[发明专利]一种用于切割作物茎秆的仿生圆盘刀具

说明书

本发明公开了一种用于切割作物茎秆的仿生圆盘刀具，属于农业机械领域，包括两个相对转动的第一刀盘、第二刀盘，第一刀盘、第二刀盘分别由旋转圆盘和切割刀片组成，切割刀片形状为圆弧曲线结构，切割刀片刃口曲线上连续排布有若干个齿形结构；本发明以螳螂前足胫节弧形轮廓及其外缘体刺几何结构与排列形式作为仿生原型，设计圆盘刀具中切割刀片的切削面形状与仿生齿形刃口结构，与传统圆盘刀具相比本发明的一种用于切割作物茎秆的仿生圆盘刀具可使切割作业功耗减少约10％。

技术领域

本发明涉及农业机械领域，特别涉及一种用于切割作物茎秆的仿生圆盘刀具。

背景技术

切割器是农作物收获机械上重要组成部件之一，其性能的好坏对于收获作业的顺利进行和降低收获损失等都具有很大的作用。圆盘式切割器运转平稳，可靠性强，适用性广，尤其适于切割高大粗壮、含水率较高的作物茎秆如甘蔗、玉米等，且易于拆装、作业幅宽可调整。但是，圆盘刀具的功率消耗较大，而且尽管切削阻力会随着刃角的减小而降低，可过小的刃角又极易导致刀刃的破损失效，刀具使用寿命较短。所以，需要具有切割阻力小、作业能耗低、使用寿命长的切割部件。螳螂是昆虫界最优秀的捕食者之一，它能够捕食各种昆虫甚至是小型动物，其前足胫节形似镰刀尤为坚硬，能迅猛快速地砍切进入猎物体内。基于对螳螂前足的研究发现，螳螂胫节的这种砍切动作行为与收获机械上圆盘刀具旋转切割茎秆的作业机理有很大的相关性，其胫节几何形状及体刺的齿状结构与排列方式对圆盘切割刀具减阻降耗的仿生设计有一定的借鉴意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有切割阻力小、作业能耗低、使用寿命长的圆盘刀具。

本发明以螳螂前足胫节弧形轮廓及其外缘体刺几何结构与排列形式作为仿生原型，设计圆盘刀具中切割刀片的切削面形状与仿生齿形刃口结构。

一种用于切割作物茎秆的仿生圆盘刀具，包括两个相对转动的第一刀盘、第二刀盘，第一刀盘、第二刀盘分别由旋转圆盘和切割刀片组成，切割刀片形状为圆弧曲线结构，切割刀片刃口曲线上连续排布有若干个齿形结构；

其中旋转圆盘直径D与刀具整体外径M之比满足D/M＝0.5～0.75，旋转圆盘厚度F与切割刀片厚度E小于5mm，切割刀片个数Z取4～8个，切割刀片顶部宽度w与切割刀片安装端宽度L之比满足w/L＝0.6～1，切割刀片轮廓圆弧半径之比满足R＝D/2～M/2，齿形结构齿高h与切割刀片宽度w之比满足h/w＝0.08～0.3，齿形结构分布总长度占切割刀片刃口曲线长度的50％～90％，齿间隙s＝0.5～15mm，可随齿形结构齿高与齿形结构齿顶角进行调整；n代表转动的方向；

所述的齿形结构平面形状为三角形，齿面顶角a＝30°～60°，齿面前倾角β＝60°～120°，齿刃角θ≤40°。

本发明的有益效果：

本发明的仿生圆盘刀具，与传统圆盘刀具相比，能有效的降低切割阻力；减小作业功耗；提高工作效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的侧视图。

图3为本发明齿形结构示意图。

图4为本图1中的C处局部放大示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图4所示，一种用于切割作物茎秆的仿生圆盘刀具，包括两个相对转动的第一刀盘1、第二刀盘2，第一刀盘1、第二刀盘2分别由旋转圆盘3和切割刀片4组成，切割刀片4形状为圆弧曲线结构5，切割刀片4刃口曲线上连续排布有若干个齿形结构6；