[發明專利]一種仿生耐磨深松鏟刃

無效

• 申請號: 201110072617.0
• 申請日: 2011-03-25
• 公開（公告）號: CN102326468A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 佟金;張金波;馬云海;陳東輝;孫霽宇;周江;陳玉香;常志勇
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: A01B13/08
• 分類號: A01B13/08;A01B15/02
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 朱世林;王壽珍

技術領域：

本發明涉及一種仿生耐磨深松鏟刃，特別是涉及具有棱紋形和包形兩種仿生耐磨幾何結構的仿生耐磨深松鏟刃。這兩種仿生耐磨幾何結構可應用于包括鑿形、鴨掌形和雙翼形等多種與土壤接觸的上表面的深松鏟刃上。

技術背景：

土壤深松是隨著少耕、免耕等保護性耕作技術的需要而發展起來的一種代替傳統耕作-犁耕的一種土壤耕作方法，這種耕作方法的核心工作部件就是深松鏟。但是，在耕作過程中，深松鏟特別是深松鏟刃的磨損最為嚴重，土壤與深松鏟刃接觸所產生的磨損屬于磨料磨損，是深松鏟刃失效的主要形式之一。目前，為了減小這種磨損，人們把關注的重點放在了改善鏟刃的服役工況條件，單純的改變鏟刃的外部結構形式以及提高材料自身耐磨性能，開發更高的耐磨材料等方面。但這些研究均不能從根本上改變深松鏟刃的高磨損狀況，只能短時間內延長其使用壽命，但同時大大地增加了制造成本和使用成本。同時，也出現了品質高，價格貴的材料應用于普通工況的浪費現象。

發明內容：

深松鏟刃的耐磨性能不僅與加工制造的材料有關，而且還和其與土壤滑動接觸表面上的幾何結構形式有關。本發明的目的在于：從改變鏟刃上表面的幾何結構形式入手，將棱紋形和包形仿生耐磨結構附加在深松鏟刃上表面，提高深松鏟刃的耐磨性能，進而從根本上解決深松鏟刃的磨料磨損失效問題。

實現本發明上述目的所采用的技術方案結合附圖說明如下：

實現本發明上述目的所采用的技術方案是：基于水生軟體動物表面具有耐磨損的幾何結構特征，根據優化分析和幾何測量，最終提煉出兩種仿生耐磨幾何結構，分別為棱紋形和包形，并將這兩種仿生幾何結構設置于深松鏟刃上表面。

棱紋形仿生耐磨深松鏟刃，其棱紋結構輪廓為正弦函數的半個周期曲線：y＝asin(bx+c)，其中：a-振幅，b-頻率，c-初相位，0＜a≤10mm，0≤bx-c≤π，0≤x≤20mm，棱紋結構在接觸表面的分布間距為：0＜L≤50mm。

包形仿生耐磨深松鏟刃，其表面的包形結構的特征輪廓為一球冠形狀：x²+y²+z²＝r²，其中：0≤x≤10，0≤y≤10，0≤z≤10，0≤r≤12，每兩個包的間距為L，0＜L≤50mm。

上述兩種仿生結構與其所在的接觸表面分別做成單體，根據工作情況，可采用螺栓連接等方式將二者連接在一起，或采用焊接、在鏟刃表面上處理加工等形式。螺栓連接拆裝方便，更換速度快。而焊接連接較為牢固，不易松動、脫落。

上述兩種仿生耐磨幾何結構單體的具體的尺寸和分布間距應根據磨料的尺寸、滑動速度以及深松鏟刃的尺寸來確定。而生產制造材質應根據具體工作環境和土壤性質來確定。同時，應考慮到加工工藝性的好壞以及使用成本的高低。加工工藝路線應依據材質特性、現有加工方法和加工成本來具體制定。

本發明具有以下技術效果：

深松鏟刃上表面的仿生耐磨幾何結構能夠改變土壤在其接觸表面的運動狀態。幾何結構單體能夠對運動的土壤產生引導效應和是土壤顆粒產生滾動效應，并減小界面層的土壤顆粒數量，這樣就降低了土壤顆粒與鏟刃表面的接觸幾率。同時，由于仿生結構單體土壤顆粒的運動方式發生了改變，由原來的滑動接觸占優變為以滾動接觸為主。上述原因都將使土壤對深松鏟刃的表面磨損作用顯著減弱，延長其使用壽命。仿生耐磨深松刃的耐磨性與普通深松鏟刃的耐磨性相比，將提高50％或以上。

附圖說明：

圖1a-1是包形仿生耐磨深松鏟刃示意圖；

圖1a-2是圖1a-1的A-A向剖面圖；

圖1a-3是圖1a-2的I處局部放大圖。

圖1b-1是棱紋形(橫向分布)仿生耐磨深松鏟刃示意圖；

圖1b-2是圖1b-1的A-A向剖面圖；

圖1b-3是圖1b-2的I處局部放大圖。

圖1c-1是棱紋形(縱向分布)仿生耐磨深松鏟刃示意圖；

圖1c-2是圖1c-1的A-A向剖面圖。

圖2a-1是規則分布的包形仿生耐磨深松鏟刃示意圖；

圖2a-2是圖2a-1的A-A向剖面圖。

圖2b-1是交叉分布的包形仿生耐磨深松鏟刃示意圖；

圖2b-2是圖2b-1的A-A向剖面圖。

圖2c-1是隨機分布的包形仿生耐磨深松鏟刃示意圖；

圖2c-2是圖2c-1的A-A向剖面圖。

圖3a-1是連續型棱紋形(橫向分布)仿生耐磨深松鏟刃示意圖；