[實用新型]一種減阻耐磨仿生挖掘鏟

有效

• 申請號: 201721009856.0
• 申請日: 2017-08-14
• 公開（公告）號: CN208079796U
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 馬云海;岑鑫;王慧鑫;楊恒;楊敏燕;彭文雯
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: A01D13/00
• 分類號: 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

一種減阻耐磨仿生挖掘鏟屬工程機械技術領域，本實用新型由鏟尖、前鏟面和后鏟面順序連接而成，鏟尖為ab、bc、cd、da連線所圍部分，其中bc連線為直線，ab連線和dc連線是關于減阻耐磨仿生挖掘鏟縱軸線對稱的仿生曲線；鏟尖的上表面為仿生曲面abcd，鏟尖下表面與前鏟面上表面的夾角a為18?20度，前鏟面上表面與前鏟面下表面的夾角β為3?5度，后鏟面上設有三個沉頭螺紋孔；本實用新型的挖掘鏟減阻效果更好，耐磨性更強，可延長其使用壽命，提高工作效率并降低生產成本。本實用新型能有效解決目前馬鈴薯挖掘鏟作業時，遇到的土壤粘附、挖掘效率低、挖掘產磨損嚴重等問題。

技術領域

本實用新型屬工程機械技術領域，具體涉及一種減阻耐磨仿生挖掘鏟。

背景技術

作為世界主要糧食作物之一的馬鈴薯，在我國已有400年的栽培歷史，近年來，我國馬鈴薯種植面積和產量的不斷增加，發展馬鈴薯生產機械化顯得尤為重要。

馬鈴薯挖掘鏟的功用在于將馬鈴薯和土壤掘出，并輸送給分離裝置，其設計的基本要求為：在挖掘作業時能有效挖掘土壤和馬鈴薯，且要盡量減小挖掘阻力，減輕分離裝置負擔，并降低能量消耗。同時還要防止挖掘鏟上纏草和壅土，并能順利地把掘出物輸送到分離裝置。

仿生學是一門新型的交叉學科，在解決觸土部件常見的摩擦磨損、挖掘效率、耗能等問題時，為研究者提供了全新的研究思路和有效的研究方法。

鼴鼠，又被稱為“活的挖掘機”，是一種挖掘能力極強的土壤洞穴動物。其前后爪形態存在著明顯差異，前足有5個趾，朝外生長，五個爪趾跨列成鏟狀，各爪趾形狀近似，中間三趾前端稍圓，外側兩趾前端稍尖，且爪趾曲面平順，是其主要的挖掘工具；而后爪棱角分明，前端尖銳，爪趾形狀近似三角體，1銳的爪趾結構利于入土，且后肢粗壯，后爪及后肢的這些特點有利于掘土時向前推進。這使得以鼴鼠爪趾為原型將仿生原理與技術應用于土壤工具的開發，研制出一種新型減阻耐磨的高性能土壤工具，并應用于工業及民用成為可能。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種能耗小，生產效率高，作業成本低，減阻耐磨的挖掘鏟。

本實用新型利用仿生學原理，以鼴鼠前爪趾為研究對象，利用電子顯微鏡、掃描電鏡等儀器設備對其幾何結構參數，縱剖面輪廓線、曲率變化進行測量，并分析鼴鼠爪趾的幾何結構參數及其主要受力部位。對鼴鼠爪趾生物原型進行結構特征分析和性能測試，研究鼴鼠爪趾減阻耐磨的宏觀結構和微觀結構機理。

本實用新型由鏟尖A、前鏟面B和后鏟面C順序連接而成，從俯視角度看：鏟尖A為ab、bc、cd、da連線所圍部分，其中bc連線為直線，ab連線和dc連線由鼴鼠爪趾側邊提取、關于減阻耐磨仿生挖掘鏟縱軸線對稱的仿生曲線；鏟尖A的上表面為仿生曲面abcd；前鏟面B為ad、de、eh、ha連線所圍部分，ad連線、de連線、ha連線均為直線；后鏟面C為he、ef、fg、gh連線所圍部分，ef連線、fg連線、gh連線均為直線。

所述的后鏟面C上設有沉頭螺紋孔Ⅰ1、沉頭螺紋孔Ⅱ2和沉頭螺紋孔Ⅲ3。

從正視角度看：鏟尖A下表面與前鏟面B上表面的夾角a為18-20度，前鏟面B上表面與前鏟面B下表面的夾角β為3-5度。

所述的后鏟面C上設有沉頭螺紋孔Ⅰ1，沉頭螺紋孔Ⅱ2和沉頭螺紋孔Ⅲ3。

所述鏟尖A上表面仿生曲面abcd的方程為：

z＝-1088+168.3*x+260.8*y-12.13*x^2-76.39*x*y-33.18*y^2

+5.411*x^2*y+10.32*x*y^2+0.675*y^3-0.7582*x^2*y^2

-0.3647*x*y^3+0.05749*y^4+0.03321*x^2*y^3-0.006132*x*y^4-0.0002186*y^5