[实用新型]一种三七种苗仿生挖掘铲

说明书

一种三七种苗仿生挖掘铲属农业机械技术领域，本实用新型铲尖为曲线BCD和直线DB的连接部分，是仿穿山甲前爪中趾尖端的轮廓曲线段；铲面为直线BD、曲线DE、直线EF和曲线FB的连接部分，其剖面曲线是仿穿山甲前爪中趾剖面的内轮廓曲线段；铲面凸起为铲面凸起长条，是仿穿山甲身躯鳞片上的纵向棱纹凸起；铲背的剖面曲线GA是关于仿穿山甲前爪中趾剖面的外轮廓曲线；铲尾的横截面是以线段EF为长、线段FG为宽所组成的长方形；本实用新型运用穿山甲前爪中趾和鳞片拟合挖掘铲铲尖、铲面、铲面凸起和铲背，可达到三七种苗挖掘铲设计要求，能在保证不破坏三七主根和剪口完好率的同时，达到增大碎土性能和减少黏附性能的效果。

技术领域

本实用新型属于农业机械技术领域，具体涉及一种三七种苗仿生挖掘铲。

背景技术

三七种苗根茎部分由主根、剪口及根须等组成，采挖前需要切去地上部分，并且采挖时要保证不破坏三七主根和剪口，保证三七种苗采挖新鲜度和根须数完整；并且三七基质含水率高，黏性大，致使挖掘难度大。挖掘铲作为三七种苗挖掘机的关键部件，设计时要在保证种苗完好率和挖净率的同时，还要考虑减小工作阻力、提升碎土性能、减少与土壤间的黏性等问题。

穿山甲在挖掘洞穴的过程中表现出较好的挖掘性能，它可通过前爪和头部进行快速掘进，通过鳞片对洞壁进行摩擦润滑和扒土、排土。穿山甲爪趾尖端为一定弧度的楔状曲线，此楔形一方面可以减少应力集中,增强生物材料与环境条件相适应的机械强度；另一方面是在保证楔入力尽量大的条件下,使顶端过渡圆角增大,改善端部土壤应力分布,改变压实土壤的形状,减少土壤黏附。穿山甲在挖掘洞穴捕食过程中,鳞片直接与土壤和岩石接触，单个鳞片的表面具有几何非光滑棱纹形态,这种棱纹楔形曲面比光滑面的触土部件有更好的减黏降阻特性。穿山甲挖掘洞穴过程与挖掘铲采挖三七种苗过程非常相似，因此可以采用仿生学原理，将穿山甲前爪和鳞片结构应用在三七种苗挖掘铲设计中。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种减小工作阻力、提升碎土性能、保证三七种苗挖净率和完好率的挖掘铲。

本实用新型技术方案如下：运用仿生学原理，对穿山甲前爪中趾和鳞片进行结构分析与轮廓提取，并对爪趾剖面和尖端轮廓进行曲线拟合，得到仿生铲外形轮廓；结合穿山甲鳞片表面的棱纹楔形形状，将仿生铲表面设计成有凸起的楔形铲面。

本实用新型由铲尖1、铲面2、铲面凸起3、铲背4和铲尾5顺序连接而成；从俯视角度看：铲尖1为曲线BCD和直线DB的连接部分，是仿穿山甲前爪中趾尖端的轮廓曲线段；铲面2为直线BD、曲线DE、直线EF和曲线FB的连接部分，其剖面曲线是仿穿山甲前爪中趾剖面的内轮廓曲线段；铲面凸起3为铲面凸起长条，是仿穿山甲身躯鳞片上的纵向棱纹凸起；铲背4的剖面曲线GA是关于仿穿山甲前爪中趾剖面的外轮廓曲线；铲尾5的横截面是以线段EF为长、线段FG为宽所组成的长方形；

所述铲尖1曲线BCD的方程为：

y₁＝5.226x₁⁴-230.34x₁³+3808.1x₁²-27989x₁+77168

其中：10.5＜x₁＜11.5，x₁和y₁均为直角坐标系中的坐标值；

所述铲面2的剖面曲线FB和曲线ED的方程为：

y₂＝0.2249x₂²-6.503x₂+53.67

其中：11.5＜x₂＜15.0，x₂和y₂均为直角坐标系中的坐标值；

所述铲背4的剖面曲线GA的方程为：