[實用新型]農業機械耕作部件減阻耐磨耦合仿生表面

有效

• 申請號: 201220340913.4
• 申請日: 2012-07-13
• 公開（公告）號: CN202635051U
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 賈洪雷;莊健;齊江濤;劉春喜;馬云海;范旭輝
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: A01C5/06
• 分類號: A01C5/06
• 代理公司: 長春市四環專利事務所 22103
• 代理人: 張建成

技術領域

本實用新型涉及一種農業機械耕作部件減阻耐磨耦合仿生表面。

背景技術

隨著農業機械化的快速發展，耕作速度大大提高，耕作環境越來越復雜，對于耕作工具性能，尤其是觸土耕作部件的性能提出了越來越高的要求。農業機械觸土部件在耕作過程中主要的失效形式是磨損失效，同時由于觸土部件在耕作過程中需要克服耕作阻力和摩擦力，會消耗大量的能量。因此提高耐磨性，降低耕作阻力就成為農業機械觸土部件研究中的主要方向。

仿生學研究表明，土壤動物經過億萬年的進化，已經具有了適應不同土壤環境的身體結構和功能，不但使其在挖掘過程中能夠獲得最低的切削阻力，且具有優良的脫土減阻功能。通過分析并模擬典型土壤動物的形態學特征和生物特性，并以此為基礎開發的仿生農業機械觸土部件在減阻減磨方面取得了明顯的效果。

1、專利申請號：201010166033.5，公告日為2010.09.22，發明名稱為“一種具有耐磨幾何結構表面的錐形觸土部件”共公開了一種具有耐磨幾何結構表面的錐形觸土部件，該部件由基體和基體表面分布的仿生幾何結構單元組成，其特征在于，所述的仿生幾何結構單元包括凸包型、凹坑型、環形凸肋條型、環形凹肋條型、螺旋凸包型、螺旋凹坑型、螺旋凸肋條型和螺旋凹肋條型。

2、專利申請號：200810050347.1，公告日為2010.03.17，發明名稱為“棱紋型仿生耐磨結構表面”公開了了一種仿生耐磨結構表面，特別是涉及一種棱紋型仿生耐磨幾何結構表面。本實用新型是基于土壤洞穴動物穿山甲的鱗片表面具有耐土壤磨料磨損的幾何結構特征，其目的是解決現有的與散體物料接觸部件的磨損問題。該仿生耐磨結構表面是將原有設備或構件與接?觸物料的表面改變結構，在表面上增設一系列的具有一定幾何參數和間距的棱紋形結構。其仿生耐磨結構形狀為：y＝asin(bx+c)。其中，a-振幅，b-頻率，c-初相位，?0＜a≤12mm，0≤bx-c≤π，0≤x≤20mm。棱紋間距：0＜L＜30mm。

3、專利申請號：201010166033.5，公告日為2009.12.16，發明名稱為“仿生減阻起壟器鏟面及其設計方法”公開了一種仿生減阻起壟器鏟面，其特征在于該鏟面為以y=-0.0l48x²+0.86563x-1.51為脊線，y=-0.0054Z²+30.49為素線，素線沿脊線所形成的曲面。

比較已報道專利申請可知，仿生學研究成果在農業機械觸土部件減阻耐磨領域已有應用，并已取得了良好的效果。

發明內容

本實用新型旨在解決目前農業機械觸土耕作部件耐磨性較差，工作阻力大，能耗高的問題，提供一種一種農業機械耕作部件減阻耐磨耦合仿生表面，以達到提高觸土部件的耐磨性，降低耕作阻力和生產成本的目的。

本實用新型依據被稱為“活的挖掘機”的鼴鼠的挖掘器官及挖掘動作參數設計了農業機械觸土部件表面的耐磨減阻仿生凸起及其排列方式。鼴鼠的身體結構十分適合在地下活動和挖掘，鼴鼠所具備得極高的挖掘效率，得益于其特有的前爪爪趾幾何結構和挖掘過程中爪趾與土壤的接觸角，這兩個因素保證了鼴鼠在地下對土壤的挖掘過程中受到較小的土壤阻力，實現持續高效的挖掘，同時后者使鼴鼠在挖掘過程中爪趾所受到的磨損較少，保證了鼴鼠能夠持續的進行挖掘。

本實用新型結合鼴鼠爪趾幾何輪廓和鼴鼠挖掘是爪趾與土壤的接觸角這兩個重要參數，設計了一種農業機械耕作部件減阻耐磨仿生凸起，通過對鼴鼠爪趾的輪廓設計了仿生凸起的幾何輪廓，同時通過分析鼴鼠在挖掘過程中爪趾與土壤的接觸角度設計了仿生凸起的偏轉角度，實現提高觸土部件的耐磨性和使用壽命，降低耕作阻力和使用成本。通過對鼴鼠爪趾幾何輪廓和鼴鼠挖掘過程中爪趾與土壤的接觸角度的分析，確定本實用新型所述的減阻耐磨仿生凸起的外輪廓曲面。

本實用新型是仿生凸起結構，仿生凸起結構的外輪廓曲面是由下述鼴鼠爪趾輪廓曲線：