Bionic Design for Reducing Adhesive Resistance of the Ridger Inspired by a Boar’s Head

Abstract

The main feature of the boar's head used to root around for food is the front part, which is similar to the ridger in terms of function, load, and environment. In this paper, the boar's head was selected as the biological prototype for developing a new ridger. The point cloud of the head was captured by a 3D scanner, and then, the head surface was reconstructed using 3D coordinates. The characteristic curves of the front part of the boar's head were extracted, and then, five cross-sectional curves and one vertical section curve were fitted. Based on the fitted curves, five kinds of bionic ridgers were designed. The penetrating resistances of the bionic ridgers and traditional ridger were tested at different speeds in an indoor soil bin. The test results showed that bionic ridger B had the best penetrating resistance reduction ratio of 16.67% at 4.2 km/h velocity. In order to further evaluate the performance of the best bionic ridger (bionic ridger B), both the bionic ridger and traditional ridger were tested in a field under the same working conditions. The field results indicate that the bionic ridger reduces penetrating resistance by 6.91% compared to the traditional ridger, and the test results validate that the bionic ridger has an effect on reducing penetrating resistance.

Biomimetic Design of Soil-Engaging Components: A Review

“…The body structures of other soil animals in nature have also been mimicked for use in soil-engaging component design. For example, a soil-plowing device used bear claws as a bionic prototype [ 49 ]; a ridger imitated a boar’s head [ 50 ]; a biomimetic stubble cutter imitated the fore claw of the cicada [ 51 ]; and a biomimetic soil loosening shovel utilized an anteater’s claws [ 52 ], as shown in Figure 4 . These biomimetic soil-engaging components have achieved satisfactory results in terms of drag reduction performance.…”

Аддитивное Производство Деталей Сельскохозяйственных Машин

“…Таблица 1 -Биопроектирование деталей почвообрабатывающих и уборочных машин (модифицирование внешней геометрии) Сущность биопроектирования / Достигаемые эффекты Нож культиватора-плоскореза, закрепленный на двух стойках, с криволинейной режущей кромкой в горизонтальной плоскости и треугольными выступами на боковых частях подобно лобовой части ската-рогача / Обеспечивается равномерное распределение давления ножа на почву и равномерное рыхление почвы, повышается устойчивость работы в продольной плоскости, снижается тяговое сопротивление [3] Рыхлительные элементы дисков кольчато-режущего катка в форме усеченных конусов подобно роющим конечностям жука-носорога / Обеспечивается равномерное распределение контактного давления на почву [4] Рабочий орган уплотнителя почвы в виде зубчатого колеса с зубьями, по форме подобными зубцам передней ноги навозного жука / Снижается сопротивление проникновению в почву, улучшается качество уплотнения почвы [5] Плуг-запашник с рабочей частью, по форме подобной голове хряка / Снижается тяговое сопротивление [6] Стойка культиватора, подобная по форме профиля когтю барсука / Снижается тяговое сопротивление [7] Зубья жатки, подобные по форме когтям лап медведки / Повышается производительность жатки [8] Лезвие жатки, по форме подобное режущему зубу жука-усача / Повышается режущая способность и качество резания [9] Лезвие лущильника, имеющее зубчатую форму подобно шипам передней ноги богомола / Повышается производительность лущильника [10] Таблица 2 -Биопроектирование деталей уборочных и транспортных машин (модифицирование геометрии рельефа поверхности) Сущность биопроектирования / Достигаемые эффекты Поверхности стойки и рыхлительной лапы почвоуглубителя, взаимодействующие с грунтом, имеют риблеты подобно панцирю моллюсков, чешуе панголина или акулы / Снижается тяговое сопротивление и повреждение почвы, повышается стрессовая устойчивость посевов [11] Поверхности отвального плуга и бульдозерного отвала, взаимодействующие с грунтом, имеют множество бугорков подобно поверхности головы навозного жука / Уменьшается адгезия грунта к рабочей поверхности, снижается тяговое сопротивление, повышается износостойкость [12] Загрузочные и разгрузочные желоба ленточных транспортеров сыпучих материалов, у которых поверхности, подвергающиеся воздействию этих материалов, имеют риблеты подобно поверхности головы навозного жука, задней части жужелицы, чешуе панголина или песчаной ящерицы / Повышается износостойкость [13] Рисунок 1 -Биопроектирование деталей сельхозмашин а -лобовая часть ската-рогача и культиватор-плоскорез с бионическим ножом (модифицирование внешней геометрии) [3]; б -чешуя акулы и бионические поверхности стойки и рыхлительной лапы почвоуглубителя c риблетами (модифицирование геометрии рельефа поверхности) [11]; в -пчелиные соты и бионическая ячеистая структура детали (модифицирование внутренней структуры) [15].…”

Design and analysis of biomimetics based excavator bucket and tooth

“…Suchlike an earthwormlike digger system, 5 a locust ovopositor-inspired micro-digger, 6 a furrow opener, 7 a plow blade, 8 an underwater digger (RoboClam), 9 a wood wasp inspired planetary and earth drill, 10 an underground chemical source location robot (Crabot), 11 a cassava harvester shovel, 12 a stubble breaker blade, 13 a stubble cutter 14 and a ridger 15 many digging apparatuses and systems are designed with inspiration from a variety of digging animals.…”