CN111406450A - 一种减粘降阻的水稻深松铲 - Google Patents
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Abstract
一种减粘降阻的水稻深松铲属农业机械技术领域，本发明中铲柄固接于基体上端，铲刃固接于基体前面，铲尖固接于基体前端，铲尖上表面设有仿生凸包，基体左右两侧对称固接有各90‑99个凸包，且每行的三个凸包均与水平面平行；凸包的横截面为圆弧形，圆弧高度d为：2‑6mm，圆弧半径R为15‑20mm，凸包的圆弧高度d与相邻凸包的中心距h之比为：d/h＝0.267；本发明的凸包结构可减小土壤与深松铲接触界面的水膜面积，而且在土壤含水量相同的条件下，水分张力小，从而能降低土壤的粘附力。
Description
技术领域
本发明属农业机械技术领域，具体涉及一种减粘降阻的水稻深松铲。
背景技术
随着种植水稻的时间推移，东北地区的水稻土产生了新的问题，一是由于土壤质地黏、土体冷凉、透水性差，土壤通体软黏，机械承载力低，影响机械收获等作业；二是土壤长期处于还原条件，易产生硫化氢等有毒物质危害水稻根系，影响生育和产量；三是由于黑土有机质含量丰富，土壤有机质在水稻生育中后期供氮过盛，而导致水稻倒伏减产。深松可以使土壤向下透水特性得到提高，土壤容重和硬度升高，增强土壤的机械承载能力，提高水稻产量。但是在深松过程中黑土对深松铲产生较大的粘附力，工作阻力增加，产生较大的能耗。
研究表明，蜣螂(Dung beetle)头部密布凸包，该部位与粪土接触最直接最频繁，受力最严重，但丝毫不粘附粪土，将该凸包结构布置于深松铲柄的两侧和铲尖，可减小深松铲与土壤的接触面积，降低土壤的粘附力和耕作阻力，节约能耗。
发明内容
本发明的目的是设计一种减粘降阻的水稻深松铲，以达到减小土壤粘附力、耕作阻力和降低能耗的作用。
本发明由铲柄A、铲刃B、仿生凸包组件C、基体D和铲尖E组成，其中铲柄A为立方体，铲柄高H1为150-175mm，铲柄宽L2为60-70mm，铲柄厚L3为25-30mm；铲尖E为符合JB/T9788-1999标准的凿形深松铲铲尖，铲尖E安装段的水平投影高H4为45-50mm；其特征在于，铲刃B由直线段铲刃KM和曲线段铲刃MN组成，直线段铲刃KM的水平投影高H2为130-150mm；铲柄A固接于基体D上端，且与水平面垂直；铲刃B固接于基体D前面；铲尖E固接于基体D前端；铲尖E的安装平面与水平面间的夹角为：20°≤α≤30°；深松铲的入土工作长度L1为300-320mm；铲尖E的上表面设有仿生凸包K；仿生凸包组件C中左凸包组I的90-99个凸包在基体D左面均布并固接，且每行的三个凸包均与水平面平行；仿生凸包组件C中右凸包组J的90-99个凸包在基体D右面均布并固接，且每行的三个凸包均与水平面平行。
所述铲刃B的刃尖圆弧线F的数学表达式为：
Y1＝-[80656-(x1-355)^2]^0.5
其中：x1为：71≤x1≤355。
所述铲刃B中MN曲线段的刃角β为：60-65度，铲刃B中MN曲线段的内准线G与铲刃B的刃尖圆弧线F同心，铲刃B中MN曲线段的内准线G的数学表达式为：
Y2＝-[93636-(x2-355)^2]^0.5
其中：x2为：49≤x2≤355；
铲刃B中MN曲线段的水平投影高H3为273-293mm。
所述的仿生凸包组件C由左凸包组I和右凸包组J组成，左凸包组I和右凸包组J关于深松铲的a-a中心线对称设置，左凸包组I和右凸包组J均由90-99个凸包组成，凸包的横截面为圆弧形，圆弧高度d为：2-6mm，圆弧半径R为15-20mm，圆弧高度d与相邻凸包中心的间距h之比为：d/h＝0.267。
