一種用於玉米秸稈切割具有仿生鋸齒的鋸條鋸片的製作方法

2023-12-01 06:53:46 1

專利名稱：一種用於玉米秸稈切割具有仿生鋸齒的鋸條鋸片的製作方法
技術領域：
本發明屬於農業機械仿生技術領域，具體涉及農業機械中一種用於玉米秸杆切割具有仿生鋸齒的鋸條鋸片。
背景技術：
我國玉米秸杆年產量約為6億噸，是農作物生產系統中一項重要的生物質資源。秸杆的切割過程是秸杆與切割機具工作部件之間不斷相互作用的過程。由於玉米秸杆切面特殊的組織結構會抵抗莖杆破壞，導致玉米秸杆切割過程中能量消耗高。而且秸杆切割機具作業工況十分惡劣、複雜，經常與土壤中砂石或農作物中的磨料發生摩擦磨損，造成切割機具工作部件的失效。目前，玉米秸杆的切割部件多為直刃刀或者帶有鋸齒的刀片，這些刀片在切割玉米秸杆的過程中消耗大量的能量。所以降低玉米秸杆切割能耗，提高玉米秸杆切割工作部件的耐磨性，是提高機具生產率和降低生產成本的關鍵技術。另外，對玉米秸杆實現高質、高效、低功耗的切割是實現保護性耕作的基本要求。研究發現，某些作物害蟲有著特殊且有效的切割能力，比如幢蟲。其中棉蝗是蝗蟲常見的一種，主要以棉、竹、甘蔗、玉米、樟樹、椰子、木麻黃等具有植物纖維結構的作物枝葉為食。研究發現棉蝗上顎切齒外緣輪廓具有特殊鋸齒狀結構，在進食時，棉蝗切齒與植物纖維直接作用，切斷植物纖維。棉蝗物種在自然界中經過長時間的進化過程，其上顎切齒的外緣輪廓幾何結構對切割植物纖維結構具有低能耗、高效和耐磨的優異性能，玉米秸杆的截面以植物纖維為主，該特性為玉米秸杆切割部件的仿生設計提供了仿生原型。通過逆向工程技術，獲得棉蝗上顎切齒的外緣輪廓曲線，將其應用到玉米秸杆切割工作部件中，這為改進玉米秸杆切割工作部件，對玉米秸杆切割的實現高質、高效、低功耗作業提供了設計依據。

發明內容
為降低玉米秸杆切割工作部件的工作能耗，提高工作部件壽命，為玉米秸杆切割工作部件提供一種仿生曲線鋸齒結構，所述的仿生曲線鋸齒結構是一種仿棉蝗切齒外緣輪廓曲線鋸齒結構。本發明採用的技術方案是:以蝗蟲切齒外緣輪廓曲線作為仿生對象，將其特殊的幾何結構特徵應用到玉米秸杆切斷工作部件鋸齒的設計之中。本發明一種用於玉米秸杆切割具有仿生鋸齒的鋸條鋸片，其鋸條鋸片上鋸齒的曲線與棉蝗切齒外緣輪廓的曲線相似，其中單個曲線單元的三角函數多項表達式為:y=184.2sin (0.004499x+0.04364) +72.21sin (0.009018x+l.696) +48.33sin (0.0176x+2.394)+38.07sin(0.03065x_l.964)+11.13sin(0.07535x_0.5685)+13.37sin(0.037-92x-l.018) +2.744sin (0.06923x+0.3267) +11.63sin (0.04853x+4.342)，其中 0 彡 x 彡 667。所述的單個曲線單元的長度為6毫米至120毫米，且可在保持寬高比不變的情況下放大或縮小。
所述的曲線單元以直線型或圓環型連續排布。所述的曲線單元以直線型連續排布的直線總長度為6毫米至2000毫米。所述的曲線單元以圓環型連續排布的圓環半徑為60毫米至400毫米。採用本發明的仿生鋸齒對玉米秸杆的切割實驗證明，與傳統的由直線段或直線段與圓弧段組成的鋸齒結構相比，本發明的鋸齒曲線結構可使切割玉米秸杆的功耗降低近13%，並可減少夾鋸現象，提高鋸齒的耐磨性和工作效率。


