CN102972128B

CN102972128B - 仿生芯铧式播种开沟器

Info

Publication number: CN102972128B
Application number: CN201210544482.8A
Authority: CN
Inventors: 马云海; 佟金; 刘玉成; 贾洪雷; 闫志峰; 徐苏雷; 陈东辉; 彭杰; 马圣胜
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2032-12-14
Also published as: CN102972128A

Abstract

仿生芯铧式播种开沟器属农业机械技术领域，本发明是基于土壤洞穴动物穿山甲的鳞片表面结构和凸包型结构具有耐磨、减粘、降阻的特征，根据优化分析和几何测量所确定的，芯铧前部基体的上表面规律分布有鳞片型几何结构和凸包型几何结构，鳞片型几何结构和凸包型几何结构两者中心距L为5～25mm；鳞片型几何结构和凸包型几何结构与基体加工成一体。本发明具有很好的减轻土壤粘附和降低工作阻力的技术效果，可提高播种和施肥质量，减少动力消耗。

Description

仿生芯铧式播种开沟器

技术领域

本发明属农业机械技术领域，具体涉及一种仿生芯铧式播种开沟器。

背景技术

在农业耕种作业中，都需要在土地表面形成一个沟，以进行播种及施肥。农业生产要求播种开沟器开出的沟形整齐,深浅一致，播种均匀。但是,播种开沟器在不同的土壤状况下，所形成的沟有很大差别。其在湿度较大的土壤中工作时,土壤粘附在其工作表面,导致牵引阻力增大,开出的沟形不整齐,使种子在沟中的深浅不一致，影响了播种质量。因此减粘降阻是播种开沟器应解决的重要问题。

发明内容

本发明的目是解决现有播种开沟部件粘土、阻力增大等问题，提供一种表面具有土壤洞穴动物穿山甲的鳞片表面结构和凸包型结构的开沟器。它采用在普通芯铧式播种开沟器触土表面设计出鳞片型结构和凸包型结构而形成的，这两种仿生结构使其具有减轻土壤粘附和降低工作阻力的功能。

本发明由芯铧1、铧柄2、翼板3、连接板4、输种管5和护种罩6组成，其特征在于芯铧1前部基体9的上表面规律分布有鳞片型几何结构7和凸包型几何结构8，鳞片型几何结构7和凸包型几何结构8两者中心距L为5～25mm。

本发明是基于土壤洞穴动物穿山甲的鳞片表面结构和凸包型结构具有耐磨、减粘、降阻的特征，根据优化分析和几何测量所确定的。

所述的鳞片型几何结构7的表面形状为中心对称六边形结构：与六边形对称轴相接的边长为L1，L1为1～20mm，与六边形对称轴平行的边长为L2，L2为1～30mm，两个边长L1的夹角为α₁，α₁为120～130°，边长L1和边长L2的夹角为α₂，α₂为100～110°，鳞片型几何结构7的高度H1为1～4mm，侧面倾角δ为55～70°；鳞片型几何结构7上表面为棱纹型结构，其仿生结构形状表达式为：y＝asin(bx+c)；

其中：x表示棱纹的长度尺寸，y表示棱纹的高度尺寸，a为振幅，b为频率，c为初相位，0<a≤5，0<bx+c<π，0≤x≤8。

所述的凸包型几何结构8，其包与底面圆滑过渡，设底面为水平光滑表面，该平面的数学方程为Z＝0，在三维欧式空间XYZ中，以XY平面为底，Z为竖轴，在坐标原点处一个“包”的方程为：

式中：x、y、z分别表示在三维欧式空间XYZ中三个垂直坐标轴上的取值，R为顶面圆半径，R＝1～4mm；R+r为底面圆半径，R+r＝5～10mm；h为凸包高度，h＝1～4mm；调节R、r与h参数的大小，可得出不同形状及大小的凸包。

