CN105165139A - 一种仿生深松铲 - Google Patents
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Abstract
一种仿生深松铲属农业机械技术领域，本发明的铲尖与底层深松铲固接，表层深松铲的铲柄固接于连接架前部，底层深松铲的铲柄固接于连接架后部，二铲翼对称固接于底层深松铲两侧，表层深松铲的前触土面Ⅰ与底层深松铲和铲尖共同形成的前触土面Ⅱ具有相同的轮廓曲线；表层深松铲的后触土面Ⅰ与底层深松铲和铲尖共同形成的后触土面Ⅱ具有相同的轮廓曲线；表层深松铲和底层深松铲的前端触土面均为圆弧曲面；本发明的表层深松铲能破坏浅层土壤并开出沟渠，底层深松铲在此基础上更易深松底层坚硬的土壤，本发明的铲尖入土阻力和所受土壤的挤压力小，机具工作过程中的能耗低、节能效果明显，耐磨性强，工作效率高。
Description
技术领域
本发明属农业机械技术领域，具体涉及一种仿生深松铲。
背景技术
深松的主要作用是疏松土壤，改善土壤结构，提高土壤的蓄水能力与作物的抗倒伏能力，提高肥料利用率，有利于农作物生长。深松铲代表着深松技术的水平，它具有深翻土壤，打破犁底层的重要作用，是保护性耕作采用的重要农业机具。深松铲是深松机的重要组成部分，决定着深松机的工作深度、松土效果、土壤结构以及工作阻力。现有的深松铲在进行深松作业时，深松铲对土壤产生挤压、破坏和抬升，从而导致深松机的土壤耕作阻力居高不下，特别是随着深松深度和机器前进速度的增加，机具的牵引阻力显著增大，因此降低深松机耕作阻力，对于节约能耗和延长深松铲的使用寿命具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是为解决现有机具所存在的技术问题，提供一种仿生深松铲具有降低铲尖入土阻力和所受挤压力，提升耐磨性的作用，可以使工作效率得到显著提高。
本发明由表层深松铲1、连接架2、底层深松铲3、螺栓组Ⅰ4、螺栓组Ⅱ5、铲翼Ⅰ6、螺栓组Ⅲ7、铲尖8、铲翼Ⅱ9和螺栓组Ⅳ10组成，其中铲尖8后部经螺栓组Ⅲ7与底层深松铲3下端固接。
表层深松铲1的铲柄Ⅰ20上部穿于连接架2的矩形孔Ⅰ21，铲柄Ⅰ20两侧经螺栓组Ⅳ10与连接架2中左侧板25和右侧板27的组孔Ⅰ26固接。
底层深松铲3的铲柄Ⅱ13上部穿于连接架2的矩形孔Ⅱ23，铲柄Ⅱ13两侧经螺栓组Ⅰ4与连接架2中左侧板25和右侧板27的组孔Ⅱ24固接。
表层深松铲1的前触土面Ⅰ18与底层深松铲3和铲尖8共同形成的前触土面Ⅱ14具有相同的轮廓曲线，其方程式为：
y1＝3×10-6x4-3×10-4x3+0.0215x2+0.5389x+10.787
其中：表层深松铲1的前触土面Ⅰ18轮廓曲线的x取值范围为0—64mm；底层深松铲3和铲尖8共同形成的前触土面Ⅱ14轮廓曲线的x取值范围为0—96mm。
表层深松铲1的后触土面Ⅰ19与底层深松铲3和铲尖8共同形成的后触土面Ⅱ15具有相同的轮廓曲线，其方程式为：
y2＝3×10-7x4-5×10-5x3+0.0069x2+0.4327x-3.3639
