[01361453]农业机械土壤工作部件节能增效仿生技术

旋耕－碎茬刀片、深松铲、精播机开沟部件、鼠道犁和土壤参数测量锥形部件受到土壤的粘附、摩擦和磨损作用，增大这些工作部件的能耗，降低其作业效率。针对这一问题，发明了耕作旋转工作部件、深松铲、精密播种开沟器、鼠道犁等节能增效仿生技术和土壤磨料作用下的耐磨仿生几何表面技术。这些技术使农业机械具有节能增效功能，有的已获实际应用，取得了较好的经济和社会效益。　　1．发明的“一种具有仿生几何结构的耕作旋转工作部件”获国家发明专利授权（专利号：ZL 2009 1 0066892.4）。应用鼹鼠爪趾几何结构，设计出9种仿生旋耕－碎茬通用刀片。在保证耕作质量及满足后续农艺要求前提下，旋耕时仿生旋耕－碎茬通用刀片较传统通用刀片降低扭矩3.91%。　　2．发明的精密播种机芯铧式“仿生开沟器” 获国家发明专利授权（专利号：ZL 2006 1 0163265.9）。采用在普通芯铧式开沟器表面覆上带有波纹形仿生结构形态的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)或其复合材料。与钢质光滑表面开沟器相比，仿生开沟器不粘附土壤，减小土壤阻力10%-30%，进而减小能量消耗。　　3．“仿生棱纹形耐磨仿生几何结构表面”技术已获国家发明专利授权（专利号：ZL 2008 1 0050347.1）。该仿生耐磨结构表面是在表面上增设棱纹结构。本仿生耐磨结构表面能使耐磨性提高51%。发明的“一种具有耐磨仿生几何结构表面的锥形触土部件”申请的国家发明专利已被受理。本技术设计了仿生几何结构传感器锥头部件，减少在工作过程中的磨损，延长使用寿命。试验表明，与普通光滑表面相比较，仿生表面的耐磨性提高54%，有限元分析表明，与普通光滑表面相比较，仿生表面的最大土壤等应力减小40%。　　4．发明的仿生耐磨深松铲刃和指数函数曲线形仿生减阻深松铲柄申请的国家发明专利已被受理。其仿生耐磨结构形式为棱纹形和凸包形。仿生深松铲刃耐磨性能比传统光滑表面铲刃提高50%。基于家鼠（mus musculus）爪趾上表面轮廓线指数函数曲线形式的仿生减阻深松铲柄与上述仿生深松铲刃相结合，可使深松铲工作阻力减小15%。　　5．“鼠道犁仿生减粘降阻耐磨犁铲”和“仿生扩孔器”申请的国家发明专利已被受理。鼠道犁铲尖上表面设有仿生几何结构单元，鼠道犁仿生减阻犁铲能减小油耗4%左右，成孔效果好。扩孔器除连接部分外的主体部分采用圆柱形与圆锥形相组合，采用UHMEPE外套和结构钢棒，结构钢芯棒可提高整体强度。扩孔器表面采用仿生几何结构表面设计，具有脱土减阻功能。