本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)機械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及兼具覆土功能的鎮(zhèn)壓輪設(shè)計方法，特別是一種對稱布置的帶有柱形和錐形輪殼結(jié)構(gòu)的可覆土鎮(zhèn)壓輪的設(shè)計方法。

背景技術(shù)：

覆土和鎮(zhèn)壓是播種作業(yè)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，作為東北壟作區(qū)播種作業(yè)的一項傳統(tǒng)農(nóng)藝技術(shù)措施，覆土作業(yè)應(yīng)滿足將種溝內(nèi)的種子覆蓋嚴(yán)密，并達(dá)到覆土量適宜和覆土均勻的目的。鎮(zhèn)壓作業(yè)的作用是通過提高土壤緊實度，以使苗帶土壤吸收水分能力增加，同時使種子與周圍濕土密接，起到提墑、保墑和供墑作用。現(xiàn)有的播種機大多由單獨的覆土裝置和鎮(zhèn)壓裝置來實現(xiàn)覆土和鎮(zhèn)壓作業(yè)，覆土裝置主要有八字形板式、雙圓盤式和擠壓式3種，鎮(zhèn)壓裝置主要包括平面、凹面、凸面和錐面四種形式。國外免耕播種機上應(yīng)用最多的是集鎮(zhèn)壓與覆土于一體的擠壓式覆土鎮(zhèn)壓器，但該覆土鎮(zhèn)壓器多為淺覆土作業(yè)，不能滿足傳統(tǒng)覆土作業(yè)對覆土厚度的要求。因此，對具有覆土和鎮(zhèn)壓功能于一體的多功能鎮(zhèn)壓輪的研究，對簡化機具結(jié)構(gòu)，提高機具作業(yè)過程中的穩(wěn)定性具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種兼具覆土功能的鎮(zhèn)壓輪的設(shè)計方法，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)單獨的覆土裝置和鎮(zhèn)壓裝置，起到播種作業(yè)過程中的覆土和鎮(zhèn)壓作用，并能簡化作業(yè)機具結(jié)構(gòu)，提高機具作業(yè)過程中的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高播種作業(yè)質(zhì)量。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明從覆土和鎮(zhèn)壓作業(yè)過程中種溝土壤的運動趨勢及受力關(guān)系出發(fā)，結(jié)合開溝器作業(yè)后的種溝形狀及播種作業(yè)模式對壟距的要求，提出了一種兼具覆土功能的鎮(zhèn)壓輪設(shè)計方法。

本發(fā)明的一種兼具覆土功能的鎮(zhèn)壓輪設(shè)計方法，包括下列步驟：

1.1設(shè)定兼具覆土功能的鎮(zhèn)壓輪的零部件：兼具覆土功能的鎮(zhèn)壓輪由右覆土鎮(zhèn)壓輪ⅰ、左覆土鎮(zhèn)壓輪ⅱ和輪軸ⅲ組成，其中右覆土鎮(zhèn)壓輪ⅰ和左覆土鎮(zhèn)壓輪ⅱ的結(jié)構(gòu)完全相同，均由幅板d、支撐架e、錐形輪殼1、柱形輪殼2、加強筋組ⅰ3和加強筋組ⅱ4組成，其中：幅板d為空心圓盤形，幅板d上幅條組5的4個幅條呈十字排列，鏤空組6的4個鏤空間隔均布于4個幅條間；支撐架e為圓柱形，其中心設(shè)有通孔7；輪軸ⅲ一端設(shè)有鍵槽8；幅板d的外圓與錐形輪殼1的內(nèi)壁中間固接，幅板d中4個幅條內(nèi)端與支撐架e的圓柱面固接；加強筋組ⅰ3由4個呈三角形的筋板組成，4個筋板的底邊固接于幅板d的4個幅條外面，筋板短邊固接于錐形輪殼1的內(nèi)壁；加強筋組ⅱ4由4個呈三角形的筋板組成，4個筋板的底邊固接于幅板d的4個幅條內(nèi)面；筋板短邊固接于錐形輪殼1的內(nèi)壁；右覆土鎮(zhèn)壓輪ⅰ和左覆土鎮(zhèn)壓輪ⅱ以二者中加強筋組ⅱ4相向的位置，經(jīng)輪軸ⅲ固接。

1.2設(shè)定步驟1.1所述右覆土鎮(zhèn)壓輪ⅰ和左覆土鎮(zhèn)壓輪ⅱ的幾何參數(shù)：柱形輪殼2的外徑d1、柱形輪殼2的寬度l1、錐形輪殼1的寬度l2、右覆土鎮(zhèn)壓輪ⅰ與左覆土鎮(zhèn)壓輪ⅱ的間隙l3、錐形輪殼1的錐角α，其中柱形輪殼2的外徑d1為300～600mm,，以滿足作業(yè)過程中既能保證傳動，又盡量減少滑移現(xiàn)象。