其中：表层深松铲1的后触土面Ⅰ19轮廓曲线的x取值范围为9—96mm，底层深松铲3和铲尖8共同形成的后触土面Ⅱ15轮廓曲线的x取值范围为9—160mm。
表层深松铲1的前端触土面Ⅰ17为半径4—6mm的圆弧曲面。
底层深松铲3的前端触土面Ⅱ16为半径4—6mm的圆弧曲面。
铲翼Ⅰ6和铲翼Ⅱ9经螺栓组Ⅱ5对称固接于底层深松铲3两侧，铲翼Ⅰ6和铲翼Ⅱ9的底面与水平线的夹角α为30-70°，铲翼Ⅰ6和铲翼Ⅱ9的最低端与底层深松铲3中铲柄Ⅱ13顶端的距离H3为310-430mm。
所述的表层深松铲1上部为铲柄Ⅰ20，铲柄Ⅰ20的高度H1为170-210mm，铲柄Ⅰ20侧面纵向设有3-4个调节孔Ⅰ11；表层深松铲1下部设有前触土面Ⅰ18、前端触土面Ⅰ17和后触土面Ⅰ19。
所述的底层深松铲3设有铲柄Ⅱ13，铲柄Ⅱ13的高度H2为260-300mm，铲柄Ⅱ13侧面纵向设有3-5个调节孔Ⅱ12；底层深松铲3下部设有前触土面Ⅱ14、前端触土面Ⅱ16和后触土面Ⅱ15。
所述的连接架2由左侧板25、顶板22和右侧板27组成，其中顶板22近前端设有矩形孔Ⅰ21，顶板22近后端设有矩形孔Ⅱ23；左侧板25和右侧板27近前端、矩形孔Ⅰ21正中线的位置设有组孔Ⅰ26；左侧板25和右侧板27近后端、矩形孔Ⅱ23正中线的位置设有组孔Ⅱ24。
本发明的仿生深松铲，其前后触土面的轮廓曲线是由獾的右前爪中趾和穿山甲的右前爪中趾纵剖面的轮廓曲线经优化而得，獾和穿山甲均是善于掘土的穴居动物，前肢爪趾端均生有强而粗的长爪，是掘土的有力工具。前爪趾中趾爪的轮廓曲线均可用最小二乘法拟合，其形状符合减阻，耐磨的仿生学原理。
本发明的仿生深松铲前后分别安装表层深松铲和底层深松铲，表层深松铲能破坏浅层土壤并开出沟渠，底层深松铲在此基础上更易深松底层坚硬的土壤，可以减小因深松铲对土壤挤压而产生的耕作阻力，以及机具的牵引阻力，从而降低机具工作过程中的能耗，达到高效节能的目的。
本发明的铲尖入土阻力和所受土壤的挤压力小，机具工作过程中的能耗低，耐磨性强，工作效率高。
附图说明
图1为仿生深松铲的前视立体图
图2为仿生深松铲的后视立体图
图3为仿生深松铲的前视(细节标记)立体图
图4为仿生深松铲的主视图
图5为仿生深松铲的主视(细节标记)图
图6为仿生深松铲的左视图
图7为仿生深松铲的俯视图
图8为连接架的立体图
其中：1.表层深松铲2.连接架3.底层深松铲4.螺栓组Ⅰ5.螺栓组Ⅱ6.铲翼Ⅰ7.螺栓组Ⅲ8.铲尖9.铲翼Ⅱ10.螺栓组Ⅳ11.调节孔Ⅰ12.调节孔Ⅱ13.铲柄Ⅱ14.前触土面Ⅱ15.后触土面Ⅱ16.前端触土面Ⅱ17.前端触土面Ⅰ18.前触土面Ⅰ19.后触土面Ⅰ20.铲柄Ⅰ21.矩形孔Ⅰ22.顶板23.矩形孔Ⅱ24.组孔Ⅱ25.左侧板26.组孔Ⅰ27.右侧板
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1-图7所示，本发明由表层深松铲1、连接架2、底层深松铲3、螺栓组Ⅰ4、螺栓组Ⅱ5、铲翼Ⅰ6、螺栓组Ⅲ7、铲尖8、铲翼Ⅱ9和螺栓组Ⅳ10组成，其特征在于铲尖8后部经螺栓组Ⅲ7与底层深松铲3下端固接。
