土壤对深松铲刃的磨料磨损形式与上述两种生物体表耐磨组织器宫的磨损形式非常相近。受到这一启发,本研究将栉孔扇贝的壳体、穿山1甲体表鳞片作为仿生原型,并将这种优良特性应用于深松铲刃的耐磨设计。研究发现,贝壳和穿山1甲鳞片的外表面均有呈放射状分布的棱纹形几何结构。利用逆向工程技术对两种研究对象外表面的棱纹几何结构信息进行了提取,得到了棱纹结构横截面的轮廓坐标点分布。根据坐标点的分布形态,选用正弦函数曲线对坐标点进行了数学拟合,对拟合的近似程度进行了评估,得到了拟合曲线及方程。
深松铲的工作深宽比 (h/B)及楔面倾角d 当深宽比较小,且倾角a小于90°时.土壤松动范围将如图2—57a所示,底部与板同宽,上面向两侧及前面延伸,成一半球,在土表面成一扇面状。当深宽,比增大到一定程度,土壤的松动范围将如图2—57b所示,即只有上部的土壤被松动,而在一定深度以下,土壤只被挤压开一条槽。但是在两侧,会有一些小裂缝从地表延伸到最深处(图2—57c)。这个土壤松动范围的极限点称为土壤深松临界点,它与土壤的性质及深松铲参数有关。这说明,土壤的松动范围及深度是有一定限度的。
深松铲作为深松作业中的关键部件,承受来自土壤的复杂作用力,其耐磨性不足,失效频繁是目前所面临的最突出的问题.针对这一问题,本试验采用火焰喷焊技术在Q235钢基体上分别制备了Fe6涂层和Ni60+ 50% WC涂层.通过涂层的硬度、微观形貌观察和耐磨性等试验来比较研究两种喷焊层的组织及性能,并与目前市面上常用的深松铲试件进行了磨损失重对比试验.结果显示:两种涂层与基体之间均形成良好的冶金结合;Fe6涂层主要由Fe-Cr-Ni固溶体合金相、碳化物硬质相Cr7C3、Cr23 C6和Cr2B相组成,Ni60+ 50% WC涂层主要由Ni-Cr-Fe固溶体合金相、碳化物硬质相WC、Cr3C2Cr7C3、Cr23C6、CrC等组成;Fe6涂层的表面平均硬度约为56.6HRC,Ni60+ 50% WC涂层的表面平均硬度约为67.3HRC;Fe6涂层摩擦系数稳定在0.65左右,Ni60+ 50% WC涂层的摩擦系数稳定在0.55左右;磨损失重对比试验中Fe6涂层的失重量更低.