【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及农业机械领域，特别涉及基于鼹鼠蝼蛄爪趾结构复合仿生挖掘铲。
技术介绍
1、以马铃薯为例，马铃薯挖掘是马铃薯收获的重要工序，挖掘铲的工作性能直接影响马铃薯收获效果，为有效收获马铃薯，挖掘铲需要具有优良的碎土能力和较小的挖掘阻力，同时使薯土分离尽可能彻底并减少伤薯。现有马铃薯收获机挖掘铲以平面铲为主，形式单一,结构简单,在挖掘马铃薯时粘土现象严重，入土阻力大，破土、碎土能力差，伤薯断薯率较高,在复杂的地况条件下,存在适应性差，可靠性低等问题，导致收获机能耗较高。随着马铃薯种植规模扩大，薯类产区的土壤质地和种植农艺条件日趋复杂，传统形式的平面挖掘铲逐渐难以适应高强度连续工作，因此设计出碎土能力强、薯土分离效果好、挖掘阻力小、伤薯率低的挖掘铲是很有必要的。
2、一些动物或植物的某些器官或结构，在挖掘和切割过程中表现出了优异的工作性能，这与挖掘铲的挖掘过程有一定的相似性：例如鼹鼠等土壤动物的爪趾呈铲形，与挖掘铲非常相像，长期挖掘后仍表现出良好的工作性能；蝼蛄前足爪趾与楔形结构相似，能够有效缓解土壤在爪趾尖部堆积，降低切削阻力，上述这些结构为根茎类作物挖掘铲的设计提供了良好的设计依据，振动筛通过振动电机产生的振动使筛面上的物料不断移动并进行筛分，在筛选物料过程种表现出了优异的工作性能，而收获器械在工作过程中存在一定的振动，通过振动可有效分离附着在挖掘铲表面、根/块茎表面的土壤颗粒，有效缓解挖掘铲土壤堆积，降低切削阻力，并有效降低根/块茎表面和的挖掘铲表面的土壤附着，上述方法为根茎类作物挖掘铲结构与性能的优化提供了良
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供基于鼹鼠蝼蛄爪趾结构复合仿生挖掘铲以解决现有的挖掘铲形式单一,结构简单,在挖掘马铃薯时粘土现象严重，入土阻力大，破土、碎土能力差，伤薯断薯率较高,在复杂的地况条件下,存在适应性差，可靠性低等问题，导致收获机能耗较高的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
3、基于鼹鼠蝼蛄爪趾结构复合仿生挖掘铲，包括：壳体，所述壳体上设置有振动机构和仿生挖掘铲，所述仿生挖掘铲设置在所述振动机构前端；
4、所述振动机构包括曲柄杆、转动轴、两个摆杆和两个滑杆；所述曲柄杆右侧均匀开设有三个安装孔，所述转动轴左端设置在其中一个所述安装孔内，所述转动轴与所述曲柄杆固定连接；两个所述摆杆左侧靠后均开设有通孔，所述转动轴穿设在两个所述通孔内，两个所述摆杆均与所述转动轴固定连接；两个所述滑杆后端分别可拆卸连接在两个所述摆杆前端；两个所述摆杆均匀分布在所述转动轴上；
5、所述壳体包括安装架、导轨和三个可转动支架；三个所述可转动支架前后均匀分布在所述安装架底部，三个所述可转动支架均与所述安装架可拆卸连接；所述导轨可拆卸连接在三个所述可转动支架顶端；所述导轨设置在所述安装架内壁左右两端之间靠上。
6、优选的，所述安装架外壁左侧靠后可拆卸连接有电机，所述转动轴一端可拆卸连接在所述电机输出端，所述转动轴另一端设置在所述安装架内壁右侧靠后，以及在所述安装架内壁转动；
7、两个所述滑杆均匀设置在所述导轨内壁上下端之间，两个所述滑杆均可在所述导轨内壁滑动。
8、优选的，所述仿生挖掘铲包括仿生挖掘铲安装段、五个铲尖、五个铲体、五个铲柄和五个仿生楔，五个所述铲尖分别焊接在五个所述铲体前端，五个所述仿生楔底部分别固定连接在五个所述铲体顶部；
9、五个所述铲柄后端和五个所述仿生楔后端均垂直设置于同一水平面；
