[發明專利]一種具有柔性表面的馬鈴薯仿生挖掘鏟

在審

• 申請號: 202010860475.3
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN111837577A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 馬云海;禹江濤;包健倫;劉炫廷;吳千;王碩;齊紅巖;劉玉成;王慧鑫;吳思陽;王虎彪;莊健
• 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: 長春市四環專利事務所(普通合伙) 22103
• 代理人: 張建成

本發明公開了一種具有柔性表面的馬鈴薯仿生挖掘鏟，屬農業機械技術領域，是由入土段、升土段和安裝段組成，每段之間光滑連接，入土段為對稱的五邊形平面結構；升土段為仿生曲面結構；安裝段為矩形平面，該部分加工有四個螺栓沉頭孔；入土段尾端、升土段全部、安裝段前部的正面安裝有彈性鋼片；為充分發揮挖掘鏟的工作性能，以安裝段平面為基準，挖掘鏟的安裝角應處于26～31°范圍內。本發明可有效降低馬鈴薯收獲過程中挖掘鏟工作阻力大、土壤黏附嚴重等不良影響，從而提高馬鈴薯收獲機械的工作性能以及馬鈴薯的收獲效果。

技術領域

本發明屬于農業機械技術領域，具體涉及一種具有柔性表面的馬鈴薯仿生挖掘鏟。

背景技術

挖掘鏟的主要作用是將薯土混合物挖起并傳遞至后續的輸送分離裝置，作為馬鈴薯收獲機械的關鍵部件，其直接影響馬鈴薯的收獲效果及馬鈴薯收獲機的工作性能。相關數據表明，挖掘鏟所消耗的功耗最高可以達到馬鈴薯收獲機整機功耗的27％以上，現有的馬鈴薯挖掘鏟以各式的平面鏟為主，普遍存在挖掘阻力大、土壤黏附嚴重、易磨損等問題。因此，設計出挖掘阻力小、土壤黏附少、耐磨損的挖掘鏟，對提高馬鈴薯收獲機的工作性能、保證馬鈴薯的收獲質量具有很高的必要性，在一定程度上也能降低馬鈴薯的生產成本。

近些年來，利用仿生學方法所研發的各式土壤耕作部件在減阻、減粘、耐磨等方面取得了非常優異的效果。山鼠生活于潮濕的林間，在潮濕土壤中具有優秀的鉆土打洞能力，其門牙的切削能力極其優異；山鼠在土壤中穿梭時，其體表很少粘附土壤，這與其體表的結構、材料等因素有關，與其體表的柔性變形能力也有很大關系。上述結構和現象為馬鈴薯挖掘鏟在減阻、減粘等方面的創新設計提供了靈感。

發明內容

本發明的目的在于解決現有馬鈴薯挖掘鏟挖掘阻力大、土壤粘附嚴重、易磨損等問題，提出了一種基于山鼠牙齒及山鼠體表柔性變形能力的仿生挖掘鏟，以降阻減耗，提高馬鈴薯挖掘鏟的性能。

本發明中的挖掘鏟分為入土段A、升土段B、安裝段C三部分，且入土段A、升土段B和安裝段C均為關于挖掘鏟上中線ah的對稱結構，其寬度W均為140～160mm，厚度H均為8～10mm。入土段A為關于中線ah對稱的五邊形，尖端a到入土段A與升土段B的第二分界線d之間的距離L1為90～100mm，兩斜邊之間的夾角α為100～120°,兩斜邊上切削刃的刃角β為20～25°,且切削刃底邊與挖掘鏟背面之間的厚度H1占挖掘鏟總厚度H的1/5。

升土段B為仿生曲面結構，曲面準線G的方程式為：

y＝-0.00000053232·x⁴+0.00003184·x³+0.013472·x²-3.026·x

其中：10mm≤x≤60mm。

安裝段C的長度L4為90-100mm，且該部分設有4個關于挖掘鏟上ah中線對稱布置的沉頭孔g，其中沉頭孔的橫向間距L5為70～80mm、縱向間距L6為45～50mm，后方兩個沉頭孔與安裝段C尾端的距離L7為22～26mm。

挖掘鏟從入土段尾端第一分界線b處開始，包括升土段全部，至安裝段前部第四分界線f處的正面開有凹槽，凹槽中央安裝有1個第一盤頭螺釘組j，安裝上彈性鋼片D后在大螺栓四周通過8個第二盤頭螺釘組c進行緊固；其中，凹槽深度和彈性鋼片厚度均為0.5mm，第一分界線b與第二分界線d之間的距離及第四分界線f與第三分界線e之間的距離均為10～12mm，第一盤頭螺釘組j的螺紋規格為M10，第二盤頭螺釘組c的螺紋規格為M5，而螺釘組包括螺釘、螺母、平墊圈和彈性墊圈。

以安裝段平面為基準，挖掘鏟在馬鈴薯收獲機上的安裝角γ為26～31°。

本發明的有益效果：