具有仿生结构的玉米根茬切割装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属农业收获机械技术领域，具体涉及一种具有仿生结构的玉米根茬切 割装置。
【背景技术】
[0002] 玉米根茬收获技术近年来得到长足的发展，根茬收获过程中首要步骤是将根茬与 土壤分离，而后完成捡拾、脱土等工作。由于玉米根系庞杂，根茬会裹挟大量土壤，形成复杂 的根土复合体。传统的直刃或带有锯齿的切割刀片，在切割过程中会消耗大量能量，同时影 响根茬收获的整体效率，所以减小机具切割根茬的阻力，提高其耐磨性，是提高根茬收获机 具生产率，降低成本的关键。
[0003] 蝉是我国北方地区常见的一种昆虫，蝉若虫于5月下旬至8月中下旬钻出土壤完 成蜕变。研究发现，蝉若虫在地下30-50mm通过挖洞方式爬到地面，在其挖洞过程中负责挖 掘工作的是一对前爪。经过漫长的自然选择过程，蝉若虫前爪在挖掘、切割土壤方面有着得 天独厚的优势，蝉若虫切挖土壤的过程中要切割与土壤裹挟在一起的植物根系，这一过程 与根茬切割装置切割根茬十分相似，因此，蝉若虫前爪独特的齿状结构和沟壑结构为根茬 切割部件设计提供了仿生原型。通过逆向工程技术，提取蝉若虫前爪锯齿状结构的轮廓曲 线，将其应用到玉米根茬切割工作部件中，这为改进玉米根茬切割工作部件，为玉米根茬切 割的高质量、高效率、低功耗作业提供了设计依据。
【发明内容】
[0004] 本实用新型的目的在于提供一种切割根茬阻力小、工作能耗低，能提高根茬收获 机工作效率的具有仿生结构的玉米根茬切割装置。
[0005] 本实用新型的仿生结构来自于蝉若虫前爪锯齿状结构和蝉若虫前爪沟壑结构，这 些结构有助于蝉若虫在切割土壤过程中降低阻力。
[0006] 本实用新型由连接架1、左侧刀杆2、切茬刀片3、右侧刀杆4组成，其中右侧刀杆4 的上部经螺栓与连接架1的左套管10固接，右侧刀杆4的下端固接于切茬刀片3的孔III15 位置；左侧刀杆2的上部经螺栓与连接架1的右套管9固接，左侧刀杆2的下端固接于切茬 刀片3的孔II 17位置；所述的切茬刀片3由切茬刀片基体18和切齿20组成，其中切茬刀 片基体18呈梯形，切茬刀片基体宽度d为70-160mm，切茬刀片刀刃宽度c为10-40mm， 切茬刀片刀刃角Φ为20-45°，切茬刀片基体厚度比为10--15111111，切茬刀片基体18梯形 底边与侧边的夹角Θ为55-70°，切茬刀片基体18上设有孔III 15和孔II 17,孔III 15和 孔II 17之间设有2-5个凹槽16,孔III 15和孔II 17对称设于凹槽16两边，且孔III 15中 心和孔II 17中心的连线与凹槽16垂直，且与奇数的中间凹槽16的中心点相交，若凹槽16 为偶数，则孔III 15中心和孔II 17中心的连线与两个中间凹槽纵向中心线的中点相交；孔 III 15和孔II 17的中心距e为90-150mm，孔III 15和孔II 17的直径为12mm ;切茬刀片基体 18的梯形底边与凹槽16的夹角β为40-60°，凹槽16的纵向、左侧刀杆2和右侧刀杆4 中侧刀刀刃角α的朝向与切茬刀片3工作时的前进方向一致，每两个凹槽16的凹槽间距 a为8-30mm ;切茬刀片3的底边与水平面的夹角η为10-15° ;切茬刀片刀刃19前部为切 齿20,切齿20的个数为6-50,切齿20外缘轮廓的曲线单元21的函数表达式为：
[0008] 其中：66· 7〈χ〈82· 5 ;
