專利名稱：新型環(huán)保農耕微型垂直旋耕機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種專用多功能農田耕作機具，即一種新型環(huán)保農耕微型垂直旋耕機。
針對這個問題，國內外開始提倡保護性耕作。所謂保護性耕作，即是將秸稈殘茬保留覆蓋在土壤表面的耕作方式。保護性耕作能夠大幅度提高農田蓄水保墑的能力，減少水土流失。但為了耕作時不影響表土覆蓋，保護性耕作都必須使用配套機械來進行。最常見的保護性耕作方法為無耕(或不耕)以及條耕。
所謂無耕，即收割后的秸稈殘茬保留覆蓋在田面，播種時也不翻動土壤的耕種方法。其配套機械主要的組件包括一個清行開路的園盤，隨后跟著一對雙圓盤開溝機開出一道很窄的種植淺溝，作物種子則被植入窄溝中。在靠近種植溝旁另開一道溝來加以施肥，肥料存在較難以被作物根部吸收的問題。對于雜草，則必需使用化學除草劑來控制，由此造成對環(huán)境與空氣的污染。
無耕雖影響表土覆蓋極小，但種子在被雙盤緊壓后的溝中，影響發(fā)育成長，特別是緊實的粘質土，會造成減產。條耕即為改進這項缺點，在清行單園盤與雙盤開溝器間加一松土器，將種植行溝加以耙松以改良種子成長環(huán)境。除此之外，條耕使用機具與無耕完全相同。耙拉犁(Paraplow)為最新發(fā)展的松土器，它除了能完成開溝松土并能松動兩側土心，使部分表土開裂加速雨水滲透和吸收，減少雨水沖刷和徑流的問題，產量也較無耕種植稍高。它的構造是將一般松土鏟支柱下端向側彎伸45°度。其缺點為阻力大，為抵消此側向阻力，也有成對使用，惟不同側彎伸。另外缺點為牽引力大，松土不均，粗放，也會影響種子及施肥的均勻分布。
雖然這兩種保護性耕作對土壤的表層破壞小，但須用昂貴的大型種植機械才能實施。條耕種植機的組件較多，可多達9項。下種施肥如同時進行則需兩組園盤耙，所需直壓重量約1000公斤，所需牽引力約500公斤，使得一般小型拖拉機難以配套采用，平常10KW左右的手扶拖拉機則根本無法使用。另外，由于須用很大的垂直壓力才能將園盤耙壓入土中，這種耕作方式能量消耗極高。而使用這些重型機械耕種，也會造成土壤被過分壓實的不良后果。
本實用新型新型環(huán)保農耕微型垂直旋耕機由法蘭盤、垂直碎土刀、斜向碎土刀和中心導管構成；中心導管上端與所述法蘭盤同軸連接，法蘭盤上設置有與中心導管內孔貫通的透孔；所述中心導管的下端，至少設置有兩個斜向碎土刀，斜向碎土刀的一端與所述中心導管的下端相固定，其另一端向下傾斜30~60°，斜向碎土刀的刀口方向與旋轉方向相協調，刀口邊位于其下前方，并以10~15°的進土角傾斜固定；垂直碎土刀的數量與斜向碎土刀的數量相對應，每個垂直碎土刀垂直安裝在所述法蘭盤及相應的斜向碎土刀之間，垂直碎土刀的里側表面與其最小回轉圓切線的夾角為10~15°，與刀背相比，其刀口遠離中心導管，垂直碎土刀的刀口旋向與斜向碎土刀的刀口旋向相同，垂直碎土刀與中心導管之間留有能夠使碎土順利通過的適當的空間。
進一步地，所述斜向碎土刀的向下傾角為45°。
進一步地，所述垂直碎土刀和斜向碎土刀的刀口切削角均為5~15°。
進一步地，所述斜向碎土刀最遠端所形成的最大回轉圓的直徑為20~25cm，所述垂直碎土刀刀口所形成的最大回轉圓的直徑為15~20cm，從所述法蘭盤下表面到所述斜向碎土刀最下端的垂直距離為25~30cm。
進一步地，所述法蘭盤上安裝有水平切割刀盤，該水平切割刀盤上向外呈放射狀均布有若干水平切割刀。
進一步地，所述水平切割刀盤與法蘭盤可以分開單獨使用，除草或碎土開溝。
本新型環(huán)保農耕微型垂直旋耕機繞其垂直軸快速旋轉(400~500rpm)，垂直碎土刀產生的離心力具有自動清行防堵作用，免除清行園盤的使用，此外支承軸使用的是空心鋼管，可作為施肥的通道，能將肥料均勻的施撒在種植溝的底部，有助于種苗的吸收，節(jié)省了一組雙盤另行開溝施肥的笨重機件。