10、五个所述铲柄前端分别焊接在五个所述铲体和五个所述仿生楔后端；所述仿生挖掘铲安装段焊接在五个所述铲柄底端。
11、优选的，所述仿生挖掘铲安装段后端设置在所述导轨内壁，所述仿生挖掘铲安装段后端与两个所述滑杆可拆卸连接。
12、优选的，五个所述铲尖均包括铲刃和曲铲面，所述铲刃设置在所述曲铲面前端；
13、五个所述铲体采用如同鼹鼠爪趾外轮廓曲线而制成的鼹鼠爪趾状结构曲面，五个所述铲体均包括仿生铲面和两个圆柱面，两个所述圆柱面分别固定连接在所述仿生铲面左右两侧；
14、两个所述圆柱面半径r均为5mm；
15、五个所述仿生楔均采用如同蝼蛄前足爪趾外轮廓曲线而制成的楔形类四面体结构；
16、五个所述铲柄和五个所述铲体的铲柄和铲体最大宽度均为140-160mm；
17、五个所述铲体、五个所述铲柄厚度和五个所述铲尖最大厚度构成挖掘铲厚度，五个所述挖掘铲厚度均为8-10mm；
18、五个所述铲柄的长度构成铲柄宽度，五个所述铲柄宽度均为50-60mm；
19、五个所述铲体之间间隔均为挖掘铲安装间隔，所述挖掘铲安装间隔均为200mm；五个所述铲体分别左右分布形成梯式结构。
20、优选的，五个所述挖掘铲安装角角度均为17°-25°；
21、五个所述铲柄安装在所述仿生挖掘铲安装段上的角度均为挖掘铲片安装角，五个所述挖掘铲片安装角角度均为15°。
22、五个所述铲体上分别设置有中线af，五个所述铲尖、五个所述铲体和五个所述仿生楔均为关于所述中线af的对称结构；
23、十个所述圆柱面分别关于五个所述中线af对称分布；
24、所述仿生挖掘铲上设置有上触土曲线ks和下触土曲线aq，所述上触土曲线ks和所述下触土曲线aq均为鼹鼠爪趾外轮廓仿生曲线；
25、所述鼹鼠爪趾外轮廓仿生曲线方程为：
26、y＝0.0003x3-0.0552x2+7.1165x+4.1029，其中60mm≤x≤381mm。
27、优选的，五个所述铲尖上均设置有ab段和aj段，所述ab段和所述aj段均为改良曲线；
28、所述改良曲线方程为：
29、y＝0.0089x2+0.3178x+0.1168，其中0≤x≤41.6mm。
30、优选的，所述曲铲面设置在所述ab段和aj段两端，所述铲尖底部设置有ak段，所述ak段和所述下触土曲线aq构成曲铲面与挖掘铲背面夹角，所述曲铲面与挖掘铲背面夹角角度为28.5°；
31、五个所述仿生铲面和五个所述铲柄之间设置有分界线dh，五个所述仿生楔均以所述分界线dh为起点贴合在所述上触土面ks上，以及分别延伸至所述曲铲面上设置的点k处。
32、优选的，所述仿生楔脊部设置有蝼蛄爪支外轮廓仿生曲线，仿生楔上设置有仿生楔最大截面，所述仿生楔最大截面为与x轴围成仿生楔最大截面的曲线；
33、所述蝼蛄爪支外轮廓仿生曲线方程为：
34、y＝0.0002x2+0.0624x+17.521，其中60mm≤x≤362mm；
35、所述仿生楔最大截面为与x轴围成仿生楔最大截面的曲线方程为：
36、y＝0.0037x12-0.5243x1+19.本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于鼹鼠蝼蛄爪趾结构复合仿生挖掘铲，其特征在于，包括：壳体，所述壳体上设置有振动机构和仿生挖掘铲(4)，所述仿生挖掘铲(4)设置在所述振动机构前端；
2.根据权利要求1所述的基于鼹鼠蝼蛄爪趾结构复合仿生挖掘铲，其特征在于，所述安装架(1)外壁左侧靠后可拆卸连接有电机(2)，所述转动轴(7)一端可拆卸连接在所述电机(2)输出端，所述转动轴(7)另一端设置在所述安装架(1)内壁右侧靠后，以及在所述安装架(1)内壁转动；
