深松機鎮壓器彈簧的設計

張含思 徐峰 郝宇佳 高墨 李廣宇 張磊 李劍飛 張云碩 楊海天 孟長伊 楊少奇

摘 要：針對保護性耕作中使用深松機進行深松作業時，松起的土壤有大塊，壓實土壤不均勻的情況，相關鎮壓器鎮壓力大小的問題，以1SF420（A）為例對鎮壓器上的彈簧進行了計算和選擇。預先設定了想要得到的鎮壓力大小為1250N，彈簧中徑D=60mm，鎮壓輥自重為75kg。對彈簧剛度，圈數，鋼絲直徑，螺距進行了選擇。校核了彈簧強度。保證了鎮壓器的鎮壓力，提高了深松，鎮壓作業對土壤的蓄水保墑及抗風蝕的作用。

關鍵詞：鎮壓輥鎮壓力；設計；校核

中圖分類號：S222.23 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20160431029

引言

土壤的蓄水保墑能力，對種子的發芽，作物的產量起著決定性的影響。鎮壓是深松作業的一個重要環節。鎮壓器在深松后對松起的土壤表層土塊進行壓實，破碎。消除大塊土壤，消除土塊間空隙，其主要作用是減少土壤水分蒸發，風蝕，起到蓄水保墑的效果。對第2年種子的發芽，出苗，長勢，產量等有很大的影響。國內外關于鎮壓器的方面的研究，主要集中在鎮壓器的結構，原理方面。常見的鎮壓器仿形鎮壓器，螺旋鎮壓器，雙面牙嵌型鎮壓器，菊型鎮壓器等多種形式鎮壓器。

隨著精準農業的發展，人們對鎮壓器的機械化要求不斷提高。彈簧，作為鎮壓器上的重要元件，廣泛應用于鎮壓器設計中。本文以圓柱螺旋彈簧為研究對象，對鎮壓器彈簧進行了設計，優化。

1 設計過程

在拖拉機行駛過程中，由于路面不平整。鎮壓輥繞點Q進行往復運動。彈簧螺桿繞w點轉動。彈簧受力變形。彈簧彈力與鎮壓輥自身重力共同構成鎮壓輥對地面形成的鎮壓力。

圖2 彈簧受力圖

彈簧壓力F與彈簧對地面提供的鎮壓力的反作用力互為一對相反力，在鋼性連接點M處形成一對力偶。保持平衡狀態。其數學關系如下：

1SF420（A）深松機為例

1.2 設計過程

設計要求：想要獲得的鎮壓力為1250N，鎮壓輥自重75kg，鎮壓輥自重產生的鎮壓力為750N。

設定，彈簧中徑D=60mm，彈簧預緊壓縮載荷F2=250N，則彈簧壓力F≈1000N，當彈簧所受壓力最大時，彈簧從安裝高度壓縮45mm

具體設計過程如下：

1.2.1 選擇材料和許用切應力

根據彈簧的工作條件，該彈簧屬于Ⅰ類載荷彈簧，選用油淬火—回火彈簧鋼絲。彈簧切變模量G=79x103MPa，初設鋼絲直徑d=8mm，查表格靜態級、中疲勞級和高疲勞及鋼絲的抗拉強度σb（摘自GB/T18983-2003），查得σb=1630MPa。由表格彈簧的許用應力（摘自GB/T1239.6-2009），查得其許用切應力τp=0.35xσb=0.35x1630=570MPa

先按照公式計算彈簧剛度

1.2.4 彈簧節距p的尺寸選擇

則彈簧的安裝高度為：

試驗載荷與試驗載荷下變形量

由表格彈簧的許用應力（摘自GB/T1239.6-2009），可以查得試驗切應力的最大值

由此可知，試驗切應力未超過其最大值。

則彈簧的強度符合設計要求。

2 結束語

文章根據深松機鎮壓輥對鎮壓力的設計要求，闡述了深松機彈簧的設計過程，由上述過程可知，彈簧可以符合設計的強度要求，深松機鎮壓力為彈簧提供鎮壓力與鎮壓輥自重的總和，可以深松鏟松動的土塊起到良好的壓實，破碎作用，對提高土壤蓄水保墑能力起到重要作用。

參考文獻

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[2]趙清來.可變力苗帶鎮壓器的設計與仿真實驗[J].中國農機化學報，2015.

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