專利名稱：農(nóng)業(yè)機(jī)械觸土部件耦合仿生表面的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種農(nóng)業(yè)機(jī)械觸土部件耦合仿生表面。
背景技術(shù)：
耕作工具的發(fā)明是人類歷史上的重要事件，人類為提高耕作工具的工作效率和質(zhì)量做了長時(shí)間的改進(jìn)，如我國著名的陽城犁鏡采用白口鐵制造，具有良好的耐磨性和脫土減阻性能。隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的快速發(fā)展，耕作速度大大提高，耕作環(huán)境越來越復(fù)雜，對于耕作工具性能，尤其是觸土耕作部件的性能提出了越來越高的要求，而白口鐵等材料的脆性限制了其在高速、沖擊工況的應(yīng)用。為了滿足高速耕作條件下的對于觸土部件機(jī)械性能的影響，目前往往以65Mn等優(yōu)質(zhì)鋼材，采用冷加工方法生產(chǎn)。但加工成本較高，耐磨性也比白口鐵差，使用壽命受到了一定的影響。在提高觸土部件的耐磨性，降低生產(chǎn)成本和耕作阻力等方面，國內(nèi)外均有專利報(bào)道。目前，專利成果主要集中在材料改性和仿生技術(shù)應(yīng)用兩個(gè)方面?！ひ?、在材料改性方面I、中國專利申請?zhí)?1133458. 4，公告日為2005. 01.26。發(fā)明名稱為“仿生非光滑耐磨復(fù)合涂層及其制備方法”公開了一種非光滑耐磨復(fù)合涂層以多元銅基釬料作粘結(jié)合金，將增強(qiáng)耐磨硬質(zhì)點(diǎn)顆粒與基體鋼連接，在基體鋼的表面形成一非光滑耐磨復(fù)合涂層，多元銅基釬料的成分為鋅，錳，鎳，錫，硅，稀土，余量銅；釬劑的成分為硼酸與硼砂的混合物，并加入少量氟化物；增強(qiáng)耐磨硬質(zhì)點(diǎn)顆粒的成分為碳化物，粒度為50 100目，加入總量在20 80Wt%。非光滑耐磨復(fù)合涂層的制備方法將多元銅基釬料按上述組成成分的配制冶煉后，制成顆粒大小為20 80目粉末，按質(zhì)量百分比30 70%與20 80%的碳化鎢、碳化鈦、碳化硅中的一種、二種或三種以及釬劑I 3均勻混合，通過加熱多元銅基釬料和釬劑熔化后，多元銅基釬料將硬質(zhì)點(diǎn)釬焊在基體碳鋼表面形成一非光滑耐磨復(fù)合涂層，以提高出土機(jī)械部件的耐磨性。2、中國專利申請?zhí)?1106940. 2，公告日為1994. 01. 26，發(fā)明名稱為“高壽命采掘元件耐磨材料及其制造方法”公開了一種耐磨材料，用于農(nóng)業(yè)、礦山、國防等工程機(jī)械中采掘元件的加工，以一般鋼材為母材，表面噴焊一層過渡層和一層耐磨層，過渡層含Cr、B、Si、Ni組份，耐磨層為WC和粘接金屬的融熔物，其中WC含量50 70%，粘結(jié)金屬含Cr、B、Si、Cu、Ni組分。二、在仿生技術(shù)應(yīng)用方面I、中國專利申請?zhí)?201010166033. 5，公告日為2010. 09. 22，發(fā)明名稱為“一種具
有耐磨幾何結(jié)構(gòu)表面的錐形觸土部件”公開了一種具有耐磨幾何結(jié)構(gòu)表面的錐形觸土部件，該部件由基體和基體表面分布的仿生幾何結(jié)構(gòu)單元組成，所述的仿生幾何結(jié)構(gòu)單元包括凸包型、凹坑型、環(huán)形凸肋條型、環(huán)形凹肋條型、螺旋凸包型、螺旋凹坑型、螺旋凸肋條型和螺旋凹肋條型。2、中國專利申請?zhí)?01010166033. 5，公告日為2009. 12. 16，發(fā)明名稱為“仿生減阻起壟器鏟面及其設(shè)計(jì)方法”公開了一種仿生減阻起壟器鏟面，該鏟面為以y=-0. 0148x2+0. 86563x-l. 51為脊線，y=-0. 0054Z2+30. 49為素線，素線沿脊線所形成的曲面。3、中國專利申請?zhí)?200810050347. 1，公告日為2010. 03. 17，發(fā)明名稱為“棱紋型
仿生耐磨結(jié)構(gòu)表面”公開了一種仿生耐磨結(jié)構(gòu)表面，特別是涉及一種棱紋型仿生耐磨幾何結(jié)構(gòu)表面。本發(fā)明是基于土壤洞穴動(dòng)物穿山甲的鱗片表面具有耐土壤磨料磨損的幾何結(jié)構(gòu)特征，其目的是解決現(xiàn)有的與散體物料接觸部件的磨損問題。該仿生耐磨結(jié)構(gòu)表面是將原有設(shè)備或構(gòu)件與接觸物料的表面改變結(jié)構(gòu)，在表面上增設(shè)一系列的具有一定幾何參數(shù)和間距的棱紋形結(jié)構(gòu)。其仿生耐磨結(jié)構(gòu)形狀為y = asin(bx+c)。其中,a_振幅,b_頻率,c_初相位，0 < a < 12mm,0 ^ bx_c ^ n ,0 ^ x ^ 20mm。棱紋間距0 < L < 30mm。 