表层深松铲1的铲柄Ⅰ20上部穿于连接架2的矩形孔Ⅰ21，铲柄Ⅰ20两侧经螺栓组Ⅳ10与连接架2中左侧板25和右侧板27的组孔Ⅰ26固接。
底层深松铲3的铲柄Ⅱ13上部穿于连接架2的矩形孔Ⅱ23，铲柄Ⅱ13两侧经螺栓组Ⅰ4与连接架2中左侧板25和右侧板27的组孔Ⅱ24固接。
表层深松铲1的前触土面Ⅰ18与底层深松铲3和铲尖8共同形成的前触土面Ⅱ14具有相同的轮廓曲线，其方程式为：
y1＝3×10-6x4-3×10-4x3+0.0215x2+0.5389x+10.787
其中：表层深松铲1的前触土面Ⅰ18轮廓曲线的x取值范围为0—64mm；底层深松铲3和铲尖8共同形成的前触土面Ⅱ14轮廓曲线的x取值范围为0—96mm。
表层深松铲1的后触土面Ⅰ19与底层深松铲3和铲尖8共同形成的后触土面Ⅱ15具有相同的轮廓曲线，其方程式为：
y2＝3×10-7x4-5×10-5x3+0.0069x2+0.4327x-3.3639
其中：表层深松铲1的后触土面Ⅰ19轮廓曲线的x取值范围为9—96mm，底层深松铲3和铲尖8共同形成的后触土面Ⅱ15轮廓曲线的x取值范围为9—160mm。
表层深松铲1的前端触土面Ⅰ17为半径4—6mm的圆弧曲面。
底层深松铲3的前端触土面Ⅱ16为半径4—6mm的圆弧曲面。
铲翼Ⅰ6和铲翼Ⅱ9经螺栓组Ⅱ5对称固接于底层深松铲3两侧，铲翼Ⅰ6和铲翼Ⅱ9的底面与水平线的夹角α为30-70°，铲翼Ⅰ6和铲翼Ⅱ9的最低端与底层深松铲3中铲柄Ⅱ13顶端的距离H3为310-430mm。
所述的表层深松铲1上部为铲柄Ⅰ20，铲柄Ⅰ20的高度H1为170-210mm，铲柄Ⅰ20侧面纵向设有3-4个调节孔Ⅰ11；表层深松铲1下部设有前触土面Ⅰ18、前端触土面Ⅰ17和后触土面Ⅰ19。
所述的底层深松铲3设有铲柄Ⅱ13，铲柄Ⅱ13的高度H2为260-300mm，铲柄Ⅱ13侧面纵向设有3-5个调节孔Ⅱ12；底层深松铲3下部设有前触土面Ⅱ14、前端触土面Ⅱ16和后触土面Ⅱ15。
如图8所示，所述的连接架2由左侧板25、顶板22和右侧板27组成，其中顶板22近前端设有矩形孔Ⅰ21，顶板22近后端设有矩形孔Ⅱ23；左侧板25和右侧板27近前端、矩形孔Ⅰ21正中线的位置设有组孔Ⅰ26；左侧板25和右侧板27近后端、矩形孔Ⅱ23正中线的位置设有组孔Ⅱ24。
本发明的仿生深松铲前后分别安装表层深松铲和底层深松铲，表层深松铲破坏浅层土壤并开出沟渠，底层深松铲在此基础上更易深松底层坚硬的土壤，可以减小因深松铲对土壤挤压而产生的耕作阻以及机具的牵引阻力，从而降低极具工作过程中的能耗，达到高效节能的目的。经试验验证，与普通深松铲相比，本发明的仿生深松铲的入土阻力降低了约8％，且铲尖的磨损情况有显著改善。
Claims (4)
