一種仿生非光滑清選篩面的製作方法
2023-12-11 04:37:27
專利名稱：一種仿生非光滑清選篩面的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於一種農業機械用篩面，特別是一種仿生非光滑清選篩面。
背景技術：
機械化聯合收穫過程是將田間成熟作物植株割下，經輸送槽餵入到脫粒裝置，將 籽粒從作物穗頭或角果中脫出，清選裝置從脫出混合物中獲得乾淨的籽粒，而將雜餘排出 機外。隨著經濟社會的發展，勞動力成本的增加，農作物機械化收穫的需求越來越大，與此 同時，農作物產量的不斷增加，收穫時作物含水量越來越高，如油菜機械化收穫時主莖稈含 水率一般在50 % 72 % ，角果殼含水率54% 66 % ，角果成熟度差異顯著；南方晚粳稻或 北方霜前水稻收穫時，莖稈的含水率在30-60% 。作物含水率的增加造成脫粒中溼脫溼分離 困難，更困難的是潮溼物料的清選篩分。田間試驗發現在連續2-3個小時收穫作業中，油 菜脫出混合物清選時容易粘在篩面上，形成粘附物，堵塞篩孔，甚至將篩面完全覆蓋(俗稱 糊篩)，使篩面有效清選面積減小，清選損失率大幅增加。總之潮溼物料篩分時在篩面上的 粘連、進而造成篩孔堵塞問題已成為我國油菜、水稻等機械化收穫亟需解決的最關鍵問題， 具有重要的理論意義和廣闊的應用前景。 美、德、日等國學者先後進行了海洋生物體表和植物葉表面的仿生研究。1936年， Gray J發現了海豚的實際遊泳速度和生理上所能達到的遊泳速度之間存在著巨大的差別。 經過多年的研究，理論學家和試驗學家共同證明當海豚遊動時隨著滑過海豚體表的水流 剪切阻力增大，海豚皮膚逐漸由光滑轉變成具有一定幾何形狀的非光滑形態，實現減阻。隨 後，這一技術被澳大利亞Speedo公司所採用，研製開發了 Fastskin系列的布料與泳衣，幫 助了世界上許多優秀遊泳運動員獲得佳績。德國科學家Nitschke等對鯊魚的皮膚進行細 致的觀察和研究發現鯊魚皮膚表面具有典型的冠狀結構，每一塊冠狀組織上具有3-5徑 向溝槽，研究證實當紊流流經這種具有縱向溝槽的非光滑表面時會比流經光滑表面時產生 的剪切阻力要小。土壤動物體表的許多部位經常與土壤直接接觸，它們經過億萬年的進化 而形成的防粘特性突出地表現於其體表。研究表明，幾何非光滑體表是土壤動物減粘降阻 的原因之一。吉林大學任露泉院士、佟金教授通過對洗螂研究發現，銳螂出入於粘性較大 的糞便和泥土中，能自由行動，身體並未粘附糞便和泥土，體表必然進化成與之相適應的結 構。這種現象主要歸結於蟋螂體表觸土部位隨機地或規律地分布著一定幾何形狀的結構單 元體，單元態呈凸包型或凹坑型，凸包直徑在12-16微米，凸包高度在6-8微米。銳螂體表 這種結構，一方面能有效地減少其體表與土壤接觸面積，減少發生化學吸附點的數量，另一 方面破壞了水膜的連續性，使其體表與土壤表面間存在空氣膜，從而達到不粘的效果。任露 泉院士、佟金教授等將該研究成果應用於觸土部件、不粘炊具、模具，形成了多項專利，如仿 生減粘脫附非光滑表面部件(公告號CN1211005C)、不粘炊具(公告號CN1240331C)、具 有仿生非光滑表面的模具(公告號CN100360272C)等。但到目前為止還未發現國內、外學 者對潮溼農業物料清選篩分時在篩面上的粘附、堵塞篩孔等問題的解決方案。
