專利名稱：農業機械觸土部件耦合仿生表面的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種農業機械觸土部件耦合仿生表面。
背景技術：
耕作工具的發明是人類歷史上的重要事件，人類為提高耕作工具的工作效率和質量做了長時間的改進，如我國著名的陽城犁鏡采用白口鐵制造，具有良好的耐磨性和脫土減阻性能。隨著農業機械化的快速發展，耕作速度大大提高，耕作環境越來越復雜，對于耕作工具性能，尤其是觸土耕作部件的性能提出了越來越高的要求，而白口鐵等材料的脆性限制了其在高速、沖擊工況的應用。為了滿足高速耕作條件下的對于觸土部件機械性能的影響，目前往往以65Mn等優質鋼材，采用冷加工方法生產。但加工成本較高，耐磨性也比白口鐵差，使用壽命受到了一定的影響。在提高觸土部件的耐磨性，降低生產成本和耕作阻力等方面，國內外均有專利報道。目前，專利成果主要集中在材料改性和仿生技術應用兩個方面。·一、在材料改性方面I、中國專利申請號01133458. 4，公告日為2005. 01.26。發明名稱為“仿生非光滑耐磨復合涂層及其制備方法”公開了一種非光滑耐磨復合涂層以多元銅基釬料作粘結合金，將增強耐磨硬質點顆粒與基體鋼連接，在基體鋼的表面形成一非光滑耐磨復合涂層，多元銅基釬料的成分為鋅，錳，鎳，錫，硅，稀土，余量銅；釬劑的成分為硼酸與硼砂的混合物，并加入少量氟化物；增強耐磨硬質點顆粒的成分為碳化物，粒度為50 100目，加入總量在20 80Wt%。非光滑耐磨復合涂層的制備方法將多元銅基釬料按上述組成成分的配制冶煉后，制成顆粒大小為20 80目粉末，按質量百分比30 70%與20 80%的碳化鎢、碳化鈦、碳化硅中的一種、二種或三種以及釬劑I 3均勻混合，通過加熱多元銅基釬料和釬劑熔化后，多元銅基釬料將硬質點釬焊在基體碳鋼表面形成一非光滑耐磨復合涂層，以提高出土機械部件的耐磨性。2、中國專利申請號91106940. 2，公告日為1994. 01. 26，發明名稱為“高壽命采掘元件耐磨材料及其制造方法”公開了一種耐磨材料，用于農業、礦山、國防等工程機械中采掘元件的加工，以一般鋼材為母材，表面噴焊一層過渡層和一層耐磨層，過渡層含Cr、B、Si、Ni組份，耐磨層為WC和粘接金屬的融熔物，其中WC含量50 70%，粘結金屬含Cr、B、Si、Cu、Ni組分。二、在仿生技術應用方面I、中國專利申請號:201010166033. 5，公告日為2010. 09. 22，發明名稱為“一種具
有耐磨幾何結構表面的錐形觸土部件”公開了一種具有耐磨幾何結構表面的錐形觸土部件，該部件由基體和基體表面分布的仿生幾何結構單元組成，所述的仿生幾何結構單元包括凸包型、凹坑型、環形凸肋條型、環形凹肋條型、螺旋凸包型、螺旋凹坑型、螺旋凸肋條型和螺旋凹肋條型。2、中國專利申請號201010166033. 5，公告日為2009. 12. 16，發明名稱為“仿生減阻起壟器鏟面及其設計方法”公開了一種仿生減阻起壟器鏟面，該鏟面為以y=-0. 0148x2+0. 86563x-l. 51為脊線，y=-0. 0054Z2+30. 49為素線，素線沿脊線所形成的曲面。3、中國專利申請號=200810050347. 1，公告日為2010. 03. 17，發明名稱為“棱紋型
