接孔303，螺栓穿过连接孔303与连接部2实现固连。
30.如图6至8所示，为进一步优化弯曲部3011的入土角度，所述连接部2的中段还设有一个向主轴1方向弯曲的第一弯曲部201，所述第一弯曲部201的弯曲角可以是线性的，也可以是非线性的。为使应力具有一个较佳的扩散效果，本实施例中第一弯曲部201的弯曲角，
优选地采用线性方式。
31.实施例2为使主轴1在一个回转周期内，尽可能多地通过作业组3对土壤进行切削、挖掘，从而提高作业效率，本实施例在上述实施例的基础上对作业组3进行优化改进。
32.如图1至图4所示，同一作业组3中多个间隔设置的作业单元301呈“人”字形布设，作业组3的长度可根据作业宽度的需要进行设置。此外，同一作业组3中的作业单元301依次以左右交替入土的作业模式对土壤进行切削、挖掘等作业。
33.为了提高作业效率，所述作业组3绕主轴1周向等距阵列设置。在工作转速下，随着周向设置的作业组3数量增多，所受阻力的方差减少，因此，周向设置作业组3的数量越多，作业组3的切削稳定性就越好，所以，作业组3的数量与切削稳定性之间成正比。
34.如图5所示，对周向设置的作业组3与主轴1外缘的连接处进行优化处理。优选地，在主轴1横截面上周向阵列设置的作业单元301，通过连接部2与主轴1固定，周向设置的连接部2，其根部共同围合构成一个圆环形，所述圆环形套设并固定在主轴1的外壁上。改进后的连接方式，提高了连接部2与主轴1的连接面积及结构强度。
35.实施例3当作业单元301随主轴1同步旋转一周时，作业单元301在一个旋转周期运动所经过的路径就形成了作业单元301的回转轨迹，即作业单元301的作业面。在主轴1的同一个旋转周期内，为了使同一作业组3内左右相邻的两个作业单元301间的回转轨迹产生部分重合，实现相邻作业单元301间的协同作业，本实施例利用相邻作业单元301间回转轨迹部分重合的特点对土壤进行二次搅拌或破碎，实现优化土块直径，降低切削阻力的目的。本实施例在上述实施例的基础上，对作业单元301的布设方式进行改进。
36.同一作业组3内的多个作业单元301分布在主轴1的长度方向上，且每个作业单元301的作业面与主轴1平行。
37.如图6至图8所示，在主轴1横截面上周向阵列设置的连接部2，相邻的两个连接部2分别向相反的两个方向进行弯曲处理，并在连接部2上形成具有一定弧度的第二弯曲部202，从而利用主轴1横截面上周向阵列设置的连接部2，使作业单元3实现交错设置。图4为该布设方式下主轴1轴向的正投影视图，可以看出连接部2周向分布在主轴1的外周，为了便于识别，将向不同方向弯折的连接部2以填充的方式进行区分，由于同一作业组3中多个间隔设置的连接部2呈“人”字形布设，所以在正投影视图中，相同方向的连接部2绕轴第间距分组方式呈现，且不同方向的分组交替环形阵列，且分组数量与分组内连接部2的数量相同，且与同一个作业组3中连接部2的数量相同。该布设方式使主轴1横截面上周向阵列设置的相邻作业单元30处在不同、且部分重合的两个回转轨迹上，通过重合部分的回转轨迹增加了动力深松铲轴向回转轨迹的密度，延长了回转轨迹的作业宽度，提高了回转轨迹的连续性，而可对作业面的土壤实现二次破碎与搅拌，同时也实现了对作业面的完全覆盖，提高了动力深松铲的作业效率。此外，通过加宽作业单元301的宽度或调整第二弯曲部202的弯曲角度，同样也可以使主轴1横截面上周向阵列设置的相邻两个作业单元301之间的回转轨迹产生重合。
38.为了提高应力的扩散，在主轴1横截面上周向阵列设置的相邻两个连接部2之间，还设有加强筋203，通过设置加强筋203来提高连接部2间的结构强度。