圖1是用於玉米秸杆切割具有仿生鋸齒的鋸條鋸片單個曲線單元的示意2是曲線單元以直線型連續排布的往復式玉米秸杆切割直鋸條及鋸齒單個曲線單元局部放大的示意3是曲線單元以圓環型連續排布的旋轉式玉米秸杆切割圓鋸片及鋸齒單個曲線單元局部放大的示意圖
具體實施例方式以下結合附圖對所述實施例進一步說明本發明的具體實施方式
。實施例1如圖2所示，本實例為用於切割玉米秸杆的直線型連續排布仿棉蝗切齒外緣輪廓曲線鋸齒結構的往復式鋸條，其特點是:棉蝗切齒外緣輪廓曲線鋸齒結構呈直線型連續陣列，鋸條上鋸齒的長度為375毫米，該長度`上有24組仿棉蝗切齒外緣輪廓曲線的鋸齒單元。實施例2如圖3所示，本實例為用於切割玉米秸杆的圓環型連續排布仿棉蝗切齒外緣輪廓曲線鋸齒結構的旋轉式圓鋸片，其特點是:棉蝗切齒外緣輪廓曲線鋸齒結構呈圓環型連續陣列，該圓盤鋸的半徑為280毫米，圓盤鋸的周邊長度上有58組仿棉蝗切齒外緣輪廓曲線的鋸齒單元。
權利要求
1.一種用於玉米秸杆切割具有仿生鋸齒的鋸條鋸片，其特徵在於鋸條鋸片上鋸齒的曲線與棉蝗切齒外緣輪廓的曲線相似，其中單個曲線單元的三角函數多項表達式為:y=184.2sin (0.004499x+0.04364)+72.21sin(0.009018x+l.696) +48.33sin(0.0176x+2.394) +38.07sin(0.03065X-1.964)+11.13sin(0.07535x_0.5685)+13.37sin(0.03792x_l.018)+2.744sin(0.06923x+0.3267)+11.63sin(0.04853x+4.342)，其中 0 彡 x 彡 667。
2.按權利要求1所述的用於玉米秸杆切割具有仿生鋸齒的鋸條鋸片，其特徵在於所述的單個曲線單元的長度為6毫米至120毫米，且可在保持寬高比不變的情況下放大或縮小。
3.按權利要求1所述的用於玉米秸杆切割具有仿生鋸齒的鋸條鋸片，其特徵在於所述的曲線單元以直線型或圓環型連續排布。
4.按權利要求3所述的用於玉米秸杆切割具有仿生鋸齒的鋸條鋸片，其特徵在於所述的曲線單元以直線型連續排布的直線總長度為6毫米至2000毫米。
5.按權利要求3所述的用於玉米秸杆切割具有仿生鋸齒的鋸條鋸片，其特徵在於所述的曲線單元以圓環型連續 排布的圓環半徑為60毫米至400毫米。
全文摘要
一種用於玉米秸稈切割具有仿生鋸齒的鋸條鋸片屬農業機械仿生技術領域，本發明中鋸齒的曲線與棉蝗切齒外緣輪廓的曲線相似，其中單個曲線單元的三角函數多項表達式為y=184.2sin(0.004499x+0.04364)+72.21sin(0.009018x+1.696)+48.33sin(0.0176x+2.394)+38.07sin(0.03065x-1.964)+11.13sin(0.07535x-0.5685)+13.37sin(0.03792x-1.018)+2.744sin(0.06923x+0.3267)+11.63sin(0.04853x+4.342)，其中0≤x≤667;與傳統由直線段或直線段與圓弧段組成的鋸齒結構相比，本發明的鋸齒曲線結構可減小切割過程中的切割阻力，使切割玉米秸稈的功耗降低近13%，並可減少夾鋸現象、提高鋸齒的耐磨性和工作效率。
文檔編號A01D45/02GK103069971SQ20131002387
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月22日 優先權日2013年1月22日
發明者賈洪雷, 李常營, 張智泓, 王剛, 劉昭辰, 齊江濤, 莊健, 範旭輝 申請人:吉林大學