CN107347265A - 一种仿生振动翼深松铲 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种仿生振动翼深松铲,主铲的两侧对称安装有两个侧翼铲,侧翼铲通过合页组与主铲连接,侧翼铲、主铲的上表面均固定设有多个凸起;主铲与连接臂固定连接,连接臂与方管固定连接,方管内焊接有挡板,挡板与弹簧的下端焊接,弹簧的上端焊接有平板,平板的上表面与凸轮的边缘接触,凸轮与链轮均安装在主轴上,链轮通过链条与电机或地轮连接;第一拉杆的上端穿过挡板与平板固定连接,第一拉杆的下端与支座焊接,支座位于侧翼铲下方,支座通过第二连接环组与第二拉杆的一端连接,第二拉杆的另一端通过第一连接环组与侧翼铲的底部连接。本发明减小了深松铲的工作阻力,降低了土壤粘附量,提高了深松铲的耐磨性和疏松土壤的效率。
Description
技术领域
本发明属于农业机械技术领域,涉及一种仿生振动翼深松铲。
背景技术
土壤深松的主要目的是疏松土壤,打破犁底层,改善土壤结构,提高土壤蓄水能力,有利于提高作物生长时期对水分和肥料利用率,进而提高作物生长质量。深松铲是保护性耕作采用的重要农业机具,对土壤的疏松程度、改善土壤的结构起到重要作用。在作业后土壤的疏松程度、改善土壤的结构以及在工作过程中阻力的大小等方面产生较大的影响。而现有的深松铲在进行工作时,会产生较大的工作阻力,增加了工作能耗,且深松铲的耐磨性较差,使用寿命较短,减粘性差,因此亟需一种工作阻力小、减粘性和耐磨性好的深松铲。
发明内容
为了达到上述目的,本发明提供一种仿生振动翼深松铲,减小了深松铲的工作阻力,降低了土壤粘附量,提高了深松铲的耐磨性和疏松土壤的效率,解决了现有技术中深松铲能耗大、使用寿命短的问题。
本发明所采用的技术方案是,一种仿生振动翼深松铲,主铲的两侧对称安装有两个耐磨复合材料制得的侧翼铲,侧翼铲通过合页组与主铲连接,侧翼铲、主铲的上表面均固定设有多个耐磨复合材料制得的凸起;主铲与连接臂固定连接,连接臂与方管固定连接,方管内焊接有挡板,挡板与弹簧的下端焊接,弹簧的上端焊接有平板,平板的上表面与凸轮的边缘接触,凸轮与链轮均安装在主轴上,主轴通过轴承与方管连接,链轮通过链条与电机或地轮连接;第一拉杆的上端穿过挡板与平板固定连接,第一拉杆的下端与支座焊接,支座位于侧翼铲下方,支座通过第二连接环组与第二拉杆的一端连接,第二拉杆的另一端通过第一连接环组与侧翼铲的底部连接。
本发明的特征还在于,进一步的,所述凸起在XOY平面内的外轮廓线为高斯函数表达式函数(x-4)2+y2=47.84、直线x=1和直线y=0组成的封闭轮廓;其中x取值范围为1-6.8mm,x为凸起在XOY平面内外轮廓线的长度;y取值范围为0-2.8mm,y为凸起在XOY平面内外轮廓线的高度;凸起的外形为在XOY平面内的外轮廓线绕直线y=0旋转180°所得。
进一步的,相邻两个凸起的间距均为10-12mm。
进一步的,所述凸轮的远休止段与平板接触时,主铲的平面与侧翼铲的平面之间夹角为16-20°;凸轮的近休止段与平板接触时,主铲的平面与侧翼铲的平面之间夹角为28-32°。
进一步的,所述凸轮的远休止角为59°,凸轮的近休止角为213°,推程运动角与回程运动角相等且均为44°,凸轮转动一周第一拉杆的行程为44mm。
进一步的,所述主铲与侧翼铲之间缝隙的宽度为3-4mm。
进一步的,所述主铲通过第一螺栓组与连接臂固定连接,连接臂通过第二螺栓组与方管固定连接。
进一步的,所述主轴通过轴承与方管连接,方管上、与链轮对应处设有开口,链轮的链条穿过开口与电机或地轮连接。
