技术领域
本发明属于草原生态治理与恢复技术领域，具体涉及一种典型草原区放牧退化羊草用横向切根装置。
背景技术
我国草地资源丰富，拥有各类天然草地近4亿平方公顷，占国土面积的41.7％，分别是耕地面积和森林面积的3.2倍和 2.5倍，草地资源的总量和人均占有量，均居其他土地资源的首位。
然而，截至2007年，虽然全国已有20％左右的可利用草原实施了禁牧、休牧和划区轮牧等保护措施，但由于气候变暖、降雨减少，加上长期过载放牧以及人为破坏，导致草原“三化” (退化、沙化、盐渍化)现象严重。
据农业部的监测显示，我国天然草地的干草单产已经由上世纪80年代中期的900公斤/平方公顷降至2007年的760公斤/ 平方公顷，载畜能力平均仅为0.59羊单位/平方公顷(新西兰为 10羊单位/平方公顷左右)，我国的有识之士都已经认识到了这个问题的严重性，都在采取积极措施来拯救、治理草地，其中，针对最优质、面积最大的羊草群落的通常处理方法是切根处理，即利用机械设备切断羊草在土壤中盘根错节的复杂根系，同时打破板结的土壤，使得土壤恢复透气性，使得土壤朝着利于植被生长的方向改善；
现有技术中，为了完成这一工作，一般都选用旋转切刀，旋转方向与拖拉机等机车的行进方向一致，最终在草地上留下几条平行的痕迹线，如申请号为“200910137581.2”名称为“一种改良板结性退化草地的方法及专用弹齿”的中国专利，如申请号为“201110353361.0”名称为“一种退化草地的复式改良方法及专用草地作业机”的中国专利，又如申请号为“201210581050.4”名称为“草地切根施肥补播复作业机械”的中国专利等等；这些现有技术文献中记载的方案，由于切刀是旋转的，在实际工作过程中，或多或少都会带出一下泥土，如果遇到一些特殊地质区域，还会导致翻垡、抛土等现象，对草地土壤扰动大，易引起草地植被受损、草地土壤沙化；
另外，根据这些现有技术方案记载，切削机械的一次行程过程中，切根的切痕只能沿着一个方向延伸，彼此都是平行的，不能有多个方向的切痕，切根的效果有待提高。
在申请人在先申请的专利号为2017109652502，名称为用于典型草原区放牧退化羊草草原的切根装置的专利文献中，记载了一种能够横向切根的装置，在实际应用中发现该装置还存在一些缺陷，该装置中自走切削部在工作时仅仅通过滚轮与履带上的凹槽之间的匹配关系进行限位，在实际使用中，经常由于路面的不平整导致自走切削装置冲出凹槽轨道，电磁铁紧急通电启动，将自走切削装置固定在主体框架底部，从而导致该装置整体的工作进度减缓，经常受到路面状况影响而紧急停车，即该装置对于不平整的路面适应能力较弱，而且生产成本过于高昂。
由于上述原因，本发明人对现有的切根设备做了深入研究，以期待设计出一种能够接收上述问题的，可以不仅仅沿着纵向方向进行切根，还可以沿着横向方向进行切根作业的典型草原区放牧退化羊草用横向切根装置。
发明内容
为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种典型草原区放牧退化羊草用横向切根装置，该装置中具有沿着竖直方向往复移动的插入式切刀，能够沿着与装置行进方向垂直的方向执行切根作业，并且不会耽误该装置的正常行进，具体来说，在该装置的行走大轮上设置履带，前后两轮之间铺在地面上的履带是相对于地面静止的，所述插入式切刀即安装在所述履带上，所以在装置整体向前行进时，该插入式切刀可以相对于地面静止，虽然其静止时间较短，但足够其执行一次切根作业，该插入式切刀的行进速度高于所述装置整体的行进速度，所以该插入式切刀可以多次暂停行进，并执行切根作业，在该装置中还是设置有控制自走切削装置移动轨迹的纵向杆，以限定切刀及其所在的自走切削部的行进方向，并且防止其在路面不平整等情况下偏离预定方向/轨迹，另外，该装置还包括行走小轮，通过行走小轮充分压迫履带，使得履带更为平整，对于不平整路面的适应能力进一步增强，从而完成本发明。
