[实用新型]一种仿生减阻耐磨马铃薯挖掘铲

说明书

技术领域

本实用新型属农业机械技术领域，具体涉及一种仿生减阻耐磨马铃薯挖掘铲。

背景技术

马铃薯挖掘铲的的主要任务是在于掘出薯块并在土垄推力下将薯块与附带的泥土运送至分离分级装置进行下一步处理。挖掘性能是评价马铃薯收获机具性能的一个重要指标，而挖掘铲是影响挖掘性能以及马铃薯收获机整机性能的主要因素。我国幅员辽阔，薯类产区的土壤质地和种植农艺条件不同，如我国东北地区土壤粘重、西北地区土壤多石以及南方地区土壤砂质，国外设备不能适应我国复杂的地域条件，难以在国内大量推广应用。相比于国外的薯类收获机械，国内机型还不能完全适应生产发展的需求，主要存在三方面问题：一是可靠性差。薯类收获机械土壤环境复杂，单一类型挖掘机构效率较低，无法达到使用基本要求。二是适应性差。在不同土壤条件以及不同植株条件下薯类收获机械挖掘部件不能有效解决挖掘阻力大、土壤粘附严重、砂石磨损铲面等问题。三是动力储备不足。在挖掘深度增加和土壤比阻大的地块作业，难以满足薯块挖掘和分离的动力需要。

现有马铃薯收获机挖掘铲形式单一，结构简单，挖掘铲面形状大都为平铲(三角铲、条形铲)、凹面铲、槽形铲，这些传统的马铃薯挖掘铲的特征在于其横截面的形状是梯形或近梯形，这类横截面形状导致挖掘铲在挖掘薯块时由于土壤与铲面的实际接触面积大及粘土严重而导致挖掘入土阻力大，进而致使挖掘铲作业时阻力大，能耗高，破土、碎土能力差，伤薯率较高，在复杂的地况条件下,存在适应性差，可靠性低等问题。因此，本实用新型所要解决的技术问题是设计一种波浪形截面的仿生减阻马铃薯挖掘铲，来解决目前马铃薯收获机挖掘阻力大，能耗高，破土碎土能力差，脱土效果差等技术问题，提高马铃薯收获机整机作业性能与效率。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种马铃薯收获机波浪形截面的仿生减阻挖掘铲，能有效地掘起土壤和薯块，具有入土性能好，脱土效果好，破土、碎土能力强以及挖掘阻力小等特点,能提高挖掘薯块的作业效率及马铃薯收获机整机性能。为了实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案为：

本实用新型由铲面1和铲柄2组成，其特征在于：所述铲面1的入土前端三角区设有入土挖掘面铲刃5；铲柄2上设有2个沉孔4，铲柄2下端与铲面1上端圆滑过渡；铲柄2两端为过渡圆弧，过渡圆弧的圆心在纵向中轴线3上，过渡圆弧半径为：90-120mm；铲柄2为平面结构，铲面1的形状是关于纵向中轴线3左右对称分布；铲面1具有横截面轮廓曲线A和纵截面轮廓曲线C,铲面1的厚度h为4-6mm，铲面1入土前端挖掘面呈三角区，其夹角θ为：50-70⁰；铲刃5上端设有半径R为4mm的过渡圆角。

所述的横截面轮廓曲线A的数学表达式为：

式中：2.5表示铲面波形的波动幅值；0.3表示铲面波形的圆频率；t为铲面波形的弧度角；为所述表达式的初相，t的边界取值范围为-30π～30π，整个挖掘铲基体横截面轮廓呈现波浪形状，显著区别于现有马铃薯挖掘铲梯形横截面结构。

所述的仿生减阻耐磨马铃薯挖掘铲，其基体的纵向弧形结构轮廓线是基于蝼蛄前足爪趾外端轮廓线仿生反求设计而来，所述纵截面轮廓曲线C的数学表达式为：

y＝4×10^-6x³-0.0018x²+0.5186x

式中：x的边界取值范围为100-400mm。

经检验，基体的纵向的轮廓曲线的拟合度为R²＝0.9986。

所述挖掘铲入土挖掘面前端的铲刃5底部与水平面之间设有取值范围为：δ∈3～5°的间隙角δ。

本实用新型基体的纵截面弧形结构的轮廓线是基于东方蝼蛄前足外端爪趾的外轮廓线仿生反求设计而来。其中仿生基体弧形结构均具有特定曲率的几何形状，通过三维扫描，再经最小二乘法及二维直角坐标系得到挖掘铲基体弧形结构外侧轮廓线的拟合方程。该仿生结构可以模仿东方蝼蛄前足掘土机制，有利于挖掘铲快速省力入土，从而减小入土阻力。