进一步的,所述侧翼铲、凸起采用的耐磨复合材料按重量份数由以下材料组成:碳纤维布7.5-25份,尼龙25-45份,超高分子量聚乙烯25-45份,Al2O32.5-7.5份。
进一步的,所述侧翼铲的制备方法,具体按照以下步骤进行:
步骤1,按重量称取尼龙25-45份,超高分子量聚乙烯25-45份,Al2O32.5-7.5份,采用混粉机进行混合;将重量7.5-25份的碳纤维布按照设计进行裁剪;
步骤2,在侧翼铲的模具腔内敷设尼龙、超高分子量聚乙烯、Al2O3组成的混合粉末,敷设厚度为4-8mm,在复合粉末上敷设碳纤维布,混合粉末与碳纤维布继续交错敷设,直至敷设厚度为12-20mm;
步骤3,对模具腔内的物料进行热压,热压压强为20-120MPa,热压温度为120-300℃,保温1.5-5min,脱模,即得侧翼铲。
本发明的有益效果是:蜣螂头部具有凸起的几何结构,可以很好地减粘降阻,本发明侧翼铲、主铲的上表面均均固定设有多个凸起,仿蜣螂头部的凸起结构,提高减粘效果,能有效减小深松铲的工作阻力,降低深松铲工作过程中的能耗。侧翼铲、凸起均采用耐磨复合材料制得,极大提高了侧翼铲、凸起的耐磨性,能够延长深松铲的使用寿命。
本发明第一拉杆在方管内上下运动,使两个侧翼铲绕着合页组转动,实现侧翼铲的间歇性振动,碎土壤的程度大,效率高,能够振碎深松底层坚硬的土壤,具有疏松土壤、打破犁底层、改善土壤结构的优点;进而有利于提高土壤蓄水的能力,利于作物根系的生长发育。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明省略方管的结构示意图。
图3是本发明中凸起的分布示意图。
图4是本发明中深松铲的底部结构示意图。
图5是本发明深松铲的结构示意图。
图中,1.主铲,2.侧翼铲,3.连接臂,4.方管,5.主轴,6.开口,7.链轮,8.凸轮,9.弹簧,10.挡板,11.凸起,12.合页组,13.支座,14.第一螺栓组,15.第二螺栓组,16.轴承,17.第一拉杆,18.第二拉杆,19.第一连接环组,20.第二连接环组,21.平板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的结构,如图1-5所示,主铲1的两侧对称安装有两个侧翼铲2,侧翼铲2通过合页组12与主铲1连接,侧翼铲2、主铲1的上表面均均固定设有凸起11,主铲1通过第一螺栓组14与连接臂3固定连接,连接臂3通过第二螺栓组15与方管4固定连接,方管4内焊接有挡板10,挡板10与弹簧9下端焊接,弹簧9的上端焊接有平板21,平板21的上表面与凸轮8的边缘接触,凸轮8和链轮7均安装在主轴5上,主轴5通过轴承16与方管4连接,链轮7通过链条与电机或地轮连接;方管4上、与链轮7对应处设有开口6,链轮7的链条穿过开口6与电机或地轮连接;第一拉杆17的上端穿过挡板10与平板21固定连接,第一拉杆17的下端与支座13焊接,支座13位于侧翼铲2下方,支座13通过第二连接环组20与第二拉杆18的一端连接,第二拉杆18的另一端通过第一连接环组19与侧翼铲2的底部连接。
如图3所示,相邻两个凸起11的间距均为10-12mm;侧翼铲2上表面的凸起11共有三排,第一排分布一个凸起11,第二排分布两个凸起11,第三排分布三个凸起11,相邻两排凸起11之间的距离为10-12mm;主铲1上表面分布着四排凸起11,第一排分布一个凸起11,第二排分布两个凸起11,第三排分布一个凸起11,第四排分布两个凸起11相邻两排凸起11之间的距离为10-12mm。