具体来说，本发明的目的在于提供一种典型草原区放牧退化羊草用横向切根装置，该装置包括主体框架1，在所述主体框架1下方两侧各设置有两个行走大轮2，
该装置还包括至少两个被所述行走大轮2撑紧的履带3；
其中，在所述履带3内侧，在两个行走大轮2之间设置自走切削部4；
在所述主体框架1下方设置有两条纵向杆6，所述自走切削部4沿着纵向杆6在所述履带3上往复行走；
该装置还包括位于履带内侧的行走小轮21，所述行走小轮 21与行走大轮2一同承载所述主体框架1的重量，
所述自走切削部4包括切削支架41，在所述切削支架41上设置有切刀5和控制所述切刀5沿竖直方向往复移动的刀具驱动部9。
其中，所述行走小轮的宽度尺寸为履带宽度尺寸值的一半以下；
所述行走小轮21和自走切削部4同时安放在履带3上。
其中，在所述切削支架41上还设置有刀架8，所述切刀5并排设置并固定在刀架8的底部，且所述切刀5随着刀架8在竖直方向上往复移动，
在所述刀架8上方设置有滑杆81，在所述切削支架41上设置有容纳滑杆81的滑道82，所述滑道呈圆筒状，所述滑道82 的内径尺寸大于或等于所述滑杆81的外径尺寸，所述滑杆81可在滑道82内往复滑动。
其中，在所述刀架8上还设置有竖直的驱动杆85，
在所述驱动杆85上设置有齿条86；
所述刀具驱动部9包括驱动电机，在所述驱动电机上设置有与所述齿条86相啮合的齿轮87。
其中，在所述切削支架41下方两侧各设置有至少两个滚轮 42，
在所述履带3内侧设置有环状豁槽31，
所述滚轮42一端嵌入到所述环状豁槽31内，并可沿着所述环状豁槽31滚动。
其中，在所述切削支架41上方侧部设置有限位环7，限位环7包覆在所述纵向杆6外部，且限位环7的内圈尺寸大于所述纵向杆6的外径尺寸；
当所述自走切削部4在所述履带3上向前行走时，所述限位环7相对于纵向杆6向前移动。
其中，在所述切削支架41上安装有驱动滚轮42沿着环状豁槽31滚动的驱动机构，
在所述限位环7中部设置感应装置71，
在所述纵向杆6的中部设置有切削感应触点61，
所述感应装置71用于在感应到所述切削感应触点61时，通过驱动机构控制所述自走切削部4停止移动，并控制切刀5竖直向下切断羊草根茎；
在切削作业完成后，所述驱动机构可控制自走切削部4继续沿着环状豁槽31向前移动。
其中，在所述纵向杆6的前端设置有制动感应触点62，
所述感应装置71还用于在感应其自身与制动感应触点62 之间的距离，当所述距离小于预设的前警戒值时，控制所述自走切削部4停车。
其中，在所述纵向杆6的后端设置有前行感应触点63，
所述感应装置71还用于感应其自身与前行感应触点63之间的距离，当所述距离小于预设的后警戒值时，控制所述自走切削部4加速向前移动。
其中，所述纵向杆6有两条，分别位于自走切削部4的两侧，所述纵向杆6与主体框架1之间通过可收缩的液压杆64连接；
所述液压杆64收缩时，通过纵向杆6抬起限位环7，进而使得所述自走切削部4整体上移，所述滚轮42从环状豁槽31中脱离。
本发明所具有的有益效果包括：
(1)根据本发明提供的典型草原区放牧退化羊草用横向切根装置上设置有可竖直切刀的刀具，该刀具可以沿着任意方向设置，并且可以在不停车的情况下执行切根作业；
(2)根据本发明提供的典型草原区放牧退化羊草用横向切根装置上设置有履带，且履带中的行走大轮之间留有空隙，以便放置执行切削作业的设备；
