CN109532343A - 一种农用拖拉机行走机构仿生自清洁触土部件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种农用拖拉机行走机构仿生自清洁触土部件，包括轮胎或履带和多个非光滑单元体，多个非光滑单元体分布在轮胎或履带上，非光滑单元体为凸包圆柱体、四棱柱体或圆柱体；本发明模仿荷叶、槐叶萍叶面和蜣螂体表的结构形状，在轮胎或履带表面进行仿生非光滑加工，这种凸起的非光滑单元体，使轮胎或履带和土壤之间存在空隙，形成无土区并存在空气，这样在轮胎或履带和土壤之间形成了空气膜，降低了摩擦系数和大气的负压对土壤的作用，在土壤中形成气孔限制了连续水膜的形成，增强了水的运动性，减小了水膜的接触面积，表面实现了超疏水性和低粘附性能，从而减小粘附力，提高了工作效率、作业质量。
Description
技术领域
本发明涉及农业机械技术领域，特别涉及一种农用拖拉机行走机构仿生自清洁触土部件。
背景技术
农业机械化的全面发展使得农业机械在农业生产生活中占据着非常重要的作用。但对于以地表和土壤为作业对象的农业机械来说，触土部件的脱附减阻成为一个研究上的技术难题，无论是旱田还是水田的土壤等作业条件都会对车轮、履带等作业部件表面产生黏附和阻力，严重地降低了农业机械的工作效率、作业质量和使用寿命，增大了能量消耗，还会影响拖拉机湿地的抓着性能，导致机械无法正常运行、作业。因此，如何合理设计花纹结构成为降低黏附、阻力、提高驱动性能的一个重要的新的技术突破方向。为此，国内外学者对接触土壤工作部件的脱附减阻进行过深入的研究，之前大多数研究学者按照经典理论，在解决这个问题时并没有太大的成效。只是在改变行走机构结构上有些突破。研究了步行轮、四足机构、步行轮式气垫车行走机构、步行船式车辆的行走机构等，由于采用汽油发电机，需携带油箱，故工作受环境影响较大，同时，机构复杂，成本高，可靠性差，并且承载能力较小。由于花纹结构对轮胎诸多性能具有决定性影响，研究轮胎花纹设计理论和方法具有重要的理论意义和工程应用价值。
发明内容
本发明的目的在于提高轮胎或履带表面的超疏水性，增加弹性变形和微震，减小粘附力，提高农业机械的工作效率、作业质量和使用寿命，节约了能量消耗，提高拖拉机湿地的抓着性能。
一种农用拖拉机行走机构仿生自清洁触土部件，包括轮胎或履带和多个非光滑单元体，多个非光滑单元体分布在轮胎或履带上。
优选的，所述的非光滑单元体为凸包圆柱体、四棱柱体或圆柱体。
优选的，所述的非光滑单元体排列方式为对称排列或交叉排列。
优选的，所述的非光滑单元体排列方式为等距排列或变距排列。
优选的，所述的轮胎或履带上径向分布的相邻的两个非光滑单元体的之间的角度为5度。
优选的，所述的非光滑单元体直径或棱长和高度均为8毫米、10毫米或者12毫米，凸包圆柱体的半球形结构直径为8毫米、10毫米或者12毫米，相邻的两个非光滑单元体之间的距离为36毫米、38毫米或者40毫米，非光滑单元体的高度为10毫米、12毫米或15毫米。本发明的工作原理及使用过程：
一种农用拖拉机行走机构仿生自清洁触土部件，它是模仿荷叶、槐叶萍叶面和蜣螂体表的结构形状，在轮胎或履带表面进行仿生非光滑加工，这种凸起的非光滑单元体，使轮胎或履带和土壤之间存在空隙，形成无土区并存在空气，这样在轮胎或履带和土壤之间形成了空气膜，降低了摩擦系数和大气的负压对土壤的作用，在土壤中形成气孔限制了连续水膜的形成，增强了水的运动性，减小了水膜的接触面积，表面实现了超疏水性和低粘附性能，从而减小粘附力，同时非光滑单元体的柱状结构可以产生弹性变形和垂直的微震，使得界面土壤不断收受到垂直界面的正反两向力的反复作用，缓解了土壤对轮胎或履带表面的压力，并使土壤中水分和空气容易逸出，增加润滑和减粘脱附，这样土壤不易粘附于轮胎或履带上，从而减小了黏附和阻力，提高了工作效率、作业质量。
在不改变轮胎或履带结构和胶料配方的前提下，只是在其表面施加一定形状的，并且具有相应分布规律的非光滑单元体，使轮胎或履带表面由原来的光滑形态变成非光滑形态，非光滑单元体的形状可以是凸包圆柱体、四棱柱体和圆柱体，其分布方式可以对称排列或交叉形排列，可以等距排列，也可以是变距排列，非光滑单元体可以分布在整个轮胎或履带表面，也可以分布在轮胎或履带表面某一个或多个区域，本发明制造工艺简单、性能可靠、成本低廉的表面技术。
本发明的有益效果：
1、本发明一种农用拖拉机行走机构仿生自清洁触土部件，应用了仿生非光滑形态技术，无论是旱田还是水田的土壤等作业条件，都会对车轮、履带等作业部件表面起到减黏脱附及减少阻力的作用。
