CN102210203B - 一种具有仿生几何结构表面的玉米根茬脱土碾辊 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及农业机械中玉米根茬收获机上的脱土部件，特别是涉及一种用于玉米根茬收获机的仿生脱土碾辊表面结构，即一种具有仿生几何结构表面的玉米根茬脱土碾辊。其目的是解决根茬与土壤分离难的问题，使根茬受到挤压、揉搓、拉拽、筛分、冲击多种作用，破坏包裹的土体结构，实现根茬与土壤的分离。其特征包括：具有仿生几何结构表面设有指状凸起(1)，并呈螺旋形分布，带状碾辊板(6)、浮动碾辊装置(4)、可调轴承(2)依靠碾辊转速差相互作用；碾辊表面采用的仿生几何结构表面设计是参照人和动物挖掘、捡拾、清理过程的行为特征，设计玉米根茬脱土碾辊表面仿生几何结构及对被加工单元的作用方式。

Description

一种具有仿生几何结构表面的玉米根茬脱土碾辊
技术领域：
本发明涉及一种用于玉米根茬收获机的脱土碾辊表面结构，属于农业机械中的玉米根茬收获机械设计技术。
背景技术：
目前，在技术上具有相似性的压面机压辊具有光滑的表面结构，通过主动压辊和从动压辊之间的压力和摩擦力的综合作用，对面片进行挤压、拉扯和延伸，使面片里面的空气排出。
本发明为一种具有仿生几何结构表面的玉米根茬脱土碾辊，它在压面机压辊的基础上进行了关键性的技术革新创造，使已挖掘出的玉米根茬受到挤压、揉搓、拉拽、冲击多种作用，破坏根茬包裹的土体结构，提高根土分离效果，从而可以提高后期直燃发电的效率。
本发明参照人和动物挖掘、捡拾、清理过程的行为特征，设计制造具有指型结构表面仿生的脱土碾辊；并从实际出发，考虑了玉米根茬脱土碾辊工作连续性方面的工程问题，构建了新颖独特的玉米根茬浮动脱土碾辊。
发明内容：
本发明的目的是：提供一种具有仿生几何结构表面的玉米根茬脱土碾辊，其在压面机压辊的基础上进行了改进设计，使已挖掘出的玉米根茬受到挤压、揉搓、拉拽、筛分、冲击多种作用，破坏根茬包裹的土体结构，提高根土分离效果，从而可以提高后期直燃发电的效率。
本发明参照人和动物挖掘、捡拾、清理过程的行为特征，设计制造具有指型结构表面仿生的脱土碾辊；并从实际出发，考虑了玉米根茬脱土碾辊工作连续性方面的工程问题，构建了新颖独特的玉米根茬浮动脱土碾辊。
本发明的上述目的是这样实现的，结合附图说明如下：
一种具有仿生几何结构表面的玉米根茬脱土碾辊，主要由碾辊、可调轴承2、机架3、浮动碾辊装置4、碾辊圆盘5和带状碾辊板6组成，其特征在于，所述的碾辊为一对，分别通过可调轴承2固定在浮动碾辊装置4和机架3上，浮动碾辊装置4活动按装在机架3上，带状碾辊板6沿轴向固定在碾辊圆盘5上，带状碾辊板6外表面具有仿生几何结构表面1，该表面采用沿辊轴轴线呈螺旋形分布指状凸起或球缺形凹坑，螺旋升角为45°～75°。
所述的指状凸起为凸包，其横截面为抛物面形，凸包的高度与凸包底圆直径之比为0.5～1.5，每两个相邻凸包之间的距离为30mm～120mm，
所述的球缺形凹坑，其横截面为抛物面形，凹坑的深度与凹坑顶圆直径之比为0.2～0.5，每两个相邻凹坑之间的距离为30mm～120mm。
所述的带状碾辊板6的厚度为4mm～6mm，宽度与长度之比为0.02～0.1，每两个相邻碾辊板之间的距离为8mm～18mm。
所述的碾辊相对转动，且有转速差，两个碾辊的转速之比为0.5～0.9。
本发明依靠仿生几何结构表面的结构、带状碾辊板以及脱土碾辊的相对转速差，增大了脱土碾辊对玉米根茬的作用强度及作用时间，从而有效地破坏了根茬与土壤包裹的复合体结构，提高了根土分离效果。
本发明从实际出发，考虑了玉米根茬脱土碾辊工作连续性方面的工程问题。采用一浮动脱土碾辊起到防止堵塞的作用，设计的新型仿生几何结构表面沿辊轴轴线呈螺旋形分布排布，在玉米根茬受到挤压、揉搓、拉拽、筛分、冲击多种作用的同时也便于向后输送。
附图说明：
本发明的附图有四幅：
图1是碾辊机构示意图；
图2是凸包碾辊表面结构；
图3是凹坑碾辊表面结构。
图中：1.仿生几何结构表面；2.可调轴承；3.机架；4.浮动碾辊装置；5.碾辊圆盘；6.带状碾辊板。
具体实施方式：
下面结合附图所示实施例进一步说明本发明的具体内容，本发明的非限定实施例如下：
实施例一：
本例的具有仿生几何结构表面的玉米根茬脱土碾辊的具体结构由图1和图2联合示出。本例的这种玉米根茬仿生脱土碾辊其结构特点是：该碾辊表面分布沿辊轴轴线呈螺旋形排布的凸包型结构1和碾辊板6之间留有间隙。具体结构为：单个碾辊的圆柱面分布的凸包型结构沿辊轴轴线呈螺旋升角为60°的螺旋形排布，并且在该圆柱面的展开表面上呈近似正三角形分布，每两个相邻凸包之间的间距为80mm，凸包的高度与凸包底圆直径之比为1。应用在玉米根茬收获机上时，采用可调轴承2将碾辊成对安装在机架3的相应位置，两个碾辊之间的相对位置可由调节轴承的位置来实现，两碾辊均为右旋(或左旋)；每个碾辊的动力输入端分别与机架上的传动装置连接，连接后可由传动机构驱动该对碾辊相对转动，且两碾辊要有一定的转速差。
实施例二：
本例的具有仿生几何结构表面的玉米根茬脱土碾辊的具体结构由图1和图3联合示出。本例所述的具有仿生几何结构表面的玉米根茬脱土碾辊与例一不同的是：本例的仿生几何表面结构为沿辊轴轴线呈螺旋形排布的凹坑型结构1。单个碾辊的圆柱面分布的凹坑型结构沿辊轴轴线呈螺旋升角为45°的螺旋形排布，每两个相邻凸包之间的间距为30mm，凸包的高度与凸包底圆直径之比为0.5。其余未述之处的与实施例一中所述的相同，不再重述。
实施例三：
本例的具有仿生几何结构表面的玉米根茬脱土碾辊的具体结构由图1、图2和图3联合示出。本例所述的具有仿生几何结构表面的玉米根茬脱土碾辊与例一和例二不同的是：本例的非光滑表面结构为沿辊轴轴线呈螺旋形排布的型结构，即安装的两个碾辊表面沿辊轴轴线呈螺旋形排布的结构类型不同。浮动碾辊的圆柱面分布的凸包型结构沿辊轴轴线呈螺旋升角为75°的螺旋形排布，固定碾辊的圆柱面分布的凹坑型结构沿辊轴轴线呈螺旋升角为75°的螺旋形排布，每两个相邻凸包/凹坑之间的间距为120mm，凸包的高度与凸包底圆直径之比为1.5。其余未述之处的与实施例一中所述的相同，不再重述。