[0009] 曲线单元21的宽度为8-40mm，在保持宽高比不变的情况下放大或缩小；曲线单元 21按直线型连续排布，总宽度则为切茬刀片刀刃长度L，切茬刀片刀刃长度L为48-400mm ; 凹槽16的宽度b与曲线单元21的宽度之比为1 :1，凹槽16的深度h2与曲线单元21的宽 度之比为1:5 ;凹槽16的个数为切齿20个数的0. 1-0. 2倍。
[0010] 所述的连接架1由连接板7、左套管10组成，右套管9和左套管10对称固接于连 接板7的中部两边，连接板7上设有六个孔I 8,右套管9上设有两对右螺栓对孔6,左套管 10上设有两对左螺栓对孔5。
[0011] 所述的左侧刀杆2上部设有四个左孔11，左侧刀杆2下部前端设有左侧刀12,侧 刀刀刃角α为30-60°。
[0012] 所述的右侧刀杆4上部设有四个右孔13,右侧刀杆4下部前端设有右侧刀14,侧 刀刀刃角 α为30-60°。
[0013] 本实用新型的有益效果：
[0014] 采用本实用新型的切茬刀片对玉米根茬的切割实验证明，与传统刀片相比，本实 用新型可使切割玉米根茬的功耗降低近6%，并且提高了刀片的耐磨性和工作效率。
[0015] 本实用新型将土壤穴居昆虫的爪部挖掘曲线应用到传统的农业土壤耕作部件上， 解决了玉米根茬根茬切割困难的问题。其结构相对简单，切割阻力小，效率高。不仅适用于 玉米根茬的收获，对于一些需要挖掘收获的农作物，如马铃薯、木薯、花生等，也可以进行挖 掘。
【附图说明】
[0016] 图1为具有仿生结构的玉米根茬切割装置的结构示意图
[0017] 图2为连接架的结构示意图
[0018] 图3为左侧刀杆的结构示意图
[0019] 图4为右侧刀杆的结构示意图
[0020] 图5为侧刀刀刃角的示意图
[0021] 图6为切茬刀片的结构示意图
[0022] 图7为凹槽尺寸标识示意图
[0023] 图8为图6中A-A向截面视图
[0024] 图9为切茬刀片的底边与水平面的夹角示意图
[0025] 图10为曲线单元示意图
[0026] 其中：1.连接架2.左侧刀杆3.切茬刀片4.右侧刀杆5.左螺栓对孔6.右螺 栓对孔7.连接板8.孔I 9.右套管10.左套管11.左孔12.左侧刀13.右孔14.右 侧刀15.孔III 16.凹槽17.孔II 18.切茬刀片基体19.切茬刀片刀刃20.切齿21.曲 线单元
[0027] a_凹槽间距b_凹槽宽度c切茬刀片刀刃宽度d-切茬刀片基体宽度L-切茬刀 片刀刃长度Ii1切茬刀片基体厚度h 2凹槽深度α-侧刀刀刃角β-切茬刀片基体底线 与凹槽的夹角Θ-仿生切茬刀片基体底线与侧边的夹角Φ-切茬刀片刀刃角η-切茬刀 片的底边与水平面的夹角
【具体实施方式】
[0028] 以下结合附图对本实用新型进行进一步详细说明。
[0029] 实施例1
[0030] 本实例的具有仿生结构的玉米根茬切割装置参阅图1至图10。本实施例的特点是 由连接架1、左侧刀杆2、切茬刀片3、右侧刀杆4组成，其中右侧刀杆4的上部经螺栓与连 接架1的左套管10固接，右侧刀杆4的下端固接于切茬刀片3的孔III 15位置；左侧刀杆2 的上部经螺栓与连接架1的右套管9固接，左侧刀杆2的下端固接于切茬刀片3的孔II 17 位置；
[0031] 所述的切茬刀片3由切茬刀片基体18和切齿20组成，其中切茬刀片基体18 呈梯形，切茬刀片基体宽度d为77mm(设计范围为70-160mm)，切茬刀片刀刃宽度c为 27.5mm(设计范围为10-40mm)，切茬刀片刀刃角Φ为20° (设计范围为20-45° )，切茬 刀片基体厚度比为IOmm(设计范围为10-15mm)，切茬刀片基体18梯形底边与侧边的夹角 Θ为70° (设计范围为55-70° )，切茬刀片基体18上设有孔III15和孔II 17,孔III1