一种主动式分层螺旋碎土深松机的制作方法

本实用新型属于农业机械技术领域，涉及一种主动式分层螺旋碎土深松机及方法，在破碎犁底层提高大田蓄水保墒和抗旱防涝能力同时疏松大田，增加空气相成分，实现大田粮食作物高产、稳产。

背景技术：

深松技术是一种重要的农业保护性耕作技术，能够有效打破耕地犁底层，提高土壤蓄水保墒和抗旱防涝能力。大田深松是农作物高产必不可少的机械化作业。

现有应用深松技术农机具多分为两类：深松机械与粉垄机械。一方面，单纯深松机具在深松作业时，依靠深松铲尖划破犁底层，对犁底层没有达到完全破碎，提高土壤蓄水与抗旱防涝能力有限；面对越来越严峻的土地资源紧张与粮食短缺问题，仅仅依靠传统耕作作业方式，已无法达到增产与高产目标；

另一方面，对于近些年出现粉垄机械，它在深松碎土作业时，将螺旋钻杆深入地下，垂直于地面旋转，在整个机具前进过程中将大田土壤破碎，实现深松粉垄，达到增产高产目标。但其作业时，螺旋钻杆与机具前进方向垂直，所受阻力不允许其作业速度过快，效率低下；所需牵引动力机具质量大、体积大，对土壤的压实现象严重；

综上，针对现有多种机具效果不理想、作业效率低下、所需能耗高等问题，迫切需要发明一种主动式螺旋分层碎土深松机及作业方法，在达到粉垄机具作业效果的同时提高深松作业效果、降低粉垄机具所需作业能耗，对于解决土地资源短缺、粮食问题严重具有重要意义。

经对现有技术的文献检索发现，中国发明专利“一种松耕粉垄机粉垄装置”专利申请号201510328328.0，一种松耕粉垄机粉垄装置，在其作业时所受阻力大，作业效率低，造价高，并不适合现有国情下推广使用。中国发明专利“一种深松机”专利申请号201720343341.8采用根据农作物行距可调深松铲间距的方式进行深松作业，可根据作物苗带宽度进行合理作业间距调整，但其深松作业时仅将犁底层打破，并没有对其进行很好的破碎增墒，对于大田作物的增产稳产效果不明显。

技术实现要素：

为了克服以上技术不足，本实用新型提供一种主动式螺旋分层碎土深松机及方法，在打破犁底层、碎土增墒的同时提高作业效率。

本实用新型采用的具体技术方案如下：一种主动式螺旋分层碎土深松机。包括：机架、传动装置、螺旋深松碎土装置。所述的机架用于支撑固定其他装置，并与拖拉机悬挂系统挂接或牵引，为机具提供牵引力与深松碎土装置所需动力；所述的传动装置将拖拉机动力输出轴动力分动并传至螺旋深松碎土装置；所述的螺旋深松碎土装置通过螺旋旋转破碎犁底层，用来代替传统深松耕作用于实现分层碎土功能，完成深松碎土整地增墒作业，且螺旋深松碎土装置安装与前进方向平行，前进速度相对粉垄机械可以更快，并不易受外力影响变形损坏。

所述的机架由相互连接固定的方形管、悬挂装置构成，用于安装、固定其它装置，并与拖拉机的悬挂系统相挂接，对机具进行牵引、动力输入。

所述的传动装置整体安装于机架上，包括动力输入轴、动力分配装置、隔土罩构成。所述的动力输入轴安装于机架横梁上方，并于拖拉机动力输出轴相连，动力输入轴末端与动力分配装置连接；所述动力分配装置包括分动箱、变速箱；动力分配装置安装于机架上，其中分动箱输出轴末端与变速箱动力输入轴连接，变速箱输出端将动力传至螺旋深松碎土装置；所述动力分配装置中变速箱有低、中、高三个作业档位，可根据地况设置不同作业档位，在低档位时螺旋碎土装置作业转速为5-10R/Min、在中档位时螺旋碎土装置作业转速为10- 15R/Min、在高档位时螺旋碎土装置作业转速为15-25R/Min。所述的隔土罩安装于传动装置外，整体截面呈锥形，用于保护传动部分传动平稳，传动齿润滑顺畅并将耕作后的土块排出。

所述的螺旋深松碎土装置由耕作深度控制装置、分层螺旋碎土齿组构成。所述的耕作深度控制装置由地轮、旋转手柄、升降器构成，旋转手柄设在升降器上端，升降器下端设有地轮，安装于机架的两侧。使用旋转手柄通过升降器控制地轮的高度，使深松机达到合适的作业高度。

所述的分层螺旋碎土齿组包括螺旋碎土齿总成、驱动齿轮、变向惰轮构成；驱动齿轮经动力输出齿轮与变速箱输出端相接，安装于机架下端，端面与螺旋碎土齿总成固连，拖拉机动力经分动箱与变速箱驱动螺旋碎土齿总成旋转，通过螺旋碎土齿的旋转运动将耕作层与犁底层疏松，沿机具前进方向，右侧碎土齿总成旋转方向为逆时针，左侧旋转方向为顺时针，有利于破碎土壤的向中间苗带聚拢，增墒效果更优。

所述的螺旋碎土齿总成包括碎土齿、排土锥和固定支撑装置构成；所述的碎土齿位于排土锥前部，碎土齿的首部有尖角，利于土块的破碎，其固连于排土锥端面圆柱，排土锥端面圆柱末端与驱动齿轮固连，通过驱动齿轮带动碎土齿的旋转运动。所述的所述的排土锥位于碎土齿中间位置，将碎土齿打碎土块快速排除，有利于对较大土块的进一步破碎，同时减小了机具前进阻力。所述的固定支撑装置位于螺旋碎土齿总成后部，通过螺栓安装于机架下，轴向固定周向可旋转。

