深松機(jī)鎮(zhèn)壓器彈簧的設(shè)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(hù)性耕作中使用深松機(jī)進(jìn)行深松作業(yè)時，松起的土壤有大塊，壓實土壤不均勻的情況，相關(guān)鎮(zhèn)壓器鎮(zhèn)壓力大小的問題，以1SF420（A）為例對鎮(zhèn)壓器上的彈簧進(jìn)行了計算和選擇。預(yù)先設(shè)定了想要得到的鎮(zhèn)壓力大小為1250N，彈簧中徑D=60mm，鎮(zhèn)壓輥自重為75kg。對彈簧剛度，圈數(shù)，鋼絲直徑，螺距進(jìn)行了選擇。校核了彈簧強(qiáng)度。保證了鎮(zhèn)壓器的鎮(zhèn)壓力，提高了深松，鎮(zhèn)壓作業(yè)對土壤的蓄水保墑及抗風(fēng)蝕的作用。

關(guān)鍵詞：鎮(zhèn)壓輥鎮(zhèn)壓力；設(shè)計；校核

中圖分類號：S222.23 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20160431029

引言

土壤的蓄水保墑能力，對種子的發(fā)芽，作物的產(chǎn)量起著決定性的影響。鎮(zhèn)壓是深松作業(yè)的一個重要環(huán)節(jié)。鎮(zhèn)壓器在深松后對松起的土壤表層土塊進(jìn)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(fā)，風(fēng)蝕，起到蓄水保墑的效果。對第2年種子的發(fā)芽，出苗，長勢，產(chǎn)量等有很大的影響。國內(nèi)外關(guān)于鎮(zhèn)壓器的方面的研究，主要集中在鎮(zhèn)壓器的結(jié)構(gòu)，原理方面。常見的鎮(zhèn)壓器仿形鎮(zhèn)壓器，螺旋鎮(zhèn)壓器，雙面牙嵌型鎮(zhèn)壓器，菊型鎮(zhèn)壓器等多種形式鎮(zhèn)壓器。

隨著精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，人們對鎮(zhèn)壓器的機(jī)械化要求不斷提高。彈簧，作為鎮(zhèn)壓器上的重要元件，廣泛應(yīng)用于鎮(zhèn)壓器設(shè)計中。本文以圓柱螺旋彈簧為研究對象，對鎮(zhèn)壓器彈簧進(jìn)行了設(shè)計，優(yōu)化。

1 設(shè)計過程

在拖拉機(jī)行駛過程中，由于路面不平整。鎮(zhèn)壓輥繞點Q進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動。彈簧螺桿繞w點轉(zhuǎn)動。彈簧受力變形。彈簧彈力與鎮(zhèn)壓輥自身重力共同構(gòu)成鎮(zhèn)壓輥對地面形成的鎮(zhèn)壓力。

圖2 彈簧受力圖

彈簧壓力F與彈簧對地面提供的鎮(zhèn)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(tài)。其數(shù)學(xué)關(guān)系如下：

1SF420（A）深松機(jī)為例

1.2 設(shè)計過程

設(shè)計要求：想要獲得的鎮(zhèn)壓力為1250N，鎮(zhèn)壓輥自重75kg，鎮(zhèn)壓輥自重產(chǎn)生的鎮(zhèn)壓力為750N。

設(shè)定，彈簧中徑D=60mm，彈簧預(yù)緊壓縮載荷F2=250N，則彈簧壓力F≈1000N，當(dāng)彈簧所受壓力最大時，彈簧從安裝高度壓縮45mm

具體設(shè)計過程如下：

1.2.1 選擇材料和許用切應(yīng)力

根據(jù)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(shè)鋼絲直徑d=8mm，查表格靜態(tài)級、中疲勞級和高疲勞及鋼絲的抗拉強(qiáng)度σb（摘自GB/T18983-2003），查得σb=1630MPa。由表格彈簧的許用應(yīng)力（摘自GB/T1239.6-2009），查得其許用切應(yīng)力τp=0.35xσb=0.35x1630=570MPa

先按照公式計算彈簧剛度

1.2.4 彈簧節(jié)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(yīng)力（摘自GB/T1239.6-2009），可以查得試驗切應(yīng)力的最大值

由此可知，試驗切應(yīng)力未超過其最大值。

則彈簧的強(qiáng)度符合設(shè)計要求。

2 結(jié)束語

文章根據(jù)深松機(jī)鎮(zhèn)壓輥對鎮(zhèn)壓力的設(shè)計要求，闡述了深松機(jī)彈簧的設(shè)計過程，由上述過程可知，彈簧可以符合設(shè)計的強(qiáng)度要求，深松機(jī)鎮(zhèn)壓力為彈簧提供鎮(zhèn)壓力與鎮(zhèn)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。

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