具有仿生結(jié)構(gòu)的玉米根茬切割裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬農(nóng)業(yè)收獲機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有仿生結(jié)構(gòu)的玉米根茬切 割裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 玉米根茬收獲技術(shù)近年來(lái)得到長(zhǎng)足的發(fā)展，根茬收獲過(guò)程中首要步驟是將根茬與 土壤分離，而后完成撿拾、脫土等工作。由于玉米根系龐雜，根茬會(huì)裹挾大量土壤，形成復(fù)雜 的根土復(fù)合體。傳統(tǒng)的直刃或帶有鋸齒的切割刀片，在切割過(guò)程中會(huì)消耗大量能量，同時(shí)影 響根茬收獲的整體效率，所以減小機(jī)具切割根茬的阻力，提高其耐磨性，是提高根茬收獲機(jī) 具生產(chǎn)率，降低成本的關(guān)鍵。
[0003] 蟬是我國(guó)北方地區(qū)常見的一種昆蟲，蟬若蟲于5月下旬至8月中下旬鉆出土壤完 成蛻變。研究發(fā)現(xiàn)，蟬若蟲在地下30-50mm通過(guò)挖洞方式爬到地面，在其挖洞過(guò)程中負(fù)責(zé)挖 掘工作的是一對(duì)前爪。經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的自然選擇過(guò)程，蟬若蟲前爪在挖掘、切割土壤方面有著得 天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，蟬若蟲切挖土壤的過(guò)程中要切割與土壤裹挾在一起的植物根系，這一過(guò)程 與根茬切割裝置切割根茬十分相似，因此，蟬若蟲前爪獨(dú)特的齒狀結(jié)構(gòu)和溝壑結(jié)構(gòu)為根茬 切割部件設(shè)計(jì)提供了仿生原型。通過(guò)逆向工程技術(shù)，提取蟬若蟲前爪鋸齒狀結(jié)構(gòu)的輪廓曲 線，將其應(yīng)用到玉米根茬切割工作部件中，這為改進(jìn)玉米根茬切割工作部件，為玉米根茬切 割的高質(zhì)量、高效率、低功耗作業(yè)提供了設(shè)計(jì)依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種切割根茬阻力小、工作能耗低，能提高根茬收獲 機(jī)工作效率的具有仿生結(jié)構(gòu)的玉米根茬切割裝置。
[0005] 本實(shí)用新型的仿生結(jié)構(gòu)來(lái)自于蟬若蟲前爪鋸齒狀結(jié)構(gòu)和蟬若蟲前爪溝壑結(jié)構(gòu)，這 些結(jié)構(gòu)有助于蟬若蟲在切割土壤過(guò)程中降低阻力。
[0006] 本實(shí)用新型由連接架1、左側(cè)刀桿2、切茬刀片3、右側(cè)刀桿4組成，其中右側(cè)刀桿4 的上部經(jīng)螺栓與連接架1的左套管10固接，右側(cè)刀桿4的下端固接于切茬刀片3的孔III15 位置；左側(cè)刀桿2的上部經(jīng)螺栓與連接架1的右套管9固接，左側(cè)刀桿2的下端固接于切茬 刀片3的孔II 17位置；所述的切茬刀片3由切茬刀片基體18和切齒20組成，其中切茬刀 片基體18呈梯形，切茬刀片基體寬度d為70-160mm，切茬刀片刀刃寬度c為10-40mm， 切茬刀片刀刃角Φ為20-45°，切茬刀片基體厚度比為10--15111111，切茬刀片基體18梯形 底邊與側(cè)邊的夾角Θ為55-70°，切茬刀片基體18上設(shè)有孔III 15和孔II 17,孔III 15和 孔II 17之間設(shè)有2-5個(gè)凹槽16,孔III 15和孔II 17對(duì)稱設(shè)于凹槽16兩邊，且孔III 15中 心和孔II 17中心的連線與凹槽16垂直，且與奇數(shù)的中間凹槽16的中心點(diǎn)相交，若凹槽16 為偶數(shù)，則孔III 15中心和孔II 17中心的連線與兩個(gè)中間凹槽縱向中心線的中點(diǎn)相交；孔 III 15和孔II 17的中心距e為90-150mm，孔III 15和孔II 17的直徑為12mm ;切茬刀片基體 18的梯形底邊與凹槽16的夾角β為40-60°，凹槽16的縱向、左側(cè)刀桿2和右側(cè)刀桿4 中側(cè)刀刀刃角α的朝向與切茬刀片3工作時(shí)的前進(jìn)方向一致，每?jī)蓚€(gè)凹槽16的凹槽間距 a為8-30mm ;切茬刀片3的底邊與水平面的夾角η為10-15° ;切茬刀片刀刃19前部為切 齒20,切齒20的個(gè)數(shù)為6-50,切齒20外緣輪廓的曲線單元21的函數(shù)表達(dá)式為：
[0008] 其中：66· 7〈χ〈82· 5 ;