所述的鳞片型几何结构7和凸包型几何结构8与基体9加工成一体。

本发明具有很好的减轻土壤粘附和降低工作阻力的技术效果，可提高播种和施肥质量，减少动力消耗。

附图说明

图1是仿生芯铧式播种开沟器主视图

图2是仿生芯铧式播种开沟器俯视图

图3是图2中A—A向剖视图

图4是图2中B—B向剖视图

图5是鳞片型几何结构的平面模型

图6是鳞片型和凸包型几何结构的局部剖视图

图7是芯铧式播种开沟器的几何参数示意图

图8是芯铧式播种开沟器的几何参数示意图

其中：1.芯铧 2.铧柄 3.翼板 4.连接板 5.输种管 6.护种罩 7.鳞片型几何结构 8.凸包型几何结构 9.基体

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细介绍：

如图1，芯铧式播种开沟器竖直边长H＝80～140mm，水平边长L＝130～170mm，脊线曲率半径R1＝250～350mm，鳞片型几何结构7的表面形状为对称六边形结构：边长L1＝1～20mm，L2＝1～30mm,内角α₁＝120～130°，内角α₂＝100～110°，凸包型几何结构8，顶面圆半径R＝1～4mm；底面圆半径R+r＝5～10mm；凸包高度h＝1～4mm。两仿生结构鳞片型几何结构7和凸包型几何结构8中心距L＝5～25mm。

如图5，铧式基体9厚D＝2～4mm，鳞片型几何结构7的高度H1＝1～4mm,侧面倾角δ＝55°～70°。鳞片型几何结构7的表面仿生结构形状为：y＝asin(bx+c)。其中:a为振幅，b为频率，c为初相位，0＜a≤5，0<bx+c<π，0≤x≤8。

如图7，斜切角γ＝60～75°，幅宽B＝120～180mm。

如图8，芯铧式播种开沟器竖直边长H＝80～140mm，入土角a＝15°～25°，隙角ε＝5°。

实验表明，在相同的工况下，具有本发明所述的仿生结构的芯铧式播种开沟器与普通形态和非组合式的钢质芯铧式播种开沟器相比，工作效率提高8～12％，摩擦阻力减少10～17％。

Claims

1.一种仿生芯铧式播种开沟器，由芯铧(1)、铧柄(2)、翼板(3)、连接板(4)、输种管(5)和护种罩(6)组成，其特征在于芯铧(1)前部基体(9)的上表面规律分布有鳞片型几何结构(7)和凸包型几何结构(8)，鳞片型几何结构(7)和凸包型几何结构(8)两者中心距L为5～25mm；所述的鳞片型几何结构(7)的表面形状为中心对称六边形结构：与六边形对称轴相接的边长为L₁，L₁为1～20mm，与六边形对称轴平行的边长为L₂，L₂为1～30mm，两个边长L₁的夹角为α₁，α₁为120～130°，边长L₁和边长L₂的夹角为α₂，α₂为100～110°，鳞片型几何结构的高度H₁为1～4mm，侧面倾角δ为55～70°；鳞片型几何结构上表面为棱纹型结构，其仿生结构形状表达式为：y＝asin(bx+c)；

其中:x表示棱纹的长度尺寸，y表示棱纹的高度尺寸，a为振幅，b为频率，c为初相位，0<a≤5，0<bx+c<π，0≤x≤8。

2.按权利要求1所述的仿生芯铧式播种开沟器，其特征在于所述的凸包型几何结构(8)，其“包”与底面圆滑过渡，设底面为水平光滑表面，该平面的数学方程为Z＝0，在三维欧式空间XYZ中，以XY平面为底，Z为竖轴，在坐标原点处一个“包”的方程为：

式中：x、y、z分别表示在三维欧式空间XYZ中三个垂直坐标轴上的取值，R为顶面圆半径，R＝1～4mm；R+r为底面圆半径，R+r＝5～10mm；h为凸包高度，h＝1～4mm。