(3)根据本发明提供的典型草原区放牧退化羊草用横向切根装置上设置有液压杆，可将切削作业设备从履带上提取出来，使之与履带脱离，以使得带有履带的装置在执行转向等特殊操作时不会损坏切削作业设备；
(4)根据本发明提供的典型草原区放牧退化羊草用横向切根装置上设置有行走小轮，能够确保履带的平整度，进而使得自走切削部在平整的履带上行走，提高切根质量。
附图说明
图1示出根据本发明一种优选实施方式的典型草原区放牧退化羊草用横向切根装置整体结构示意图；
图2示出根据本发明一种优选实施方式的典型草原区放牧退化羊草用横向切根装置整体去掉行走小轮后的结构示意图；
图3示出根据本发明一种优选实施方式的典型草原区放牧退化羊草用横向切根装置中滚轮与环状豁槽接触位置的局部剖视放大图；
图4示出根据本发明一种优选实施方式的典型草原区放牧退化羊草用横向切根装置中自走切削部位置的俯视剖视图；
图5示出根据本发明一种优选实施方式的典型草原区放牧退化羊草用横向切根装置中切削支架及其上的刀具驱动部及刀具结构示意图；
图6示出根据本发明一种优选实施方式的典型草原区放牧退化羊草用横向切根装置中纵向杆和限位环处的截面图。
图7示出图5的局部放大图，即驱动杆和齿轮处的局部放大图
附图标号说明：
1-主体框架
2-行走大轮
3-履带
31-环状豁槽
4-自走切削部
41-切削支架
42-滚轮
5-切刀
6-纵向杆
61-切削感应触点
62-制动感应触点
63-前行感应触点
64-液压杆
7-限位环
71-感应装置
8-刀架
81-滑杆
82-滑道
83-上限位块
84-下限位块
85-驱动杆
86-齿条
87-齿轮
9-刀具驱动部
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
根据本发明提供的一种典型草原区放牧退化羊草用横向切根装置，如图1中所示，该装置包括主体框架1，在所述主体框架1下方两侧各设置有至少两个行走大轮2，
该装置还包括至少两个被所述行走大轮2撑紧的履带3；本发明中优选地设置有四个行走大轮，分为两组，分别撑紧两个履带，进一步优选地，所述履带为橡胶履带，以避免车身过重压坏草场；
其中，在所述履带3内侧，在两个行走大轮2之间设置自走切削部4，如图1、图2中所示；
该装置还包括位于履带内侧的行走小轮21，优选地，所述行走小轮21与行走大轮2一同承载所述主体框架1的重量，行走小轮21与行走大轮2的最下端处于同一个水平面上；进一步优选地，所述行走小轮的宽度尺寸为履带宽度尺寸值的一半以下，如图4中所示；
所述自走切削部4在所述履带3上行走，其上设置有切刀5，可控制该切刀5竖直向下切断羊草根茎。所述自走切削部4只能沿着履带方向按照直线方向行走。
在所述主体框架1下方设置有两条纵向杆6，所述自走切削部4沿着纵向杆6往复行走，优选地，该自走切削部可以只能向前行走，由于纵向杆与主体框架相连，当自走切削部停止后，纵向杆仍然可以向前行走，从而使得自走切削部相对于纵向杆向后移动。
在一个优选的实施方式中，如图1、图2中、图3、图4和图 5中所示，自走切削部4包括切削支架41，
在所述切削支架41下方两侧各设置有至少两各滚轮42，优选地，所述滚轮42共有4个，每侧各有两个；
在所述履带3内侧设置有环状豁槽31，该环状豁槽31沿着履带行进方向开设，
所述滚轮42一端嵌入到所述环状豁槽31内，并可沿着所述环状豁槽31滚动，由于平铺在地面上的部分履带呈长条状，其上的环状豁槽31也呈长条状，而所述自走切削部4一直在所述平铺在地面上的部分履带移动，其上的滚轮42自然一直在该段履带上的环状豁槽31内滚动。