[0009] 曲線單元21的寬度為8-40mm，在保持寬高比不變的情況下放大或縮?。磺€單元 21按直線型連續(xù)排布，總寬度則為切茬刀片刀刃長(zhǎng)度L，切茬刀片刀刃長(zhǎng)度L為48-400mm ; 凹槽16的寬度b與曲線單元21的寬度之比為1 :1，凹槽16的深度h2與曲線單元21的寬 度之比為1:5 ;凹槽16的個(gè)數(shù)為切齒20個(gè)數(shù)的0. 1-0. 2倍。
[0010] 所述的連接架1由連接板7、左套管10組成，右套管9和左套管10對(duì)稱固接于連 接板7的中部?jī)蛇叄B接板7上設(shè)有六個(gè)孔I 8,右套管9上設(shè)有兩對(duì)右螺栓對(duì)孔6,左套管 10上設(shè)有兩對(duì)左螺栓對(duì)孔5。
[0011] 所述的左側(cè)刀桿2上部設(shè)有四個(gè)左孔11，左側(cè)刀桿2下部前端設(shè)有左側(cè)刀12,側(cè) 刀刀刃角α為30-60°。
[0012] 所述的右側(cè)刀桿4上部設(shè)有四個(gè)右孔13,右側(cè)刀桿4下部前端設(shè)有右側(cè)刀14,側(cè) 刀刀刃角 α為30-60°。
[0013] 本實(shí)用新型的有益效果：
[0014] 采用本實(shí)用新型的切茬刀片對(duì)玉米根茬的切割實(shí)驗(yàn)證明，與傳統(tǒng)刀片相比，本實(shí) 用新型可使切割玉米根茬的功耗降低近6%，并且提高了刀片的耐磨性和工作效率。
[0015] 本實(shí)用新型將土壤穴居昆蟲的爪部挖掘曲線應(yīng)用到傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)土壤耕作部件上， 解決了玉米根茬根茬切割困難的問(wèn)題。其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，切割阻力小，效率高。不僅適用于 玉米根茬的收獲，對(duì)于一些需要挖掘收獲的農(nóng)作物，如馬鈴薯、木薯、花生等，也可以進(jìn)行挖 掘。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為具有仿生結(jié)構(gòu)的玉米根茬切割裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
[0017] 圖2為連接架的結(jié)構(gòu)示意圖
[0018] 圖3為左側(cè)刀桿的結(jié)構(gòu)示意圖
[0019] 圖4為右側(cè)刀桿的結(jié)構(gòu)示意圖
[0020] 圖5為側(cè)刀刀刃角的示意圖
[0021] 圖6為切茬刀片的結(jié)構(gòu)示意圖
[0022] 圖7為凹槽尺寸標(biāo)識(shí)示意圖
[0023] 圖8為圖6中A-A向截面視圖
[0024] 圖9為切茬刀片的底邊與水平面的夾角示意圖
[0025] 圖10為曲線單元示意圖
[0026] 其中：1.連接架2.左側(cè)刀桿3.切茬刀片4.右側(cè)刀桿5.左螺栓對(duì)孔6.右螺 栓對(duì)孔7.連接板8.孔I 9.右套管10.左套管11.左孔12.左側(cè)刀13.右孔14.右 側(cè)刀15.孔III 16.凹槽17.孔II 18.切茬刀片基體19.切茬刀片刀刃20.切齒21.曲 線單元
[0027] a_凹槽間距b_凹槽寬度c切茬刀片刀刃寬度d-切茬刀片基體寬度L-切茬刀 片刀刃長(zhǎng)度Ii1切茬刀片基體厚度h 2凹槽深度α-側(cè)刀刀刃角β-切茬刀片基體底線 與凹槽的夾角Θ-仿生切茬刀片基體底線與側(cè)邊的夾角Φ-切茬刀片刀刃角η-切茬刀 片的底邊與水平面的夾角
【具體實(shí)施方式】
[0028] 以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0029] 實(shí)施例1
[0030] 本實(shí)例的具有仿生結(jié)構(gòu)的玉米根茬切割裝置參閱圖1至圖10。本實(shí)施例的特點(diǎn)是 由連接架1、左側(cè)刀桿2、切茬刀片3、右側(cè)刀桿4組成，其中右側(cè)刀桿4的上部經(jīng)螺栓與連 接架1的左套管10固接，右側(cè)刀桿4的下端固接于切茬刀片3的孔III 15位置；左側(cè)刀桿2 的上部經(jīng)螺栓與連接架1的右套管9固接，左側(cè)刀桿2的下端固接于切茬刀片3的孔II 17 位置；
[0031] 所述的切茬刀片3由切茬刀片基體18和切齒20組成，其中切茬刀片基體18 呈梯形，切茬刀片基體寬度d為77mm(設(shè)計(jì)范圍為70-160mm)，切茬刀片刀刃寬度c為 27.5mm(設(shè)計(jì)范圍為10-40mm)，切茬刀片刀刃角Φ為20° (設(shè)計(jì)范圍為20-45° )，切茬 刀片基體厚度比為IOmm(設(shè)計(jì)范圍為10-15mm)，切茬刀片基體18梯形底邊與側(cè)邊的夾角 Θ為70° (設(shè)計(jì)范圍為55-70° )，切茬刀片基體18上設(shè)有孔III15和孔II 17,孔III1