39.实施例4本技术所述动力深松铲是一种依靠动力输入，通过主轴1的旋转运动，使作业单元301的作业面对土壤进行连续切削作业的农具部件。通常每个作业单元301在每个旋转周期内都会经历入土、挖土搅拌、出土三个阶段，其对应的载荷形式在上述周期内也会在动载荷与冲击载荷之间交替变化。此种变化势必会通过连接部2、主轴1传递给农具的其他部件，特别是动力输出部件，如减速机、pto装置及发动机等。这种交替变化的载荷，如果在一个周期内的变化不是连续且线性的，那么它将直接影响牵引设备发动机的功率输出，使作业速度无法提升。为了克服上述问题，现有设计方案通常是将作业的刀具沿着一条绕主轴1的螺旋线阵列分布，该分布方式不仅能让单一时间内，只有单一刀具与土壤接触或加载冲击载荷，达到减小切削阻力的目的。虽然，沿主轴方式设置的单螺旋线结构方案解决了载荷带来的问题，但同样又产生了另一个问题，在随牵引设备行进的过程中，由于刀具以单螺旋的方式排列在主轴1上，所以，刀具在随主轴1旋转的过程中，刀具由左至右或由右至左逐一入土，而该种入土方式使刀具在切削土壤时产生的切削阻力，由主轴的单侧逐级累积，这就使主轴1与牵引设备间形成单一的横向剪切力，该剪切力将主轴1与农具部件的架体不断地向一侧推动，从而影响牵引设备的行进效率及作业效率。
40.为了克服这个问题，本实施例对“人”形布设在主轴3上的作业组3中，每个作业单元301的位置进行优化处理。在主轴1的旋转过程中，由于“人”字形布设的作业单元301采用非线性的入土时序设置，优选地，同一作业组3内的作业单元301采用等间距方式设置。在切削过程中，同一作业组3内的作业单元301依次按照左右交替入土的切割作业模式，交替产生冲击载荷，而交替产生的力又相互抵消，从而使主轴1作业的行进方向与牵引设备进行的方向保持一致，避免了农具部件跑偏问题的发生。在同一作业组3内，作业单元301位置的间隔度数可根据以下方程得到式中：n为绕主轴周向阵列设置的作业组的数量，a为各作业组间的间隔度数。
41.式中：n为同一个作业组内作业单元301的数量，b为作业时相邻入土的两个作业单元之间位置的角度差。
42.优选实例1以周向设置六个作业组3，每个作业组3内设置六个作业单元301为例进行介绍。
43.根据上述方程可知，n为6时，a等于60o，因此，为了便于区分，将周向设置在主轴1上的六组作业组3依次定义为a组、b组、c组、d组、e组、f组，每个作业组3由“人”字形等间距阵列分布的作业单元301组成，同时，因为n为6，将a组中的作业单元301由左至右依次定义为a1、a2、a3、a4、a5、a6，同理，将其他组采用相同的定义方法，详见表1。根据方程式可知，n为6时，b等于10o，由于作业时作业单元30的入土顺序位置与位置设定的顺序相同，所以，本实施例以a1的位置作为基准0o，将a6设置在a1加10o的位置，即a6设置在10o位置，将a2设置在a6加10o的位置，即a2设置在20 o位置，依次类推，a5设置在30o位置，a3设置在40o位置，a4设置在50o位置。由于已经对第一组作业组3的位置进行了设定，且每组作业组3间均为60o等间距周向设置，所以，其他作业组3的位置也就相对固定，根据每个作业单元301的位置，也就决定了每个作业单元301的入土顺序，详见表1。
44.表1通过表1可知，在作业过程中，由于本实施例作业组3内作业单元301在一个旋转周
期内的变化始终保持连续且线性的入土顺序，而不是常规刀具依次由左至右或由右至左的作业方式。在同一作业组3内，作业单元301始终依次以左右交替的方式入土作业，而左右交替产生的冲击载荷，又相互抵消，从而使作用在主轴1上的力始终保持均衡状态。