所述基体D中外准线H的数学表达式为：
Y3＝-[102400-(x3-320)^2]^0.5
其中：x3为：0≤x3≤320。
所述的铲尖E上表面的仿生凸包k由前部凸包S和后部凸包O组成，前部凸包S中任意两相邻凸包的中心距v为30-35mm，前部凸包S前排凸包与铲尖E前端的间距t为32.2-37.2mm，每4个凸包中第一和第四个凸包的中心距f为45-50mm；后部凸包O中任意两相邻凸包的中心距与前部凸包S中任意两相邻凸包的中心距v相等，为30-35mm，前部凸包S和后部凸包O的相邻两凸包的中心距s为18-23mm。
本发明的工作原理为：
本发明设计的水稻深松铲使其在工作时可减小土壤与深松铲接触界面的水膜面积，而且在土壤含水量相同的条件下，水分张力也较小，从而降低土壤的粘附力。
本发明将凸包结构应用到水稻深松铲中，土壤沿其密布凸包的表面运动时不断产生微振，振幅与其前进方向垂直，使界面层土壤不断受到垂直界面的正反两向的力的交变作用，不断发生正反弯曲微变形，使土壤不易粘附，同时也使土壤毛细管中的自重水不断被排挤到摩擦界面上来，从而使水分张力变小，起到减粘降阻作用。
附图说明
图1为减粘降阻的水稻深松铲的结构示意图
图2为减粘降阻的水稻深松铲的左视图
图3为减粘降阻的水稻深松铲的前视图
图4为图3的e-e截面视图
图5为凸包的横截面视图
图6为凸包在深松铲尖表面的布置图
其中：A.铲柄 B.铲刃 C.凸包组件 D.基体 E.铲尖 F.刃尖曲线 G.内准线 H.外准线 I.左凸包组 J.右凸包组
具体实施方式
如图1、图2、图3和图6所示，本发明由铲柄A、铲刃B、仿生凸包组件C、基体D和铲尖E组成，其中铲柄A为立方体，铲柄高H1为150-175mm，铲柄宽L2为60-70mm，铲柄厚L3为25-30mm；铲尖E为符合JB/T9788-1999标准的凿形深松铲铲尖，铲尖E安装段的水平投影高H4为45-50mm；其特征在于，铲刃B由直线段铲刃KM和曲线段铲刃MN组成，直线段铲刃KM的水平投影高H2为130-150mm；铲柄A固接于基体D上端，且与水平面垂直；铲刃B固接于基体D前面；铲尖E固接于基体D前端；铲尖E的安装平面与水平面间的夹角为：20°≤α≤30°；深松铲的入土工作长度L1为300-320mm；铲尖E的上表面设有仿生凸包K；仿生凸包组件C中左凸包组I的90-99个凸包在基体D左面均布并固接，且每行的三个凸包均与水平面平行；仿生凸包组件C中右凸包组J的90-99个凸包在基体D右面均布并固接，且每行的三个凸包均与水平面平行。
如图1和图2所示，所述铲刃B的刃尖圆弧线F的数学表达式为：
Y1＝-[80656-(x1-355)^2]^0.5
其中：x1为：71≤x1≤355。
如图1、图2和图4所示，所述铲刃B中MN曲线段的刃角β为：60-65度，铲刃B中MN曲线段的内准线G与铲刃B的刃尖圆弧线F同心，铲刃B中MN曲线段的内准线G的数学表达式为：
Y2＝-[93636-(x2-355)^2]^0.5
其中：x2为：49≤x2≤355；
铲刃B中MN曲线段的水平投影高H3为273-293mm。
如图1、图2和图5所示，所述的仿生凸包组件C由左凸包组I和右凸包组J组成，左凸包组I和右凸包组J关于深松铲的a-a中心线对称设置，左凸包组I和右凸包组J均由90-99个凸包组成，凸包的横截面为圆弧形，圆弧高度d为：2-6mm，圆弧半径R为15-20mm，圆弧高度d与相邻凸包中心的间距h之比为：d/h＝0.267。
如图1和图2所示，所述基体(D)中外准线H的数学表达式为：
Y3＝-[102400-(x3-320)^2]^0.5
