专利名称：一种用于玉米秸秆切割具有仿生锯齿的锯条锯片的制作方法
技术领域：
本发明属于农业机械仿生技术领域，具体涉及农业机械中一种用于玉米秸杆切割具有仿生锯齿的锯条锯片。
背景技术：
我国玉米秸杆年产量约为6亿吨，是农作物生产系统中一项重要的生物质资源。秸杆的切割过程是秸杆与切割机具工作部件之间不断相互作用的过程。由于玉米秸杆切面特殊的组织结构会抵抗茎杆破坏，导致玉米秸杆切割过程中能量消耗高。而且秸杆切割机具作业工况十分恶劣、复杂，经常与土壤中砂石或农作物中的磨料发生摩擦磨损，造成切割机具工作部件的失效。目前，玉米秸杆的切割部件多为直刃刀或者带有锯齿的刀片，这些刀片在切割玉米秸杆的过程中消耗大量的能量。所以降低玉米秸杆切割能耗，提高玉米秸杆切割工作部件的耐磨性，是提高机具生产率和降低生产成本的关键技术。另外，对玉米秸杆实现高质、高效、低功耗的切割是实现保护性耕作的基本要求。研究发现，某些作物害虫有着特殊且有效的切割能力，比如幢虫。其中棉蝗是蝗虫常见的一种，主要以棉、竹、甘蔗、玉米、樟树、椰子、木麻黄等具有植物纤维结构的作物枝叶为食。研究发现棉蝗上颚切齿外缘轮廓具有特殊锯齿状结构，在进食时，棉蝗切齿与植物纤维直接作用，切断植物纤维。棉蝗物种在自然界中经过长时间的进化过程，其上颚切齿的外缘轮廓几何结构对切割植物纤维结构具有低能耗、高效和耐磨的优异性能，玉米秸杆的截面以植物纤维为主，该特性为玉米秸杆切割部件的仿生设计提供了仿生原型。通过逆向工程技术，获得棉蝗上颚切齿的外缘轮廓曲线，将其应用到玉米秸杆切割工作部件中，这为改进玉米秸杆切割工作部件，对玉米秸杆切割的实现高质、高效、低功耗作业提供了设计依据。
发明内容
为降低玉米秸杆切割工作部件的工作能耗，提高工作部件寿命，为玉米秸杆切割工作部件提供一种仿生曲线锯齿结构，所述的仿生曲线锯齿结构是一种仿棉蝗切齿外缘轮廓曲线锯齿结构。本发明采用的技术方案是:以蝗虫切齿外缘轮廓曲线作为仿生对象，将其特殊的几何结构特征应用到玉米秸杆切断工作部件锯齿的设计之中。本发明一种用于玉米秸杆切割具有仿生锯齿的锯条锯片，其锯条锯片上锯齿的曲线与棉蝗切齿外缘轮廓的曲线相似，其中单个曲线单元的三角函数多项表达式为:y=184.2sin (0.004499x+0.04364) +72.21sin (0.009018x+l.696) +48.33sin (0.0176x+2.394)+38.07sin(0.03065x_l.964)+11.13sin(0.07535x_0.5685)+13.37sin(0.037-92x-l.018) +2.744sin (0.06923x+0.3267) +11.63sin (0.04853x+4.342)，其中 0 彡 x 彡 667。所述的单个曲线单元的长度为6毫米至120毫米，且可在保持宽高比不变的情况下放大或缩小。
所述的曲线单元以直线型或圆环型连续排布。所述的曲线单元以直线型连续排布的直线总长度为6毫米至2000毫米。所述的曲线单元以圆环型连续排布的圆环半径为60毫米至400毫米。采用本发明的仿生锯齿对玉米秸杆的切割实验证明，与传统的由直线段或直线段与圆弧段组成的锯齿结构相比，本发明的锯齿曲线结构可使切割玉米秸杆的功耗降低近13%，并可减少夹锯现象，提高锯齿的耐磨性和工作效率。
图1是用于玉米秸杆切割具有仿生锯齿的锯条锯片单个曲线单元的示意2是曲线单元以直线型连续排布的往复式玉米秸杆切割直锯条及锯齿单个曲线单元局部放大的示意3是曲线单元以圆环型连续排布的旋转式玉米秸杆切割圆锯片及锯齿单个曲线单元局部放大的示意图
