仿生几何结构表面土壤镇压辊制造技术

本发明专利技术涉及一种具有仿生几何结构表面的土壤镇压辊，属于农业机械领域。本发明专利技术解决了现有镇压辊作业时的土壤粘附现象，调解镇压辊表面与所接触土壤的摩擦作用力，进而调解所压实土壤的坚实度，改善了作业质量，节约了作业能耗，提高了作业效率。本发明专利技术采用沿镇压辊准线或周向连续或断续肋条形结构，断续肋条形结构采用均匀分布、交错分布或随机分布，肋条高度为5mm～50mm，宽度为10mm～50mm，断续肋条结构的长度为10mm～100mm，连续肋条结构和均匀分布或交错分布的断续肋条形结构的肋条间距为0mm～50mm；肋条断面上轮廓采用矩形、圆弧形、上凸抛物线形、上凸正弦形、三角形或波纹形。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种压实土壤的农业机械耕作部件，特别是涉及一种具有仿生几何结构表面的土壤镇压辊，属于农业机械领域。
技术介绍
镇压辊是一种常用的农业机械，它的主要功能是对土壤特别是播种后的土壤进行镇压，使种子与土壤密切接触，防止土壤水分过快散失，保护土壤墒情，以利于种子发芽和出苗整齐。土壤镇压是作物生产的一个重要环节，是影响作物产量的重要因素之一。现有镇压辊的形状是旋成体，传统上均采用圆柱形，圆柱横置即成为镇压辊，其材料多采用的是铸铁或低碳钢。但这样的镇压辊作业时，容易将种子表面的土壤粘连起来，增加了对土壤的扰动和破坏，使土壤失墒严重，影响种子的发芽生长，而且当粘附现象严重时增加了工作阻力，必要时还需停机清除，降低了作业效率。此外，播种的时候容易导致大量土块产生，加上残茬杂草的影响，种子不能很好的与周围土壤接触。所以减轻土壤对镇压辊表面的粘附，压碎土块，调解镇压辊表面与所接触土壤的摩擦作用力，进而使土壤形成适当的土壤坚实度， 是土壤镇压辊需要解决的重要技术问题。研究发现土壤洞穴动物体表具有多种几何结构，如臭蜣螂腹部的肋条结构和台阶结构，臭蜣螂前足胫节外缘的齿状结构，大蜣螂头部和马陆两侧面的凸包结构、穿山甲鳞甲的鳞片结构，花葬甲鞘翅的波纹结构、蝼蛄体表的刚毛结构等。这些几何结构都具有良好的减粘降阻作用，而且土壤洞穴动物利用这些表面几何结构控制着表面与土壤的摩擦，当需要减小摩擦时，其体表会表现出低阻力特征，当需要增大摩擦以适应运动时，其体表便产生较高的摩擦力。这为设计土壤镇压辊表面结构能够调整土壤镇压辊与土壤摩擦作用提供了学习对象。超高分子量聚乙烯材料是一种疏水性材料，具有良好的防粘功能，与土壤接触后不发生粘附现象，搪瓷涂层材料也是一种减粘降阻效果好的材料。这为农业机械采用新的材料提供了理论依据。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种仿生几何结构表面土壤镇压辊，以减轻镇压辊作业时的土壤粘附现象，调解镇压辊表面与所接触土壤的摩擦作用力，进而调解所压实土壤的坚实度，达到改善作业质量、节约作业能耗，提高作业效率的效果。本专利技术的目的是通过如下措施来达到的，结合附图说明如下本专利技术的土壤镇压辊工作表面为具有几何结构的表面，其特征在于采用几何结构表面设计，在镇压辊表面分布一定形状和尺寸的仿生几何结构，包括肋条形结构、鳞片形结构、凸包形结构、三角形结构、多面体结构。沿镇压辊准线或周向分布连续肋条形结构，均勻分布、交错分布或随机分布断续肋条形结构；肋条高度为5mm 50mm，肋条宽度为IOmm 50mm，断续肋条结构的长度为IOmm IOOmm，连续肋条结构和均勻分布或交错分布的断续肋条形结构的肋条间距为 Omm 50mm;肋条断面上轮廓采用矩形、圆弧形、上凸抛物线形、上凸正弦形、三角形或波纹形。沿镇压棍表面各方向分布可变长度的肋条结构，肋条高度为5mm 50mm，宽度为 IOmm 50mm，长度为5mm 50mm;肋条断面轮廓采用矩形、圆弧形、上凸抛物线形、上凸正 弦形或三角形。沿镇压棍表面均勻分布、交错分布或随机分布十字形、人字形、井字形交叉肋条几 何结构；交叉肋条的高度为5mm 40mm，宽度为5mm 30mm。沿镇压棍周向均勻分布、交错分布或随机分布断续鳞片形结构；鳞片最高处的高 度为5mm 40mm，最宽处的宽度为5mm 50mm，最长处的长度为20mm 50mm。沿镇压棍周向均勻分布、交错分布或随机分布断续凸包形结构；凸包的直径为 IOmm 50mm，尚度ノ、J 5mm 40mmo沿镇压棍周向均勻分布、交错分布或随机分布断续三角形结构，其中三角形结构 可以是正三角形，也可以是斜三角形；三角形的边长为5mm 50mm，高度为5mm 50mm。