专利名称：农业机械触土部件耦合仿生表面的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种农业机械触土部件耦合仿生表面。
背景技术：
耕作工具的发明是人类历史上的重要事件，人类为提高耕作工具的工作效率和质量做了长时间的改进，如我国著名的阳城犁镜采用白口铁制造，具有良好的耐磨性和脱土减阻性能。随着农业机械化的快速发展，耕作速度大大提高，耕作环境越来越复杂，对于耕作工具性能，尤其是触土耕作部件的性能提出了越来越高的要求，而白口铁等材料的脆性限制了其在高速、冲击工况的应用。为了满足高速耕作条件下的对于触土部件机械性能的影响，目前往往以65Mn等优质钢材，采用冷加工方法生产。但加工成本较高，耐磨性也比白口铁差，使用寿命受到了一定的影响。在提高触土部件的耐磨性，降低生产成本和耕作阻力等方面，国内外均有专利报道。目前，专利成果主要集中在材料改性和仿生技术应用两个方面。·一、在材料改性方面I、中国专利申请号01133458. 4，公告日为2005. 01.26。发明名称为“仿生非光滑耐磨复合涂层及其制备方法”公开了一种非光滑耐磨复合涂层以多元铜基钎料作粘结合金，将增强耐磨硬质点颗粒与基体钢连接，在基体钢的表面形成一非光滑耐磨复合涂层，多元铜基钎料的成分为锌，锰，镍，锡，硅，稀土，余量铜；钎剂的成分为硼酸与硼砂的混合物，并加入少量氟化物；增强耐磨硬质点颗粒的成分为碳化物，粒度为50 100目，加入总量在20 80Wt%。非光滑耐磨复合涂层的制备方法将多元铜基钎料按上述组成成分的配制冶炼后，制成颗粒大小为20 80目粉末，按质量百分比30 70%与20 80%的碳化钨、碳化钛、碳化硅中的一种、二种或三种以及钎剂I 3均匀混合，通过加热多元铜基钎料和钎剂熔化后，多元铜基钎料将硬质点钎焊在基体碳钢表面形成一非光滑耐磨复合涂层，以提高出土机械部件的耐磨性。2、中国专利申请号91106940. 2，公告日为1994. 01. 26，发明名称为“高寿命采掘元件耐磨材料及其制造方法”公开了一种耐磨材料，用于农业、矿山、国防等工程机械中采掘元件的加工，以一般钢材为母材，表面喷焊一层过渡层和一层耐磨层，过渡层含Cr、B、Si、Ni组份，耐磨层为WC和粘接金属的融熔物，其中WC含量50 70%，粘结金属含Cr、B、Si、Cu、Ni组分。二、在仿生技术应用方面I、中国专利申请号:201010166033. 5，公告日为2010. 09. 22，发明名称为“一种具
有耐磨几何结构表面的锥形触土部件”公开了一种具有耐磨几何结构表面的锥形触土部件，该部件由基体和基体表面分布的仿生几何结构单元组成，所述的仿生几何结构单元包括凸包型、凹坑型、环形凸肋条型、环形凹肋条型、螺旋凸包型、螺旋凹坑型、螺旋凸肋条型和螺旋凹肋条型。2、中国专利申请号201010166033. 5，公告日为2009. 12. 16，发明名称为“仿生减阻起垄器铲面及其设计方法”公开了一种仿生减阻起垄器铲面，该铲面为以y=-0. 0148x2+0. 86563x-l. 51为脊线，y=-0. 0054Z2+30. 49为素线，素线沿脊线所形成的曲面。3、中国专利申请号=200810050347. 1，公告日为2010. 03. 17，发明名称为“棱纹型