所述的碎土齿结构为一组升角相同为θ的螺旋耐磨钢材，针对不同地质大田，提供多种螺旋升角θ与轮廓曲线半径R碎土齿，其中螺旋升角θ与所耕作区域土壤紧实度P、土壤容重ρ、土壤类型μ、机具额定前进速度v、碎土齿额定工作深度有关，满足关系：

同时轮廓曲线半径R满足：

经试验仿真，此时对于土壤破碎增墒效果更优。

与现在技术相比，本实用新型所具有的有益效果：

1、本实用新型采用主动式分层螺旋碎土方式，在地表下通过分层螺旋碎土齿的主动旋转来打破犁底层，达到深松增墒目的；

2、针对不同地况大田，设计不同参数碎土齿与多种旋转速度参数相匹配，作业时根据地况更换作业模块，提升作业效果；

3、本实用新型在耕作过程中触土部件处于旋转动态过程，在耕作过程中阻力变小，提高主要作业部件使用寿命。

附图说明

图1为一种主动式螺旋分层碎土深松机的整体结构图；

图2为一种主动式螺旋分层碎土深松机的传动装置结构图；

图3为螺旋碎土齿总成结构图；

图4为螺旋碎土齿总成图；

图中：1、机架 2、悬挂装置 3、分动箱 4、变速箱 5、旋转手柄 6、升降器 7、地轮 8、隔土罩 9、螺旋碎土齿总成 10、动力输入轴 11、驱动齿轮 12、变向惰轮 13、排土锥 14、碎土齿 15、固定支撑装置

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型专利进行进一步描述。本实用新型提供一种主动式螺旋分层碎土深松机，如图1所示，所述的机架(1)由相互连接固定的方形管、悬挂装置(2)构成，用于安装、固定其它装置，并与拖拉机的悬挂系统相挂接，对机具进行牵引、动力输入。

所述的传动装置整体安装于机架(1)上，包括动力输入轴(10)、动力分配装置、隔土罩(8)构成。所述的动力输入轴(10)安装于机架(1)横梁上方，并于拖拉机动力输出轴相连，动力输入轴(10)末端与动力分配装置连接；所述动力分配装置包括分动箱(3)、变速箱(4)；动力分配装置安装于机架(1)上，其中分动箱(3)输出轴末端与变速箱(4)动力输入轴(10)连接，变速箱(4)输出端将动力传至螺旋深松碎土装置；所述动力分配装置中变速箱(4)有低、中、高三个作业档位，可根据地况设置不同作业档位，在低档位时螺旋碎土装置作业转速为5-10R/Min、在中档位时螺旋碎土装置作业转速为 10-15R/Min、在高档位时螺旋碎土装置作业转速为15-25R/Min。所述的隔土罩 (8)安装于传动装置外，整体截面呈锥形，用于保护传动部分传动平稳，传动齿润滑顺畅并将耕作后的土块排出。

所述的螺旋深松碎土装置由耕作深度控制装置、分层螺旋碎土齿组构成。所述的耕作深度控制装置由地轮(7)、旋转手柄(5)、升降器(6)构成，旋转手柄(5)设在升降器(6)上端，升降器(6)下端设有地轮(7)，安装于机架(1) 的两侧。使用旋转手柄(5)通过升降器(6)控制地轮(7)的高度，使深松机达到合适的作业高度。

所述的分层螺旋碎土齿组包括螺旋碎土齿总成(9)、驱动齿轮(11)、变向惰轮(12)构成；驱动齿轮(11)经动力输出齿轮与变速箱(4)输出端相接，安装于机架(1)下端，端面与螺旋碎土齿总成(9)固连，拖拉机动力经分动箱(3)与变速箱(4)驱动螺旋碎土齿总成(9)旋转，通过螺旋碎土齿(14)的旋转运动将耕作层与犁底层疏松，沿机具前进方向，右侧螺旋碎土齿总成(9)旋转方向为逆时针，左侧旋转方向为顺时针，有利于破碎土壤的向中间苗带聚拢，增墒效果更优。

所述的螺旋碎土齿总成(9)包括碎土齿(14)、排土锥(13)和固定支撑装置(15)构成；所述的碎土齿(14)位于排土锥(13)前部，碎土齿(14)的首部有尖角，利于土块的破碎，其固连于排土锥(13)端面圆柱，排土锥(13) 端面圆柱末端与驱动齿轮(11)固连，通过驱动齿轮(11)带动碎土齿(14)的旋转运动。所述的所述的排土锥(13)位于碎土齿(14)中间位置，将碎土齿(14) 打碎土块快速排除，有利于对较大土块的进一步破碎，同时减小了机具前进阻力。所述的固定支撑装置(15)位于螺旋碎土齿总成(9)后部，通过螺栓安装于机架(1)下，轴向固定周向可旋转。

所述的碎土齿(14)结构为一组升角相同为θ的螺旋耐磨钢材，针对不同地质大田，提供多种螺旋升角θ与轮廓曲线半径R碎土齿(14)，其中螺旋升角θ与所耕作区域土壤紧实度P、土壤容重ρ、土壤类型μ、机具额定前进速度v、碎土齿(14)额定工作深度H有关，满足关系：

同时轮廓曲线半径R满足：

经试验仿真，此时对于土壤破碎增墒效果更优。