(19)中华人民共和国国家知识产权局 ▣▣ (12)发明专利申请 (10)申请公布号CN105660025A (43)申请公布日2016.06.15 (21)申请号201610028554.1 (22)申请日2016.01.18 (71)申请人吉林大学 地址130022吉林省长春市人民大街5988 号 (72)发明人李默杨玉婉佟金陈东辉 张东光郭丽常志勇 (74)专利代理机构长春市四环专利事务所（普 通合伙)22103 代理人张建成 (51)Int.CI. A01D1300(2006.01) 权利要求书1页说明书2页附图3页 (54)发明名称 ·种具有仿生锯齿结构的薯类挖掘部件 (57)摘要 本发明公开了一种具有仿生锯齿结构的薯类 挖掘部件，其目的是解决现有挖掘部件阻力大能 耗高的问题：包括有铲体，铲体是由两个铲面构 成，两个铲面呈张开状态，两个铲面之间的夹角 a为120°~140°，铲面上设置有第一铲指、第 二铲指、第三铲指、第四铲指和第五铲指：第一铲 指、第二铲指、第三铲指、第四铲指和第五铲指前 端外缘轮廓的锯齿为等腰三角形，五个铲指前端 面交线角B度相同，B=100°~120°。本发明 在挖掘作业时可以明显地降低牵引阻力，能减小 切割阻力，提高工作效率。 49079940
CN105660025A 权利要求书 1/1页 1.一种具有仿生锯齿结构的薯类挖掘部件，其特征在于：包括有铲体，铲体是由两个铲 面构成，两个铲面呈张开状态，两个铲面之间的夹角a为120°~140°，铲面的长度W=180mm~ 200mm,铲面上设置有第一铲指、第二铲指、第三铲指、第四铲指和第五铲指：中间的第三铲 指的长度为L2,第一铲指、第二铲指、第四铲指和第五铲指的长度均为L1,L2/L1=1.1~1.2; 相邻铲指之间的间距为H,25mm≤H≤35mm:第三铲指前端外缘锯齿刃口长度12与其总长 度L2的比值为12/L2=0.4~0.6,第一铲指、第二铲指、第四铲指和第五铲指前端外缘锯齿刃 口长度11与铲指总长度L1的比值11/L1=0.4~0.6。 2.根据权利要求1所述的一种具有仿生锯齿结构的薯类挖掘部件，其特征在于：所述的 第一铲指、第二铲指、第三铲指、第四铲指和第五铲指前端外缘轮廓的锯齿为等腰三角形， 锯齿的齿高h与铲指宽度M之比h/M=0.1~0.3:第一铲指、第二铲指、第三铲指、第四铲指 和第五铲指前端面交线角β度相同，B=100°~120°。 2
CN105660025A 说明书 1/2页 一种具有仿生锯齿结构的薯类挖掘部件 技术领域 [0001] 本发明涉及农业收获机械中的挖掘部件，特别是涉及薯类等根茎作物的切割挖掘 部件，属于农业机械领域。 背景技术 [0002]根茎类作物（如马铃薯、红薯等）的挖掘是这些作物收获的重要工序，挖掘部件的 性能直接影响着薯类挖掘机整体挖掘性能。挖掘部件设计要求其有较强的碎土能力，同时 能在尽量少的挖取泥土的情况下将薯块掘起，并防止铲上缠草和壅土。现有的薯类挖掘铲 多为平面铲片的型式，刃口光滑不耐磨，碎土能力较差，牵引阻力大，作业功耗较高。因此， 为保证其稳定的工作状态、合理的使用寿命及其运行经济性，需要耐磨性高、切割性能良 好、能耗低、效率高的挖掘部件。一些动物的捕食器官凭借不同的结构特征可确保其在切割 与挖掘过程中产生较低的阻力和功耗，而这种切挖过程与薯类挖掘部件的作业过程有一定 的相似性。如螳螂前足具有优良的切割性能，其前足胫节外缘具有的锯齿形状结构，异常锋 利，在捕食时能迅猛砍切刺入猎物体内：鼹鼠被称为活的“挖掘机”，具有高效的挖掘能力， 其前爪整体结构呈铲形，是主要的挖掘器官。