仿生耐磨结构表面”公开了一种仿生耐磨结构表面，特别是涉及一种棱纹型仿生耐磨几何结构表面。本发明是基于土壤洞穴动物穿山甲的鳞片表面具有耐土壤磨料磨损的几何结构特征，其目的是解决现有的与散体物料接触部件的磨损问题。该仿生耐磨结构表面是将原有设备或构件与接触物料的表面改变结构，在表面上增设一系列的具有一定几何参数和间距的棱纹形结构。其仿生耐磨结构形状为y = asin(bx+c)。其中,a_振幅,b_频率,c_初相位，0 < a < 12mm,0 ^ bx_c ^ n ,0 ^ x ^ 20mm。棱纹间距0 < L < 30mm。 现有技术方案可知，对于以农业机械触土耕作部件为代表受磨粒磨损严重的部件，提高其耐磨性的主要方法是优化材料和应用仿生技术，事实证明均是行之有效的，但这两种方法的一般需要在生产过程中进行二次加工乃至多次加工，大大增加了部件的生产成本。
发明内容
本发明的目的是要解决目前农业机械触土耕作部件耐磨性较差，生产成本较高的问题，而提供一种农业机械触土部件耦合仿生表面。本发明是由仿蜣螂体表微凸的仿生凸起结构和仿鲸类头部轮廓的仿生条状凸起结构组成；每个仿蜣螂体表微凸的仿生凸起结构的外形轮廓符合以下数学表达式x2+y2+z2=R2其中的x、y和z为三维坐标系中的X轴、y轴和z轴；其中R〈4mm ;仿生凸起结构高H〈2mm,仿生凸起结构中心间距L〈25mm。在仿生凸起结构的顶端为平台或凹坑，平台或凹坑直径凹坑呈半球状，凹坑半径r2〈2mm,凹坑深度HiUmm。如图I和图2所示；相邻仿生凸起结构按照菱形方式排列，菱形排列中较小夹角角度为e，30°〈 0〈60°，相邻仿生凸起结构间距离为L，仿生凸起结构间距L与仿生凸起结构高度H满足以下关系
权利要求
1.一种农业机械触土部件耦合仿生表面，其特征在于是由仿蜣螂体表微凸的仿生凸起结构和仿鲸类头部轮廓的仿生条状凸起结构组成； 每个仿蜣螂体表微凸的仿生凸起结构的外形轮廓符合以下数学表达式 x2+y2+z2=R2 其中的x、y和z为三维坐标系中的X轴、y轴和z轴； 其中R〈4mm ;仿生凸起结构高H〈2mm,仿生凸起结构中心间距L〈25mm。在仿生凸起结构的顶端为平台或凹坑，平台或凹坑直径凹坑呈半球状，凹坑半径r2〈2mm,凹坑深度H1Umm;所述相邻仿生凸起结构按照菱形方式排列，菱形排列中较小夹角角度为0，30°〈 0〈60° ;仿螺螂体表微凸的仿生凸起结构应用于部件的表面； 每个仿鲸类头部轮廓的仿生条状凸起结构的截面轮廓线符合如下数学表达式
2.根据权利要求I所述的一种农业机械触土部件耦合仿生表面，其特征在于所述相邻仿蜣螂体表微凸的仿生凸起结构间距离为L，仿生凸起结构间距L与仿生凸起结构高度H满足以下关系 2<^<8 H 菱形排列中较长的对角线与耕作过程中土壤运动方向平行。
3.根据权利要求I或2所述的一种农业机械触土部件耦合仿生表面，其特征在于所述部件表面及仿蜣螂体表微凸的仿生凸起结构和仿鲸类头部轮廓的仿生条状凸起结构为白口铁，部件芯部为球墨铸铁。
全文摘要
本发明公开了一种农用机械触土部件耦合仿生表面，其是由仿蜣螂体表微凸的仿生凸起结构和仿鲸类头部轮廓的仿生条状凸起结构组成；每个仿蜣螂体表微凸的仿生凸起结构的外形轮廓符合以下数学表达式x2+y2+z2=R2；相邻仿生凸起结构按照菱形方式排列，菱形排列中较小夹角角度为θ，30o<θ<60o，仿蜣螂体表微凸的仿生凸起结构应用于部件的表面；仿鲸类头部轮廓的仿生条状凸起结构的截面轮廓线符合如下数学表达式仿鲸类头部轮廓的仿生条状凸起结构应用于部件的易损部位；部件表面及凸起结构为白口铁，部件芯部为球墨铸铁。
文档编号A01C5/06GK102714951SQ20121024360
公开日2012年10月10日 申请日期2012年7月13日 优先权日2012年7月13日
发明者刘春喜, 庄健, 范旭辉, 贾洪雷, 马云海, 齐江涛 申请人:吉林大学