[發明專利]具有仿生結構的玉米根茬切割裝置

有效

• 申請號: 201510338340.X
• 申請日: 2015-06-17
• 公開（公告）號: CN105144982B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 陳東輝;慕海鋒;楊逍;佟金;常志勇;謝恒;張東光;馬云海;孫霽宇
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: A01D45/00
• 分類號: A01D45/00;A01D13/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 邵銘康;朱世林

具有仿生結構的玉米根茬切割裝置屬農業收獲機械技術領域，本發明的二側刀桿上部與連接架的二套管固接，二側刀桿下端固接于切茬刀片的二孔位置；2?5個凹槽設于二孔之間；切茬刀片底邊與水平面夾角η為10?15°；凹槽縱向、二側刀桿中側刀刀刃角α朝向與切茬刀片工作時的前進方向一致；二孔中心連線與凹槽垂直，與奇數的中間凹槽中心點(偶數凹槽縱向中心線中點)相交；切茬刀片基體的梯形底邊與凹槽的夾角為40?60°；切茬刀片刀刃前部為6?50個切齒，切齒外緣仿蟬若蟲前爪鋸齒狀輪廓線設計，曲線單元按直線型連續排布，總寬度為切茬刀片刀刃長度；本發明的仿生切茬刀片與傳統切茬刀片相比，其功耗降低近6％，且切茬刀片的耐磨性和工作效率提高。

技術領域

本發明屬農業收獲機械技術領域，具體涉及一種具有仿生結構的玉米根茬切割裝置。

背景技術

玉米根茬收獲技術近年來得到長足的發展，根茬收獲過程中首要步驟是將根茬與土壤分離，而后完成撿拾、脫土等工作。由于玉米根系龐雜，根茬會裹挾大量土壤，形成復雜的根土復合體。傳統的直刃或帶有鋸齒的切割刀片，在切割過程中會消耗大量能量，同時影響根茬收獲的整體效率，所以減小機具切割根茬的阻力，提高其耐磨性，是提高根茬收獲機具生產率，降低成本的關鍵。

蟬是我國北方地區常見的一種昆蟲，蟬若蟲于5月下旬至8月中下旬鉆出土壤完成蛻變。研究發現，蟬若蟲在地下30-50mm通過挖洞方式爬到地面，在其挖洞過程中負責挖掘工作的是一對前爪。經過漫長的自然選擇過程，蟬若蟲前爪在挖掘、切割土壤方面有著得天獨厚的優勢，蟬若蟲切挖土壤的過程中要切割與土壤裹挾在一起的植物根系，這一過程與根茬切割裝置切割根茬十分相似，因此，蟬若蟲前爪獨特的齒狀結構和溝壑結構為根茬切割部件設計提供了仿生原型。通過逆向工程技術，提取蟬若蟲前爪鋸齒狀結構的輪廓曲線，將其應用到玉米根茬切割工作部件中，這為改進玉米根茬切割工作部件，為玉米根茬切割的高質量、高效率、低功耗作業提供了設計依據。

發明內容

本發明的目的在于提供一種切割根茬阻力小、工作能耗低，能提高根茬收獲機工作效率的具有仿生結構的玉米根茬切割裝置。

本發明的仿生結構來自于蟬若蟲前爪鋸齒狀結構和蟬若蟲前爪溝壑結構，這些結構有助于蟬若蟲在切割土壤過程中降低阻力。

本發明由連接架1、左側刀桿2、切茬刀片3、右側刀桿4組成，其中右側刀桿4的上部經螺栓與連接架1的右套管10固接，右側刀桿4的下端固接于切茬刀片3的孔Ⅲ15位置；左側刀桿2的上部經螺栓與連接架1的左套管9固接，左側刀桿2的下端固接于切茬刀片3的孔Ⅱ17位置；所述的切茬刀片3由切茬刀片基體18和切齒20組成，其中切茬刀片基體18呈梯形，切茬刀片基體寬度d為70--160mm,切茬刀片刀刃寬度c為10--40mm,切茬刀片刀刃角φ為20--45°，切茬刀片基體厚度h₁為10--15mm,切茬刀片基體18梯形底邊與側邊的夾角θ為55--70°，切茬刀片基體18上設有孔Ⅲ15和孔Ⅱ17，孔Ⅲ15和孔Ⅱ17之間設有2--5個凹槽16，孔Ⅲ15和孔Ⅱ17對稱設于凹槽16兩邊，且孔Ⅲ15中心和孔Ⅱ17中心的連線與凹槽16垂直，且與奇數的中間凹槽16的中心點相交，若凹槽16為偶數，則孔Ⅲ15中心和孔Ⅱ17中心的連線與兩個中間凹槽縱向中心線的中點相交；孔Ⅲ15和孔Ⅱ17的中心距e為90-150mm，孔Ⅲ15和孔Ⅱ17的直徑為12mm；切茬刀片基體18的梯形底邊與凹槽16的夾角β為40-60°，凹槽16的縱向、左側刀桿2和右側刀桿4中側刀刀刃角α的朝向與切茬刀片3工作時的前進方向一致，每兩個凹槽16的凹槽間距a為8-30mm；切茬刀片3的底邊與水平面的夾角η為10-15°；切茬刀片刀刃19前部為切齒20,切齒20的個數為6-50，切齒20外緣輪廓的曲線單元21的函數表達式為：

其中：66.7<x<82.5；