實用新型內容本實用新型的目的是為農業機械提供一種能適應潮溼物料篩分的仿生非光滑清 選篩面。受蟋螂體表結構形態具有減粘脫附效果等研究成果的啟發，形成了適應潮溼物料 篩分仿生非光滑清選篩面的設計思想。根據待篩分物料與篩面的粘附特性，同時考慮製造 和使用成本，取篩面非光滑表面結構形態尺度在亞毫米級到毫米級範圍。 本實用新型的目的是採用以下技術方案實現的 —種仿生非光滑清選篩面，包括篩面基體和基體上的篩孔，清選篩基體的表面上 具有若干凸起或凹陷單元體，所說的凸起或凹陷單元體高度(H)為0.5 2毫米，凸起或凹 陷單元體在篩面基體上的幾何投影面積之和與篩面基體面積之比為30-70%。 所述的仿生非光滑清選篩面，其特徵在於所述的凸起或凹陷單元體為球冠、圓柱 或圓錐等旋成體，其球冠半徑(SR)、圓柱形或圓錐大端直徑(p)為0.5-2毫米，單元體按 交錯柵格式排列，單元體間距為1. 5 7毫米。 所述的仿生非光滑清選篩面的製造方法為先在篩面基體上利用機械衝壓的方法 形成凸起或凹陷單元體後，所說的凸起或凹陷單元體高度(H)為0. 5 2毫米，凸起或凹陷 單元體在篩面基體上的幾何投影面積之和與篩面基體面積之比為30-70%，然後再在基體 上加工形成篩孔。 本實用新型中所說的篩面基體面積，是指未加工形成篩孔前的基體投影面積。 本實用新型的仿生非光滑清選篩面，具有加工簡單，性能可靠，成本低，與普通光 滑清選篩相比，將篩分物料與篩面的粘附性降低40% -80% ，有效篩分時間增加6-20倍，具 有抗粘防堵作用。
圖1是本實用新型仿生非光滑清 圖2是圖1中所示的一種球冠型 圖3是圖1中所示的一種球冠型 圖4是圖1中所示的一種圓柱形 圖5是圖1中所示的一種圓錐形 圖6是圖1中所示的一種球冠型 圖7是圖1中所示的一種圓柱形 圖8是圖1中所示的一種圓錐形 圖中1.篩面基體2.篩孔3.
選篩面的結構示意圖； 凸起單元體形態示意圖； 凸起單元體的另一形態示意圖 凸起單元體的形態示意圖 凸起單元體的形態示意圖 凹陷單元體的形態示意圖 凹陷單元體的形態示意圖 凹陷單元體的形態示意圖， 凸起或凹陷單元體
具體實施方式
以下結合附圖給出的仿生非光滑清選篩面作進一步詳細說明。 仿生非光滑清選篩面是在普通光滑篩面的基礎上，根據篩分物料的特性，通過簡 單機械加工的方法，先在篩面基體加工出具有各種幾何形態的凸起或凹陷單元體，然後再 加工篩孔，解決潮溼農業物料篩分時粘篩堵孔的問題。 實施例1 圖1、2為一種適合潮溼油菜脫出物的仿生非光滑清選篩面，篩面基體1上分布著
4球冠型凸起單元體3，球冠直徑SR為0. 5mm、高度H為0. 5mm，球冠型凸起單元體3成交錯式 柵格排列，單元體3橫向間距x為2mm，單元體3縱向間距y為1. 5mm，凸起單元體3的分布 密度為其在基體表面上的幾何投影面積之和與基體表面積之比為35%，篩面基體1上設置 有篩孔2，與普通光滑清選篩相比，待篩分的油菜脫出物與篩面的粘附性降低了 80%，有效 篩分時間增加15倍； 實施例2 圖1、3為一種適合潮溼玉米清選的仿生非光滑清選篩面，篩面基體1上分布著球
冠型凸起單元體3，球冠直徑SR為2mm、高度H為2mm，球冠型凸起單元體3成交錯式柵格排
列，單元體3橫向間距x為7mm，單元體3縱向間距y為6mm，凸起單元體3的分布密度為其
在基體表面上的幾何投影面積之和與基體表面積之比為42%，篩面基體1上設置有篩孔2，
與普通光滑清選篩相比，待篩分的玉米脫出物與篩面的粘附性降低了40%，有效篩分時間
增加6倍； 實施例3 圖1、4為一種適合潮溼水稻脫出物的仿生非光滑清選篩面，篩面基體1上分布著 圓柱型凸起單元體3，圓柱直徑^為1. 6mm、高度H為lmm，圓柱型凸起單元體3成交錯式柵 格排列，單元體3橫向間距x為2. 9mm，單元體3縱向間距y為3mm，凸起單元體3的分布密 度為其在基體表面上的幾何投影面積之和與基體表面積之比為30%，篩面基體1上設置有 篩孔2，與普通光滑清選篩相比，待篩分的水稻脫出物與篩面的粘附性降低了 50%，有效篩 分時間增加8倍； 實施例4 圖1、5為一種適合潮溼油菜脫出物清選的仿生非光滑清選篩面，篩面基體1上分 布著圓錐型凸起單元體3，圓錐大端直徑^為1. 0mm、高度H為0. 6mm，圓錐型凸起單元體3 成交錯式柵格排列，單元體3橫向間距x為1. 