一种具有仿生锯齿结构的薯类挖掘部件.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105660025A(43)申请公布日2016.06.15(21)申请号201610028554.1(22)申请日2016.01.18(71)申请人吉林大学地址130022吉林省长春市人民大街5988号(72)发明人李默杨玉婉佟金陈东辉张东光郭丽常志勇(74)专利代理机构长春市四环专利事务所(普通合伙)22103代理人张建成(51)Int.Cl.A01D13/00(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图3页(54)发明名称一种具有仿生锯齿结构的薯类挖掘部件(57)摘要本发明公开了一种具有仿生锯齿结构的薯类挖掘部件，其目的是解决现有挖掘部件阻力大能耗高的问题；包括有铲体，铲体是由两个铲面构成，两个铲面呈张开状态，两个铲面之间的夹角α为120°～140°，铲面上设置有第一铲指、第二铲指、第三铲指、第四铲指和第五铲指；第一铲指、第二铲指、第三铲指、第四铲指和第五铲指前端外缘轮廓的锯齿为等腰三角形，五个铲指前端面交线角β度相同，β=100°～120°。本发明在挖掘作业时可以明显地降低牵引阻力，能减小切割阻力，提高工作效率。CN105660025ACN105660025A权利要求书1/1页1.一种具有仿生锯齿结构的薯类挖掘部件，其特征在于：包括有铲体，铲体是由两个铲面构成，两个铲面呈张开状态，两个铲面之间的夹角α为120°～140°，铲面的长度W=180mm～200mm，铲面上设置有第一铲指、第二铲指、第三铲指、第四铲指和第五铲指；中间的第三铲指的长度为L2，第一铲指、第二铲指、第四铲指和第五铲指的长度均为L1，L2/L1=1.1～1.2；相邻铲指之间的间距为H，25mm≤H≤35mm；第三铲指前端外缘锯齿刃口长度l2与其总长度L2的比值为l2/L2=0.4～0.6，第一铲指、第二铲指、第四铲指和第五铲指前端外缘锯齿刃口长度l1与铲指总长度L1的比值l1/L1=0.4～0.6。2.根据权利要求1所述的一种具有仿生锯齿结构的薯类挖掘部件，其特征在于：所述的第一铲指、第二铲指、第三铲指、第四铲指和第五铲指前端外缘轮廓的锯齿为等腰三角形，锯齿的齿高h与铲指宽度M之比h/M=0.1～0.3；第一铲指、第二铲指、第三铲指、第四铲指和第五铲指前端面交线角β度相同，β=100°～120°。2CN105660025A说明书1/2页一种具有仿生锯齿结构的薯类挖掘部件技术领域[0001]本发明涉及农业收获机械中的挖掘部件，特别是涉及薯类等根茎作物的切割挖掘部件，属于农业机械领域。背景技术[0002]根茎类作物（如马铃薯、红薯等）的挖掘是这些作物收获的重要工序，挖掘部件的性能直接影响着薯类挖掘机整体挖掘性能。挖掘部件设计要求其有较强的碎土能力，同时能在尽量少的挖取泥土的情况下将薯块掘起，并防止铲上缠草和壅土。现有的薯类挖掘铲多为平面铲片的型式，刃口光滑不耐磨，碎土能力较差，牵引阻力大，作业功耗较高。因此，为保证其稳定的工作状态、合理的使用寿命及其运行经济性，需要耐磨性高、切割性能良好、能耗低、效率高的挖掘部件。一些动物的捕食器官凭借不同的结构特征可确保其在切割与挖掘过程中产生较低的阻力和功耗，而这种切挖过程与薯类挖掘部件的作业过程有一定的相似性。如螳螂前足具有优良的切割性能，其前足胫节外缘具有的锯齿形状结构，异常锋利，在捕食时能迅猛砍切刺入猎物体内；鼹鼠被称为活的“挖掘机”，具有高效的挖掘能力，其前爪整体结构呈铲形，是主要的挖掘器官。上述动物的切割与挖掘器官的结构为薯类挖掘部件的减阻增效结构设计提供了仿生学依据。发明内容[0003]本发明的目的是提供一种具有仿生锯齿结构的薯类挖掘部件，本发明在挖掘作业时可以较明显地降低牵引阻力，提高其工作效率。[0004]模仿螳螂前足胫节外缘体刺的锯齿状几何结构、鼹鼠前足挖掘爪趾结构，设计具有仿生锯齿结构的薯类挖掘部件，包括模仿鼹鼠前爪爪趾形态与分布的结构特征，设计挖掘部件的铲面整体外形结构；模仿螳螂前足胫节体刺的锯齿状形态，设计挖掘铲指外缘的的锯齿形刃口轮廓。挖掘部件整体轮廓设计参考生物体结构形态特征。[0005]本发明包括有铲体，铲体是由两个铲面构成，两个铲面呈张开状态，两个铲面之间的夹角α为120°～140°，铲面的长度W=180mm～200mm，铲面上设置有第一铲指、第二铲指、第三铲指、第四铲指和第五铲指；中间的第三铲指的长度为L2，第一铲指、第二铲指、第四铲指和第五铲指的长度均为L1，L2/L1=1.1～1.2；相邻铲指之间的间距为H，25mm≤H≤35mm；第三铲指前端外缘锯齿刃口长度l2与其总长度L2的比值为l2/L2=0.4～0.6，第一铲指、第二铲指、第四铲指和第五铲指前端外缘锯齿刃口长度l1与铲指总长度L1的比值l1/L1