其中：x3为：0≤x3≤320。
如图6所示，所述的铲尖E上表面的仿生凸包K由前部凸包S和后部凸包O组成，前部凸包S中任意两相邻凸包的中心距v为30-35mm，前部凸包S前排凸包与铲尖E前端的间距t为32.2-37.2mm，每4个凸包中第一和第四个凸包的中心距f为45-50mm；后部凸包O中任意两相邻凸包的中心距与前部凸包S中任意两相邻凸包的中心距v相等，为30-35mm，前部凸包S和后部凸包O的相邻两凸包的中心距s为18-23mm。
Claims (6)
1.一种减粘降阻的水稻深松铲，由铲柄(A)、铲刃(B)、仿生凸包组件(C)、基体(D)和铲尖(E)组成，其中铲柄(A)为立方体，铲柄高H1为150-175mm，铲柄宽L2为60-70mm，铲柄厚L3为25-30mm；铲尖(E)为符合JB/T9788-1999标准的凿形深松铲铲尖，铲尖(E)安装段的水平投影高H4为45-50mm；其特征在于，铲刃(B)由直线段铲刃KM和曲线段铲刃MN组成，直线段铲刃KM的水平投影高H2为130-150mm；铲柄(A)固接于基体(D)上端，且与水平面垂直；铲刃(B)固接于基体(D)前面；铲尖(E)固接于基体(D)前端；铲尖(E)的安装平面与水平面间的夹角为：20°≤α≤30°；深松铲的入土工作长度L1为300-320mm；铲尖(E)的上表面设有仿生凸包(K)；仿生凸包组件(C)中左凸包组(I)的90-99个凸包在基体(D)左面均布并固接，且每行的三个凸包均与水平面平行；仿生凸包组件(C)中右凸包组(J)的90-99个凸包在基体(D)右面均布并固接，且每行的三个凸包均与水平面平行。
2.按权利要求1所述的减粘降阻的水稻深松铲，其特征在于，所述铲刃(B)的刃尖圆弧线F的数学表达式为：
Y1＝-[80656-(x1-355)^2]^0.5
其中：x1为：71≤x1≤355。
3.按权利要求1所述的减粘降阻的水稻深松铲，其特征在于，所述铲刃(B)中MN曲线段的刃角β为：60-65度，铲刃(B)中MN曲线段的内准线G与铲刃(B)的刃尖圆弧线F同心，铲刃(B)中MN曲线段的内准线G的数学表达式为：
Y2＝-[93636-(x2-355)^2]^0.5
其中：x2为：49≤x2≤355；
铲刃(B)中MN曲线段的水平投影高H3为273-293mm。
4.按权利要求1所述的减粘降阻的水稻深松铲，其特征在于，所述的仿生凸包组件(C)由左凸包组(I)和右凸包组(J)组成，左凸包组(I)和右凸包组(J)关于深松铲的a-a中心线对称设置，左凸包组(I)和右凸包组(J)均由90-99个凸包组成，凸包的横截面为圆弧形，圆弧高度d为：2-6mm，圆弧半径R为15-20mm，圆弧高度d与相邻凸包中心的间距h之比为：d/h＝0.267。
5.按权利要求1所述的减粘降阻的水稻深松铲，其特征在于，所述基体(D)中外准线H的数学表达式为：
Y3＝-[102400-(x3-320)^2]^0.5
其中：x3为：0≤x3≤320。
6.按权利要求1所述的减粘降阻的水稻深松铲，其特征在于，所述的铲尖(E)上表面的仿生凸包(k)由前部凸包(S)和后部凸包(O)组成，前部凸包(S)中任意两相邻凸包的中心距v为30-35mm，前部凸包(S)前排凸包与铲尖(E)前端的间距t为32.2-37.2mm，每4个凸包中第一和第四个凸包的中心距f为45-50mm；后部凸包(O)中任意两相邻凸包的中心距与前部凸包(S)中任意两相邻凸包的中心距v相等，为30-35mm，前部凸包(S)和后部凸包(O)的相邻两凸包的中心距s为18-23mm。
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