[发明专利]一种减粘降阻马铃薯仿生挖掘铲

说明书

一种减粘降阻马铃薯仿生挖掘铲属农业机械技术领域，本发明是一种基于竹鼠牙齿结构、土壤堆积成核现象而设计的仿生挖掘铲，其中入土段为五边形平面结构，升土段的正面设有基于土壤堆积成核现象而设计的棱条结构，升土段的纵截面为仿生曲线结构，安装段为长方体结构；入土段、升土段和安装段自下至上顺序排列并光滑连接，入土段、升土段和安装段均为关于挖掘铲上中线ae的对称结构；本发明可有效降低马铃薯收获过程中挖掘铲工作阻力大、土壤黏附严重等不良影响，进而提高马铃薯收获机械的工作效率、延长其使用寿命。

技术领域

本发明属于农业机械技术领域，具体涉及一种减粘降阻马铃薯仿生挖掘铲。

背景技术

马铃薯主粮化战略实施以来，马铃薯生产规模不断扩大，对马铃薯收获机械也就提出了越来越高的要求。挖掘铲是马铃薯收获机械的关键部件，直接影响马铃薯的收获效果及马铃薯收获机的工作性能。相关数据表明，挖掘铲所消耗的功耗可以占到马铃薯收获机整机功耗的20％以上，现有的马铃薯挖掘铲以各式的平面铲为主，虽也有其他形式的挖掘铲，但依然存在挖掘阻力大、土壤黏附严重等问题，不仅影响马铃薯收获机工作性能的发挥，也在一定程度上增加了马铃薯的生产成本。因此，设计出破土能力强、挖掘阻力小、土壤黏附少的挖掘铲是很有必要的。

利用仿生学方法，学习生物的结构、材料等特殊性能，将其应用于触土部件的减阻、减粘、耐磨等方面的研究和设计，已经取得了非常优异的效果。竹鼠具有优秀的钻土打洞能力，其爪趾及四颗门牙是主要的土壤挖掘工具，而在粘重土壤中其四颗门牙中的下牙起主要的切削作用；土壤在触土部件表面流动的过程中，若遇到某些凸起结构，则会在凸起前方形成具有一定稳定结构的土核，进而影响其他土壤颗粒的流动情况，对土壤在触土部件表面的粘附状况也有一定影响。上述结构和现象为马铃薯挖掘铲在减阻、减粘等方面的创新设计提供了良好的思路和依据。

发明内容

本发明的目的在于解决现有马铃薯挖掘铲工作阻力大、土壤粘附严重等问题，提出了一种基于竹鼠牙齿、土壤堆积成核现象的仿生挖掘铲，以降阻减耗，提高挖掘铲的工作效率。

本发明由入土段A、升土段B、安装段C组成，其中入土段A为五边形平面结构，升土段B的正面设有棱条结构D，升土段B的纵截面为仿生曲线结构，安装段C为长方体结构；入土段A、升土段B和安装段C自下至上顺序排列并光滑连接，入土段A、升土段B和安装段C均为关于挖掘铲上中线ae的对称结构；入土段A、升土段B和安装段C的宽度W均为：140-180mm，厚度H均为8-10mm；工作状态下，安装段C与水平面的夹角γ为18-23°。

所述的入土段A为关于中线ae对称的五边形平面结构，入土段A的下端a点至入土段A上端的长度L1为：80-90mm，两斜边之间的夹角α为120°,两斜边上切削刃1的刃角β为：25-30°切削刃1前端的厚度H1为：1.6-2mm。

所述的升土段B的正面设有上下排列的棱条结构D，棱条结构D的横截面为呈连续排列的直角三角形，其中每个三角形中短边2的长度L3为：3-4mm，短边2与底边3的夹角λ1为90°，斜边4与底边3的夹角λ2为：25-27°，且夹角λ2朝下方；

升土段B的纵截面为仿生曲线结构，仿生曲线G的方程式为：

y＝0.000006422·x⁴-0.001103·x³+0.05246·x²+0.7617·x

其中：0mm≤x≤60mm。

所述的安装段C为矩形平面结构，其长度L2为90-100mm，且该部分设有4个关于挖掘铲上ae中线对称布置的沉头孔d，其中沉头孔的横向间距L4为70-90mm、纵向间距L5为45-55mm，后方两个沉头孔与安装段C尾端的距离L6为20-25mm。