仿生几何结构表面深松铲铲尖设计与试验

来源：中国农机化学报杂志2022年第1期北京时间：

作者：王晓阳, 潘睿, 强华, 张智泓, 武时会, 薛忠,

单位：1. 重庆人文科技学院机电与信息工程学院，重庆市，401524；2. 中国热带农业科学院农业机械研究所，广东湛江，524091；3. 昆明理工大学现代农业工程学院，昆明市，650500;4. 中国热带农业科学院南亚热带作物研究所，广东湛江，524091

摘要：深松铲在西南红壤坡耕地作业过程中，由于土壤黏附性强且板结严重，造成土壤过度扰动和耕作阻力过大的问题。采用工程仿生的技术方法，将具有减阻优异特性的克氏原螯虾和砂鱼蜥体表作为仿生原型，以深松铲铲尖为研究对象，设计仿生凸包、微刺—凸包、仿生鳞片、微刺—鳞片和微刺—凸包—鳞片混合表面5种仿生几何结构表面。通过室内土槽试验，考察深松过程中铲尖在含水率18.11%和12.57%，深松速度为0.2 m/s，0.4 m/s，0.6 m/s的牵引阻力与降阻率变化趋势，并与传统铲尖对比。试验结果表明：含水率一定的情况下，随着深松速度的增加，牵引力逐渐减小；含水率18.11%时，具有微刺—凸包几何结构表面的铲尖减阻能力最优，降阻率达20%以上；含水率12.57%时，具有微刺—凸包—鳞片混合表面的铲尖减阻能力最优，降阻率达15%以上。该研究提出西南地区红壤黏性土深松过程减阻的仿生设计思路，为在西南地区红壤土工作环境下设计和研发新装备提供参考。

关键词：仿生,深松,减阻,红壤,土槽试验,降阻率

基金资助：：重庆市教委科学技术研究计划项目青年项目(KJQN202001802)；重庆人文科技学院科学研究项目青年项目(CQRKZX2020005)；国家自然科学基金地区基金项目(52065031)；国家自然科学基金青年科学基金项目(51605210)；广东省科学技术厅重点领域研发计划项目(2019B020223001)；中央级科研院所基本业务费农机装备科技创新团队项目(1630132017004)