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一種薯類仿生挖掘鏟片.pdf

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一種 薯類 仿生 挖掘
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摘要
申請專利號:

CN201810039824.8

申請日:

20180116

公開號:

CN108243701A

公開日:

20180706

當前法律狀態:

有效性:

審查中

法律詳情:
IPC分類號: A01D13/00 主分類號: A01D13/00
申請人: 西華大學
發明人: 廖敏,李曉鵬,胡奔,陶金京,潘群林,梁劍,王霜
地址: 610039 四川省成都市金牛區土橋金周路999號
優先權: 2017103236293
專利代理機構: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 代理人: 李林合;李蕊
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201810039824.8

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明公開了一種薯類仿生挖掘鏟片,其包括鏟柄,鏟柄的前端設置有鏟尖,鏟尖包括上鏟面和下鏟面;上鏟面包括仿鼴鼠前爪第一趾外輪廓的曲線段AB和曲線段BC;下鏟面包括仿鼴鼠第一趾內輪廓的曲線段DE和曲線段EF;鏟尖的前端設置有復合楔形刃口。本發明將薯類仿生挖掘鏟片的上鏟面和下鏟面分別采用鼴鼠前爪第一趾的外、內輪廓仿生設計,被挖起的土壤沿鏟面上升過程中將被折彎破壞,有挖掘碎土的效果,且減小了挖掘鏟的挖掘阻力;復合楔形鏟尖對土壤的切削作用明顯,既有良好的減阻性能又起到一定的碎土作用;本發明拆卸方便,易于維護。

權利要求書

1.一種薯類仿生挖掘鏟片,其特征在于:包括鏟柄(2),所述鏟柄(2)的前端設置有鏟尖(1),所述鏟尖(1)包括上鏟面(11)和下鏟面(12);所述上鏟面(11)包括仿鼴鼠前爪第一趾外輪廓的曲線段AB和曲線段BC;所述下鏟面(12)包括仿鼴鼠第一趾內輪廓的曲線段DE和曲線段EF;所述鏟尖(1)的前端設置有復合楔形刃口。2.根據權利要求1所述的薯類仿生挖掘鏟片,其特征在于:所述曲線段AB的形狀方程為y=-0.012358x+1.39204448x+0.621465764,其中x和y均為直角坐標系中的坐標值,且0≤x≤18.8412。3.根據權利要求1或2所述的薯類仿生挖掘鏟片,其特征在于:所述曲線段BC的形狀方程為y=22.57797094ln(5x)-80.16552562,其中x和y均為直角坐標系中的坐標值,且18.8412≤x≤70。4.根據權利要求1所述的薯類仿生挖掘鏟片,其特征在于:所述曲線段DE的形狀方程為y=-0.06147765x+2.77477391x+2.81686312,其中x和y均為直角坐標系中的坐標值,且0≤x≤15.4193。5.根據權利要求1或4所述的薯類仿生挖掘鏟片,其特征在于:所述曲線段EF的形狀方程為y=21.7072613ln(5x)-63.33398672,其中x和y均為直角坐標系中的坐標值,且15.4193≤x≤66.4777。6.根據權利要求1所述的薯類仿生挖掘鏟片,其特征在于:所述復合楔形刃口包括設置在所述曲線段AB前端的主切削刃(13),所述主切削刃(13)與所述曲線段DE前端之間設置成主刀面(15);所述主切削刃(13)的兩側均設置有副切削刃(14)和副刀面(16)。7.根據權利要求6所述的薯類仿生挖掘鏟片,其特征在于:所述主刀面(15)與上鏟面(11)之間的夾角位于25°~35°之間;兩個所述副切削刃(14)之間的夾角位于25°~35°之間;兩個所述副刀面(16)與所述上鏟面(11)之間的夾角均位于80°~90°之間。8.根據權利要求1、6或7任一所述的薯類仿生挖掘鏟片,其特征在于:所述鏟柄(2)包括與所述鏟尖(1)的后端相連接的鏟臺(21),所述鏟臺(21)的后端設置有至少一根柵條(22);所述鏟臺(21)的下側設置有連接套筒(23),所述連接套筒(23)的左右兩端分別設置有兩個對稱的四分之一槽,且左右兩端的槽相差90°。9.根據權利要求8所述的薯類仿生挖掘鏟片,其特征在于:所述鏟臺(21)與連接套筒(23)之間設置有加強筋(24)。