如图5所示,主铲1与侧翼铲2之间缝隙的宽度为δ,δ的取值范围为3-4mm,凸轮8的远休止段与平板21接触时,主铲1的平面与侧翼铲2的平面之间夹角为θ1,θ1的取值范围为16-20°,此时侧翼铲2不发生振动;凸轮8的近休止段与平板21接触时,主铲1的平面与侧翼铲2的平面之间夹角为θ2,θ2的取值范围为28-32°,此时侧翼铲2不发生振动;凸轮8转动的过程中,侧翼铲2发生振动。凸轮8的远休止角为59°,近休止角为213°,推程运动角与回程运动角相等,均为44°,凸轮8转动一周第一拉杆17的行程为44mm。
蜣螂头部具有凸起的几何结构,可以很好地减粘降阻,本发明凸起11在XOY平面内的外轮廓线为高斯函数表达式函数(x-4)2+y2=47.84、直线x=1和直线y=0组成的封闭轮廓;其中x取值范围为1-6.8mm,x为凸起11在XOY平面内外轮廓线的长度;y取值范围为0-2.8mm,y为凸起11在XOY平面内外轮廓线的高度;凸起11的外形为在XOY平面内的外轮廓线绕直线y=0旋转180°所得。经试验证明,当凸起11的外轮廓线满足上述函数,凸起11在工作过程中最先与土壤接触的结构与蜣螂头部的凸起结构最接近,设有凸起11的深松铲的减粘效果最佳,能有效减小深松铲的工作阻力,降低深松铲工作过程中的能耗。
本发明深松铲的工作原理:电机或地轮通过链条带动链轮7转动,进而带动主轴5转动,同时带动凸轮8转动,凸轮8由近休止段向远休止段运动时,凸轮8推动平板21向下运动,平板21带动第一拉杆17向下运动,第一拉杆17通过支座13推动第二拉杆18运动,侧翼铲2绕合页组12的转轴向上转动,主铲1与侧翼铲2之间夹角减小,同时弹簧9被压缩;凸轮8由远休止段向近休止段运动时,弹簧9恢复弹性形变,平板21带动第一拉杆17向上运动,第一拉杆17通过支座13拉动第二拉杆18运动,侧翼铲2绕合页组12的转轴向下转动,主铲1与侧翼铲2之间夹角增大;如此,第一拉杆17在方管4内上下运动,使两个侧翼铲2绕着合页组12的转轴转动,实现侧翼铲2的间歇性振动,能够振碎深松底层坚硬的土壤,达到疏松土壤,打破犁底层,改善土壤结构的技术效果;比现有深松铲松碎土壤的程度大,提高了土壤蓄水的能力,有利于作物根系的生长发育。
侧翼铲2、凸起11均由耐磨复合材料制成,具有很好的耐磨性,增加深松铲的使用寿命。该耐磨复合材料按重量份数由以下材料组成:碳纤维布7.5-25份,尼龙25-45份,超高分子量聚乙烯25-45份,Al2O32.5-7.5份。侧翼铲2及凸起11是由碳纤维布与尼龙耐磨复合材料采用热压烧结方法制备得到的。
本发明仿生振动翼深松铲的侧翼铲2的制备方法,具体按照以下步骤进行:
步骤1,按重量称取尼龙尼龙25-45份,超高分子量聚乙烯25-45份,Al2O32.5-7.5份,采用混粉机进行混合;将重量7.5-25份的碳纤维布按照设计进行裁剪;
步骤2,在侧翼铲2的模具腔内敷设尼龙、超高分子量聚乙烯、Al2O3组成的混合粉末,敷设厚度为h,4mm≤h≤8mm,在复合粉末上敷设碳纤维布,混合粉末与碳纤维布继续交错敷设,直至敷设厚度为H,12mm≤H≤20mm;
步骤3,对模具腔内的物料进行热压,热压压强为20-120MPa,热压温度为120-300℃,保温1.5-5min,脱模,即得侧翼铲2。