具体实施例方式以下结合附图对所述实施例进一步说明本发明的具体实施方式
。实施例1如图2所示，本实例为用于切割玉米秸杆的直线型连续排布仿棉蝗切齿外缘轮廓曲线锯齿结构的往复式锯条，其特点是:棉蝗切齿外缘轮廓曲线锯齿结构呈直线型连续阵列，锯条上锯齿的长度为375毫米，该长度`上有24组仿棉蝗切齿外缘轮廓曲线的锯齿单元。实施例2如图3所示，本实例为用于切割玉米秸杆的圆环型连续排布仿棉蝗切齿外缘轮廓曲线锯齿结构的旋转式圆锯片，其特点是:棉蝗切齿外缘轮廓曲线锯齿结构呈圆环型连续阵列，该圆盘锯的半径为280毫米，圆盘锯的周边长度上有58组仿棉蝗切齿外缘轮廓曲线的锯齿单元。
权利要求
1.一种用于玉米秸杆切割具有仿生锯齿的锯条锯片，其特征在于锯条锯片上锯齿的曲线与棉蝗切齿外缘轮廓的曲线相似，其中单个曲线单元的三角函数多项表达式为:y=184.2sin (0.004499x+0.04364)+72.21sin(0.009018x+l.696) +48.33sin(0.0176x+2.394) +38.07sin(0.03065X-1.964)+11.13sin(0.07535x_0.5685)+13.37sin(0.03792x_l.018)+2.744sin(0.06923x+0.3267)+11.63sin(0.04853x+4.342)，其中 0 彡 x 彡 667。
2.按权利要求1所述的用于玉米秸杆切割具有仿生锯齿的锯条锯片，其特征在于所述的单个曲线单元的长度为6毫米至120毫米，且可在保持宽高比不变的情况下放大或缩小。
3.按权利要求1所述的用于玉米秸杆切割具有仿生锯齿的锯条锯片，其特征在于所述的曲线单元以直线型或圆环型连续排布。
4.按权利要求3所述的用于玉米秸杆切割具有仿生锯齿的锯条锯片，其特征在于所述的曲线单元以直线型连续排布的直线总长度为6毫米至2000毫米。
5.按权利要求3所述的用于玉米秸杆切割具有仿生锯齿的锯条锯片，其特征在于所述的曲线单元以圆环型连续 排布的圆环半径为60毫米至400毫米。
全文摘要
一种用于玉米秸秆切割具有仿生锯齿的锯条锯片属农业机械仿生技术领域，本发明中锯齿的曲线与棉蝗切齿外缘轮廓的曲线相似，其中单个曲线单元的三角函数多项表达式为y=184.2sin(0.004499x+0.04364)+72.21sin(0.009018x+1.696)+48.33sin(0.0176x+2.394)+38.07sin(0.03065x-1.964)+11.13sin(0.07535x-0.5685)+13.37sin(0.03792x-1.018)+2.744sin(0.06923x+0.3267)+11.63sin(0.04853x+4.342)，其中0≤x≤667;与传统由直线段或直线段与圆弧段组成的锯齿结构相比，本发明的锯齿曲线结构可减小切割过程中的切割阻力，使切割玉米秸秆的功耗降低近13%，并可减少夹锯现象、提高锯齿的耐磨性和工作效率。
文档编号A01D45/02GK103069971SQ20131002387
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月22日 优先权日2013年1月22日
发明者贾洪雷, 李常营, 张智泓, 王刚, 刘昭辰, 齐江涛, 庄健, 范旭辉 申请人:吉林大学