西南林业大学  陈红艳 陈文刚 代炳贵 李祖阳

 

前言

　　深松作业将土地深度松耕，使土壤撕裂、挤压和扰动，从而打破犁底层，改善土壤的结构，增强土壤蓄水保墒能力、抗旱防涝能力和土壤肥力，是在农业生产中广泛使用的保护性耕作技术。深松技术的实现主要依赖于深松机械的应用，但深松机械在作业过程中的耕作阻力过大、触土零部件磨损严重问题一直未能得到很好地解决。因此，深松机械配套使用的深松铲制造材料就必须要有较高的硬度、耐磨性和良好的冲击韧性，研究优化深松铲的抗磨减阻性能具有极其重要的意义。

　　很多与土壤长期接触的动物在千百年的进化过程中，其身体各部位结构及表面纹理结构具有较好的减阻抗磨特点，基于此，研究者在触土农业机具结构仿生优化减小阻力方面进行了大量的计算机仿真及试验研究工作。而在深松铲相关研究中有一些研究者也进行了一些有益的尝试。为了更好地促进此项技术的发展和广泛应用，本文对仿生深松铲的耐磨减阻性能研究进行分析和总结，并对仿生耐磨减阻深松铲今后的研究工作进行展望。

1深松铲的生物仿生原型及仿生方法

　　在深松铲的仿生设计上，仿生原型包括蝼蛄、竹鼠、田鼠、家鼠、达乌尔黄鼠、鼹鼠、狗獾、棕熊、黑熊、穴兔、蚁狮幼虫、克氏原螯虾、砂鱼蜥、穿山甲、鲨鱼、蚯蚓、夏威夷贝、栉孔扇贝、蜣螂、金龟子、海豚等动物，将其爪趾形态、肢体运动方式和体表特殊的几何结构等应用于深松铲的设计中，优化深松铲的抗磨减阻、减粘脱附性能和作业效果。而仿生方法包括以生物爪趾形态特点仿生、生物体表面特殊几何结构特征仿生和复合仿生三种类型。