进一步优选地，所述行走小轮21位于环状豁槽31外侧，且所述行走小轮21与环状豁槽31之间留有预定空隙，如图4中所述，所述行走小轮21用于压迫履带，使得履带，尤其是行走轮下方的履带更为平整，而且行走小轮21不会干扰自走切削部的往复行走。
优选地，在所述切削支架41上方侧部设置有限位环7，限位环7包覆在所述纵向杆6外部，且限位环7的内圈尺寸大于所述纵向杆6的外径尺寸；所述限位环可以由两部分拼接而成，以便于将纵向杆纳入到限位环7内。限位环具有足够的强度，能够通过限位环提起自走切削部。
当所述自走切削部4在所述履带3上向前行走时，所述限位环7相对于纵向杆6向前移动。
进一步优选地，如图6中所示，在正常工作时，所述限位环与其内的纵向杆6并不接触，所述纵向杆6位于限位环的中心位置。
在一个优选的实施方式中，如图3中所示，所述环状豁槽31的宽度尺寸从内向外逐渐增大；即该环状豁槽31的横截面为上端开口较大，下端向内收拢的凹陷结构；
所述滚轮42的厚度尺寸从轴心向边缘逐渐变小，其渐变幅度与所述环状豁槽31相匹配；
优选地，所述环状豁槽的深度尺寸小于滚轮42的半径尺寸，即所述滚轮只有一小半伸入到所述环状豁槽内，所述滚轮的滚动轴裸露在外。
在一个优选的实施方式中，如图1、图2中所示，在所述切削支架41上安装有驱动滚轮42沿着环状豁槽31滚动的驱动机构，
在所述限位环7中部设置感应装置71，
纵向杆6的中部设置有切削感应触点61，所述感应装置71 用于在感应到所述切削感应触点61时，通过驱动机构控制所述自走切削部4停止移动，并控制切刀5竖直向下切断羊草根茎；
其中，所述感应装置71和切削感应触点61彼此临近时，感应装置71才能感应到切削感应触点61。
在切削作业完成后，所述驱动机构可控制自走切削部4继续沿着环状豁槽31向前移动。所述切削作业是指切刀竖直向下切断羊草根茎，再快速回复原位的一次往复过程。本发明中所述的感应装置71和切削感应触点61都是工控领域的常用器件，可以有多种工作原理，本发明中优选地设置为红外线传感器，即一个用于收发红外线，一个用于反射红外线，只有二者之间正面相对时才能接收到彼此的信息；
本发明中，所述前方为正常工作时的行进方向，如图1、图2中所示，该方向也称之为前方。
在一个优选的实施方式中，如图1、图2中所示，在所述纵向杆6的前端设置有制动感应触点62，
所述感应装置71还用于在感应其自身与制动感应触点62 之间的距离，当所述距离小于预设的前警戒值时，控制所述自走切削部4停车，
在所述距离大于预设的前警戒值时，控制所述自走切削部 4降速向前移动。本发明中所述的感应装置71和制动感应触点 62都是工控领域的常用器件，可以有多种工作原理，本发明中优选地设置为红外线传感器，即一个用于收发红外线，一个用于反射红外线；
本发明中所述的前警戒值可以根据设备的型号及预设的行进速度进行设定，如30～40cm；
优选地，所述自走切削部4具有2个以上的档位，不同档位对应的行进速度不同，所述自走切削部4的档位与本发明提供的切根装置的档位相对应，至少其档位数量保持一致；在相同的档位下，所述自走切削部4的行进速度高于本发明提供的切根装置的行进速度。
进一步优选地，在所述主体框架1上，在所述制动感应触点62附近还设置有机械限位装置，该装置设置在自走切削部4 移动路径的前方，能够从物理上防止自走切削部4碰撞到行走大轮。
在一个优选的实施方式中，如图1、图2中所示，在所述主体框架1上，在所述自走切削部4后方设置有前行感应触点63，
所述感应装置71还用于在感应其自身与前行感应触点63 之间的距离，当所述距离小于预设的后警戒值时，控制所述自走切削部4加速向前移动。
本发明中所述的降速和加速是指降低或者提高一个档位。
本发明中所述的前行感应触点63和感应装置71都是工控领域的常用器件，可以有多种工作原理，本发明中优选地设置为红外线传感器，即一个用于收发红外线，一个用于反射红外线。
进一步优选地，当所述自走切削部4加速向前移动时，如果仍然不能缩小感应装置71与前行感应触点63之间的距离，液压杆64收缩，拉起自动行走装置，并提示操作者。即在切削装置的操作面板上显示当前自动行走装置处于拉起状态。
在一个优选的实施方式中，如图1、图2中所示，所述纵向杆6有两条，分别位于自走切削部4的两侧，所述纵向杆6与主体框架1之间通过可收缩的液压杆64连接；
所述液压杆64收缩时，通过纵向杆6抬起限位环7，进而使得所述自走切削部4整体上移，所述滚轮42从环状豁槽31中脱离。通过设置所述液压杆64使得自走切削部4在任意时刻都能够通过从履带的环状豁槽中脱离，从而确保整体设备安全平稳运行。
在一个优选的实施方式中，如图5、图7中所示，在所述切削支架41上设置有刀架8，所述切刀5并排设置并固定在刀架8 的底部，且所述切刀5随着刀架8在竖直方向上往复移动，更优选地，切刀5和刀架8是一体的。
在所述刀架8上方设置有滑杆81，在所述切削支架41上设置有容纳滑杆81的滑道82，所述滑道呈圆筒状，所述滑道82的内径尺寸大于或等于所述滑杆81的外径尺寸，所述滑杆81可在滑道82内往复滑动，滑杆81和滑道82都是竖直设置的，在滑杆和滑道之间设置有润滑油。优选地，所述滑杆81和滑道82分别设置有两个或者4个；
在一个优选的实施方式中，如图5中所示，在所述切削支架41上，在所述刀架8的上方设置有上限位块83，
在所述切削支架41上，在所述刀架8的下方设置有下限位块84，
通过上限位块83和下限位块84限定所述刀架8在竖直方向的滑道行程。所述上限位块83和下限位块84都属于物理限位，是硬限位，在刀架及切刀的正常工作过程中，该上限位块83和下限位块84都是不起作用的，通过电机的旋转圈数即可控制刀架在上下移动过程中不会碰触到该上限位块83和下限位块84；设置上限位块83和下限位块84的目的在于当电机失效或者其他特殊状况时，通过上限位块83和下限位块84限定住切刀的走向，防止意外损坏。
在一个优选的实施方式中，如图5和图7中所示，
在所述刀架8上还设置有竖直的驱动杆85，所述驱动杆85 位于刀架顶部中间位置；
在所述驱动杆85上设置有齿条86；
所述刀具驱动部9包括驱动电机，在所述驱动电机上设置有与所述齿条86相啮合的齿轮87，通过通过齿轮齿条进行传动，能够把电机的旋转力矩转化为刀架在竖直方向上的往复力矩；通过电机的正转与反转控制刀架快速上下移动，从而完成切刀的快速切削作业。
在一个优选的实施方式中，如图4中所示，在所述切削支架41上还设置有控制所述切刀5沿竖直方向移动的刀具驱动部 9，所述刀具驱动部9与感应装置71相连；
优选地，当所述自走切削部4在感应装置71的控制下停止移动时，所述刀具驱动部9控制刀具5快速向下移动预定距离并快速回到原位。
本发明中，所述刀具驱动部9可以选用本领域中常用的驱动机构，如柱塞泵、电动马达、气锤等等。
在一个优选的实施方式中，在所述主体框架1的前端和/或后端设置有沿着行进方向切削的旋转切削部，该旋转切削部可以为现有技术中的旋转切削部，如背景技术中涉及的专利文献中所记载的旋转切削刀具。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前”“后”等指示的方位或位置关系为基于本发明工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。