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种仿生振动翼深松铲,其特征在于,主铲(1)的两侧对称安装有两个耐磨复合材料制成的侧翼铲(2),侧翼铲(2)通过合页组(12)与主铲(1)连接,侧翼铲(2)、主铲(1)的上表面均固定设有多个耐磨复合材料制成的凸起(11);主铲(1)与连接臂(3)固定连接,连接臂(3)与方管(4)固定连接,方管(4)内焊接有挡板(10),挡板(10)与弹簧(9)的下端焊接,弹簧(9)的上端焊接有平板(21),平板(21)的上表面与凸轮(8)的边缘接触,凸轮(8)与链轮(7)均安装在主轴(5)上,主轴(5)通过轴承(16)与方管(4)连接,链轮(7)通过链条与电机或地轮连接;第一拉杆(17)的上端穿过挡板(10)与平板(21)固定连接,第一拉杆(17)的下端与支座(13)焊接,支座(13)位于侧翼铲(2)下方,支座(13)通过第二连接环组(20)与第二拉杆(18)的一端连接,第二拉杆(18)的另一端通过第一连接环组(19)与侧翼铲(2)的底部连接。
2.根据权利要求1所述的一种仿生振动翼深松铲,其特征在于,所述凸起(11)在XOY平面内的外轮廓线为高斯函数表达式函数(x-4)2+y2=47.84、直线x=1和直线y=0组成的封闭轮廓;其中x取值范围为1-6.8mm,x为凸起(11)在XOY平面内外轮廓线的长度;y取值范围为0-2.8mm,y为凸起(11)在XOY平面内外轮廓线的高度;凸起(11)的外形为在XOY平面内的外轮廓线绕直线y=0旋转180°所得。
3.根据权利要求1或2所述的一种仿生振动翼深松铲,其特征在于,相邻两个凸起(11)的间距均为10-12mm。
4.根据权利要求1所述的一种仿生振动翼深松铲,其特征在于,所述凸轮(8)的远休止段与平板(21)接触时,主铲(1)的平面与侧翼铲(2)的平面之间夹角为16-20°;凸轮(8)的近休止段与平板(21)接触时,主铲(1)的平面与侧翼铲(2)的平面之间夹角为28-32°。
5.根据权利要求1所述的一种仿生振动翼深松铲,其特征在于,所述凸轮(8)的远休止角为59°,凸轮(8)的近休止角为213°,推程运动角与回程运动角相等且均为44°,凸轮(8)转动一周第一拉杆(17)的行程为44mm。
6.根据权利要求1所述的一种仿生振动翼深松铲,其特征在于,所述主铲(1)与侧翼铲(2)之间缝隙的宽度为3-4mm。
7.根据权利要求1所述的一种仿生振动翼深松铲,其特征在于,所述主铲(1)通过第一螺栓组(14)与连接臂(3)固定连接,连接臂(3)通过第二螺栓组(15)与方管(4)固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种仿生振动翼深松铲,其特征在于,所述方管(4)上、与链轮(7)对应处设有开口(6),链轮(7)的链条穿过开口(6)与电机或地轮连接。
9.根据权利要求1所述的一种仿生振动翼深松铲,其特征在于,所述侧翼铲(2)、凸起(11)采用的耐磨复合材料按重量份数由以下材料组成:碳纤维布7.5-25份,尼龙25-45份,超高分子量聚乙烯25-45份,Al2O32.5-7.5份。
10.根据权利要求1所述的一种仿生振动翼深松铲,其特征在于,所述侧翼铲(2)的制备方法,具体按照以下步骤进行:
步骤1,按重量称取尼龙25-45份,超高分子量聚乙烯25-45份,Al2O32.5-7.5份,采用混粉机进行混合;将重量7.5-25份的碳纤维布按照设计进行裁剪;
步骤2,在侧翼铲(2)的模具腔内敷设尼龙、超高分子量聚乙烯、Al2O3组成的混合粉末,敷设厚度为4-8mm,在复合粉末上敷设碳纤维布,混合粉末与碳纤维布继续交错敷设,直至敷设厚度为12-20mm;
步骤3,对模具腔内的物料进行热压,热压压强为20-120MPa,热压温度为120-300℃,保温1.5-5min,脱模,即得侧翼铲(2)。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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