仿生耐磨結構表面”公開了一種仿生耐磨結構表面，特別是涉及一種棱紋型仿生耐磨幾何結構表面。本發明是基于土壤洞穴動物穿山甲的鱗片表面具有耐土壤磨料磨損的幾何結構特征，其目的是解決現有的與散體物料接觸部件的磨損問題。該仿生耐磨結構表面是將原有設備或構件與接觸物料的表面改變結構，在表面上增設一系列的具有一定幾何參數和間距的棱紋形結構。其仿生耐磨結構形狀為y = asin(bx+c)。其中,a_振幅,b_頻率,c_初相位，0 < a < 12mm,0 ^ bx_c ^ n ,0 ^ x ^ 20mm。棱紋間距0 < L < 30mm。 現有技術方案可知，對于以農業機械觸土耕作部件為代表受磨粒磨損嚴重的部件，提高其耐磨性的主要方法是優化材料和應用仿生技術，事實證明均是行之有效的，但這兩種方法的一般需要在生產過程中進行二次加工乃至多次加工，大大增加了部件的生產成本。
發明內容
本發明的目的是要解決目前農業機械觸土耕作部件耐磨性較差，生產成本較高的問題，而提供一種農業機械觸土部件耦合仿生表面。本發明是由仿蜣螂體表微凸的仿生凸起結構和仿鯨類頭部輪廓的仿生條狀凸起結構組成；每個仿蜣螂體表微凸的仿生凸起結構的外形輪廓符合以下數學表達式x2+y2+z2=R2其中的x、y和z為三維坐標系中的X軸、y軸和z軸；其中R〈4mm ;仿生凸起結構高H〈2mm,仿生凸起結構中心間距L〈25mm。在仿生凸起結構的頂端為平臺或凹坑，平臺或凹坑直徑凹坑呈半球狀，凹坑半徑r2〈2mm,凹坑深度HiUmm。如圖I和圖2所示；相鄰仿生凸起結構按照菱形方式排列，菱形排列中較小夾角角度為e，30°〈 0〈60°，相鄰仿生凸起結構間距離為L，仿生凸起結構間距L與仿生凸起結構高度H滿足以下關系
權利要求
1.一種農業機械觸土部件耦合仿生表面，其特征在于是由仿蜣螂體表微凸的仿生凸起結構和仿鯨類頭部輪廓的仿生條狀凸起結構組成； 每個仿蜣螂體表微凸的仿生凸起結構的外形輪廓符合以下數學表達式 x2+y2+z2=R2 其中的x、y和z為三維坐標系中的X軸、y軸和z軸； 其中R〈4mm ;仿生凸起結構高H〈2mm,仿生凸起結構中心間距L〈25mm。在仿生凸起結構的頂端為平臺或凹坑，平臺或凹坑直徑凹坑呈半球狀，凹坑半徑r2〈2mm,凹坑深度H1Umm;所述相鄰仿生凸起結構按照菱形方式排列，菱形排列中較小夾角角度為0，30°〈 0〈60° ;仿螺螂體表微凸的仿生凸起結構應用于部件的表面； 每個仿鯨類頭部輪廓的仿生條狀凸起結構的截面輪廓線符合如下數學表達式
2.根據權利要求I所述的一種農業機械觸土部件耦合仿生表面，其特征在于所述相鄰仿蜣螂體表微凸的仿生凸起結構間距離為L，仿生凸起結構間距L與仿生凸起結構高度H滿足以下關系 2<^<8 H 菱形排列中較長的對角線與耕作過程中土壤運動方向平行。
3.根據權利要求I或2所述的一種農業機械觸土部件耦合仿生表面，其特征在于所述部件表面及仿蜣螂體表微凸的仿生凸起結構和仿鯨類頭部輪廓的仿生條狀凸起結構為白口鐵，部件芯部為球墨鑄鐵。
全文摘要
本發明公開了一種農用機械觸土部件耦合仿生表面，其是由仿蜣螂體表微凸的仿生凸起結構和仿鯨類頭部輪廓的仿生條狀凸起結構組成；每個仿蜣螂體表微凸的仿生凸起結構的外形輪廓符合以下數學表達式x2+y2+z2=R2；相鄰仿生凸起結構按照菱形方式排列，菱形排列中較小夾角角度為θ，30o<θ<60o，仿蜣螂體表微凸的仿生凸起結構應用于部件的表面；仿鯨類頭部輪廓的仿生條狀凸起結構的截面輪廓線符合如下數學表達式仿鯨類頭部輪廓的仿生條狀凸起結構應用于部件的易損部位；部件表面及凸起結構為白口鐵，部件芯部為球墨鑄鐵。
文檔編號A01C5/06GK102714951SQ20121024360
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月13日 優先權日2012年7月13日
發明者劉春喜, 莊健, 范旭輝, 賈洪雷, 馬云海, 齊江濤 申請人:吉林大學