2、本发明制造工艺简单、性能可靠、成本低廉。
3、本发明提高了轮胎或履带表面的超疏水性，增加了轮胎或履带弹性变形和微震，减小粘附力，提高农业机械的工作效率、作业质量和使用寿命，节约了能量消耗，提高拖拉机湿地的抓着性能。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为非光滑单元体在轮胎或履带径向方向分布示意图。
图3为本发明四棱柱体分布在轮胎或履带上的局部展开示意图。
图4为本发明四棱柱体分布在轮胎或履带上的局部展开示意图。
图5为本发明凸包圆柱体分布在轮胎或履带上的局部展开示意图。
图6为本发明凸包圆柱体分布在轮胎或履带上的局部展开示意图。
图7为本发明圆柱体分布在轮胎或履带上的局部展开示意图。
图8为本发明圆柱体分布在轮胎或履带上的局部展开示意图。
具体实施方式
请参阅图1至图8所示，一种农用拖拉机行走机构仿生自清洁触土部件，包括轮胎或履带1和多个非光滑单元体2，多个非光滑单元体2分布在轮胎或履带1上。
优选的，所述的非光滑单元体2为凸包圆柱体、四棱柱体或圆柱体。
优选的，所述的非光滑单元体2排列方式为对称排列或交叉排列。
优选的，所述的非光滑单元体2排列方式为等距排列或变距排列。
优选的，所述的轮胎或履带1上径向分布的相邻的两个非光滑单元体2的之间的角度为5度。
优选的，所述的非光滑单元体2直径或棱长和高度均为8毫米、10毫米或者12毫米，凸包圆柱体的半球形结构直径为8毫米、10毫米或者12毫米，相邻的两个非光滑单元体2之间的距离为36毫米、38毫米或者40毫米，非光滑单元体2的高度为10毫米、12毫米或15毫米。
本实施例的工作原理及使用过程：
请参阅图1至图8所示，一种农用拖拉机行走机构仿生自清洁触土部件，它是模仿荷叶、槐叶萍叶面和蜣螂体表的结构形状，在轮胎或履带1表面进行仿生非光滑加工，这种凸起的非光滑单元体2，使轮胎或履带和土壤之间存在空隙，形成无土区并存在空气，这样在轮胎或履带1和土壤之间形成了空气膜，降低了摩擦系数和大气的负压对土壤的作用，在土壤中形成气孔限制了连续水膜的形成，增强了水的运动性，减小了水膜的接触面积，表面实现了超疏水性和低粘附性能，从而减小粘附力，同时非光滑单元体2的柱状结构可以产生弹性变形和垂直的微震，使得界面土壤不断收受到垂直界面的正反两向力的反复作用，缓解了土壤对轮胎或履带1表面的压力，并使土壤中水分和空气容易逸出，增加润滑和减粘脱附，这样土壤不易粘附于轮胎或履带1上，从而减小了黏附和阻力，提高了工作效率、作业质量。
在不改变轮胎或履带1结构和胶料配方的前提下，只是在其表面施加一定形状的，并且具有相应分布规律的非光滑单元体2，使轮胎或履带1表面由原来的光滑形态变成非光滑形态，非光滑单元体2的形状可以是凸包圆柱体、四棱柱体和圆柱体，其分布方式可以对称排列或交叉形排列，可以等距排列，也可以是变距排列，非光滑单元体2可以分布在整个轮胎或履带表面，也可以分布在轮胎或履带1表面某一个或多个区域，本发明制造工艺简单、性能可靠、成本低廉的表面技术。
Claims (6)
1.一种农用拖拉机行走机构仿生自清洁触土部件，其特征在于：包括轮胎或履带(1)和多个非光滑单元体(2)，多个非光滑单元体(2)分布在轮胎或履带(1)上。
2.根据权利要求1所述的一种农用拖拉机行走机构仿生自清洁触土部件，其特征在于：所述的非光滑单元体(2)为凸包圆柱体、四棱柱体或圆柱体。
3.根据权利要求1所述的一种农用拖拉机行走机构仿生自清洁触土部件，其特征在于：所述的非光滑单元体(2)排列方式为对称排列或交叉排列。
4.根据权利要求1所述的一种农用拖拉机行走机构仿生自清洁触土部件，其特征在于：所述的非光滑单元体(2)排列方式为等距排列或变距排列。
5.根据权利要求1所述的一种农用拖拉机行走机构仿生自清洁触土部件，其特征在于：所述的轮胎或履带(1)上径向分布的相邻的两个非光滑单元体(2)的之间的角度为5度。
6.根据权利要求1所述的一种农用拖拉机行走机构仿生自清洁触土部件，其特征在于：所述的非光滑单元体(2)直径或棱长和高度均为8毫米、10毫米或者12毫米，凸包圆柱体的半球形结构直径为8毫米、10毫米或者12毫米，相邻的两个非光滑单元体(2)之间的距离为36毫米、38毫米或者40毫米，非光滑单元体(2)的高度为10毫米、12毫米或15毫米。
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