說明書

技術領域

本發明涉及農業機械技術領域,具體涉及一種薯類仿生挖掘鏟片。

背景技術

目前,在薯類作物收獲過程中,挖掘鏟的好壞直接影響著收獲機的整體性能和使用。現有的仿生挖掘鏟片結構形式簡單,仿生鏟面函數曲線單一,碎土能力差;在薯類挖掘過程中,挖掘鏟片挖掘阻力較大,能耗大,容易造成挖掘鏟片磨損;挖掘鏟片與機架連接方式大多為焊接固定連接,當挖掘鏟片在工作過程中受損后,拆裝和維護不方便,甚至需要換掉整個挖掘鏟片,使用成本較高。

研究表明,鼴鼠前肢發達,腳掌向外翻,有利爪,適于掘土,在鼴鼠的挖掘過程中,前肢爪插入土中,將土壤打碎,并將碎土向兩側扒開,其挖掘形式與挖掘鏟非常相似,因此采用仿生學原理,提取鼴鼠爪趾輪廓數據,通過曲線擬合,可以應用到挖掘鏟鏟面結構設計中。

發明內容

針對現有技術中的上述不足,本發明提供的一種薯類仿生挖掘鏟片解決了現有挖掘鏟片碎土能力差、阻力大、能耗大、容易造成挖掘鏟片磨損的問題。

為了達到上述發明目的,本發明采用的技術方案為:

提供一種薯類仿生挖掘鏟片,其包括鏟柄,鏟柄的前端設置有鏟尖,鏟尖包括上鏟面和下鏟面;上鏟面包括仿鼴鼠前爪第一趾外輪廓的曲線段AB和曲線段BC;下鏟面包括仿鼴鼠第一趾內輪廓的曲線段DE和曲線段EF;鏟尖的前端設置有復合楔形刃口。

進一步地,曲線段AB的形狀方程為y1=-0.012358x12+1.39204448x1+0.621465764,其中x1和y1均為直角坐標系中的坐標值,且0≤x1≤18.8412。

進一步地,曲線段BC的形狀方程為y2=22.57797094ln(5x2)-80.16552562,其中x2和y2均為直角坐標系中的坐標值,且18.8412≤x2≤70。

進一步地,曲線段DE的形狀方程為y3=-0.06147765x32+2.77477391x3+2.81686312,其中x3和y3均為直角坐標系中的坐標值,且0≤x3≤15.4193。

進一步地,曲線段EF的形狀方程為y4=21.7072613ln(5x4)-63.33398672,其中x4和y4均為直角坐標系中的坐標值,且15.4193≤x4≤66.4777。

進一步地,復合楔形刃口包括設置在曲線段AB前端的主切削刃,主切削刃與曲線段DE前端之間設置成主刀面;主切削刃的兩側均設置有副切削刃和副刀面。

進一步地,主刀面與上鏟面之間的夾角位于25°~35°之間;兩個副切削刃之間的夾角位于25°~35°之間;兩個副刀面與上鏟面之間的夾角均位于80°~90°之間。

進一步地,鏟柄包括與鏟尖的后端相連接的鏟臺,鏟臺的后端設置有至少一根柵條;鏟臺的下側設置有連接套筒,連接套筒的左右兩端分別設置有兩個對稱的四分之一槽,且左右兩端的槽相差90°。

進一步地,鏟臺與連接套筒之間設置有加強筋。

本發明的有益效果為:本發明將薯類仿生挖掘鏟片的上鏟面和下鏟面分別采用鼴鼠前爪第一趾的外、內輪廓仿生設計,被挖起的土壤沿鏟面上升過程中將被折彎破壞,有挖掘碎土的效果,且減小了挖掘鏟的挖掘阻力;復合楔形鏟尖對土壤的切削作用明顯,既有良好的減阻性能又起到一定的碎土作用;本發明拆卸方便,易于維護。

附圖說明

圖1為本發明的立體示意圖;

圖2為本發明的側視圖;

圖3為本發明鏟尖的P向視圖;

