一种减阻耐磨仿生挖掘铲制造技术

一种减阻耐磨仿生挖掘铲属工程机械技术领域，本实用新型专利技术由铲尖、前铲面和后铲面顺序连接而成，铲尖为ab、bc、cd、da连线所围部分，其中bc连线为直线，ab连线和dc连线是关于减阻耐磨仿生挖掘铲纵轴线对称的仿生曲线；铲尖的上表面为仿生曲面abcd，铲尖下表面与前铲面上表面的夹角a为18‑20度，前铲面上表面与前铲面下表面的夹角β为3‑5度，后铲面上设有三个沉头螺纹孔；本实用新型专利技术的挖掘铲减阻效果更好，耐磨性更强，可延长其使用寿命，提高工作效率并降低生产成本。本实用新型专利技术能有效解决目前马铃薯挖掘铲作业时，遇到的土壤粘附、挖掘效率低、挖掘产磨损严重等问题。

A drag reduction and wear resistant bionic digging shovel

The utility model belongs to the technical field of construction machinery. The utility model is composed of a shovel tip, a front shovel face and a back shovel face sequentially connected. The shovel tip is surrounded by a line of ab, bc, CD and da, in which the line of BC is a straight line, and the line of AB and DC is a symmetrical bionic curve of the longitudinal axis of the shovel. The upper surface is a bionic surface abcd, the angle a between the lower surface of the shovel tip and the surface of the front shovel is 18.20 degrees, the angle beta between the surface of the front shovel face and the lower surface of the front shovel face is 3.5 degrees, and there are three countersunk head threaded holes on the back shovel face; the excavating shovel of the utility model has better drag reduction effect, stronger wear resistance, and can prolong its service life. High work efficiency and low production cost. The utility model can effectively solve the problems of soil adhesion, low excavation efficiency and serious excavation production and wear when potato excavation shovel is operated at present.