上述动物的切割与挖掘器官的结构为薯类挖 掘部件的减阻增效结构设计提供了仿生学依据。 发明内容 [0003]本发明的目的是提供一种具有仿生锯齿结构的薯类挖掘部件，本发明在挖掘作业 时可以较明显地降低牵引阻力，提高其工作效率。 [0004]模仿螳螂前足胫节外缘体刺的锯齿状几何结构、鼹鼠前足挖掘爪趾结构，设计具 有仿生锯齿结构的薯类挖掘部件，包括模仿鼹鼠前爪爪趾形态与分布的结构特征，设计挖 掘部件的铲面整体外形结构：模仿螳螂前足胫节体刺的锯齿状形态，设计挖掘铲指外缘的 的锯齿形刃口轮廓。挖掘部件整体轮廓设计参考生物体结构形态特征。 [0005]本发明包括有铲体，铲体是由两个铲面构成，两个铲面呈张开状态，两个铲面之间 的夹角a为120°~140°，铲面的长度W=180mm~200mm,铲面上设置有第一铲指、第二铲指、第 三铲指、第四铲指和第五铲指：中间的第三铲指的长度为L2,第一铲指、第二铲指、第四铲指 和第五铲指的长度均为L1,L2/L1=1.1~1.2:相邻铲指之间的间距为H,25mm≤H≤35mm; 第三铲指前端外缘锯齿刃口长度12与其总长度L2的比值为12/L2=0.4~0.6,第一铲指、第 二铲指、第四铲指和第五铲指前端外缘锯齿刃口长度11与铲指总长度L1的比值11/L1=0.4 0.6: 第一铲指、第二铲指、第三铲指、第四铲指和第五铲指前端外缘轮廓的锯齿为等腰三角 形，锯齿的齿高h与铲指宽度M之比h/M=0.1~0.3:第一铲指、第二铲指、第三铲指、第四铲 指和第五铲指前端面交线角β度相同，B=100°~120°。 [0006]本发明的有益效果：本发明在挖掘作业时可以明显地降低牵引阻力，能减小切割 阻力，提高工作效率。 3
CN105660025A 说明书 2/2页 附图说明 [0007] 图1为本发明的铲体结构示意图。 [0008] 图2为本发明的五个铲指排列示意图。 [0009] 图3为图2中的A处示意图。 具体实施方式 [0010]请参阅图1、图2和图3所示，本发明包括有铲体6，铲体6是由两个铲面7构成，两个 铲面7呈张开状态，两个铲面7之间的夹角a为120°~140°，铲面7的长度W=180mm~200mm,铲 面7上设置有第一铲指1、第二铲指2、第三铲指3、第四铲指4和第五铲指5：中间的第三铲指3 的长度为L2,第一铲指1、第二铲指2、第四铲指4和第五铲指5的长度均为L1,L2/L1=1.1~ 1.2;相邻铲指之间的间距为H,25mm≤H≤35mm:第三铲指3前端外缘锯齿刃口长度12与其 总长度L2的比值为12/L2=0.4~0.6,第一铲指1、第二铲指2、第四铲指4和第五铲指5前端外 缘锯齿刃口长度11与铲指总长度L1的比值11/L1=0.4~0.6: 第一铲指1、第二铲指2、第三铲指3、第四铲指4和第五铲指5前端外缘轮廓的锯齿8为等 腰三角形，锯齿8的齿高h与铲指宽度M之比h/M=0.1~0.3:第一铲指1、第二铲指2、第三铲 指3、第四铲指4和第五铲指5前端面交线角B度相同，B=100°~120°： 本发明采用与机组前进方向一致的正向运动，挖掘铲与水平面呈楔形角度入土。 4
CN105660025A 说明书附图 1/3页 6 7 图1 5
CN105660025A 说明书附图 2/3页 1 M w WwMM 2 w L2 w 3 M 12 4 w 7 5 图2 6
CN105660025A 说明书附图 3/3页 A M 图3 7