專利名稱：仿生開溝器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)耕作機(jī)械上的開溝部件，特別是涉及一種仿生開溝器。
背景技術(shù)：
開溝部件是播種、施肥機(jī)具上的重要部件，它的工作性能直接影響著播種機(jī)和施肥機(jī)的工作，關(guān)系著種子和肥料在行內(nèi)和深度上的分布精度，關(guān)系著播種出苗率，關(guān)系著整機(jī)的平衡、穩(wěn)定與功耗。在免耕和少耕播種技術(shù)中，開溝部件粘土、纏草及開溝部件阻力增大問題更加突出，土壤粘附在開溝部件表面上會(huì)使開溝部件開出的溝形不整齊，深淺不一致，不僅直接影響著播種和施肥質(zhì)量，而且增大了開溝部件的工作阻力。由此可見，減粘降阻不僅可提高播種和施肥質(zhì)量，減小開溝部件工作阻力，而且對(duì)提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)綜合效益影響巨大。
研究發(fā)現(xiàn)，某些土壤洞穴動(dòng)物如小家鼠、田鼠、螻蛄、蜣螂、穿山甲等進(jìn)化出了發(fā)達(dá)的挖掘足，具有非常強(qiáng)的挖掘洞穴的本領(lǐng)，成為地面機(jī)械挖掘、切削、松土等方式的觸土作業(yè)部件仿生研究和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。超高分子量聚乙烯具有其它工程塑料無(wú)法比擬的防粘性、耐磨損、耐沖擊、耐化學(xué)藥品、自潤(rùn)滑等優(yōu)異性能，所以采用超高分子量聚乙烯及其復(fù)合材料等疏水性材料加工制造仿生開溝器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的解決現(xiàn)有開溝部件粘土、纏草及阻力增大等問題，提供一種新型結(jié)構(gòu)的超高分子量聚乙烯及其復(fù)合材料等疏水性材料的仿生開溝器。它采用在普通芯鏵式開溝器表面粘上一系列超高分子量聚乙烯及其復(fù)合材料的波文仿生結(jié)構(gòu)形態(tài)而成的，它的表面是幾何結(jié)構(gòu)表面，使其具有減輕土壤粘附和降低工作阻力的功能。
本發(fā)明的上述目的是按一下方案實(shí)現(xiàn)的，結(jié)合


如下一種仿生開溝器是由基體和其表面上的仿生幾何結(jié)構(gòu)單元組成，所說(shuō)的仿生幾何結(jié)構(gòu)單元為在開溝器基體表面規(guī)律分布的凸棱，凸棱的分布密度為其在基體表面上的幾何投影面積之和與所有棱端圍成的基體表面積之比為50-100％，凸棱的表面形狀為ρ2＝2a2cosλ，0≤φ≤π/2λ式中a-OF1，，-極角，ρ-極徑，λ-角度系數(shù)，λ取1～10區(qū)間。
所說(shuō)的凸棱的高度為3-5mm，寬度為5-10mm；凸棱間距M為0-20mm，凸棱的棱端距鏟體邊緣距離K為5-15mm，凸棱與切土面的夾角β為75-105°。
所說(shuō)的仿生幾何結(jié)構(gòu)單元和基體均使用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)及其復(fù)合且疏水性材料制作。
所說(shuō)的凸棱與基體可以加工成一體。
本發(fā)明具有減輕土壤阻力和動(dòng)力消耗的技術(shù)效果?？商岣卟シN和施肥質(zhì)量，減小開溝部件工作阻力。

圖1是仿生開溝器主視圖；圖2是仿生開溝器俯視圖；圖3是圖1中所示A-A向剖視圖；圖4(a)是圖1中所示B-B向剖視圖凸棱的一種結(jié)構(gòu)；圖4(b)是圖1中所示B-B向剖視圖凸棱的另一種結(jié)構(gòu)；圖5是凸棱的示意圖；圖6是凸棱與切土面夾角為75°的仿生開溝器主視圖；圖7是凸棱與切土面夾角為105°的仿生開溝器主視圖；圖8仿生幾何結(jié)構(gòu)開溝器示意圖。
圖中1.開溝器金屬基體2.仿生凸棱結(jié)構(gòu)3.超高分子量聚乙烯(UHMWPE)具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖所示實(shí)施例里一步說(shuō)明本發(fā)明具體內(nèi)容參閱圖1本發(fā)明所述的開溝器表面分布有棱型仿生幾何結(jié)構(gòu)，其上的棱型仿生幾何結(jié)構(gòu)單元使用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)及其復(fù)合材料等疏水性材料制作。所述的鏟體基體厚(H)為2mm；仿生幾何結(jié)構(gòu)單元的高度(T)為3-5mm、寬度(W)為5-10mm、棱端距鏟體邊緣距離(K)為5-15mm；凸棱間距(M)為0-20mm，凸棱與切土面的夾角(β)為75-105°，凸棱的分布密度為其在基體表面上的幾何投影面積之和與所有棱端圍成的基體表面積之比為50-100％。