1.一种仿生深松铲，由表层深松铲(1)、连接架(2)、底层深松铲(3)、螺栓组Ⅰ(4)、螺栓组Ⅱ(5)、铲翼Ⅰ(6)、螺栓组Ⅲ(7)、铲尖(8)、铲翼Ⅱ(9)和螺栓组Ⅳ(10)组成，其特征在于铲尖(8)后部经螺栓组Ⅲ(7)与底层深松铲(3)下端固接；表层深松铲(1)的铲柄Ⅰ(20)上部穿于连接架(2)的矩形孔Ⅰ(21)，铲柄Ⅰ(20)两侧经螺栓组Ⅳ(10)与连接架(2)中左侧板(25)和右侧板(27)的组孔Ⅰ(26)固接；底层深松铲(3)的铲柄Ⅱ(13)上部穿于连接架(2)的矩形孔Ⅱ(23)，铲柄Ⅱ(13)两侧经螺栓组Ⅰ(4)与连接架(2)中左侧板(25)和右侧板(27)的组孔Ⅱ(24)固接；表层深松铲(1)的前触土面Ⅰ(18)与底层深松铲(3)和铲尖(8)共同形成的前触土面Ⅱ(14)具有相同的轮廓曲线，其方程式为：
y1＝3×10-6x4-3×10-4x3+0.0215x2+0.5389x+10.787
其中：表层深松铲(1)的前触土面Ⅰ(18)轮廓曲线的x取值范围为0—64mm；底层深松铲(3)和铲尖(8)共同形成的前触土面Ⅱ(14)轮廓曲线的x取值范围为0—96mm；
表层深松铲(1)的后触土面Ⅰ(19)与底层深松铲(3)和铲尖(8)共同形成的后触土面Ⅱ(15)具有相同的轮廓曲线，其方程式为：
y2＝3×10-7x4-5×10-5x3+0.0069x2+0.4327x-3.3639
其中：表层深松铲(1)的后触土面Ⅰ(19)轮廓曲线的x取值范围为9—96mm，底层深松铲(3)和铲尖(8)共同形成的后触土面Ⅱ(15)轮廓曲线的x取值范围为9—160mm；
表层深松铲(1)的前端触土面Ⅰ(17)为半径4—6mm的圆弧曲面；底层深松铲(3)的前端触土面Ⅱ(16)为半径4—6mm的圆弧曲面；铲翼Ⅰ(6)和铲翼Ⅱ(9)经螺栓组Ⅱ(5)对称固接于底层深松铲(3)两侧，铲翼Ⅰ(6)和铲翼Ⅱ(9)的底面与水平线的夹角α为30-70°，铲翼Ⅰ(6)和铲翼Ⅱ(9)的最低端与底层深松铲(3)中铲柄Ⅱ(13)顶端的距离H3为310-430mm。
2.按权利要求1所述的仿生深松铲，其特征在于所述的表层深松铲(1)上部为铲柄Ⅰ(20)，铲柄Ⅰ(20)的高度H1为170-210mm，铲柄Ⅰ(20)侧面纵向设有3-4个调节孔Ⅰ(11)；表层深松铲(1)下部设有前触土面Ⅰ(18)、前端触土面Ⅰ(17)和后触土面Ⅰ(19)。
3.按权利要求1所述的仿生深松铲，其特征在于所述的底层深松铲(3)设有铲柄Ⅱ(13)，铲柄Ⅱ(13)的高度H2为260-300mm，铲柄Ⅱ(13)侧面纵向设有3-5个调节孔Ⅱ(12)；底层深松铲(3)下部设有前触土面Ⅱ(14)、前端触土面Ⅱ(16)和后触土面Ⅱ(15)。
4.按权利要求1所述的仿生深松铲，其特征在于所述的连接架(2)由左侧板(25)、顶板(22)和右侧板(27)组成，其中顶板(22)近前端设有矩形孔Ⅰ(21)，顶板(22)近后端设有矩形孔Ⅱ(23)；左侧板(25)和右侧板(27)近前端、矩形孔Ⅰ(21)正中线的位置设有组孔Ⅰ(26)；左侧板(25)和右侧板(27)近后端、矩形孔Ⅱ(23)正中线的位置设有组孔Ⅱ(24)。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |