深松机镇压器弹簧的设计

张含思 徐峰 郝宇佳 高墨 李广宇 张磊 李剑飞 张云硕 杨海天 孟长伊 杨少奇

摘 要：针对保护性耕作中使用深松机进行深松作业时，松起的土壤有大块，压实土壤不均匀的情况，相关镇压器镇压力大小的问题，以1SF420（A）为例对镇压器上的弹簧进行了计算和选择。预先设定了想要得到的镇压力大小为1250N，弹簧中径D=60mm，镇压辊自重为75kg。对弹簧刚度，圈数，钢丝直径，螺距进行了选择。校核了弹簧强度。保证了镇压器的镇压力，提高了深松，镇压作业对土壤的蓄水保墒及抗风蚀的作用。

关键词：镇压辊镇压力；设计；校核

中图分类号：S222.23 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20160431029

引言

土壤的蓄水保墒能力，对种子的发芽，作物的产量起着决定性的影响。镇压是深松作业的一个重要环节。镇压器在深松后对松起的土壤表层土块进行压实，破碎。消除大块土壤，消除土块间空隙，其主要作用是减少土壤水分蒸发，风蚀，起到蓄水保墒的效果。对第2年种子的发芽，出苗，长势，产量等有很大的影响。国内外关于镇压器的方面的研究，主要集中在镇压器的结构，原理方面。常见的镇压器仿形镇压器，螺旋镇压器，双面牙嵌型镇压器，菊型镇压器等多种形式镇压器。

随着精准农业的发展，人们对镇压器的机械化要求不断提高。弹簧，作为镇压器上的重要元件，广泛应用于镇压器设计中。本文以圆柱螺旋弹簧为研究对象，对镇压器弹簧进行了设计，优化。

1 设计过程

在拖拉机行驶过程中，由于路面不平整。镇压辊绕点Q进行往复运动。弹簧螺杆绕w点转动。弹簧受力变形。弹簧弹力与镇压辊自身重力共同构成镇压辊对地面形成的镇压力。

图2 弹簧受力图

弹簧压力F与弹簧对地面提供的镇压力的反作用力互为一对相反力，在钢性连接点M处形成一对力偶。保持平衡状态。其数学关系如下：

1SF420（A）深松机为例

1.2 设计过程

设计要求：想要获得的镇压力为1250N，镇压辊自重75kg，镇压辊自重产生的镇压力为750N。

设定，弹簧中径D=60mm，弹簧预紧压缩载荷F2=250N，则弹簧压力F≈1000N，当弹簧所受压力最大时，弹簧从安装高度压缩45mm

具体设计过程如下：

1.2.1 选择材料和许用切应力

根据弹簧的工作条件，该弹簧属于Ⅰ类载荷弹簧，选用油淬火—回火弹簧钢丝。弹簧切变模量G=79x103MPa，初设钢丝直径d=8mm，查表格静态级、中疲劳级和高疲劳及钢丝的抗拉强度σb（摘自GB/T18983-2003），查得σb=1630MPa。由表格弹簧的许用应力（摘自GB/T1239.6-2009），查得其许用切应力τp=0.35xσb=0.35x1630=570MPa

先按照公式计算弹簧刚度

1.2.4 弹簧节距p的尺寸选择

则弹簧的安装高度为：

试验载荷与试验载荷下变形量

由表格弹簧的许用应力（摘自GB/T1239.6-2009），可以查得试验切应力的最大值

由此可知，试验切应力未超过其最大值。

则弹簧的强度符合设计要求。

2 结束语

文章根据深松机镇压辊对镇压力的设计要求，阐述了深松机弹簧的设计过程，由上述过程可知，弹簧可以符合设计的强度要求，深松机镇压力为弹簧提供镇压力与镇压辊自重的总和，可以深松铲松动的土块起到良好的压实，破碎作用，对提高土壤蓄水保墒能力起到重要作用。

参考文献

[1]王景立.精密播种机可变力苗带镇压器的试验研究[J].吉林农业大学学报，2009.

[2]赵清来.可变力苗带镇压器的设计与仿真实验[J].中国农机化学报，2015.

[3]刘伟光.多功能碎土镇压器的设计[J].现代化农业，2011.