圖4為本發明的仿生輪廓曲線形狀示意圖。

其中:1、鏟尖;11、上鏟面;12、下鏟面;13、主切削刃;14、副切削刃;15、主刀面;16、副刀面;2、鏟柄;21、鏟臺;22、柵條;23、連接套筒;24、加強筋。

具體實施方式

下面對本發明的具體實施方式進行描述,以便于本技術領域的技術人員理解本發明,但應該清楚,本發明不限于具體實施方式的范圍,對本技術領域的普通技術人員來講,只要各種變化在所附的權利要求限定和確定的本發明的精神和范圍內,這些變化是顯而易見的,一切利用本發明構思的發明創造均在保護之列。

如圖1、圖2、圖3和圖4所示,該薯類仿生挖掘鏟片包括鏟尖1和鏟柄2,鏟尖1和鏟柄2通過鉚釘連接,有利于鏟尖1的上鏟面11向鏟柄2的表面平滑過渡;鏟尖1的鏟面由上鏟面11和下鏟面12組成,鏟尖1的上鏟面11模仿鼴鼠前爪第一趾的外輪廓,由曲線段AB和曲線段BC組成,鏟尖1的下鏟面12模仿鼴鼠前爪第一趾的內輪廓,由曲線段DE和曲線段EF組成,通過三維掃描測試試驗獲取了鼴鼠前爪第一趾內外輪廓數據,在直角坐標系中采用作圖法對內外輪廓數據分別描點連線得到內外輪廓曲線,鼴鼠前爪第一趾內外輪廓曲線可采用二次多項式函數y=ax2+bx+c和對數函數y=mlnx+n進行分段表達,最后根據最小二乘法原理,利用鼴鼠前爪第一趾內外輪廓數據得到各段曲線函數的系數a、b、c和m、n的值,所得曲線段AB的形狀方程為y1=-0.012358x12+1.39204448x1+0.621465764,其中0≤x1≤18.8412,曲線段BC的形狀方程為y2=22.57797094ln(5x2)-80.16552562,其中18.8412≤x2≤70,曲線段DE的形狀方程為y3=-0.06147765x32+2.77477391x3+2.81686312,其中0≤x3≤15.4193,曲線段EF的形狀方程為y4=21.7072613ln(5x4)-63.33398672,其中15.4193≤x4≤66.4777。

如圖4所示,將曲線段AB和曲線段BC在直角坐標系中進行首尾拼接即可得到上鏟面11的形狀,將曲線段DE和曲線段EF在直角坐標系中進行首尾拼接即可得到下鏟面12的形狀。需特殊說明的是,圖4僅表示仿生輪廓曲線(即上鏟面11和下鏟面12)的形狀,其并不表示鏟片的實際大小;且圖4中曲線段AC和曲線段DF之間的間距并不表示鏟片的實際厚度。

如圖1、圖2和圖3所示,鏟尖1的刃口為復合楔形刃口,由主切削刃13、副切削刃14、主刀面15和副刀面16組成,曲線段AB和曲線段DE的點A和點D相連接構成主刀面15,主刀面15和上鏟面11之間夾角為25°~35°,兩個副切削刃14之間夾角為25°~35°,兩個副刀面16和上鏟面11之間的夾角均為80°~90°;當鏟尖1挖掘土壤時,主切削刃13和副切削刃14分別切削土壤,有利于切碎土壤和減小切削阻力,被挖起的土壤沿二次多項式和對數函數曲線組成的鏟面上升過程中將被折彎破壞,有挖掘碎土的效果,且減小挖掘鏟的挖掘阻力。

參見圖1~2,鏟柄2包括鏟臺21、柵條22、連接套筒23和加強筋24,鏟臺21后端和柵條22焊接連接,鏟臺21前端與鏟尖1通過鉚釘連接,鏟臺21下面與連接套筒23焊接連接,連接套筒23呈圓筒形,兩端分別設置兩個對稱布局的四分之一槽,且兩端的槽相差90°布局,加強筋24分別與鏟臺21和連接套筒23焊接連接,以增加鏟柄2的強度。若干個本發明通過連接套筒23互相連接組成模塊化結構的挖掘鏟,使挖掘鏟方便拆卸,易于維護。

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