[发明专利]一种基于自激振动的土壤切削装置

权利要求书

1.一种基于自激振动的土壤切削装置，其特征在于，包括安装在壳体(3)中的旋耕刀(1)，旋耕刀(1)刀柄下部的刀柄孔(20)中安装有刀柄孔轴(2)，刀柄孔轴(2)与刀柄孔(20)间隙配合，刀柄孔轴(2)两端穿过壳体(3)上的固定通孔(22)，并通过紧固垫圈(16)和紧固螺母(17)固定；位于刀柄孔(20)两侧的刀柄孔轴(2)上均安装有压缩弹簧，压缩弹簧两端均分别紧压旋耕刀(1)刀柄和壳体(3)内壁；

还包括两端分别安装在壳体(3)的前端面和后端面上的弹簧心轴(9)，弹簧心轴(9)上开设有贯通的腰型孔(21)，旋耕刀(1)的刀柄底部与刀柄焊块(12)焊接固定，刀柄焊块(12)的厚度小于旋耕刀(1)的厚度以及腰型孔(21)的直径，刀柄焊块(12)竖直插入腰型孔(21)中；弹簧心轴(9)上安装有自激弹簧(8)，自激弹簧(8)与弹簧心轴(9)采用同心轴间隙配合，自激弹簧(8)一端与刀柄焊块(12)接触；

所述弹簧心轴(9)两端分别穿过壳体(3)的前端面和后端面，且均通过心轴螺母和心轴螺母垫片与壳体(3)固定；

所述自激弹簧(8)的参数选取方法为：首先计算所耕种的土壤条件下旋耕刀(1)耕作作业所受的载荷，然后对照《圆柱螺旋压缩弹簧(两端圈并紧磨平或锻平型)的尺寸及 参数》确定自激弹簧(8)的参数；旋耕刀(1)耕作作业所受的载荷计算公式如下：

其中，F₁表示旋耕刀(1)耕作作业所受的载荷；R₁表示固定通孔22到旋耕刀(1)刀尖之间的直线距离；R₂表示固定通孔(22)到刀柄焊块(12)底部之间的直线距离；F表示旋耕刀(1)受到的土壤阻力；

所述腰型孔(21)的长度尺寸计算公式如下：

其中，F₂表示自激弹簧(8)受到的载荷；θ表示刀柄焊块(12)转动的最大角度；k_F表示自激弹簧(8)的弹簧刚度；λ表示自激弹簧(8)的轴向变形量；

所述自激弹簧(8)的压缩量调节方法为：通过调节弹簧心轴(9)两端的心轴螺母来调节弹簧心轴(9)两端超出壳体(3)部分的长度，进而沿水平方向调整腰型孔(21) 的位置，从而改变旋耕刀(1)自激振动频率与幅值；

土壤耕作时，旋耕刀(1)因受力不均匀产生绕刀柄孔轴(2)径向的小幅度摆动，旋耕刀(1)沿刀柄孔轴(2)前后小幅度摆动时产生非线性、周期性的自激振动，当自激振动频率和切削装置的固有频率相同时，旋耕刀(1)的振动幅值达到最大。

2.根据权利要求1所述的基于自激振动的土壤切削装置，其特征在于，所述壳体(3)前端内壁处和后端内壁处的弹簧心轴(9)上分别设置有弹簧垫圈A(10)和弹簧垫圈B(11)，自激弹簧(8)另一端紧压弹簧垫圈A(10)。

3.根据权利要求1所述的基于自激振动的土壤切削装置，其特征在于，所述壳体(3)由两部分拼接组成，一部分为顶部和一侧开口的箱式结构，另一部分包括内壳体盖(19)和外壳体盖(18)；箱式结构开口一侧自内而外依次通过螺栓安装内壳体盖(19)和外壳体盖(18)，内壳体盖(19)为矩形板状结构，外壳体盖(18)为凹字形结构。