一种低土壤扰动的仿生减阻深松铲制造技术

一种低土壤扰动的仿生减阻深松铲属农业机械技术领域，本发明专利技术中铲柄固接于基体上端，且与水平面垂直；铲刃固接于基体前面，铲尖固接于基体前端，左右凸棱柱组的40‑44个凸棱柱在基体的左右两面均布并固接，且凸棱柱与水平面平行，左右凸棱柱后端面在同一垂直面上，凸棱柱的横截面为带圆角的等腰梯形。工作过程中，凸棱结构与土壤接触会形成空隙，所产生的法向黏附力远大于切向黏附力，破坏界面的黏附，从而降低阻力。本发明专利技术的作业阻力小，能耗低，工作效率高，土壤扰动系数小，能提高保护性耕作的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种低土壤扰动的仿生减阻深松铲
本专利技术属农业机械
，具体涉及一种低土壤扰动的仿生减阻深松铲。
技术介绍
随着国家对土壤耕作技术的不断推广应用，土地对作业的耕作质量和能耗提出了更高的要求，尤其是对各种土壤工作部件提出了更高的要求。深松铲是深松机最主要的工作部件，如果在保证耕作质量的前提下，对深松铲进行合理的设计，从而降低作业阻力或机器能耗，这有利于推广深松作业。深松铲的耕作阻力主要来自于两个方面：一是铲柄；二是铲尖。而相关研究表明，铲柄的作业阻力更大。因此，通过改变深松铲的结构形式，有利于减小阻力，降低消耗，提高耕作质量。研究表明，鼢鼠(Myospalaxpsilurus)的前爪是主要的挖掘工具，其前爪在挖掘过程中像挖掘机似的高效掘土，增强其挖土能力。对鼢鼠的前爪第3爪趾的研究发现，其表面沿纵向的轮廓线具有对数函数曲线的特征，这种结构特征可大大减小作业阻力。蚯蚓(Earthworm)头部收缩时的表面形态为凸棱结构，有关研究表明该结构可以较大程度改变犁地层土壤孔隙度，并有较小的土壤扰动系数，使耕作后的土壤利于根系生长。因此，将该曲线形式和凸棱结构应用于深松铲的设计中，能达到降低耕作阻力和减小土壤扰动的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计一种低土壤扰动的仿生减阻深松铲，以达到减小耕作阻力、土壤扰动和降低能耗的作用。本专利技术由铲柄A、铲刃B、仿生凸棱柱组件C、基体D和铲尖E组成，其中铲柄A为立方体，铲柄长H1为300-310mm，铲柄宽L2为60-70mm，铲柄厚L3为30-40mm；铲尖E为符合JB/T9788-1999标准的凿形深松铲铲尖，铲尖E安装段的水平投影高H3为80-90mm；其中铲柄A固接于基体D上端，且与水平面垂直；铲刃B固接于基体D前面；铲尖E固接于基体D前端；铲尖E的安装平面与水平面间的夹角α为：15°≤α≤35°；入土工作长度L1为320-340mm；仿生凸棱柱组件C中左凸棱柱组I的20-22个凸棱柱在铲刃B后部的基体D左面均布并固接，且20-22个凸棱柱与水平面平行；仿生凸棱柱组件C中右凸棱柱组J的20-22个凸棱柱在铲刃B后部的基体D右面均布并固接，且20-22个凸棱柱与水平面平行；左凸棱柱组I和右凸棱柱组J的凸棱柱后端面在同一垂直面上。所述铲刃B的刃角β为：60-65度，铲刃B的刃尖曲线F与铲刃B的内准线G互相平行，内准线G的数学表达式为：Y2＝1193.47442-199.70741*logx2+58.46437其中：x2为：5≤x2≤450；铲刃B的水平投影高H2为320-340mm。所述的仿生凸棱柱组件C由左凸棱柱组I和右凸棱柱组J组成，且关于深松铲中心线对称设置，左凸棱柱组I和右凸棱柱组J均由20-22个凸棱柱组成，凸棱柱的横截面为带圆角的等腰梯形，等腰梯形的高度d为：13.8-18.8mm，等腰梯形的高度d与相邻凸棱柱的间距h之比为：d/h＝1:3，等腰梯形的底边宽度a为：16.2-21.2mm，等腰梯形的斜边与底边的夹角θ为：65-75度，等腰梯形中圆角的半径r为：2-4mm，相邻凸棱柱的间距b为：3.6-8.6mm。所述基体D中外准线H的数学表达式为：Y1＝1116.54536-186.63012*logx1+48.68405其中：x1为：15≤x1≤450；基体D的水平投影高H4为400-420mm。本专利技术的工作原理为：本专利技术设计的低土壤扰动的仿生减阻深松铲的曲线形刃口，在深松铲工作过程中能改变普通的圆弧形刃口的切土方式，这种方式的改变可以减少对土壤的挤压，从而降低耕作阻力，同时可以减少摩擦阻力，大大的减少能耗，提高工作效率。本专利技术将凸棱结构应用到仿生深松铲中，凸棱结构与土壤的实际接触面积要小很多，并与土壤接触会形成空隙，所产生的法向黏附力远大于切向黏附力，这样就会破坏界面的黏附，从而降低阻力，而且在凸棱柱的水平方向上产生较短的土壤失效线，降低土壤扰动。附图说明图1为低土壤扰动的仿生减阻深松铲的结构示意图图2为低土壤扰动的仿生减阻深松铲的左视图图3为低土壤扰动的仿生减阻深松铲的前视图图4为图3的e-e截面视图图5为仿生凸棱柱的横截面视图其中：A.铲柄B.铲刃C.仿生凸棱柱组件D.基体E.铲尖F.刃尖曲线G.内准线H.外准线I.左凸棱柱组J.右凸棱柱组具体实施方式如图1和图2所示，本专利技术由铲柄A、铲刃B、仿生凸棱柱组件C、基体D和铲尖E组成，其中铲柄A为立方体，铲柄长H1为300-310mm，铲柄宽L2为60-70mm，铲柄厚L3为30-40mm；铲尖E为符合JB/T9788-1999标准的凿形深松铲铲尖，铲尖E安装段的水平投影高H3为80-90mm；其中铲柄A固接于基体D上端，且与水平面垂直；铲刃B固接于基体D前面；铲尖E固接于基体D前端；铲尖E的安装平面与水平面间的夹角α为：15°≤α≤35°；入土工作长度L1为320-340mm；仿生凸棱柱组件C中左凸棱柱组I的20-22个凸棱柱在铲刃B后部的基体D左面均布并固接，且20-22个凸棱柱与水平面平行；仿生凸棱柱组件C中右凸棱柱组J的20-22个凸棱柱在铲刃B后部的基体D右面均布并固接，且20-22个凸棱柱与水平面平行；左凸棱柱组I和右凸棱柱组J的凸棱柱后端面在同一垂直面上。如图1至图4所示，所述铲刃B的刃角β为：60-65度，铲刃B的刃尖曲线F与铲刃B的内准线G互相平行，内准线G的数学表达式为：Y2＝1193.47442-199.70741*logx2+58.46437其中：x2为：5≤x2≤450；铲刃B的水平投影高H2为320-340mm。如图1、图3和图5所示，所述的仿生凸棱柱组件C由左凸棱柱组I和右凸棱柱组J组成，且关于深松铲中心线对称设置，左凸棱柱组I和右凸棱柱组J均由20-22个凸棱柱组成，凸棱柱的横截面为带圆角的等腰梯形，等腰梯形的高度d为：13.8-18.8mm，等腰梯形的高度d与相邻凸棱柱的间距h之比为：d/h＝1:3，等腰梯形的底边宽度a为：16.2-21.2mm，等腰梯形的斜边与底边的夹角θ为：65-75度，等腰梯形中圆角的半径r为：2-4mm，相邻凸棱柱的间距b为：3.6-8.6mm。如图1和图2所示，所述的基体D中外准线H的数学表达式为：Y1＝1116.54536-186.63012*logx1+48.68405其中：x1为：15≤x1≤450；基体D的水平投影高H4为400-420mm。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低土壤扰动的仿生减阻深松铲，由铲柄(A)、铲刃(B)、仿生凸棱柱组件(C)、基体(D)和铲尖(E)组成，其中铲柄(A)为立方体，铲柄长H