Claims (4)

1.一种具有仿生几何结构表面的玉米根茬脱土碾辊，主要由碾辊、可调轴承(2)、机架(3)、浮动碾辊装置(4)、碾辊圆盘(5)和带状碾辊板(6)组成，其特征在于，所述的碾辊为一对，分别通过可调轴承(2)固定在浮动碾辊装置(4)和机架(3)上，浮动碾辊装置(4)活动 安装在机架(3)上，带状碾辊板(6)沿轴向固定在碾辊圆盘(5)上，带状碾辊板(6)外表面具有仿生几何结构表面(1)，该表面采用沿辊轴轴线呈螺旋形分布指状凸起或球缺形凹坑，螺旋升角为45°～75°，所述碾辊相对转动，且有转速差，两个碾辊的转速之比为0.5～0.9。
2.根据权利要求1所述的一种具有仿生几何结构表面的玉米根茬脱土碾辊，其特征在于，所述的指状凸起为凸包，其横截面为抛物面形，凸包的高度与凸包底圆直径之比为0.5～1.5，每两个相邻凸包之间的距离为30mm～120mm。
3.根据权利要求1所述的一种具有仿生几何结构表面的玉米根茬脱土碾辊，其特征在于，所述的球缺形凹坑结构，其横截面为抛物面形，凹坑的深度与凹坑顶圆直径之比为0.25～0.5，每两个相邻凹坑之间的距离为30mm～120mm。
4.根据权利要求1所述的一种具有仿生几何结构表面的玉米根茬脱土碾辊，其特征在于，所述的带状碾辊板(6)的厚度为4mm～6mm，宽度与长度之比为0.02～0.1，每两个相邻碾辊板之间的距离为8mm～18mm。 
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