45.优选实例2以周向设置五个作业组3，每个作业组3内设置六个作业单元301为例进行介绍。
46.根据上述方程可知，n为5时，a等于72o，因此，五组作业组3依次定义为a组、b组、c组、d组、e组，因为，n为6，将a组中的作业单元301由左至右依次定义为a1、a2、a3、a4、a5、a6，同理，将其他组采用相同的定义方法，详见表2。根据方程式可知，n为6时，b等于12o，由于作业时作业单元30的入土顺序位置与位置设定的顺序相同，所以，本实施例以a1的位置作为基准0o，将a6设置在a1加12o的位置，即a6设置在12o位置，将a2设置在a6加12o的位置，即a2设置在24o位置，依次类推，a5设置在36o位置，a3设置在48o位置，a4设置在60o位置。由于已经对第一组作业组3的位置进行了设定，且每组作业组3间均为72o等间距周向设置，所以，其他作业组3的位置也就相对固定，根据每个作业单元301的位置，也就决定了每个作业单元301的入土顺序，详见表2。
47.表2优选实例3以周向设置五个作业组3，每个作业组3内设置四个作业单元301为例进行介绍。
48.根据上述方程可知，n为5时，a等于72o，因此，五组作业组3依次定义为a组、b组、c组、d组、e组，因为n为4，将a组中的作业单元301由左至右依次定义为a1、a2、a3、a4，同理，将其他组采用相同的定义方法，详见表3。根据方程式可知，n为5时，b等于18o，由于作业时作业单元30的入土顺序位置与位置设定的顺序相同，所以，本实施例以a1的位置作为基准0o，将a4设置在a1加18o的位置，即a4设置在18o位置，将a2设置在a4加18o的位置，即a2设置在36o位置，依次类推，a3设置在54o位置。由于已经对第一组作业组3的位置进行了设定，且每组作业组3间均为72o等间距周向设置，所以，其他作业组3的位置也就相对固定，根据每个作业单元301的位置，也就决定了每个作业单元301的入土顺序，详见表3。
49.表3实施例5由于作业单元301对土壤进行切削，其最容易磨损严重，而不得不将主轴1与连接部2及作业单元301整体进行更换，致使维护成本增高。为此，在本技术的实施例1中，通过螺栓将连接部2与铲体301实现可拆卸连接，有效地解决了作业单元301与连接部2之间更换不便的问题，降低了农具部件的维护成本。但是在切削作业过程中，由于作业单元301与土壤间产生的冲击载荷都集中在铲库302与连接部2的连接处，即螺栓上，所以，当载荷值达到螺栓的载荷状态极限时，螺栓就会产生断裂破坏，从而降低了部件的使用寿命和作业效率。本实施例在上述实施例的基础上，通过优化连接部2与铲库302之间的连接关系，达到延长部件使用寿命的目的。
50.开设在铲库302两侧壁上的连接孔303为腰形孔，螺栓穿过连接孔303与连接部2固定，且连接孔303的孔径沿铲库302的长度方向开设。所述铲库302的空心腔体与连接部2自由端的端部锥形轮廓相匹配，通过铲库302锥形的空心腔体对连接部2起到限位的作用。螺栓穿过连接孔303后与连接部2连接，并在连接孔303的孔径内沿连接部2的长度方向实现前
后滑动。改进后，在作业时，土壤对作业单元301产生的冲击载荷推动作业单元301沿连接部2的长度方向在连接孔303的孔径内滑动，同时通过空心腔体对连接部2的自由端进行限位，使冲击载荷通过铲库302传递给连接部2并得以释放，避免将全部冲击载荷加载在连接作业单元301与连接部2的螺栓上，从而延长了螺栓的使用寿命。
51.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。