【技术实现步骤摘要】
一种减阻耐磨仿生挖掘铲
本技术属工程机械
，具体涉及一种减阻耐磨仿生挖掘铲。
技术介绍
作为世界主要粮食作物之一的马铃薯，在我国已有400年的栽培历史，近年来，我国马铃薯种植面积和产量的不断增加，发展马铃薯生产机械化显得尤为重要。马铃薯挖掘铲的功用在于将马铃薯和土壤掘出，并输送给分离装置，其设计的基本要求为：在挖掘作业时能有效挖掘土壤和马铃薯，且要尽量减小挖掘阻力，减轻分离装置负担，并降低能量消耗。同时还要防止挖掘铲上缠草和壅土，并能顺利地把掘出物输送到分离装置。仿生学是一门新型的交叉学科，在解决触土部件常见的摩擦磨损、挖掘效率、耗能等问题时，为研究者提供了全新的研究思路和有效的研究方法。鼹鼠，又被称为“活的挖掘机”，是一种挖掘能力极强的土壤洞穴动物。其前后爪形态存在着明显差异，前足有5个趾，朝外生长，五个爪趾跨列成铲状，各爪趾形状近似，中间三趾前端稍圆，外侧两趾前端稍尖，且爪趾曲面平顺，是其主要的挖掘工具；而后爪棱角分明，前端尖锐，爪趾形状近似三角体，1锐的爪趾结构利于入土，且后肢粗壮，后爪及后肢的这些特点有利于掘土时向前推进。这使得以鼹鼠爪趾为原型将仿生原理与技术应用于土壤工具的开发，研制出一种新型减阻耐磨的高性能土壤工具，并应用于工业及民用成为可能。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能耗小，生产效率高，作业成本低，减阻耐磨的挖掘铲。本技术利用仿生学原理，以鼹鼠前爪趾为研究对象，利用电子显微镜、扫描电镜等仪器设备对其几何结构参数，纵剖面轮廓线、曲率变化进行测量，并分析鼹鼠爪趾的几何结构参数及其主要受力部位。对鼹鼠爪趾生物原型进行结构特征分析和性能测试，研究鼹鼠爪趾减阻耐磨的宏观结构和微观结构机理。本技术由铲尖A、前铲面B和后铲面C顺序连接而成，从俯视角度看：铲尖A为ab、bc、cd、da连线所围部分，其中bc连线为直线，ab连线和dc连线由鼹鼠爪趾侧边提取、关于减阻耐磨仿生挖掘铲纵轴线对称的仿生曲线；铲尖A的上表面为仿生曲面abcd；前铲面B为ad、de、eh、ha连线所围部分，ad连线、de连线、ha连线均为直线；后铲面C为he、ef、fg、gh连线所围部分，ef连线、fg连线、gh连线均为直线。所述的后铲面C上设有沉头螺纹孔Ⅰ1、沉头螺纹孔Ⅱ2和沉头螺纹孔Ⅲ3。从正视角度看：铲尖A下表面与前铲面B上表面的夹角a为18-20度，前铲面B上表面与前铲面B下表面的夹角β为3-5度。所述的后铲面C上设有沉头螺纹孔Ⅰ1，沉头螺纹孔Ⅱ2和沉头螺纹孔Ⅲ3。所述铲尖A上表面仿生曲面abcd的方程为：z＝-1088+168.3*x+260.8*y-12.13*x^2-76.39*x*y-33.18*y^2+5.411*x^2*y+10.32*x*y^2+0.675*y^3-0.7582*x^2*y^2-0.3647*x*y^3+0.05749*y^4+0.03321*x^2*y^3-0.006132*x*y^4-0.0002186*y^5其中：8.5＜X＜10.5；6.5＜y＜11.5。所述铲尖A的ab仿生曲线和dc仿生曲线的方程均为：f(x)＝0.003242*x^5-0.1501*x^4+2.741*x^3-24.7*x^2+109.9*x-722.7其中：6.5＜x＜11.5。所述铲尖A的前端宽H1为50-60mm，前铲面B和后铲面C的宽H2均为104-112mm，挖掘铲总长度L1为210-230mm，铲尖A的长度L4为40-46mm；前铲面B的长度L3为96-102mm；前铲面B的厚度从d2为12-16mm逐渐增加到d3为20-24mm；后铲面C的长度L2为76-82mm；后铲面C的厚度d1为8-12mm。所述沉头螺纹孔Ⅰ1、沉头螺纹孔Ⅱ2和沉头螺纹孔Ⅲ3为M16的公制粗牙螺纹孔，沉头螺纹孔Ⅰ1和沉头螺纹孔Ⅲ3与后铲面C尾端间距L5为32-34mm，沉头螺纹孔Ⅱ2与后铲面C尾端间距L6为66-70mm，沉头螺纹孔Ⅲ3与后铲面C一侧间距H3为52-56mm。本技术利用逆向工程软件，对鼹鼠爪趾的结构特征进行提取，再加以优化和运用，设计出的挖掘铲减阻效果更好，耐磨性更强，可延长其使用寿命，提高工作效率并降低生产成本。附图说明图1为减阻耐磨仿生挖掘铲的轴测图图2为减阻耐磨仿生挖掘铲的主视图图3为减阻耐磨仿生挖掘铲的尺寸标记图图4为减阻耐磨仿生挖掘铲的俯视图图5为挖掘铲拟合ab(cd)曲线图图6为挖掘铲拟合abcd曲面图其中：A.铲尖B.前铲面C.后铲面1.螺纹孔2.螺纹孔3.螺纹孔具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步说明。如图1至图4所示，本技术由铲尖A、前铲面B和后铲面C顺序连接而成，从俯视角度看：铲尖A为ab、bc、cd、da连线所围部分，其中bc连线为直线，ab连线和dc连线由鼹鼠爪趾侧边提取、关于减阻耐磨仿生挖掘铲纵轴线对称的仿生曲线；铲尖A的上表面为仿生曲面abcd；前铲面B为ad、de、eh、ha连线所围部分，ad连线、de连线、ha连线均为直线；后铲面C为he、ef、fg、gh连线所围部分，ef连线、fg连线、gh连线均为直线。所述的后铲面C上设有沉头螺纹孔Ⅰ1、沉头螺纹孔Ⅱ2和沉头螺纹孔Ⅲ3。从正视角度看：铲尖A下表面与前铲面B上表面的夹角a为18-20度，前铲面B上表面与前铲面B下表面的夹角β为3-5度。所述的后铲面C上设有沉头螺纹孔Ⅰ1，沉头螺纹孔Ⅱ2和沉头螺纹孔Ⅲ3。所述铲尖A上表面仿生曲面abcd的方程为：z＝-1088+168.3*x+260.8*y-12.13*x^2-76.39*x*y-33.18*y^2+5.411*x^2*y+10.32*x*y^2+0.675*y^3-0.7582*x^2*y^2-0.3647*x*y^3+0.05749*y^4+0.03321*x^2*y^3-0.006132*x*y^4-0.0002186*y^5其中：8.5＜X＜10.5；6.5＜y＜11.5。所述铲尖A的ab仿生曲线和dc仿生曲线的方程均为：f(x)＝0.003242*x^5-0.1501*x^4+2.741*x^3-24.7*x^2+109.9*x-722.7其中：6.5＜x＜11.5。所述铲尖A的前端宽H1为50-60mm，前铲面B和后铲面C的宽H2均为104-112mm，挖掘铲总长度L1为210-230mm，铲尖A的长度L4为40-46mm；前铲面B的长度L3为96-102mm；前铲面B的厚度从d2为12-16mm逐渐增加到d3为20-24mm；后铲面C的长度L2为76-82mm；后铲面C的厚度d1为8-12mm。所述沉头螺纹孔Ⅰ1、沉头螺纹孔Ⅱ2和沉头螺纹孔Ⅲ3为M16的公制粗牙螺纹孔，沉头螺纹孔Ⅰ1和沉头螺纹孔Ⅲ3与后铲面C尾端间距L5为32-34mm，沉头螺纹孔Ⅱ2与后铲面C尾端间距L6为66-70mm，沉头螺纹孔Ⅲ3与后铲面C一侧间距H3为52-56mm。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种减阻耐磨仿生挖掘铲，其特征在于：由铲尖(A)、前铲面(B)和后铲面(C)顺序连接而成，从俯视角度看：铲尖(A)为ab、bc、cd、da连线所围部分，其中bc连线为直线，ab连线和dc连线是关于减阻耐磨仿生挖掘铲纵轴线对称的仿生曲线；铲尖(A)的上表面为仿生曲面abcd；前铲面(B)为ad、de、eh、ha连线所围部分，ad连线、de连线、ha连线均为直线；后铲面(C)为he、ef、fg、gh连线所围部分，ef连线、fg连线、gh连线均为直线；所述的后铲面(C)上设有沉头螺纹孔Ⅰ(1)、沉头螺纹孔Ⅱ(2)和沉头螺纹孔Ⅲ(3)；从正视角度看：铲尖(A)下表面与前铲面(B)上表面的夹角a为18‑20度，前铲面(B)上表面与前铲面(B)下表面的夹角β为3‑5度；所述的后铲面(C)上设有沉头螺纹孔Ⅰ(1)，沉头螺纹孔Ⅱ(2)和沉头螺纹孔Ⅲ(3)。

