[實用新型]一種刃口具有仿生鋸齒幾何結構的深松鏟柄

有效

• 申請號: 201620012798.6
• 申請日: 2016-01-08
• 公開（公告）號: CN205385693U
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 張智泓;張廣凱;張永成;賴慶輝;張兆國;佟金;胡子武;馬文鵬;邢金龍
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: A01B13/08
• 分類號: A01B13/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種刃口具有仿生鋸齒幾何結構的深松鏟柄，屬于農業機械設備技術領域。

背景技術

深松是指用深松鏟疏松土壤而不翻亂土層的深耕方法。農田土壤中有犁底層或粘磐等難透水層的存在，限制了作物根系伸展和雨水深貯。翻耕很難打破這種不透水層，同時土層翻轉容易引起失墑。采用深松耕不僅可以打破或消除犁底層或土壤中的粘磐，加深耕作層，便于根系向下伸展，而且可以土層不亂，保持原耕層的土壤微生物區系分布、有效養分梯度和水分梯度，熟化底土層，減少土壤有機質的非生產性消耗，還可使作物生長在熟土上，獲得水肥的良好供應。深松后土壤表面保持原有狀態，可減輕風蝕、水蝕和土壤水分的散失。深松作為一種重要的保護性耕作模式，已經得到了廣泛的應用。

盡管深松作業有如上諸多優點，然而深松鏟進行深松作業時工作阻力大一直是農機耕作機械領域多年來未能有效解決的技術難題，深松鏟耕作阻力大不僅導致能耗升高、使農業生產成本大大增加。更嚴重的是，由于深松作業阻力大，在進行大幅寬作業時必須要有大馬力拖拉機作為動力源的保障，而我國對于大馬力拖拉機的生產制造技術和能力有限，從而限制了深松耕作模式的推廣應用，因此，如何降低深松鏟的耕作阻力，節能降耗，促進深松耕作模式的推廣應用已經成為當前農業耕作機械領域研究的重要課題。此外，隨著現代化農業技術向節能降耗、可持續、綠色環保方向的發展，對農業耕作機械的作業質量和能耗要求也在不斷的提高，特別是對深松鏟等各種典型的土壤工作部件提出了更高的要求。

研究發現，深松鏟在工作過程中，當耕深穩定后，深松耕作的阻力主要來自于兩方面，一是深松鏟尖打破犁底層時土壤對鏟的阻力；二是深松鏟柄破開地表層所受的土壤阻力。而深松鏟柄的工作阻力主要來自于鏟柄破土刃口對地表堅硬土層的犁切作用，因此，如能將鏟柄的破土阻力降低，將可減小深松鏟的工作阻力。研究證實，深松鏟的幾何形狀對其工作性能具有顯著影響，而提高其工作性能將可極大減小其作業成本。深松鏟破開堅硬地表堅硬土層主要依靠的是鏟柄的破土刃口，因此，鏟柄破土刃口的形狀和結構形式直接決定了深松鏟柄破土阻力的大小。

仿生學以蘊含于生物與自然中的特征或形態為藍本，借助于現代技術手段，對其進行模仿，實現特定的技術功能或目標。這是由于生物體經過35億年的漫長進化，形成了自身的優化的特殊形狀和結構，使其適應環境的變遷得以生存和繁衍。在實踐中發現，許多人類發展中的科技難題都能從生物和自然中找到圓滿解答，運用仿生學原理解決工程實際問題已經成為當今世界科學技術發展的一大進步，現代仿生學的研究與應用幾乎已經滲透到工業生產的各個領域。

將生物體表組織器官所具有的某些功能應用于農業機械的設計之中，以滿足工程技術需要是仿生學與農業機械設計與制造的結合。研究發現，自然界中的許多具有高效挖掘能力的土壤洞穴動物，如螻蛄(GryllotalpaorientalisBurmeister)、鼴鼠(Scaptochirusmoschatus)、臭蜣螂(CoprisochusMotschulsky)、穿山甲(Manispentadactyla)其用于挖掘土壤的肢體外緣輪廓具有特殊的結構與形態，這些特殊的特殊的結構與形態使土壤洞穴動物掘土時爪趾能夠輕而易舉地切入土壤，并實現高效的連續挖掘。最大限度地減小了能量消耗，提高了工作效率，這些特征恰好可以為農業機械的仿生設計提供很好的借鑒。

然而，目前公知的具有仿生幾何結構的農機具往往采用復雜曲線形式，盡管有優異的作業效果，在實際推廣中發現，我國農機具加工生產企業技術和設備較為落后，現有仿生幾何結構機具加工制造困難、成本較高，從而限制了仿生農機具的發展和推廣。針對上述問題，需要最大程度的簡化農機具仿生幾何結構形式，使其便于加工制造，從而使性能優異的仿生農機具在我國生產力落后地區實現推廣。

發明內容

本實用新型要解決的技術問題是：本實用新型提供一種刃口具有仿生鋸齒幾何結構的深松鏟柄，用于克服現有深松鏟作業阻力大、能耗高，且復雜曲線結構的農機具加工難度大的問題，本實用新型以具有高效挖掘能力的土壤洞穴動物爪趾為仿生原型，進行抽象和簡化，對深松鏟的鏟柄破土刃口進行仿生幾何結構設計，以達到降低深松鏟的耕作阻力的目標，并降低仿生幾何結構深松鏟的加工成本。