現(xiàn)有技術(shù)方案可知，對于以農(nóng)業(yè)機(jī)械觸土耕作部件為代表受磨粒磨損嚴(yán)重的部件，提高其耐磨性的主要方法是優(yōu)化材料和應(yīng)用仿生技術(shù)，事實(shí)證明均是行之有效的，但這兩種方法的一般需要在生產(chǎn)過程中進(jìn)行二次加工乃至多次加工，大大增加了部件的生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要解決目前農(nóng)業(yè)機(jī)械觸土耕作部件耐磨性較差，生產(chǎn)成本較高的問題，而提供一種農(nóng)業(yè)機(jī)械觸土部件耦合仿生表面。本發(fā)明是由仿蜣螂體表微凸的仿生凸起結(jié)構(gòu)和仿鯨類頭部輪廓的仿生條狀凸起結(jié)構(gòu)組成；每個(gè)仿蜣螂體表微凸的仿生凸起結(jié)構(gòu)的外形輪廓符合以下數(shù)學(xué)表達(dá)式x2+y2+z2=R2其中的x、y和z為三維坐標(biāo)系中的X軸、y軸和z軸；其中R〈4mm ;仿生凸起結(jié)構(gòu)高H〈2mm,仿生凸起結(jié)構(gòu)中心間距L〈25mm。在仿生凸起結(jié)構(gòu)的頂端為平臺或凹坑，平臺或凹坑直徑凹坑呈半球狀，凹坑半徑r2〈2mm,凹坑深度HiUmm。如圖I和圖2所示；相鄰仿生凸起結(jié)構(gòu)按照菱形方式排列，菱形排列中較小夾角角度為e，30°〈 0〈60°，相鄰仿生凸起結(jié)構(gòu)間距離為L，仿生凸起結(jié)構(gòu)間距L與仿生凸起結(jié)構(gòu)高度H滿足以下關(guān)系
權(quán)利要求
1.一種農(nóng)業(yè)機(jī)械觸土部件耦合仿生表面，其特征在于是由仿蜣螂體表微凸的仿生凸起結(jié)構(gòu)和仿鯨類頭部輪廓的仿生條狀凸起結(jié)構(gòu)組成； 每個(gè)仿蜣螂體表微凸的仿生凸起結(jié)構(gòu)的外形輪廓符合以下數(shù)學(xué)表達(dá)式 x2+y2+z2=R2 其中的x、y和z為三維坐標(biāo)系中的X軸、y軸和z軸； 其中R〈4mm ;仿生凸起結(jié)構(gòu)高H〈2mm,仿生凸起結(jié)構(gòu)中心間距L〈25mm。在仿生凸起結(jié)構(gòu)的頂端為平臺或凹坑，平臺或凹坑直徑凹坑呈半球狀，凹坑半徑r2〈2mm,凹坑深度H1Umm;所述相鄰仿生凸起結(jié)構(gòu)按照菱形方式排列，菱形排列中較小夾角角度為0，30°〈 0〈60° ;仿螺螂體表微凸的仿生凸起結(jié)構(gòu)應(yīng)用于部件的表面； 每個(gè)仿鯨類頭部輪廓的仿生條狀凸起結(jié)構(gòu)的截面輪廓線符合如下數(shù)學(xué)表達(dá)式
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種農(nóng)業(yè)機(jī)械觸土部件耦合仿生表面，其特征在于所述相鄰仿蜣螂體表微凸的仿生凸起結(jié)構(gòu)間距離為L，仿生凸起結(jié)構(gòu)間距L與仿生凸起結(jié)構(gòu)高度H滿足以下關(guān)系 2<^<8 H 菱形排列中較長的對角線與耕作過程中土壤運(yùn)動(dòng)方向平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種農(nóng)業(yè)機(jī)械觸土部件耦合仿生表面，其特征在于所述部件表面及仿蜣螂體表微凸的仿生凸起結(jié)構(gòu)和仿鯨類頭部輪廓的仿生條狀凸起結(jié)構(gòu)為白口鐵，部件芯部為球墨鑄鐵。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種農(nóng)用機(jī)械觸土部件耦合仿生表面，其是由仿蜣螂體表微凸的仿生凸起結(jié)構(gòu)和仿鯨類頭部輪廓的仿生條狀凸起結(jié)構(gòu)組成；每個(gè)仿蜣螂體表微凸的仿生凸起結(jié)構(gòu)的外形輪廓符合以下數(shù)學(xué)表達(dá)式x2+y2+z2=R2；相鄰仿生凸起結(jié)構(gòu)按照菱形方式排列，菱形排列中較小夾角角度為θ，30o<θ<60o，仿蜣螂體表微凸的仿生凸起結(jié)構(gòu)應(yīng)用于部件的表面；仿鯨類頭部輪廓的仿生條狀凸起結(jié)構(gòu)的截面輪廓線符合如下數(shù)學(xué)表達(dá)式仿鯨類頭部輪廓的仿生條狀凸起結(jié)構(gòu)應(yīng)用于部件的易損部位；部件表面及凸起結(jié)構(gòu)為白口鐵，部件芯部為球墨鑄鐵。
文檔編號A01C5/06GK102714951SQ20121024360
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月13日
發(fā)明者劉春喜, 莊健, 范旭輝, 賈洪雷, 馬云海, 齊江濤 申請人:吉林大學(xué)