[发明专利]一种适应于沙地的高速翻转犁以及其曲面设计方法

权利要求书

1.一种适应于沙地的高速翻转犁，包括犁架(3)，其特征在于：所述犁架(3)上通过U型螺杆(6)安装有三点悬挂装置(4，5)，所述犁架(3)上安装拉力杆(7)，所述犁架(3)上安装限深轮滑杆(17)，所述限深轮滑杆(17)上安装调节摇杆(16)，所述限深轮滑杆(17)上安装限深轮(18)，所述犁架(3)上通过U型螺杆(6)安装犁柱(9)，所述犁柱(9)固定连接犁壁(12)，犁体由犁柱(9)、犁铧(15)和犁壁(12)组成，所述犁壁(12)由前犁壁和后犁壁组成，犁体曲面(14)由犁壁(12)和犁铧(15)组合构成，所述前犁壁的胫刃形成内凹形复合曲线，所述犁铧(15)参数包括铧刃角θ₀，切土角ε和载荷角α，铧刃角θ₀为犁铧刃与犁体前进方向的夹角，切土角ε为犁铧(15)末端在垂直于犁体前进方向的剖面上犁铧(15)与地面的夹角，载荷角α为犁尖平行于犁体前进方向的剖面上犁铧(15)与地面的夹角，其中θ₀＝35°，ε＝36.66°，α＝25°，根据所述铧刃角θ₀、切土角ε、土垡宽度即犁沟宽度d、载荷角α确定犁铧的设计参数，其中d＝250mm；进而确定所述导曲线、主犁体曲面轮廓、翻土曲元线，最后添加辅助面，即可完成犁体的曲面设计。

2.一种适应于沙地的高速翻转犁的曲面设计方法，所述高速翻转犁包括犁架(3)，所述犁架(3)上通过U型螺杆(6)安装三点悬挂装置(4，5)，所述犁架(3)上安装拉力杆(7)，所述犁架(3)上安装限深轮滑杆(17)，所述限深轮滑杆(17)上安装调节摇杆(16)，所述限深轮滑杆(17)上安装限深轮(18)，所述犁架(3)上通过U型螺杆(6)安装犁柱(9)，所述犁柱(9)固定连接犁壁(12)，犁体由犁柱(9)、犁铧(15)和犁壁(12)组成，所述犁壁(12)由前犁壁和后犁壁组成，犁体曲面(14)由犁壁(12)和犁铧(15)组合构成，其特征在于，所述曲面设计方法包括如下步骤：

步骤1，沙地的高速翻转犁犁铧的设计，首先确定铧刃角θ₀、切土角ε、土垡宽度即犁沟宽度d、载荷角α，进而确定犁铧的设计参数；其中铧刃角θ₀为犁铧刃与犁体前进方向的夹角，切土角ε为犁铧(15)末端在垂直于犁体前进方向的剖面上犁铧(15)与地面的夹角，载荷角α为犁尖平行于犁体前进方向的剖面上犁铧(15)与地面的夹角；

步骤2，确定沙地的高速翻转犁的导曲线；

步骤3，沙地的高速翻转犁主犁体曲面轮廓线的设计，确定元线角与犁体曲面14的变化关系式θ＝f(y)，进而确定主犁体曲面轮廓，y为土垡在犁面上运动时的y向坐标；

步骤4，沙地的高速翻转犁翻土曲元线的设计，按照翻土曲元线的变化规律，在每条线段对应的剖面上设计出相应的翻土曲元线；

步骤5，沙地的高速翻转犁犁体曲面的设计，根据所述翻土曲元线以及主犁体曲面外轮廓形成完整的主犁体曲面设计，最后添加辅助面即切土板面和排土板面，从而完成就地翻土犁体曲面的设计。

3.根据权利要求2所述的曲面设计方法，其特征在于：

步骤1中：

所述高速翻转犁耕作时，土垡被犁体曲面(14)翻转至原犁沟的过程分为：起土过程、翻垡过程和扣垡过程；在起土过程中根据公式：tanα＝tanεtanθ₀，其中，铧刃角θ₀的角度范围为35°～45°，切土角ε角度范围为0°～45°，载荷角α角度范围为20°～30°。

4.根据权利要求3所述的曲面设计方法，其特征在于：

步骤1中：

所述高速翻转犁耕作时，当犁铧(15)全部作用到土壤上时，犁铧(15)末端切土板切割土壤形成土垡，此时土垡横剖面底边与地面的夹角θ等于切土角ε，随后土垡将在主犁体曲面被翻转；翻垡过程为土垡形成后，在排土板的引导下，随着犁体前进土垡进入犁壁(12)部分，土垡在犁壁(12)前部的作用下，其横剖面底边和地面的夹角θ先由ε变为0°，然后土垡继续运动至犁壁(12)中后部分，在排土板的引导和犁壁(12)的翻转作用下，土垡横剖面底边和地面的夹角θ由0°变为90°；扣垡过程即土垡运动到犁翼(13)部分时，土垡横剖面底边竖直，此时土垡还未到达翻转的临界状态，犁翼(13)作用于此时土垡的上部，对土垡进一步翻垡，最终使其扣翻在犁沟。