[发明专利]一种变曲率铧式犁

说明书

技术领域

本发明涉及农用耕地机械领域，具体涉及一种变曲率铧式犁。

背景技术

耕地机械是对农田土壤进行机械处理使之适合于农作物生长的机械，用来翻耕土地的主要作业机械有铧式犁、圆盘犁等。铧式犁是世界上历史最早，数量最多，应用最广泛的耕地工具，以犁铧和犁壁为主要工作部件进行耕翻和碎土作业，作业效率高、功率利用合理、入土碎土能力强，作业后土壤松碎，对粘重土壤、荒地和杂草多的地块具有较强的适应能力，承担着耕整的重任。然而，在耕作过程中，特别是在粘重土壤中，传统抛物线曲面形成的铧式犁犁体粘附土壤严重，致使工作阻力大，铧式犁入土行程长，翻土、碎土性能弱，降低耕作效果，降低工作效率，增加燃油消耗。

现有技术中的铧式犁，铧式犁的碎土和翻土作用，完全由犁体来完成，犁体的形状、结构及其制造工艺水平对犁的作业质量和牵引阻力有很大影响。针对如何改进犁体部件结构，减小工作阻力这个问题，科研工作者们提出许多方法，主要有润滑法、加热法、振动法、材料改性法、电渗法、柔性结构法、磁场法、仿生非光滑改形法等。这些方法虽能在一定程度上减小工作阻力，但面临增加附属装置、增加生产成本、加工工艺困难或磨损严重等问题，所以研制开发一种结构简单、粘附作用小、耕作阻力小的铧式犁是客观需要的。

发明内容

由于铧式犁的工作阻力、粘土性能不仅与采用的材料有关，还和与土壤滑动接触的犁体触土曲面几何形状有关。本发明的目的是以一种变曲率曲线代替传统的抛物线作为犁体曲面准线的铧式犁，重新设计铧式犁的犁体曲面，解决现有抛物线曲面中铧式犁工作阻力大、高粘附、工作效率低和使用寿命短的问题。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：一种变曲率铧式犁，包括犁柱、犁铧以及与犁铧连接的犁壁，犁铧和犁壁连接的下表面设有犁托，犁托与犁柱固定连接，犁铧和犁壁的上表面构成犁体触土曲面，该犁体触土曲面是由平行于水平面的直元线在弯曲导线上按照元线角连续运动形成的曲面，所述的弯曲导线符合方程                                               ，其中，x的取值范围为0~18。

所述的元线角是直元线与铧式犁前进方向的夹角，该元线角θ符合方程，其中，为弯曲导线的入土端与直元线之间沿铧式犁前进方向的高度。

当弯曲导线的参数方程在x取值范围为0~18mm内，在x和f(x)方向同时放大16.923倍时，得到开度L为220mm、弯曲导线首尾两端的切线的夹角为110^o、犁铧安装角为30^o曲线段，该曲线段形成的犁铧和犁壁的厚度均为5~30mm。其中，开度L是指该曲线段首尾两端之间的宽度，犁铧安装角是指犁铧与犁壁连接处的切线与水平方向的夹角。

所述的弯曲导线的入土端为犁铧入土端的犁刃线，末端终止于犁壁最上端的边缘线，所形成的犁体触土曲面为翻土型；或者，弯曲导线起始于弯曲导线所在平面位于犁铧尖端2/3铧刃长，所形成的的犁体触土曲面为碎土型。

所述的犁托上沿铧式犁耕地的方向设有一个犁侧板，犁侧板对铧式犁犁体的耕地方向具有正位调节作用。

所述的犁壁上设有螺栓孔，犁托上与犁壁连接的对应位置设有螺栓孔，犁壁与犁托之间通过沉头螺栓连接，便于犁壁与犁托的拆装，其中的沉头螺栓的个数为2~20个。进一步的，犁壁和犁托之间还设有一个形状与犁托背面形状相吻合的托板。

本发明中，犁铧和犁壁构成的犁体触土曲面由直元线沿着弯曲导线遵循元线角函数变化规律运动至犁壁顶边线最大高度，弯曲导线是犁体触土曲面与铧刃线的垂直平面相交点形成的截面线，其形式对工作阻力影响最大。本发明的铧式犁能够解决现有技术中心中，因采用其它方式完成减阻结构改进中产生的结构复杂问题，与现有技术相比，本发明采用表面改形的技术，并以普通铧式犁为设计对象，提供一种改善铧式犁犁体触土曲面的几何形状的变曲率铧式犁，能够降低工作过程中土壤作用于犁体触土曲面的阻力。

有益效果：1）、本发明通过一参数方程限定了犁体触土曲面的弯曲导线，而犁体触土曲面是由平行于水平面的直元线在该弯曲导线上按照一定的元线角连续运动形成的曲面，该弯曲导线具有变曲率特性，能够改变土壤在与其接触表面的运动状态，具体表现为：对其上运动的土壤产生引导效应，使土壤颗粒产生滚动、波动效应，并减小界面层的土壤颗粒数量，降低了土壤颗粒与犁体触土曲面的接触几率。