5mm，單元體3縱向間距y為2mm，凸起單元 體3的分布密度為其在基體表面上的幾何投影面積之和與基體表面積之比為35%，篩面基 體1上設置有篩孔2，與普通光滑清選篩相比，待篩分的油菜脫出物與篩面的粘附性降低了 60%，有效篩分時間增加10倍； 實施例5 圖1、6為一種適合潮溼油菜脫出物清選的仿生非光滑清選篩面，篩面基體1上分 布著球冠型凹陷單元體3，球冠直徑SR為0. 8mm、深度H為0. 8mm，球冠型凹陷單元體3成交 錯式柵格排列，單元體3橫向間距x為2. 45mm，單元體3縱向間距y為2mm，凹陷單元體3的 分布密度為其在基體表面上的幾何投影面積之和與基體表面積之比為70%，篩面基體1上 設置有篩孔2，與普通光滑清選篩相比，待篩分的油菜脫出物與篩面的粘附性降低了 80%， 有效篩分時間增加20倍； 實施例6 圖1、7為一種適合潮溼水稻脫出物的仿生非光滑清選篩面，篩面基體1上分布著 圓柱型凹陷單元體3，圓柱直徑^為2mm、深度H為lmm，圓柱型凹陷單元體3成交錯式柵格 排列，單元體3橫向間距x為3. 5mm，單元體3縱向間距y為3mm，凹陷單元體3的分布密度 為其在基體表面上的幾何投影面積之和與基體表面積之比為43%，篩面基體1上設置有篩 孔2，與普通光滑清選篩相比，待篩分的水稻脫出物與篩面的粘附性降低了 55%，有效篩分時間增加9倍； 實施例7 圖1、6為一種適合潮溼油菜脫出物清選的仿生非光滑清選篩面，篩面基體1上分 布著圓錐型凹陷單元體3，圓錐大端直徑SR為2mm、深度H為0. 6mm，圓錐型凹陷單元體3成 交錯式柵格排列，單元體3橫向間距x為3mm，單元體3縱向間距y為3mm，凹陷單元體3的 分布密度為其在基體表面上的幾何投影面積之和與基體表面積之比為54%，篩面基體1上 設置有篩孔2，與普通光滑清選篩相比，待篩分的油菜脫出物與篩面的粘附性降低了 60%， 有效篩分時間增加10倍； 以上實施例中所列舉的幾種具有不同形狀的凸起和凹陷單元體3之仿生非光滑 清選篩面，僅僅是為了舉例說明製造仿生非光滑清選篩面的機理所在，其凸起或凹陷單元 體3亦可加工成圓柱型、正方形、菱形、長方形等，尺寸限定在亞微米級到微米級，可呈多種 分布形態分布於仿生非光滑清選篩面表面，難以窮舉，因此，對上述實施例的描述不應視為 對本實用新型的唯一限定。
權利要求一種仿生非光滑清選篩面，包括篩面基體(1)和基體上的篩孔(2)，其特徵在於，篩面基體(1)的表面上具有若干凸起或凹陷單元體(3)，所說的凸起或凹陷單元體(3)高度H為0.5～2毫米，凸起或凹陷單元體(3)在篩面基體(1)上的幾何投影面積之和與篩面基體(1)面積之比為30-70％。
2. 根據權利要求1所述的仿生非光滑清選篩面，其特徵在於所述的凸起或凹陷單元體 (3)是旋成體。
3. 根據權利要求2所述的仿生非光滑清選篩面，其特徵在於所述的旋成體為球冠、圓 柱或圓錐，其球冠半徑SR、圓柱形或圓錐大端直徑^為0. 5-2毫米，凸起或凹陷單元體(3) 按交錯柵格式排列，間距為1. 5 7毫米。
專利摘要本實用新型屬於一種農業機械用仿生非光滑清選篩面，主要用來解決潮溼農業物料清選篩分時粘篩堵孔問題，特點是在清選篩基體表面製成具有凸起或凹陷單元體的非光滑表面，所說的凸起或凹陷單元體高度(H)為0.5～2毫米，與篩分物料幾何尺寸相對應；凸起或凹陷單元體在篩面基體上的幾何投影面積之和與篩面基體面積之比為30-70％。本實用新型的仿生非光滑清選篩面與普通光滑清選篩相比，篩分物料與篩面的粘附性降低40％-80％，有效篩分時間增加6-20倍，具有抗粘防堵作用，該實用新型可用普通機械加工方式得到，結構簡單，與普通光滑衝孔篩比較成本增加不多。
文檔編號A01F12/44GK201536502SQ2009202339
公開日2010年8月4日 申請日期2009年7月20日 優先權日2009年7月20日
發明者徐立章, 李耀明, 馬徵 申請人:江蘇大學