[發(fā)明專利]一種基于動態(tài)仿生原理的深松鏟

有效

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• 申請日: 2016-05-05
• 公開（公告）號: CN105874902B
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發(fā)明（設計）人: 賈洪雷;郭明卓;張志君;莊健;齊江濤;趙佳樂;袁洪方;郭慧;姜鑫銘
• 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: 長春市四環(huán)專利事務所(普通合伙)22103
• 代理人: 張建成

技術領域

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機械領域，具體涉及一種基于動態(tài)仿生原理的深松鏟。

背景技術

深松是保護性耕作技術的關鍵技術之一，通過深松作業(yè)能夠疏松土壤，打破犁底層，增強土壤輸水能力，深松技術能夠使土壤達到“松而不翻”的效果，動土量小。在國內外已經(jīng)成為一種完善的耕作技術方法。

深松鏟是深松機上的關鍵部件，其工作狀態(tài)直接影響深松機的作業(yè)質量。現(xiàn)有深松鏟類型主要為鑿形深松鏟、箭形（鴨掌）深松鏟與雙翼深松鏟等，由于深松鏟直接作業(yè)在土壤地表層下，因此作業(yè)阻力大，能耗高。現(xiàn)有技術發(fā)明可通過對深松鏟的表面結構進行設計實現(xiàn)降阻效果（ZL201210243502.8），或通過震動實現(xiàn)增強松碎土壤能力（ZL201210196080.3），或對鏟形的結構進行設計優(yōu)化（ZL201110421500.9、201110105515.4），提高入土能力，增強滑切性能等。

但是，在深松機作業(yè)過程中，由于土壤層下結構復雜不易觀察，作業(yè)過程中，會不可避免的產(chǎn)生橫向震動現(xiàn)象，導致作業(yè)效果不穩(wěn)定，在遇到堅硬土層結構或堅硬石塊時，由于深松鏟與整機相對靜止，不能及時避開，對深松鏟結構磨損較大，降低了使用壽命。

發(fā)明內容

為了解決現(xiàn)有技術存在的上述不足，本發(fā)明提供一種基于動態(tài)仿生原理的深松鏟，本發(fā)明與傳統(tǒng)結構的深松鏟相比，其結構緊湊，在深松作業(yè)過程中，能夠提高破土性能，降低土壤對鏟面阻力，降低作業(yè)功耗，延長使用壽命。

本發(fā)明的動態(tài)仿生原理是參照蚯蚓、螻蛄等土壤環(huán)境內的生物運動特性，在對其體表結構特點進行仿生的同時，也對其運動狀態(tài)進行仿生模擬，即蚯蚓、螻蛄等生物在土壤內運動時，身體形狀、運動位置的變化而鉆土破土的整個過程，將其綜合運動形式運用在深松鏟中，達到動態(tài)仿生效果。

本發(fā)明是由深松鏟安裝柄、上墊片、軸承、下墊片、限位裝置、雙向扭簧、深松鏟柄和深松鏟尖組成，深松鏟安裝柄上端設有四個安裝孔與深松機橫梁固定安裝，深松鏟安裝柄具有兩個限位裝置安裝孔與限位裝置通過螺栓螺母固定；

深松鏟安裝柄下端具有轉軸，深松鏟柄上端具有軸承，轉軸與軸承過盈配合，深松鏟柄能繞轉軸轉動，在深松鏟安裝柄與深松鏟柄之間的軸承外部套有雙向扭簧，雙向扭簧的上端和下端分別安裝有上墊片與下墊片進行固定限位，使深松鏟柄在旋轉過程中通過雙向扭簧的扭力回復原位置，深松鏟柄底端安裝深松鏟尖；深松鏟柄后端安裝有滑輪，滑輪位于限位裝置中，滑輪與限位裝置的外側弧形壁接觸，滑輪的底部抵在限位裝置外側弧形壁下緣，限位裝置的兩側進行限位，限位裝置的限位角為15°~30°，限位裝置的上端與下端皆為密封結構，防止土壤進入限位裝置內產(chǎn)生擁堵，保證滑輪能在限位裝置內部順利工作，保證了復位運動順利進行。

所述的深松鏟尖具有條形凸起結構，通過模仿蚯蚓、螻蛄等生物體態(tài)結構，增強鏟尖破土性能，減小表面土壤附著。

深松鏟尖的條形凸起結構為弧形凸起，弧形凸起的高度m=1~2.5mm, 相鄰兩條弧形凸起的間距n=2~4mm，弧形凸起的寬度d=8~12mm。

在深松鏟柄后端安裝有滑輪，因深松鏟安裝柄固定于機具上，深松鏟柄可繞軸轉動，因深松鏟在土壤中工作時阻力較大，使深松鏟柄在運動過程中始終受到土壤給深松鏟向后的推力，通過安裝滑輪結構，在限位裝置中既可以限位轉動的范圍，又可以給予深松鏟柄在前后方向上的支持力，保護了軸承、深松鏟安裝柄底端轉軸和深松鏟柄，保證了作業(yè)效果，延長使用壽命。

滑輪在限位裝置內部運動，在左右范圍內，通過限位裝置的兩側進行限位，其中限位角為15°~30°。滑輪的底部抵在限位裝置外側弧形邊緣，為深松鏟在前進方向上的運動提供支撐。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的有益效果是：

1、相比傳統(tǒng)仿生技術，動態(tài)仿生技術具有更高的發(fā)展前景。傳統(tǒng)仿生技術基于動物表面或微觀結構形態(tài)，通過模擬進而實現(xiàn)人們所需求功能。在農(nóng)業(yè)機械領域，仿生技術多應用于改變農(nóng)業(yè)機械部件的表面結構，進而實現(xiàn)降阻、脫附、耐磨等功能。而本發(fā)明提供動態(tài)仿生技術思路，通過模擬蚯蚓、螻蛄等適合于生活在土壤層下的動物，模擬土下動作狀態(tài)，在深松鏟上加以體現(xiàn)，使深松鏟在工作過程中，增強入土性能，且實現(xiàn)動態(tài)松土效果，降低了作業(yè)能耗。

2、本發(fā)明所設計的深松鏟，結構緊湊，無需對機架結構進行更改，通過深松鏟在土壤層下作業(yè)自激運動，且運動幅度可控。

3、本發(fā)明的鏟尖表面結構，能夠增強入土性能，在運動過程中，充分實現(xiàn)滑切入土，降低作業(yè)阻力。