一种具有减阻仿生表面的仿生深松铲制造技术

一种具有减阻仿生表面的仿生深松铲，包括盲孔、刃口前轮廓线、内准线、仿生凸起棱条结构、第一弧线、第二弧线、刃口曲面和铲体；铲体上方中线布置八个盲孔，该盲孔由二个螺栓固定于机架上，用于铲体的固定；铲体具有刃口前轮廓线和内准线，刃口前轮廓线和内准线之间的曲面构成刃口曲面，刃口前轮廓线和内准线为前刃口曲线，前刃口曲线为仿生曲线；铲体表面分布高度不同的仿生凸起棱条结构，仿生凸起棱条结构贴近内准线一侧为斜面，生凸起棱条结构对称布置于铲体两侧；第一弧线和第二弧线构成后轮廓线，二个弧线相切。本实用新型专利技术相较国标圆弧形深松铲可以降低工作阻力17％左右，降低土壤扰动量，降低能耗，改善土壤整体质量。

A bionic deep loosening shovel with bionic surface of drag reduction

【技术实现步骤摘要】
一种具有减阻仿生表面的仿生深松铲
本技术涉及农业机械
，具体涉及一种具有减阻仿生表面的仿生深松铲。
技术介绍
我国作为农业大国，农业机械化的先进程度决定了农业作业质量、作物生长环境以及后期作物成长的好坏。而土壤板结、犁底层上移使得作物生长受限，根系无法扎入犁底层以下。当雨水较多时，犁底层阻碍雨水渗透，会造成烂根的现象出现；当雨水较少时，犁底层阻碍层下水分上升，使得作物缺水死亡。深松技术可有效打破犁底层，使得水分、养分可以充分交换，促进土壤的水分平衡、改变土壤不同深度的温度平衡，进而提高作物的生长环境，提高作物的产量。就目前，随着深松技术的深入发展，深松中的问题也不断凸显，一是深松阻力过大，致使能耗较大。由于深松作业耕深在20～40cm之间，土壤扰动量较大，作业牵引阻力较大，因此作业阻力和能耗较大；二是作业成本较大，由于深松阻力大，需要大马力牵引机械进行牵引作业，结合现在的农业发展现状，小地块，个体农户作业，购买大马力拖拉机会增加农业作业的成本，三是目前深松铲工作过程中铲体土壤粘附严重，会在铲体下端形成土核，降低深松的作业效果。为解决上述问题，必须降低深松作业的作业阻力，降低土壤扰动量，减少土壤粘附。
技术实现思路
本技术针对上述工作阻力大，土壤扰动大，工作过程粘附等问题，提供一种具有减阻仿生表面的仿生深松铲，该深松铲一是可有效的减小工作过程中的工作阻力，降低能耗，二是可以减小对土壤的扰动，三是可有效减少土壤粘附，从而降低工作阻力。本技术是由盲孔、刃口前轮廓线、内准线、仿生凸起棱条结构、两条后轮廓线、铲体等组成；所述的铲体上方中线按一定距离布置八个盲孔，孔径为盲孔孔心与铲体左侧距离为40mm，与顶面距离为30mm，两个盲孔之间的孔间距为23mm，共布置八个盲孔；铲体具有刃口前轮廓线和内准线，刃口前轮廓线和内准线之间的曲面构成刃口曲面，刃口曲面垂直宽度为30mm，刃口前轮廓线和内准线为前刃口曲线，前刃口曲线为仿生曲线，仿生曲线方程为y＝-28.3-9.03x+0.13x2-9.53x3+2.68x4-6x5,其中x的取值范围为：0≤x≤141.3。所述的铲体表面按一定角度分布高度不同的仿生凸起棱条结构，契合穿山甲的鳞片的微结构；仿生凸起棱条结构的高度h为3mm～7mm，两个仿生凸起棱条结构之间的角度β为2°～3°，仿生凸起棱条结构的宽度l由两个仿生凸起棱条结构之间的角度决定，为15mm～20mm。所述的铲体表面的仿生凸起棱条结构仿生凸起棱条结构数量为11个，且该结构贴近内准线一侧为斜面，该斜面与铲体的角度α为20°～23°，且仿生凸起棱条结构对称布置于铲体两侧。所述的第一弧线和第二弧线构成后轮廓线，第一弧线半径R为634mm，第二弧线半径R为49mm，第一弧线和第二弧线相切。所述的铲体的仿生凸起棱条结构按一个角度为63°，半径R为410.5mm的扇形布置，契合穿山甲的鳞片的宏观结构。本技术的有益效果：仿生深松铲上布置八个盲孔，可以根据地况条件自由调节铲体的入土深度，达到最佳的入土深度。仿生深松铲的前刃口曲线为仿生曲线，该曲线原型为挖掘动物爪趾的内轮廓线，当深松铲工作时，土壤运动轨迹随刃口曲面运动，且受到该曲面的作用力而破碎，使得铲体周围的土壤松碎并形成固定的运动轨迹，从而降低铲体在工作中的行进阻力，达到减阻的目的。依据仿生原理对穿山甲鳞片表面凸起棱条结构进行仿生设计，在铲体表面按一定角度分布高度不同的该仿生凸起棱条结构，该结构可以在工作时进一步破碎铲体周围的土壤，并且工作时该结构为单个独立的结构共同作用，可以在工作中降低土壤的粘附，使得已经粘附的土壤及时脱离铲体，保证深松铲在工作中不会出现粘附现象，从而降低工作阻力，达到脱土减阻的目的，降低能耗。通过大田试验，该仿生深松铲相较国标圆弧形深松铲可以降低工作阻力17％左右。且加工方便，材料使用Q235即可以达到65Mn材料的过工作要求，降低了材料成本。附图说明图1是本技术深松铲的轴测图。图2是本技术深松铲的主视图。图3是本技术深松铲的侧视图。图4是图2中的A-A剖视图。图5是图2中的B-B剖视图。图6是图2中的局部放大示意图。图7是本技术深松铲仿生凸起棱条结构布置方式示意图。其中：1-盲孔，2-刃口前轮廓线，3-内准线，4-仿生凸起棱条结构，5-第一弧线，6-第二弧线，7-刃口曲面，8-铲体。具体实施方式如图1、图2和图3所示，本技术包括盲孔1、刃口前轮廓线2、内准线3、仿生凸起棱条结构4、第一弧线5、第二弧线6、刃口曲面7和铲体8；如图1和图5所示，铲体8上方中线按一定距离布置八个盲孔1，孔径为盲孔孔心与铲体左侧距离为40mm，与顶面距离为30mm，两个盲孔之间的孔间距为23mm，该盲孔1由二个螺栓固定于机架上，用于铲体8的固定，铲体的入土深度通过调节固定不同的盲孔1实现，耕深调节深度为20～45mm，根据作业的土况不同选择不同的深度。如图2所示，铲体8具有刃口前轮廓线2和内准线3，刃口前轮廓线2和内准线3之间的曲面构成刃口曲面7，刃口曲面7垂直宽度为30mm，刃口前轮廓线2和内准线3为前刃口曲线，前刃口曲线为仿生曲线，仿生曲线方程为y＝-28.3-9.03x+0.13x2-9.53x3+2.68x4-6x5,其中x的取值范围为：0≤x≤141.3；该曲线通过对挖掘动物爪趾的内轮廓线的分析，利用MATLAB软件得到。如图2、图4、图6和图7所示，铲体8表面按一定角度分布高度不同的仿生凸起棱条结构4，仿生凸起棱条结构4的高度h为3mm～7mm，两个仿生凸起棱条结构4之间的角度β为2°～3°，仿生凸起棱条结构4的宽度由两个仿生凸起棱条结构之间的角度决定，为15mm～20mm，铲体表面的仿生凸起棱条结构数量为11个。如图4所示，仿生凸起棱条结构4贴近内准线3一侧设计为斜面结构，该斜面与铲体8的角度α为20°～23°，且仿生凸起棱条结构4对称布置于铲体8两侧。所述的铲体8的仿生凸起棱条结构4按一个角度为63°，半径R为410.5mm的扇形布置，契合穿山甲的鳞片的宏观结构。如图2所示，所述的第一弧线5和第二弧线6构成后轮廓线，第一弧线5半径R为634mm，第二弧线6半径R为49mm，第一弧线5和第二弧线6相切。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有减阻仿生表面的仿生深松铲，其特征在于：包括盲孔(1)、刃口前轮廓线(2)、内准线(3)、仿生凸起棱条结构(4)、第一弧线(5)、第二弧线(6)、刃口曲面(7)和铲体(8)；铲体(8)上方中线布置八个盲孔(1)，该盲孔(1)由二个螺栓固定于机架上，用于铲体(8)的固定；铲体(8)具有刃口前轮廓线(2)和内准线(3)，刃口前轮廓线(2)和内准线(3)之间的曲面构成刃口曲面(7)，刃口前轮廓线(2)和内准线(3)为前刃口曲线，前刃口曲线为仿生曲线，仿生曲线方程为y＝-2(8).3-9.03x+0.13x

