基于多項式曲線的仿生減阻深松鏟的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)耕整地機械領(lǐng)域上的一種具有減阻作用的基于多項式曲線的仿 生減阻深松鏟。
【背景技術(shù)】
[0002] 深松作業(yè)可以在不翻耕土壤的基礎(chǔ)上，打破土壤犁底層，加深耕層，保護地表植 被，改善土壤結(jié)構(gòu)，降低風蝕水蝕的危害，提高土壤的蓄水保墑能力，并提高土壤中微生物 的生活率，提高土壤肥性，有利于農(nóng)作物根系的生長發(fā)育。
[0003]深松鏟是實現(xiàn)深松技術(shù)的關(guān)鍵工具，其結(jié)構(gòu)形狀和參數(shù)在很大程度上決定了深松 鏟的耕作阻力及深松效果，現(xiàn)有的深松鏟鏟柄結(jié)構(gòu)主要有圓弧形鏟柄、直立式鏟柄和傾斜 式鏟柄，深松鏟鏟尖結(jié)構(gòu)主要有鑿形鏟尖、箭形（鴨掌）鏟尖和雙翼形鏟尖。采用現(xiàn)有深松 結(jié)構(gòu)進行深松作業(yè)時，存在耕作阻力較大，能耗較高等問題。
[0004]研究表明，狗獾善于打洞且挖掘速度極快，其前后爪趾為黑棕色，且都強健有力， 肢爪長而有力，尤其是其前肢爪。在狗獾挖掘過程中，前肢爪飛快的將堅實土壤打碎并將碎 土扒到腹下，其挖掘形式與深松形式非常相似，因此采用仿生學原理，對其爪趾曲線進行提 取，將所提取的曲線通過分析擬合應(yīng)用于深松鏟的結(jié)構(gòu)設(shè)計中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足和缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于多項式曲 線的仿生減阻深松鏟，以達到深松效果好、減阻性能優(yōu)良和所需能耗低的作用。
[0006]本發(fā)明基于多項式曲線的仿生減阻深松鏟，如圖1至6所示，它包括仿生深松鏟鏟 柄（1)，通過螺栓（3)連接在仿生深松鏟鏟柄（1)上的仿生深松鏟鏟尖（2)，所述的仿生深 松鏟鏟柄（1)自上而下由機架連接段〇 1，觸土曲線段D2和仿生深松鏟鏟尖（2)連接段03組 成，鏟柄工作段內(nèi)準線B模仿狗獾爪趾的結(jié)構(gòu)形狀，其前部的刃口刃角為60°，刃口前輪廓 線A與鏟柄工作段內(nèi)準線B平行，鏟尖連接段％的鏟尖安裝平面與水平面之間的夾角α為 20°~24°。在進行深松作業(yè)時，觸土曲線段能夠模仿狗獾挖掘時的形態(tài)。觸土曲線段內(nèi) 準線Β是由以下多項式方程制得：
[0008]式中，Xi的取值范圍為25彡XA281，擬合函數(shù)圖像的X軸以pixels為單位。
[0009]所述仿生深松鏟鏟尖（2)由鏟柄連接段L3和破土曲線段C組成，破土曲線段C模 仿狗獾爪趾前端的結(jié)構(gòu)形狀，鏟尖楔角γ為19°~20°。破土曲線段曲線是由以下多項 式方程制得：
[0011] 式中，χ2取值范圍為25彡X2彡281，擬合函數(shù)圖像的X軸以pixels為單位。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明基于多項式曲線的仿生減阻深松鏟結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明基于多項式曲線的仿生減阻深松鏟鏟柄結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖3為圖2的左視圖；
[0015] 圖4為圖3所示A-A向剖面視圖；
[0016]圖5為本發(fā)明基于多項式曲線的仿生減阻深松鏟鏟尖結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖6為圖5的俯視圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖所示實例對本發(fā)明作更進一步的說明：
