[发明专利]适用于秸秆覆盖农田地表的仿生拨茬轮

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。

背景技术

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CN 101336575，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。

发明内容

本发明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。本发明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。本发明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。

本发明由螺钉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+0.0017y^２+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。