【技术特征摘要】
1.一种减阻耐磨仿生挖掘铲，其特征在于：由铲尖(A)、前铲面(B)和后铲面(C)顺序连接而成，从俯视角度看：铲尖(A)为ab、bc、cd、da连线所围部分，其中bc连线为直线，ab连线和dc连线是关于减阻耐磨仿生挖掘铲纵轴线对称的仿生曲线；铲尖(A)的上表面为仿生曲面abcd；前铲面(B)为ad、de、eh、ha连线所围部分，ad连线、de连线、ha连线均为直线；后铲面(C)为he、ef、fg、gh连线所围部分，ef连线、fg连线、gh连线均为直线；所述的后铲面(C)上设有沉头螺纹孔Ⅰ(1)、沉头螺纹孔Ⅱ(2)和沉头螺纹孔Ⅲ(3)；从正视角度看：铲尖(A)下表面与前铲面(B)上表面的夹角a为18-20度，前铲面(B)上表面与前铲面(B)下表面的夹角β为3-5度；所述的后铲面(C)上设有沉头螺纹孔Ⅰ(1)，沉头螺纹孔Ⅱ(2)和沉头螺纹孔Ⅲ(3)。2.按权利要求1所述的减阻耐磨仿生挖掘铲，其特征在于：所述铲尖(A)上表面仿生曲面abcd的方程为：z＝-1088+168.3*x+260.8*y-12.13*x^2-76.39*x*y-33.18*y^2+5.411*x^2*y+10.32*x*y^2+0.675*y^3-0.7582*x^2*y^2-0.3647*x*y^3+0.05749*y^4+0...

【专利技术属性】
技术研发人员：马云海，岑鑫，王慧鑫，杨恒，杨敏燕，彭文雯，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22