3.根据权利要求1所述的基于鼹鼠蝼蛄爪趾结构复合仿生挖掘铲，其特征在于，所述仿生挖掘铲(4)包括仿生挖掘铲安装段(4.5)、五个铲尖(4.1)、五个铲体(4.2)、五个铲柄(4.3)和五个仿生楔(4.4)，五个所述铲尖(4.1)分别焊接在五个所述铲体(4.2)前端，五个所述仿生楔(4.4)底部分别固定连接在五个所述铲体(4.2)顶部；
4.根据权利要求3所述的基于鼹鼠蝼蛄爪趾结构复合仿生挖掘铲，其特征在于，所述仿生挖掘铲安装段(4.5)后端设置在所述导轨(5)内壁，所述仿生挖掘铲安装段(4.5)后端与两个所述滑杆(9)可拆卸连接
5.根据权利要求3所述的基于鼹鼠蝼蛄爪趾结构复合仿生挖掘铲，其特征在于，五个所述铲尖(4.1)均包括铲刃(4.1.1)和曲铲面(4.1.2)，所述铲刃(4.1.1)设置在所述曲铲面(4.1.2)前端；
6.根据权利要求5所述的基于鼹鼠蝼蛄爪趾结构复合仿生挖掘铲，其特征在于，五个所述铲体(4.2)上分别设置有中线af，五个所述铲尖(4.1)、五个所述铲体(4.2)和五个所述仿生楔(4.4)均为关于所述中线af的对称结构；
7.根据权利要求6所述的基于鼹鼠蝼蛄爪趾结构复合仿生挖掘铲，其特征在于，五个所述铲尖(4.1)上均设置有ab段和aj段，所述ab段和所述aj段均为改良曲线(B)；
8.根据权利要求7所述的基于鼹鼠蝼蛄爪趾结构复合仿生挖掘铲，其特征在于，所述曲铲面(4.1.2)设置在所述ab段和aj段两端，所述铲尖(4.1)底部设置有ak段，所述ak段和所述下触土曲线aq构成曲铲面与挖掘铲背面夹角(β)，所述曲铲面与挖掘铲背面夹角(β)角度为28.5°；
9.根据权利要求8所述的基于鼹鼠蝼蛄爪趾结构复合仿生挖掘铲，其特征在于，所述仿生楔(4.4)脊部设置有蝼蛄爪支外轮廓仿生曲线(E)，仿生楔上设置有仿生楔最大截面(N)，所述仿生楔最大截面(N)为与X轴围成仿生楔最大截面的曲线(C)；
10.根据权利要求9所述的基于鼹鼠蝼蛄爪趾结构复合仿生挖掘铲，其特征在于，所述铲体(4.2)到所述铲尖(4.1)的宽度由所述分界线dh至所述铲尖(4.1)的递减趋势为宽度递减曲线(D)；
...【技术特征摘要】
1.基于鼹鼠蝼蛄爪趾结构复合仿生挖掘铲，其特征在于，包括：壳体，所述壳体上设置有振动机构和仿生挖掘铲(4)，所述仿生挖掘铲(4)设置在所述振动机构前端；
2.根据权利要求1所述的基于鼹鼠蝼蛄爪趾结构复合仿生挖掘铲，其特征在于，所述安装架(1)外壁左侧靠后可拆卸连接有电机(2)，所述转动轴(7)一端可拆卸连接在所述电机(2)输出端，所述转动轴(7)另一端设置在所述安装架(1)内壁右侧靠后，以及在所述安装架(1)内壁转动；
3.根据权利要求1所述的基于鼹鼠蝼蛄爪趾结构复合仿生挖掘铲，其特征在于，所述仿生挖掘铲(4)包括仿生挖掘铲安装段(4.5)、五个铲尖(4.1)、五个铲体(4.2)、五个铲柄(4.3)和五个仿生楔(4.4)，五个所述铲尖(4.1)分别焊接在五个所述铲体(4.2)前端，五个所述仿生楔(4.4)底部分别固定连接在五个所述铲体(4.2)顶部；
4.根据权利要求3所述的基于鼹鼠蝼蛄爪趾结构复合仿生挖掘铲，其特征在于，所述仿生挖掘铲安装段(4.5)后端设置在所述导轨(5)内壁，所述仿生挖掘铲安装段(4.5)后端与两个所述滑杆(9)可拆卸连接。
5.根据权利要求3所述的基于鼹鼠蝼蛄爪趾结构复合仿生挖掘铲，其特征在于，五个所述铲尖(4.1)均包括铲刃(4.1.1)和曲铲面(4.1.2)，所述铲刃(4.1.1)设置...
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