本新型環(huán)保農耕微型垂直旋耕機下端的至少兩個斜向碎土刀被安裝成螺旋狀，當旋轉后，斜向碎土刀自動帶動機具進入土層當中，當達到預定深度后，則由一耕深調節(jié)輪支撐(非本設計)，阻止機具繼續(xù)向下旋進，與斜向碎土刀在土層中旋轉切出一個梯形疏松土層的同時，垂直碎土刀在土層中旋轉切出一個具有適當寬度的垂直平行段。斜向碎土刀和垂直碎土刀工作時，不但使其回轉范圍內的土層得到精細疏松，而且將該范圍內的殘茬雜草全部切斷，消除了它們裹繞機具的問題。斜向碎土刀在土層下高速旋轉，對其周圍的土層產生一種向上的推力，使周圍的土層向上微升而蓬松，土層表面則隨著隆起而出現小的縫隙，讓雨水及灌溉用水能夠很好地深入土層中，從而改善了周圍土層的透氣及透水性。肥料從機具中心導管中被送入斜向碎土刀回轉范圍內的土中，在斜向碎土刀的作用下，肥料散布在種子根部與土壤完全均勻混合，可充分的被吸收，讓種子幼苗一直處于營養(yǎng)豐富的環(huán)境當中。
新型環(huán)保農耕微型垂直旋耕機上同時安裝水平切割刀后，可以兼具除草機的功能，免除或減少噴灑除草劑除草的使用，從而減少化學品對環(huán)境的影響。若是拖拉機有配套割草機，新型環(huán)保農耕微型垂直旋耕機則可通過一個特制的齒輪箱直接安裝在割草機的動力輸出軸上即可使用。經田間試驗，水平切割刀可在田面的覆蓋物下方進行。切割寬度視需要及拖拉機動力大小而定，使用手扶拖拉機時不宜超過70cm。
本新型環(huán)保農耕微型垂直旋耕機單一機體重僅10多公斤，在其自轉速度400~500rpm的狀態(tài)下，其效率為37kw/m3/s。在實驗室土槽試驗，以耕深15cm，前進速度為0.2m/s，轉度為200rpm，土壤壓實度為2000~3000kpa，松土斷層面積為0.05m2。使用2對垂直刀與斜面刀，其動力消耗為2kw，牽引力25kg，種植溝寬度為20~22cm。使用3對垂直刀與斜面刀，其動力消耗為2.16kw，牽引力27kg，種植溝寬度為15~17cm。在田間使用9kw的手扶拖拉機裝有割草刀。前進速度為0.4~0.5m/s，轉速為200rpm，土壤壓實度為2000kpa左右，松土面積、種植寬度與土糟同。其動力消耗約為6kw，牽引力則在25kg以下。
使用本新型環(huán)保農耕微型垂直旋耕機，作物種植行精耕的剖面形狀為下部梯形段接上方平行延伸段，上方平行延伸段的寬度等于梯形上邊寬度，類似一個倒扣的寬口漏斗。作物種植行深約10~20cm，底邊寬20~30cm，上邊寬15~25cm。在耕作作物種植行的同時，肥料被送入作物種植行的底部梯形段，并與土壤充分混合；作物種子則被植入作物種植行精耕的土壤溝中。作物種植行兩側被種植行底部所述梯形的兩邊向上斜推，土壤向上隆，降低壓實度。在實驗室土槽以及田間試驗，其土壤壓實度與未經耕作的土壤相比可降低至50~70％，作物種植行的土壤壓實度則可降低至90％，達到土壤精細的疏松。整個耕作土壤疏松的剖面形成一個上寬下窄的梯形。梯形底邊亦是種植行底部寬20~30cm，梯形上邊寬40~60cm，是種植行底寬的兩倍。
本實用新型首先為作物提供了一個適宜其生長的環(huán)境，提高了肥料的吸收利用率，其次兼顧了對環(huán)境的保護，最后還降低了耕作過程中的動力消耗以及對土壤的大力壓實，具有廣泛的應用前景。
使用時，通過安裝孔12將新型環(huán)保農耕微型垂直旋耕機安裝到驅動輸出軸上，驅動輸出軸帶動新型環(huán)保農耕微型垂直旋耕機旋轉，由于兩把斜向碎土刀3具有15°的螺旋入土傾角，因而，機具旋轉后，斜向碎土刀3產生向下的進土力，帶動機具自動深入土層中，直至耕深調節(jié)輪(拖拉機原有配件)支承阻止其繼續(xù)下陷。隨著機具旋轉并在拖拉機等機械的牽引下，斜向碎土刀3和垂直碎土刀2自動完成碎土剖面作物種植行。新型環(huán)保農耕微型垂直旋耕機在工作中以200~500rpm的轉速旋轉，使碎土刀回轉范圍內的土壤得到精細疏松，并且在斜向碎土刀3及垂直碎土刀2的推壓下，作物種植行兩側的土層向上微隆。隨著機具在牽引機械的牽引下前行，垂直碎土刀2將其回轉范圍內的殘茬雜草全部切斷。工作過程中，將肥料從中心導管4送入土中，隨著斜向碎土刀3的高速旋轉，使其與種植行底部土壤充分混合。
斜向碎土刀3向下傾斜45°時為其最佳耕作角度。在該狀態(tài)下，作物種植行兩側可得到最大范圍的隆起土層。
附圖