[0019] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是基于多項式曲線的仿生減阻深松鏟， 如圖1至6所示，它包括仿生深松鏟鏟柄（1)，通過螺栓（3)連接在仿生深松鏟鏟柄（1)上 的仿生深松鏟鏟尖（2)，所述的仿生深松鏟鏟柄（1)自上而下由機架連接段0 1，觸土曲線段 D2和仿生深松鏟鏟尖（2)連接段D3組成，鏟柄工作段內(nèi)準線B模仿狗獾爪趾的結(jié)構(gòu)形狀，其 前部的刃口刃角為60°，刃口前輪廓線A與鏟柄工作段內(nèi)準線B平行，鏟尖連接段D3的鏟尖 安裝平面與水平面之間的夾角α為20°~24°，根據(jù)深松作業(yè)要求和國標JB/T9788-1999 標準，I= 60mm，J= 25mm，Di+Djj+D；^: 600mm。在進行深松作業(yè)時，觸土曲線段能夠模仿狗 獾挖掘時的形態(tài)。觸土曲線段內(nèi)準線B是由以下多項式方程制的：
[0021] 式中，Xi的取值范圍為25彡XA281，擬合函數(shù)圖像的X軸以pixels為單位。|產(chǎn) 柄部分L/D取值范圍：0. 7 <L/D< 0. 85，L為深松鏟入土工作長度，D為耕作深度。實際耕 深要求D= 320mm，將狗獾爪趾提取曲線坐標值&和y1進行等比例縮放，比例系數(shù)為0. 658， 得到L= 253mm，L/D= 0· 79〇
[0023] 所述仿生深松鏟鏟尖（2)由鏟柄連接段L3和破土曲線段C組成，破土曲線段C模 仿狗獾爪趾前端的結(jié)構(gòu)形狀，鏟尖楔角γ為19°~20°。破土曲線段曲線是由以下多項 式方程制的：
[0025] 式中，χ2的取值范圍為25彡X 281，擬合函數(shù)圖像的X軸以pixels為單位。
[0026] 以中華人民共和國機械行業(yè)標準JB/T9788-1999《深松鏟和深松鏟柄》所規(guī)定的 鑿形深松鏟的尺寸和結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)進行仿生深松鏟鏟尖的設(shè)計制作。
[0027] 要求仿生深松鏟鏟尖寬度H3= 40mm，長度L4= 165mm，將狗獾爪趾前端提取曲線 坐標知和y2進行等比例縮放，比例系數(shù)為0. 156,得到仿生深松鏟鏟尖圖形。
【主權(quán)項】
1. 基于多項式曲線的仿生減阻深松伊，包括仿生深松伊伊柄（I)、仿生深松 伊伊尖（2)、螺栓（3);其特征在于：所述仿生深松伊伊柄（1)與仿生深松伊伊 尖似通過螺栓（3)連接在一起，所述仿生深松伊伊柄（1)由機架連接段化）， 觸±曲線段值2)和伊尖連接段值3)組成，所述觸±曲線段值2)中的觸±曲線 段內(nèi)準線做模仿狗灌爪趾的結(jié)構(gòu)形狀，其前部的刃口刃角為60°，刃口前輪 廓線（A)與觸±曲線段內(nèi)準線做平行，觸±曲線段內(nèi)準線做由多項式方程 y, = 319.39916-1.70123x1+0.00796xf-1.76587 1〇-5乂？+1.5323IO-SxJ;制得， Xi的取值范圍為25《X 281，所述伊尖連接段值3)中伊尖安裝平面與水平面之間的夾 角（a)為 20。~24。。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多項式曲線的仿生減阻深松伊，其特征在于： 所述仿生深松伊伊尖似由伊柄連接段化3)和破±曲線段似組成，伊柄連接 段化3)為矩形，破±曲線段似模仿狗灌爪趾前端結(jié)構(gòu)形狀，通過多項式方程 y; =393.88922-8.57804x2+0.07406X含-2.92722 1(T"x32+4.61%8l〇-7x>J得，而 取值范圍為25281，伊尖模角（丫）為19。~20。。
【專利摘要】本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)耕整地機械領(lǐng)域上的一種具有減阻作用的基于多項式曲線的仿生減阻深松鏟。它包括仿生深松鏟鏟柄，通過螺栓連接在仿生深松鏟鏟柄上的仿生深松鏟鏟尖，其特性在于：本發(fā)明是基于狗獾爪趾表面輪廓線及其前端輪廓線，其形狀具有多項式的曲線形式，仿生深松鏟鏟柄鏟柄內(nèi)準線由方程式制得，鏟尖安裝平面與水平面之間的夾角α為20°～24°，仿生深松鏟鏟尖由方程式制得。該深松鏟相比較國標深松鏟可降低阻力17％左右，有利于節(jié)約能耗。
【IPC分類】A01B13/08
【公開號】CN105359643
【申請?zhí)枴緾N201510843179
【發(fā)明人】陳軍, 王亞磊, 石寶寶, 劉美辰, 張艦, 呂秀婷, 陳瀟然, 王丙龍
【申請人】西北農(nóng)林科技大學
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年11月10日