【技术特征摘要】
1.一种低土壤扰动的仿生减阻深松铲，由铲柄(A)、铲刃(B)、仿生凸棱柱组件(C)、基体(D)和铲尖(E)组成，其中铲柄(A)为立方体，铲柄长H1为300-310mm，铲柄宽L2为60-70mm，铲柄厚L3为30-40mm；铲尖(E)为符合JB/T9788-1999标准的凿形深松铲铲尖，铲尖(E)安装段的水平投影高H3为80-90mm，其特征在于，其中铲柄(A)固接于基体(D)上端，且与水平面垂直；铲刃(B)固接于基体(D)前面；铲尖(E)固接于基体(D)前端；铲尖(E)的安装平面与水平面间的夹角α为：15°≤α≤35°；入土工作长度L1为320-340mm；仿生凸棱柱组件(C)中左凸棱柱组(I)的20-22个凸棱柱在铲刃(B)后部的基体(D)左面均布并固接，且20-22个凸棱柱与水平面平行；仿生凸棱柱组件(C)中右凸棱柱组(J)的20-22个凸棱柱在铲刃(B)后部的基体(D)右面均布并固接，且20-22个凸棱柱与水平面平行；左凸棱柱组(I)和右凸棱柱组(J)的凸棱柱后端面在同一垂直面上。


2.按权利要求1所述的低土壤扰动的仿生减阻深松铲，其特征在于，所述铲刃(B)的刃角β为：60-65度，铲刃(B)的刃尖曲线F与铲刃(B)的内准线G互相平...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾洪雷，孙绪民，张胜伟，孟凡豪，房殿海，陈天佑，温翔宇，屈明浩，邓佳玉，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22