镇压棍表面采用多面体来代替传统镇压棍的圆柱体，多面体截面为等边多边形， 其中等边多边形的边数及边的长度依据镇压棍的直径、土壤质地和土壌含水量具体确定， 采用五个边及以上；镇压棍的柱面由矩形組成，矩形长边位于棍柱体的准线上，其长度等于 镇压棍的长度，锋个矩形之间可采用圆弧棱过渡，圆弧半径为5mm 100mm，也可不采用圆 弧过渡而直接采用多面体柱面。仿生几何结构表面土壌镇压棍的基体采用强度较高的铸铁、低碳钢等材料，具有 一定形状和尺寸的仿生几何结构采用耐腐蚀、具有良好防粘功能的超高分子量聚乙烯材料 或搪瓷涂层材料。本专利技术具有以下的技术效果镇压棍与土壌相互作用吋，表面的几何结构加大了与土壌接触时的压強，起到了 碎土作用，且减少了土壌与镇压棍表面的接触面积，起到一定程度的减粘脱土作用。而且仅 是仿生几何结构采用超高分子量聚乙烯材料或搪瓷涂层材料，不但进一步减轻了土壤粘附 现象，并且降低了使用成本，在经济上具有优越性。这样，镇压棍工作吋，表面粘附土壤很 少，可以连续作业，从而提高了作业质量和效率，降低了能量消耗。附图说明图1 (a)为沿棍准线分布连续肋条几何结构的土壌镇压棍示意图；图1 (b)为肋条断面轮廓呈矩形的示意图；图1 (C)为肋条断面轮廓呈圆弧形的示意图；图1 (d)为肋条断面轮廓呈上凸抛物线形的示意图；图1 (e)为肋条断面轮廓呈上凸正弦形的示意图；图1 (f)为肋条断面轮廓呈三角形的示意图；图1 (g)为肋条断面轮廓呈波纹形的示意图；图1 (h)为沿棍准线均勻分布断续肋条几何结构的土壌镇压棍示意图；图1 (i)为沿棍准线交错分布断续肋条几何结构的土壌镇压棍示意图1 (j)为沿辊准线随机分布断续肋条几何结构的土壤镇压辊的表面分布示意2(a)为沿辊周向分布连续肋条几何结构的土壤镇压辊示意图；图2(b)为沿辊周向均勻分布断续肋条几何结构的土壤镇压辊示意图；图2(c)为沿辊周向交错分布断续肋条几何结构的土壤镇压辊示意图；图2(d)为沿辊周向随机分布断续肋条几何结构的土壤镇压辊的表面分布示意图；图3为沿辊表面各方向分布可变长度的肋条结构的土壤镇压辊的表面分布示意图；图4(a)为沿辊表面均勻分布十字形交叉肋条几何结构的土壤镇压辊示意图；图4(b)为沿辊表面交错分布十字形交叉肋条几何结构的土壤镇压辊示意图；图4(c)为沿辊表面随机分布十字形交叉肋条几何结构的土壤镇压辊的表面分布示意图；图5为沿辊表面分布人字形交叉肋条几何结构的土壤镇压辊示意图；图6为沿辊表面分布井字形交叉肋条几何结构的土壤镇压辊示意图；图7(a)为沿辊周向均勻分布断续鳞片几何结构的土壤镇压辊的表面分布示意图；图7(b)为沿辊周向交错分布断续鳞片几何结构的土壤镇压辊的表面分布示意图；图7(c)为沿辊周向随机分布断续鳞片几何结构的土壤镇压辊的表面分布示意图；图8(a)为沿辊周向均勻分布断续凸包几何结构的土壤镇压辊示意图；图8(b)为沿辊周向交错分布断续凸包几何结构的土壤镇压辊示意图；图8(c)为沿辊周向随机分布断续凸包几何结构的土壤镇压辊的表面分布示意图；图9(a)为沿辊周向均勻分布断续三角几何结构的土壤镇压辊示意图；图9(b)为沿辊周向交错分布断续三角几何结构的土壤镇压辊示意图；图9(c)为沿辊周向随机分布断续三角几何结构的土壤镇压辊的表面分布示意图；图10(a)为未采用圆弧棱过渡的多面体结构的土壤镇压辊示意图；图10(b)为采用圆弧棱过渡的多面体结构的土壤镇压辊示意具体实施例方式结合附图所示实施例进一步说本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种仿生几何结构表面土壤镇压辊，在镇压辊表面分布一定形状和尺寸的仿生几何结构，其特征在于，所述的仿生几何结构采用沿镇压辊准线或周向连续或断续肋条形结构，断续肋条形结构采用均匀分布、交错分布或随机分布，肋条高度为５ｍｍ～５０ｍｍ，宽度为１０ｍｍ～５０ｍｍ，断续肋条结构的长度为１０ｍｍ～１００ｍｍ，连续肋条结构和均匀分布或交错分布的断续肋条形结构的肋条间距为０ｍｍ～５０ｍｍ；肋条断面上轮廓采用矩形、圆弧形、上凸抛物线形、上凸正弦形、三角形或波纹形。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：佟金，张清珠，陈东辉，孙霁宇，陈玉香，马云海，贾洪雷，周江，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：82