5所示為水平切割刀盤即除草刀盤，該刀盤由除草刀5和支撐盤6構成，除草刀5通過鉚釘8固定在支撐盤6上，除草刀盤通過安裝孔7固定到專用耕作機具上。安裝時，刀口51的方向與碎土刀的刀口方向一致。安裝上除草刀盤后，可達到一機多用的目的。
附圖6所示為本新型環(huán)保農耕微型垂直旋耕機的使用狀態(tài)，本機具安裝在動力輸出箱61上，動力輸出箱61的輸出軸為中空軸，肥料輸送管62穿過中空軸進入中心導管4，并將肥料送入土中。
如圖7、圖8所示，作物種植行1剖面形狀由下方的梯形段和上方的平行延伸段構成，作物種植行兩側土層10受到推擠向上微微隆起，作物種植行及其兩側隆起的土層構成一個斜倒梯形。作物種植行中的土壤得到精細疏松，土壤的實壓度相當于倒梯形外不耕作地的土層壓實度的10~20％，而其兩側土層實壓度也只有不耕作地的土層的30~50％。作物種植行9上小下大。在耕作的同時將肥料送到作物種植行的下方梯形段種子根部，使之與土壤充分混合，提高了肥料的吸收率。兩側土層10向上微微隆起后，既未破壞土層表面的作物殘茬覆蓋，又使其表面產生許多微小縫隙，改善了土層的透氣、吸水性能。
本設計可用在各型大小拖拉機建議如下1.使用5kw小型手扶拖拉機前進速可用0.2~0.3m/s，轉速200rpm。
2.9~10kw中型手扶拖拉機前進速可用0.4~0.5m/s，轉速500rpm。
3.對于大田作業(yè)，25~30kw小型四輪拖拉機可安裝2臺，雙行使用，前進速度在1m/s左右，轉速500rpm。每行所需動力大約8~10kw。
4.大型拖拉機可按馬力設計多行作業(yè)。每行所需動力計不超于10kw。
權利要求1.一種新型環(huán)保農耕微型垂直旋耕機，其特征在于，由法蘭盤、垂直碎土刀、斜向碎土刀和中心導管構成；中心導管上端與所述法蘭盤同軸連接，法蘭盤上設置有與中心導管內孔貫通的透孔；所述中心導管的下端，至少設置有兩個斜向碎土刀，斜向碎土刀的一端與所述中心導管的下端相固定，其另一端向下傾斜30~60°，斜向碎土刀的刀口方向與旋轉方向相協調，刀口邊位于其下前方，并以10~15°的進土角傾斜固定；垂直碎土刀的數量與斜向碎土刀的數量相對應，每個垂直碎土刀垂直安裝在所述法蘭盤及相應的斜向碎土刀之間，垂直碎土刀的里側表面與其最小回轉圓切線的夾角為10~15°，與刀背相比，其刀口遠離中心導管，垂直碎土刀的刀口旋向與斜向碎土刀的刀口旋向相同，垂直碎土刀與中心導管之間留有能夠使碎土順利通過的適當的空間。
2.如權利要求1所述的新型環(huán)保農耕微型垂直旋耕機，其特征在于，所述斜向碎土刀的向下傾角為45°。
3.如權利要求2所述的新型環(huán)保農耕微型垂直旋耕機，其特征在于，所述垂直碎土刀和斜向碎土刀的刀口切削角均為5~15°。
4.如權利要求1、2或3所述的新型環(huán)保農耕微型垂直旋耕機，其特征在于，所述斜向碎土刀最遠端所形成的最大回轉圓的直徑為20~25cm，所述垂直碎土刀刀口所形成的最大回轉圓的直徑為15~20cm，從所述法蘭盤下表面到所述斜向碎土刀最下端的垂直距離為25~30cm。
5.如權利要求4所述的新型環(huán)保農耕微型垂直旋耕機，其特征在于，所述法蘭盤上安裝有水平切割刀盤，該水平切割刀盤上向外呈放射狀均布有若干水平切割刀。
專利摘要本實用新型公開了一種新型環(huán)保農耕微型垂直旋耕機，該機具由斜向碎土刀、垂直碎土刀、中心導管和法蘭盤構成，在該機具上安裝水平切割刀，可兼具除草機的功能，使其在工作時，一次可完成耕作、施肥、除草等多項工作，而且該機具可用在各種拖拉機使用。使用本實用新型新型環(huán)保農耕微型垂直旋耕機，可耕作出一個剖面形狀為下部梯形段接上方平行延伸段的作物種植行，作物種植行范圍內的土壤得到精細疏松，在耕作的同時，將肥料送入作物種植行的底部，可使其與土壤充分混合，從而為作物提供一個適宜其生長的環(huán)境。本新型環(huán)保農耕微型垂直旋耕機兼顧了對環(huán)境的保護，降低了耕作過程中的動力消耗以及對土壤的大力壓實，因而具有廣泛的應用前景。
文檔編號A01B33/00GK2595132SQ02290960

公開日2003年12月31日 申請日期2002年12月13日 優(yōu)先權日2002年12月13日
發(fā)明者張舉珊 申請人:北京美科藝數碼科技發(fā)展有限公司