【技术特征摘要】
1.一种具有减阻仿生表面的仿生深松铲，其特征在于：包括盲孔(1)、刃口前轮廓线(2)、内准线(3)、仿生凸起棱条结构(4)、第一弧线(5)、第二弧线(6)、刃口曲面(7)和铲体(8)；铲体(8)上方中线布置八个盲孔(1)，该盲孔(1)由二个螺栓固定于机架上，用于铲体(8)的固定；铲体(8)具有刃口前轮廓线(2)和内准线(3)，刃口前轮廓线(2)和内准线(3)之间的曲面构成刃口曲面(7)，刃口前轮廓线(2)和内准线(3)为前刃口曲线，前刃口曲线为仿生曲线，仿生曲线方程为y＝-2(8).3-9.03x+0.13x2-9.53x3+2.6(8)x(4)-6x5,其中x的取值范围为：0≤x≤1(4)1.3；
铲体(8)表面分布高度不同的仿生凸起棱条结构(4)，仿生凸起棱条结构(4)贴近内准线(3)一侧为斜面，该斜面与铲体(8)的角度α为20°～23°，仿生凸起棱条结构(4)对称布置于铲体(8)两侧；第一弧线...

【专利技术属性】
技术研发人员：马云海，王立冬，吴千，端木令坚，车军剑，吴思阳，齐红岩，禹江涛，陈创发，包健伦，刘炫廷，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林;22