[发明专利]一种马铃薯仿生挖掘铲

说明书

一种马铃薯仿生挖掘铲属农业机械技术领域，本发明是一种基于鼹鼠爪趾、穿山甲鳞片、茅草叶缘结构的仿生挖掘铲，由入土段、升土段和安装段组成，每段之间光滑连接，入土段为等腰三角形平面，三角形两腰设有与挖掘铲背面呈30°夹角的斜面，然后加工出夹角为60°的锯齿；升土段曲面为仿生曲面，升土段正面设有九个仿生凸棱呈扇形等间距排列，两相邻凸棱间的夹角为7.5°，每两个凸棱之间设有扇形漏土孔；安装段为矩形平面，其上加工有3个螺栓沉头孔。本发明可有效降低马铃薯挖掘过程中挖掘铲工作阻力大、黏土严重以及薯土分离效果不理想等不良影响，能显著提高马铃薯收获机械的工作效率，且能耗低、材料省。

技术领域

本发明属于农业机械技术领域，具体涉及一种马铃薯仿生挖掘铲。

背景技术

马铃薯的挖掘是其收获的重要工序，挖掘铲的工作性能直接影响着马铃薯的收获效果，要求其具有较好的碎土能力和挖掘阻力，在扰动尽量少的土壤的情况下将马铃薯挖起，并尽可能的减少黏土和缠草，同时使薯土分离尽可能彻底以及最大限度地减少遗漏和伤薯。现有的马铃薯挖掘铲以平面铲、凹面铲、槽式铲、栅条铲为主，这些挖掘铲要么容易缠草和黏土，要么薯土分离效果不理想，使得机器能耗较高。而随着马铃薯种植规模的不断扩大，这些传统形式的挖掘铲已逐渐难以实现高强度的连续工作，因此，设计出碎土能力强、薯土分离效果好、伤薯率较低、不易缠草和黏土、挖掘阻力小的新型挖掘铲是很有必要的。

一些动物或植物的某些器官或结构，在挖掘和切割过程中表现出了优异的工作性能，这与挖掘铲的挖掘过程有一定的相似性：例如鼹鼠等土壤动物的爪趾呈铲形，与挖掘铲非常相像，长期挖掘后仍表现出良好的工作性能；穿山甲鳞片在横纵方向存在着凸起，使得穿山甲在土壤中活动后很少黏土；螳螂前足胫节外缘、茅草叶片外缘存在着锯齿结构，表现出良好的切割性能。上述这些结构对马铃薯挖掘铲的设计提供了良好的仿生依据。

发明内容

本发明的目的在于解决现有马铃薯挖掘铲工作阻力大、容易缠草和黏土、薯土分离效果不理想等问题，提出了一种基于鼹鼠爪趾、穿山甲鳞片、茅草叶缘结构的仿生挖掘铲，以降阻减耗，提高挖掘铲工作效率。

本发明挖掘铲的外轮廓由ab段直线、bc段曲线、cd段直线、df段直线、fg段直线、gh段曲线、ha段直线顺序首尾光滑连接而成，其中a、b、h、a点连接形成入土段A，b、c、g、 h、b点连接形成升土段B，c、d、f、g、c点连接形成安装段C。

安装段C、升土段B和入土段A为关于挖掘铲上ae中线的对称结构。

升土段B的bc段曲线和gh段曲线为仿生曲线G。

入土段A为等腰三角形，三角形高L₁为40-50mm，三角形的ab和ah两腰上加工出斜面8 后对称设有锯齿7，斜面8与挖掘铲背面D的夹角β为30°，锯齿7为等边三角形，三角形边长L₃为5mm，三角形铲尖处两侧设有2-3个锯齿的空白。

升土段B曲面为仿生曲面，升土段B正面上对称设有5个长凸棱2、2个中长凸棱4、2个短凸棱6和4个大漏土孔3、2个小漏土孔5。

安装段C、升土段B的宽度和入土段A三角形底边bh的长度W均为160-180mm；安装段C、升土段B和入土段A的厚度H均为6-8mm；安装段C的长度L₂为90-100mm；安装段C 上设有3个沉头孔1，3个沉头孔1关于挖掘铲上ae中线呈三角形对称布置，其中左右2个沉头孔的间距L₆为80-100mm、与安装段C上端df直线的间距L₅为25-35mm，中间的沉头孔与安装段C上端df直线的间距L₄为55-65mm；挖掘铲的安装角α为25-30°。

所述升土段B的仿生曲线G的方程式为：

其中：102mm≤x≤240mm；