[发明专利]超声波双向交叉振动土壤挖掘装置

说明书

本发明涉及农业机械领域，尤其是一种超声波双向交叉振动土壤挖掘装置。包括纵梁，还包括超声波发生器、纵向超声振动换能器、垂向超声振动换能器、纵向超声振动变幅杆和垂向超声振动变幅杆，所述纵向振动变幅杆的一端与纵向超声振动换能器固定连接，纵向超声振动变幅杆的另一端与变幅式铲刀的一端固定连接，所述垂向超声振动变幅杆的一端与垂向超声振动换能器固定连接，垂向超声振动变幅杆的另一端与纵向超声振动变幅杆固定连接，纵向超声振动变幅杆与垂向超声振动变幅杆之间呈垂直设置，所述超声波发生器分别通过信号电缆线将信号传递给纵向超声振动换能器和垂向超声振动换能器。有效地解决了土壤切削挖掘作业中阻力大、耗能高等问题。

技术领域

本发明涉及农业机械领域，尤其是一种超声波双向交叉振动土壤挖掘装置。

背景技术

农业土壤耕作、深松以及根茎类作物挖掘收获等作业普遍存在工作阻力大、耗能高的问题。因此，应用先进技术或研制出新型土壤切削挖掘装置来降低工作阻力对于节能减排具有重要意义。

振动铲和振动犁已经证明能够有效降低工作阻力，目前主要通过偏心机构和连杆机构实现铲刀或犁刀的机械振动，该振动频率最高达到几十赫兹，很难再提升更高的振动频率。土壤切削挖掘过程中的工作阻主要由土壤切削阻力、土壤重力、土壤与铲的摩擦阻力以及土壤与铲面的粘滞阻力。然而，机械传动的低频振动主要减小了切削阻力，对降低摩擦阻力和粘滞阻力的效果甚微。超声波振动能够产生20KHz以上的振动，目前超声波振动应用领域包括超声波清洗、超声波焊接、合金硬金属的加工等领域，在土壤切削挖掘领域还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提出了一种超声波双向交叉振动土壤挖掘装置，有效地解决了土壤切削挖掘作业中阻力大、耗能高等问题。

本发明的技术方案是：一种超声波双向交叉振动土壤挖掘装置，包括纵梁，还包括超声波发生器、纵向超声振动换能器、垂向超声振动换能器、纵向超声振动变幅杆和垂向超声振动变幅杆，所述纵向振动变幅杆的一端与纵向超声振动换能器固定连接，纵向超声振动变幅杆的另一端与变幅式铲刀的一端固定连接，所述垂向超声振动变幅杆的一端与垂向超声振动换能器固定连接，垂向超声振动变幅杆的另一端与纵向超声振动变幅杆固定连接，纵向超声振动变幅杆与垂向超声振动变幅杆之间呈垂直设置，所述超声波发生器分别通过信号电缆线将信号传递给纵向超声振动换能器和垂向超声振动换能器；

所述变幅式铲刀沿垂向的截面面积从与纵向超声振动变幅杆的固定连接端到自由端的刀刃处由大到小逐渐过渡变化；

所述垂向超声振动变幅杆沿纵向的截面面积从与垂向超声振动换能器的固定连接端到与纵向超声振动变幅杆的固定连接端由大到小逐渐过渡变化，纵向超声振动变幅杆沿垂向的截面面积从与纵向超声振动换能器的固定连接端到与变幅式铲刀的固定连接端由大到小逐渐过渡变化。

本发明还包括固定连接件和铲柄，所述固定连接件包括固定连接件法兰I、固定连接件法兰II、固定连接件铲柄连接板，固定连接件法兰I与垂向超声振动变幅杆固定连接，固定连接件法兰II与纵向超声振动变幅杆固定连接，固定连接件铲柄连接板与铲柄固定连接，铲柄的另一端与纵梁固定连接。

所述纵向超声振动变幅杆和垂向超声振动变幅杆上均设有法兰盘，法兰盘与固定连接件法兰固定连接。

所述铲柄为弧形结构，铲柄的下端部设有与固定连接件固定连接的通孔，铲柄的上端部设有与纵梁固定连接的通孔，纵梁与铲柄的连接处设有数个入土角调节孔，数个入土角调节孔形成弧线。

所述纵向超声振动变幅杆和垂向超声振动变幅杆呈圆锥形。

本发明的有益效果：

(1)本发明能够在土壤耕作、深松以及根茎类作物挖掘收获作业时，将超声波发生器产生的高频电信号经超声波换能器转换为超声振动并经变幅杆聚能作用将振动幅度放大后传递给铲刀使铲刃产生高频振动，实现土壤的高频振动切削挖掘；