[发明专利]仿生几何结构表面土壤镇压辊

说明书

技术领域

本发明涉及一种压实土壤的农业机械耕作部件，特别是涉及一种具有仿生几何结构表面的土壤镇压辊，属于农业机械领域。

背景技术

镇压辊是一种常用的农业机械，它的主要功能是对土壤特别是播种后的土壤进行镇压，使种子与土壤密切接触，防止土壤水分过快散失，保护土壤墒情，以利于种子发芽和出苗整齐。土壤镇压是作物生产的一个重要环节，是影响作物产量的重要因素之一。现有镇压辊的形状是旋成体，传统上均采用圆柱形，圆柱横置即成为镇压辊，其材料多采用的是铸铁或低碳钢。但这样的镇压辊作业时，容易将种子表面的土壤粘连起来，增加了对土壤的扰动和破坏，使土壤失墒严重，影响种子的发芽生长，而且当粘附现象严重时增加了工作阻力，必要时还需停机清除，降低了作业效率。此外，播种的时候容易导致大量土块产生，加上残茬杂草的影响，种子不能很好的与周围土壤接触。所以减轻土壤对镇压辊表面的粘附，压碎土块，调解镇压辊表面与所接触土壤的摩擦作用力，进而使土壤形成适当的土壤坚实度，是土壤镇压辊需要解决的重要技术问题。

研究发现土壤洞穴动物体表具有多种几何结构，如臭蜣螂腹部的肋条结构和台阶结构，臭蜣螂前足胫节外缘的齿状结构，大蜣螂头部和马陆两侧面的凸包结构、穿山甲鳞甲的鳞片结构，花葬甲鞘翅的波纹结构、蝼蛄体表的刚毛结构等。这些几何结构都具有良好的减粘降阻作用，而且土壤洞穴动物利用这些表面几何结构控制着表面与土壤的摩擦，当需要减小摩擦时，其体表会表现出低阻力特征，当需要增大摩擦以适应运动时，其体表便产生较高的摩擦力。这为设计土壤镇压辊表面结构能够调整土壤镇压辊与土壤摩擦作用提供了学习对象。

超高分子量聚乙烯材料是一种疏水性材料，具有良好的防粘功能，与土壤接触后不发生粘附现象，搪瓷涂层材料也是一种减粘降阻效果好的材料。这为农业机械采用新的材料提供了理论依据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种仿生几何结构表面土壤镇压辊，以减轻镇压辊作业时的土壤粘附现象，调解镇压辊表面与所接触土壤的摩擦作用力，进而调解所压实土壤的坚实度，达到改善作业质量、节约作业能耗，提高作业效率的效果。

本发明的目的是通过如下措施来达到的，结合附图说明如下：

本发明的土壤镇压辊工作表面为具有几何结构的表面，其特征在于采用几何结构表面设计，在镇压辊表面分布一定形状和尺寸的仿生几何结构，包括肋条形结构、鳞片形结构、凸包形结构、三角形结构、多面体结构。

沿镇压辊准线或周向分布连续肋条形结构，均匀分布、交错分布或随机分布断续肋条形结构；肋条高度为5mm～50mm，肋条宽度为10mm～50mm，断续肋条结构的长度为10mm～100mm，连续肋条结构和均匀分布或交错分布的断续肋条形结构的肋条间距为0mm～50mm；肋条断面上轮廓采用矩形、圆弧形、上凸抛物线形、上凸正弦形、三角形或波纹形。

沿镇压辊表面各方向分布可变长度的肋条结构，肋条高度为5mm～50mm，宽度为10mm～50mm，长度为5mm～50mm；肋条断面轮廓采用矩形、圆弧形、上凸抛物线形、上凸正弦形或三角形。

沿镇压辊表面均匀分布、交错分布或随机分布十字形、人字形、井字形交叉肋条几何结构；交叉肋条的高度为5mm～40mm，宽度为5mm～30mm。

沿镇压辊周向均匀分布、交错分布或随机分布断续鳞片形结构；鳞片最高处的高度为5mm～40mm，最宽处的宽度为5mm～50mm，最长处的长度为20mm～50mm。

沿镇压辊周向均匀分布、交错分布或随机分布断续凸包形结构；凸包的直径为10mm～50mm，高度为5mm～40mm。

沿镇压辊周向均匀分布、交错分布或随机分布断续三角形结构，其中三角形结构可以是正三角形，也可以是斜三角形；三角形的边长为5mm～50mm，高度为5mm～50mm。

镇压辊表面采用多面体来代替传统镇压辊的圆柱体，多面体截面为等边多边形，其中等边多边形的边数及边的长度依据镇压辊的直径、土壤质地和土壤含水量具体确定，采用五个边及以上；镇压辊的柱面由矩形组成，矩形长边位于辊柱体的准线上，其长度等于镇压辊的长度，每个矩形之间可采用圆弧棱过渡，圆弧半径为5mm～100mm，也可不采用圆弧过渡而直接采用多面体柱面。

仿生几何结构表面土壤镇压辊的基体采用强度较高的铸铁、低碳钢等材料，具有一定形状和尺寸的仿生几何结构采用耐腐蚀、具有良好防粘功能的超高分子量聚乙烯材料或搪瓷涂层材料。

本发明具有以下的技术效果：