[发明专利]一种基于土壤生物特性的仿生滚动耙

说明书

本发明涉及一种基于土壤生物特性的仿生滚动耙，属农业整地机械领域。本发明包括滚动篮、仿生耙片、机架；滚动篮设置在机架上，滚动篮上设有仿生耙片，仿生耙片包括具有仿生棱纹鳞片结构的触土表面和仿生锯齿结构的刃口。具有仿生棱纹鳞片结构的触土表面，鳞片形状为椭圆形：xsupgt;2/supgt;/asupgt;2/supgt;+ysupgt;2/supgt;/bsupgt;2/supgt;=1，a为长轴5mm~15 mm，b为短轴5 mm~110 mm，鳞片厚度H为0.5 mm至2 mm，鳞片上有仿生棱纹结构，棱纹截面为半圆、三角形和二次函数曲线；具有仿生锯齿结构的刃口，锯齿形状为两侧对称的三次函数曲线。本发明可以减少3%~5%的工作阻力及5%~16%的磨损率，具有一定的耐磨减阻效果。

技术领域

本发明涉及一种基于土壤生物特性的仿生滚动耙，属于农业整地机械技术领域。

背景技术

随着整体式联合作业机具的发展，滚动耙的使用越来越普遍，根据不同的耕作要求，其结构形式也越来越多样化。滚动耙在一定程度上兼有镇压器和耙的某些作用，可以使土壤表层破碎，形成疏松细碎平整的地表，以利保墒，也可以使下层土壤得到一定压实，增加毛细管作用,使下层土壤水份上升，有利于种子发芽。但是目前滚动耙在工作过程中与土壤间存在较大的黏附，滚动耙耙片磨损严重以及作业阻力大等问题。

为解决上述问题，将土壤生物的特征结构应用到了滚动耙的设计之中。通过研究发现，自然界存在许多生物在土壤中挖穴和移动的时候，具有高效的破土能力，如臭蜣螂和鼹鼠，这与它们爪趾所具有的特殊结构有关；以及砂鱼蜥在沙土内部具有如游泳般自由移动的优异能力，其在沙土中高速移动，体表受到持续高强度磨损但未发生损伤，其极强的抗磨料磨损特性和低摩擦系数，与砂鱼蜥鳞片外表面的特殊形态有关。这些特征为农机具的仿生设计提供了很好的借鉴，从而设计了一种具有土壤生物特性的仿生滚动耙。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种基于土壤生物特性的仿生滚动耙，目的在于解决滚动耙在工作过程中与土壤间存在土壤黏附、磨料磨损严重以及作业阻力大等问题；本发明设计的仿生锯齿结构的刃口的耙片比普通耙片更易破土除茬，设计的仿生触土表面相比于普通光滑表面的耐磨性更好，阻力也相对减少。

本发明技术方案是：一种基于土壤生物特性的仿生滚动耙，包括滚动篮1、仿生耙片2、机架3；滚动篮1设置在机架3上，滚动篮1上设有仿生耙片2，仿生耙片2包括具有仿生棱纹鳞片结构4的触土表面和仿生锯齿结构的刃口。

进一步地，所述具有仿生棱纹鳞片结构4的触土表面，鳞片形状为椭圆形：x²/a²+y²/b² = 1，a为长轴，取值范围为5mm~15 mm，b为短轴，取值范围为5 mm~10 mm，鳞片厚度H取值范围为0.5 mm~2 mm。

进一步地，所述鳞片上有仿生棱纹结构6，棱纹截面为半圆形、三角形或二次函数曲线形式，棱纹高度h的取值范围均为0.5 mm~2 mm，棱纹间距为0.5 mm~2 mm；所述二次函数曲线形棱纹截面，其函数为y = cx²，c为0.5~1。

进一步地，所述具有仿生锯齿结构的刃口5，锯齿形状为两侧对称的三次函数曲线，其左侧函数为y = dx³，d的取值范围为0.002~0.02。

进一步地，所述仿生耙片2投影到滚动篮1中心线所在平面时与滚动篮1中心线形成的夹角为5°~15°，每个滚动篮1上仿生耙片2数量为8~12片。仿生耙片2的数量与土壤性质有关，对于硬度较大的土壤设置较多耙片与较大倾角，对于硬度较小的土壤可设置较少的耙片与较小倾角。

本发明的有益效果是：

1、本发明解决了滚动耙在工作过程中与土壤间存在土壤黏附、磨料磨损严重以及作业阻力大等问题；本发明能减少3%~5%的工作阻力及5%~16%的磨损率，具有一定的耐磨减阻效果；