CN107018677A - 一种新型的对称仿生减粘降阻深松铲 - Google Patents

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鲍洋清
梁晓彤
李承鹏
刘强
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Abstract

本发明涉及一种新型的仿生减粘降阻深松铲，包括铲体、棱纹和螺栓孔。本发明以夏威夷贝为生物原型，扫描贝壳外部轮廓，选取恰当的铅垂面截得一特征曲线，运用Origin8.0软件对其进行拟合，拟合方程为：y＝56.1+10.1sin[(x‑66.8)π/87.8]。棱纹凸起首先按拟合的曲线进行设计，但考虑到土垡的运动规律，将其改进为沿土垡上升方向逐渐加厚的结构。棱纹凸起共有6个，沿圆弧段铲体呈上下对称分布，每个凸起棱纹呈“V”形，左右对称，倾角为30度。与现行的表面光滑的非仿生棱纹深松铲相比，该种基于夏威夷贝的新型对称仿生深松铲减粘降阻效果显著，总的工作阻力降低30％，法向力降低20％，耐磨性也得到提高。

Description

一种新型的对称仿生减粘降阻深松铲
技术领域
本发明涉及一种新型的对称仿生减粘降阻深松铲，具体涉及一种农业耕作上以夏威夷贝为原型的具有减粘降阻作用的仿生深松铲。
背景技术
土壤深松技术作为保护性耕作的核心技术，能够通过机械耕作松碎土壤、打破犁底层而又不翻乱土层，有利于提高土壤的理化性质。深松铲的作业质量直接影响深松犁的耕作效率，因而设计合理的深松铲结构，对于进一步推广深松技术具有重要意义。
然而，在深松耕作中，耕作阻力大、土壤与机具黏滞严重和磨损快这些问题不仅使深松作业成本显著增加，同时也制约了深松耕作模式的进一步推广应用。
研究发现，生活在海洋里的贝壳类生物，以夏威夷贝为例，表现出了良好的疏水性和耐磨性。将其疏水减阻耐磨机理运用至深松铲的结构设计中，结果表明，本发明设计的仿生深松铲具有良好的减粘降阻和耐磨性。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种新型的对称仿生减粘降阻深松铲，是一种能够有效降低耕作阻力和提高耐磨性的深松铲。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
一种新型的对称仿生减粘降阻深松铲，包括铲体、棱纹和螺栓孔。
所述铲体整体呈圆弧状，沿着铲体内侧圆弧每隔73mm弧长排列一个棱纹；铲体上下两侧的棱纹分别关于铲体水平中心线对称且铲体上下两侧棱纹的“V”形上端开口相对指向铲体中心；所述棱纹的棱为圆角过渡，棱纹能将部分土壤颗粒的滑动摩擦变为滚动摩擦，减小阻力的同时防止土壤粘附堵塞；每个棱纹的宽度为20mm；每个棱纹均呈“V”形，每个棱纹左右对称；为减少深耕时土垡上升阻力，每个棱纹两侧的高度由下端尖端向其上端开口方向对称逐渐增大，最高至10mm，高度逐渐增大能减少土垡上升方向的阻力且有利于土垡脱离铲体。
所述棱纹外边缘与铲体外边缘切线形成30度的夹角；
所述铲体上对称设有两个螺栓孔，用于连接现有深松机；
优选的，铲体上对称设有六个棱纹。
本发明有益效果：
与现行的表面光滑的非仿生深松铲相比，该种基于夏威夷贝的新型对称仿生深松铲减粘降阻效果明显，水平方向总的工作阻力约降低30％，法向力约降低20％，耐磨性也得到显著提高。本发明整体关于铲体水平中心线对称，能延长深松铲的使用寿命，深松铲入土一侧磨损之后，将铲体绕水平中心线中心点旋转180度对调后能继续使用。
附图说明
图1：本发明主视图；
图2：本发明左视图；
图3：本发明图2中沿A向垂直方向顺时针旋转28.59度的斜视图；
图3中标注的30°为棱纹外边缘与铲体外边缘切线形成的夹角；
图4：本发明整体结构图；
图中：1、铲体 2、棱纹 3、螺栓孔。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步描述。
本发明是以夏威夷贝为原型，扫描其贝壳外部轮廓，对其特征截面进行曲线拟合，拟合的曲线方程为：y＝56.1+10.1sin[(x-66.8)π/87.8]。棱纹凸起首先按拟合的曲线设计，但考虑到土垡运动规律，将棱纹优化为沿土垡上升方向逐渐加厚的结构，如图2所示。
一种新型的对称仿生减粘降阻深松铲，包括铲体1、棱纹2和螺栓孔3。
所述铲体1整体呈圆弧状，沿着铲体1内侧圆弧每隔73mm弧长排列一个棱纹2，共设有六个棱纹2，六个棱纹2分别位于铲体1上下两侧且关于铲体水平中心线对称；铲体两端均可使用，能延长其使用寿命。所述棱纹2的棱为圆角过渡，棱纹2能将部分土壤颗粒的滑动摩擦变为滚动摩擦，减小阻力的同时防止土壤粘附堵塞；每个棱纹2的宽度为20mm；每个棱纹2均呈“V”形，且铲体1上下两侧“V”形上端开口相对指向铲体1中心；为减少深耕时土垡上升阻力，每个棱纹2两侧的高度由“V”形下端尖端向其上端开口方向对称逐渐增大，最高至10mm，高度逐渐增大能减少土垡上升方向阻力且有利于土垡脱离铲体1。
所述棱纹2两侧的外边缘与铲体1外边缘切线均形成30度的夹角；
所述铲体1上对称设有两个螺栓孔3，用于连接现有深松机。
使用时，将本发明通过两个沉头方颈螺栓与现有深松机连接进行深松作业。与现行的表面光滑的非仿生棱纹深松铲相比，此种基于夏威夷贝外形的新型对称仿生深松铲减粘降阻效果显著、耐磨性大大提高。

Claims (5)

1.一种新型的对称仿生减粘降阻深松铲，其特征在于包括铲体、棱纹和螺栓孔；
所述铲体整体呈圆弧状，沿着铲体内侧圆弧每隔73mm弧长排列一个棱纹；铲体上下两侧的棱纹分别关于铲体水平中心线对称且铲体上下两侧棱纹的“V”形上端开口相对指向铲体中心；所述棱纹的棱为圆角过渡，棱纹能将部分土壤颗粒的滑动摩擦变为滚动摩擦，减小阻力的同时防止土壤粘附堵塞；每个棱纹均呈“V”形，每个棱纹左右对称；为减少深耕时土垡上升阻力，每个棱纹两侧的高度由“V”形下端尖端向其上端开口方向对称逐渐增大，高度逐渐增大能减少土垡上升方向阻力且有利于土垡脱离铲体；所述铲体上对称设有两个螺栓孔。
2.如权利要求1所述的一种新型的对称仿生减粘降阻深松铲，其特征在于所述棱纹外边缘与铲体外边缘切线形成30度的夹角。
3.如权利要求1所述的一种新型的对称仿生减粘降阻深松铲，其特征在于所述棱纹为六个。
4.如权利要求1所述的一种新型的对称仿生减粘降阻深松铲，其特征在于每个棱纹的宽度为20mm。
5.如权利要求1所述的一种新型的对称仿生减粘降阻深松铲，其特征在于所述的棱纹两侧高度最高至10mm。
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