一种以砂鱼蜥为原型的仿生鼠道犁制造技术

本发明专利技术涉及一种以砂鱼蜥为原型的仿生鼠道犁，属于农业耕作机械领域。本发明专利技术包括犁铲，自犁刀，扩孔器和犁脚，所述犁铲的铲尖轮廓根据砂鱼蜥头部曲线结构拟合得到，犁铲的铲面根据砂鱼蜥头部脊线曲线结构拟合得到，犁铲的铲面上规则分布有的砂鱼蜥体表微刺结构；所述扩孔器的形状根据砂鱼蜥身体轮廓曲线结构拟合得到；其中犁铲的铲尖轮廓和扩孔器的形状均为对称结构。本发明专利技术破土开孔效果好，犁铲入土快，耐磨不易损坏，扩孔器扩孔洞质量好，对土壤扰动效果小。

A kind of bionic rat plough based on sand fish lizard

The invention relates to a bionic mouse plough, which is a prototype of the sand fish lizard, and belongs to the field of agricultural tillage machinery. The invention comprises a plough shovel, a self-Plough knife, a hole expander and a plough foot. The shovel tip contour of the plough shovel is fitted according to the head curve structure of the sand lizard, the shovel surface of the plough shovel is fitted according to the head ridge curve structure of the sand lizard, and the shovel surface of the plough shovel is regularly distributed with the body surface micro-spine structure of the sand lizard. The body contour curve of the lizard was fitted, and the shape of the shovel tip and the reamer of the plough shovel were symmetrical. The invention has good effect of soil breaking and hole opening, fast ploughing and shoveling, wear resistance and not easy to damage, good quality of hole expander and small effect of soil disturbance.

【技术实现步骤摘要】
一种以砂鱼蜥为原型的仿生鼠道犁
本专利技术涉及一种以砂鱼蜥为原型的仿生鼠道犁，属于农业耕作机械领域。
技术介绍
鼠道犁，又称暗沟开沟器，在地形低洼，地下水位高的地区，开地下的暗沟，利用鼠道犁（暗管）挤压土壤而形成的洞道，用暗管排水，依靠粘性土失水后形成自然裂隙汇集水流来排水，适用于防治土壤盐渍化和排涝任务已基本解决条件下防止渍害的田间地下排水工程；也是提高水稻，小麦，绿肥等产量的一项有效措施。虽然在涝区治理措施中，暗管和鼠道排水具有不占耕地和便利田间机械耕作等优点，是防治农田渍害和土壤盐渍化的有效工程措施。但是在治理过程中，由于土壤湿润，土壤与鼠道犁犁铲产生严重的粘附，破土开孔效果差，导致犁铲耕作阻力大，且铲尖不耐磨易于损坏；扩孔器在形成洞道时，也由于土壤湿度大，扩孔器对土壤的扰动较大。因此，如何可以减小犁铲铲尖的粘附性，加大破土力，减小犁铲运动阻力，提高耐磨性，稳定扩孔器对土壤的扰动性的问题是现在农业耕作机械领域研究的重要注意事项。此外，随着科技的不断进步，研究开发合理利用水土资源的保护耕法和节本增效的作业技术及配套机具，并且对各种机械工作部件的工作性能及其使用寿命都提出了更高的要求。目前传统型鼠道犁犁铲一方面作业时与土壤间的阻力大且粘附严重，破土开孔效果差，对土壤的扰动大，减小了土壤的蓄水保墒能力。另一方面加大了机组的动力消耗，不利于节能。目前公知的仿生鼠道犁主要针对犁铲铲尖的防粘降阻做出研究，而针对减小土壤扰动现象还需进一步提高。
技术实现思路
本专利技术提供一种利用砂鱼蜥轮廓曲线提取出的拟合方程来仿生鼠道犁的犁铲铲尖和扩孔器，并结合砂鱼蜥体表非光滑结构微刺仿生犁铲表面，以解决现有鼠道犁犁铲工作阻力高，不耐磨易磨损，破土开孔难；和扩孔器对土壤扩孔时扰动大的问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种以砂鱼蜥为原型的仿生鼠道犁，包括犁铲1，自犁刀2，扩孔器3和犁脚4，所述犁铲1的铲尖轮廓根据砂鱼蜥头部曲线结构拟合得到，犁铲1的铲面根据砂鱼蜥头部脊线曲线结构拟合得到，犁铲1的铲面上规则分布有砂鱼蜥体表微刺结构；所述扩孔器3的形状根据砂鱼蜥身体轮廓曲线结构拟合得到；其中犁铲1的铲尖轮廓和扩孔器3的形状均为对称结构。所述砂鱼蜥头部轮廓曲线拟合方程为：y1=-0.0211x12+1.7148x1+2.0215，其中变量x1用于确定犁铲1的铲尖的宽度L，x1的取值范围为0~80mm。所述砂鱼蜥脊线曲线拟合方程为：y2=0.0148x22-10.757x2+2192.6，其中变量x2用于确定犁铲1的曲面的弯曲度，x2的取值范围为350~390mm。所述砂鱼蜥体表微刺结构的高度h的取值范围为6~10mm，微刺与微刺间的距离d的取值范围为20~40mm。所述砂鱼蜥身体轮廓曲线拟合方程为：y3=-0.0197x32+1.7148x3+2.3491，其中x3用于确定扩孔器3的横截面直径D，x3的取值范围为0~80mm。本专利技术的工作原理：砂鱼蜥进化出了发达的挖穴足，具有非常强的挖掘洞穴破土开孔的本领，且对土壤的扰动小，是因为其表面具有防粘减阻的非光滑结构。其中砂鱼蜥头部轮廓曲线平滑，这不仅可以减小破土开孔的阻力，其身体轮廓具有特殊曲线，在土壤中运动时，土壤表面扰动小，运动后的土壤表面不变形，形成的孔洞质量较好，基于上述发现，本专利技术学习砂鱼蜥挖掘破土开孔的特殊功能及体表轮廓结构和非光滑表面特殊结构，归纳其几何结构特征，提取、抽象并最大程度简化这些特殊的轮廓曲线结构，将其应用于仿生鼠道犁上。本专利技术的有益效果是：以砂鱼蜥轮廓为原型的仿生鼠道犁和传统的鼠道犁进行比较，具有仿生结构的鼠道犁破土开孔效果好，犁铲入土快，耐磨不易损坏，扩孔器扩孔洞质量好，对土壤扰动效果小，在保证作业质量情况下，且具有明显的减阻减粘效果，通过实验证明仿生鼠道犁的犁铲可以减小油耗，降低能量，节约资源，形成更高质量的孔洞。其制造成本相对较低，可加快耕作速度与质量，适用于水涝严重，雨水较多的地区，可在国内大部分地区推广。附图说明图1是本专利技术仿生鼠道犁结构示意图；图2是本专利技术犁铲铲尖结构示意图；图3是犁铲铲尖的拟合曲线示意图；图4是本专利技术仿生犁铲铲面示意图；图5是犁铲铲面的拟合曲线示意图；图6是本专利技术犁铲表面微刺侧面示意图；图7是微刺放大示意图；图8是本专利技术扩孔器结构示意图；图9是扩孔器的拟合曲线示意图。图中各标号：1-犁铲，2-自犁刀，3-扩孔器，4-犁脚。具体实施方式下面结合附图和具体实例进一步说明本专利技术的具体内容。实施例1：如图1所示，一种以砂鱼蜥为原型的仿生鼠道犁，包括犁铲1，自犁刀2，扩孔器3和犁脚4，所述犁铲1的铲尖轮廓根据砂鱼蜥头部曲线结构拟合得到，犁铲1的铲面根据砂鱼蜥头部脊线曲线结构拟合得到，用以提高犁铲的破土开洞能力；犁铲1的铲面上规则分布有砂鱼蜥体表微刺结构，以提高犁铲的耐磨减阻特性；所述扩孔器3的形状根据砂鱼蜥身体轮廓曲线结构拟合得到，以提高孔洞质量，减小对土壤的扰动效果；其中犁铲1的铲尖轮廓和扩孔器3的形状均为对称结构。如图2-3所示，犁铲1的铲尖轮廓与砂鱼蜥头部轮廓曲线一致，其拟合方程为：y1=-0.0211x12+1.7148x1+2.0215，其中变量x1用于确定犁铲1的铲尖的宽度L，x1的取值范围为0~80mm，犁铲1的表面是有规律的分布着砂鱼蜥体表微刺结构。如图4-5所示，犁铲1的铲面与砂鱼蜥脊线曲线一致，其拟合方程为：y2=0.0148x22-10.757x2+2192.6，其中变量x2用于确定犁铲1的铲面的弯曲度，x2的取值范围为350~390mm。如图6-7所示，砂鱼蜥体表微刺结构的高度h的取值范围为6~10mm，微刺与微刺间的距离d的取值范围为20~40mm。如图8-9所示，扩孔器3的形状与砂鱼蜥身体轮廓曲线一致，其拟合方程为：y3=-0.0197x32+1.7148x3+2.3491，其中x3用于确定扩孔器3的横截面直径D，x3的取值范围为0~80mm，由图中可以看出，扩孔器3是采用上下对称的曲线结合而成。实施例2：本实施例中变量x1取值为20~60mm，即犁铲1的铲尖的宽度L为40mm，变量x2的取值为360~370mm，微刺高度h为7.5mm，微刺与微刺间的距离d为30mm；变量x3的取值为20~60mm，即扩孔器3的横截面直径D为40mm，扩孔器3的形状是上下对称，其高度应该是对应曲线高度的2倍，因此对应的扩孔器3的长度为325mm。该鼠道犁犁铲宽度适中，铲面曲线弯度适中，地下破土开孔阻力小，铲尖不易断裂，表面微刺高度突出，微刺间间距适当，减阻效果明显，粘土易于清理；扩孔器宽度直径最适合扩孔，且土壤扰动较小。实施例3：本实施例中变量x1取值为30~50mm，即犁铲1的铲尖的宽度L为20mm，变量x2的取值为350~360mm，微刺高度h为6mm，微刺与微刺间的距离d为20mm；变量x3的取值为30~50mm，即扩孔器3的横截面直径D为20mm，扩孔器3对应的长度为300mm。该鼠道犁犁铲宽度略窄，铲面曲线弯度较小，导致铲面弯度不明显，且表面微刺平缓，可适用于土壤湿度较小的土地；且扩孔器宽度小，长度相对较长，使鼠道犁整体搭配过于沉重。实施例4：本实施例变量x1取值为0~80mm，即犁铲1的铲尖的宽度L为8本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以砂鱼蜥为原型的仿生鼠道犁，包括犁铲（1），自犁刀（2），扩孔器（3）和犁脚（4），其特征在于：所述犁铲（1）的铲尖轮廓根据砂鱼蜥头部曲线结构拟合得到，犁铲（1）的铲面根据砂鱼蜥头部脊线曲线结构拟合得到，犁铲（1）的铲面上规则分布有砂鱼蜥体表微刺结构；所述扩孔器（3）的形状根据砂鱼蜥身体轮廓曲线结构拟合得到；其中犁铲（1）的铲尖轮廓和扩孔器（3）的形状均为对称结构。

【技术特征摘要】
1.一种以砂鱼蜥为原型的仿生鼠道犁，包括犁铲（1），自犁刀（2），扩孔器（3）和犁脚（4），其特征在于：所述犁铲（1）的铲尖轮廓根据砂鱼蜥头部曲线结构拟合得到，犁铲（1）的铲面根据砂鱼蜥头部脊线曲线结构拟合得到，犁铲（1）的铲面上规则分布有砂鱼蜥体表微刺结构；所述扩孔器（3）的形状根据砂鱼蜥身体轮廓曲线结构拟合得到；其中犁铲（1）的铲尖轮廓和扩孔器（3）的形状均为对称结构。2.根据权利要求1所述的以砂鱼蜥为原型的仿生鼠道犁，其特征在于：所述砂鱼蜥头部轮廓曲线拟合方程为：y1=-0.0211x12+1.7148x1+2.0215，其中变量x1用于确定犁铲（1）的铲尖的宽度L，x1的取值范围为0~80mm。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张智泓，李莹，赖庆辉，王晓阳，张广凯，张兆国，佟金，刘素，高旭航，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53