所述的鏟型播種開溝器豎直邊長(zhǎng)(A)為108mm，水平邊長(zhǎng)(B)為170mm，斜邊長(zhǎng)(C)為253mm，鏟體基體厚(H)為2mm，棱端距鏟體邊緣距離(K)為10mm，兩片鏟片夾角(θ)為25°。參閱圖1、圖3、圖4。
凸棱的表面形狀如圖5所示，其數(shù)學(xué)描述式設(shè)為ρ2＝2a2cosλ，0≤φ≤π/2λ(1)式中a-OF1-極角，ρ-極徑λ-角度系數(shù)，λ取1～10區(qū)間實(shí)例1參閱圖6開溝器豎直邊長(zhǎng)(A)為108mm，水平邊長(zhǎng)(B)為170mm，斜邊長(zhǎng)(C)為253mm，鏟體基體厚(H)為2mm，材料為超高分子量聚乙烯及其復(fù)合材料等疏水性材料，基體和凸棱加工成一體，并與金屬基體粘接成一體，幾何結(jié)構(gòu)單元的高度(T)為3mm，寬度(W)為10mm，棱端距鏟體邊緣距離(K)為8mm，幾何結(jié)構(gòu)凸棱間距(M)為20mm，凸棱與切土面的夾角(β)為75°，兩片鏟片夾角(θ)為25°。
實(shí)例2參閱圖1開溝器豎直邊長(zhǎng)(A)為108mm，水平邊長(zhǎng)(B)為170mm，斜邊長(zhǎng)(C)為253mm，鏟體基體厚(H)為2mm，材料為超高分子量聚乙烯及其復(fù)合材料等疏水性材料，基體和凸棱加工成一體，并與金屬基體粘接成一體，幾何結(jié)構(gòu)單元的高度(T)為4mm，寬度(W)為7mm，棱端距鏟體邊緣距離(K)為10mm，幾何結(jié)構(gòu)凸棱間距(M)為10mm，凸棱與切土面的夾角(β)為90°，兩片鏟片夾角(θ)為25°。
實(shí)例3參閱圖7開溝器豎直邊長(zhǎng)(A)為108mm，水平邊長(zhǎng)(B)為170mm，斜邊長(zhǎng)(C)為253mm，鏟體基體厚(H)為2mm，材料為超高分子量聚乙烯及其復(fù)合材料等疏水性材料，基體和凸棱加工成一體，并與金屬基體粘接成一體，幾何結(jié)構(gòu)單元的高度(T)為5mm，寬度(W)為8mm，棱端距鏟體邊緣距離(K)為12mm，幾何結(jié)構(gòu)凸棱間距(M)為18mm，凸棱與切土面的夾角(β)為105°，兩片鏟片夾角(θ)為25°。
權(quán)利要求
1.一種仿生開溝器是由基體和其表面上的仿生幾何結(jié)構(gòu)單元組成，其特征在于所說(shuō)的仿生幾何結(jié)構(gòu)單元為在開溝器基體表面規(guī)律分布的凸棱，凸棱的分布密度為其在基體表面上的幾何投影面積之和與所有棱端圍成的基體表面積之比為50-100％，凸棱的表面形狀為ρ2＝2a2cosλ，0≤φ≤π/2λ式中a-OF1，，-極角，ρ-極徑，λ-角度系數(shù)，λ取1～10區(qū)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生開溝器，其特征在于所說(shuō)的凸棱的高度為3-5mm，寬度為5-10mm；凸棱間距M為0-20mm，凸棱的棱端距鏟體邊緣距離K為5-15mm，凸棱與切土面的夾角β為75-105°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的仿生開溝器，其特征在于所說(shuō)的仿生幾何結(jié)構(gòu)單元和基體均使用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)及其復(fù)合且疏水性材料制作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生開溝器，其特征在于所說(shuō)的凸棱與基體加工成一體。
全文摘要
本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)耕作機(jī)械上的開溝部件，特別是涉及一種仿生開溝器。其目的是解決現(xiàn)有開溝部件粘土、纏草及阻力增大等問題。該開溝器由基體和其表面上的仿生幾何結(jié)構(gòu)單元組成，所說(shuō)的仿生幾何結(jié)構(gòu)單元為在開溝器基體表面規(guī)律分布的凸棱，凸棱的分布密度為其在基體表面上的幾何投影面積之和與所有棱端圍成的基體表面積之比為50－100％，凸棱的表面形狀為ρ
文檔編號(hào)A01B13/16GK1973592SQ20061016326
公開日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2006年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月15日
發(fā)明者佟金, 馬云海, 陳東輝, 閆久林, 孫霽宇, 周江 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)