1.3設(shè)計步驟1.2所述的柱形輪殼2的寬度l1、錐形輪殼1的寬度l2、右覆土鎮(zhèn)壓輪ⅰ和左覆土鎮(zhèn)壓輪ⅱ的間隙l3，由開溝器作業(yè)后的種溝形狀確定，其中以開溝作業(yè)后種溝邊緣a點為坐標(biāo)原點，水平地表方向為x軸，垂直地表方向為y軸，順序確定右覆土鎮(zhèn)壓輪ⅰ和左覆土鎮(zhèn)壓輪ⅱ的間隙l3、錐形輪殼1的寬度l2和柱形輪殼2的寬度l1；

其中：為了減少作業(yè)過程中沿機具前進(jìn)方向的壅土現(xiàn)象，右覆土鎮(zhèn)壓輪ⅰ和左覆土鎮(zhèn)壓輪ⅱ的間隙l3滿足：

為了保證覆土和鎮(zhèn)壓質(zhì)量，錐形輪殼4的寬度l2滿足：

且l2＞2l3

為了減少作業(yè)過程中的滑移現(xiàn)象，保證輪體的穩(wěn)定傳動，柱形輪殼2的寬度l1滿足：

且

其中：l4為開溝寬度，即種溝曲線頂點b和b’之間的距離；l5為幅寬，即種溝邊緣點a和a’之間的距離；l6為壟距，即相鄰兩個種溝溝底o(hù)點之間的距離；單位均為：mm。

1.4設(shè)計步驟1.2所述錐形輪殼1的錐角α，為了保證覆土質(zhì)量，取值為：

其中：α取最大整數(shù)，單位：°；xa、xb、xc分別為種溝外緣曲線邊緣點a、頂點b和與水平面的內(nèi)交點c在坐標(biāo)系xoy內(nèi)的水平坐標(biāo)，單位：mm；fabx和fbcx分別為種溝外緣曲線ab段和bc段在坐標(biāo)系xoy內(nèi)的擬合方程，單位：mm；l7為種溝在水平面上的開溝寬度，即種溝邊緣曲線與水平面交點c和c’之間的距離，單位：mm；h1為開溝深度，單位：mm。

本發(fā)明所設(shè)計的鎮(zhèn)壓輪，可實現(xiàn)播種作業(yè)過程中的單獨鎮(zhèn)壓輪作業(yè)，兼具覆土和鎮(zhèn)壓功能，簡化播種機具結(jié)構(gòu)，提高機具作業(yè)穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為兼具覆土功能的鎮(zhèn)壓輪設(shè)計方法流程圖

圖2為兼具覆土功能的鎮(zhèn)壓輪結(jié)構(gòu)示意圖

圖3為覆土鎮(zhèn)壓輪局部視圖意圖

圖4為覆土鎮(zhèn)壓輪局部視圖意圖

圖5為覆土鎮(zhèn)壓輪裝配主視圖

圖6為覆土鎮(zhèn)壓輪裝配側(cè)視圖

圖7為幅板結(jié)構(gòu)示意圖

圖8為支撐架結(jié)構(gòu)示意圖

圖9為輪軸結(jié)構(gòu)示意圖

圖10為種溝結(jié)構(gòu)示意圖

圖11為時種溝與覆土鎮(zhèn)壓輪位置關(guān)系示意圖

圖12為時種溝與覆土鎮(zhèn)壓輪位置關(guān)系示意圖

其中：ⅰ.右覆土鎮(zhèn)壓輪ⅱ.左覆土鎮(zhèn)壓輪ⅲ.輪軸d.幅板e.支撐架1.錐形輪殼2.柱形輪殼3.加強筋組ⅰ4.加強筋組ⅱ5.幅條組6.鏤空組7.通孔8.鍵槽

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行描述。

如圖1至圖8所示，本發(fā)明由右覆土鎮(zhèn)壓輪ⅰ、左覆土鎮(zhèn)壓輪ⅱ和輪軸ⅲ組成，其中右覆土鎮(zhèn)壓輪ⅰ和左覆土鎮(zhèn)壓輪ⅱ的結(jié)構(gòu)完全相同，均由幅板d、支撐架e、錐形輪殼1、柱形輪殼2、加強筋組ⅰ3、加強筋組ⅱ4組成，其中：幅板d為空心圓盤形，幅板d上幅條組5的4個幅條呈十字排列，鏤空組6的4個鏤空間隔均布于4個幅條間；支撐架e為圓柱形，其中心設(shè)有通孔7；輪軸ⅲ一端設(shè)有鍵槽8；幅板d的外圓與錐形輪殼1的內(nèi)壁中間固接，幅板d中4個幅條內(nèi)端與支撐架e的圓柱面固接。

加強筋組ⅰ3由4個呈三角形的筋板組成，4個筋板的底邊固接于幅板d的4個幅條外面，筋板短邊固接于錐形輪殼1的內(nèi)壁；加強筋組ⅱ4由4個呈三角形的筋板組成，4個筋板的底邊固接于幅板d的4個幅條內(nèi)面；筋板短邊固接于錐形輪殼1的內(nèi)壁；右覆土鎮(zhèn)壓輪ⅰ和左覆土鎮(zhèn)壓輪ⅱ以二者中加強筋組ⅱ4相向的位置，經(jīng)輪軸ⅲ固接。

如圖5至圖6所示，所述的右覆土鎮(zhèn)壓輪ⅰ和左覆土鎮(zhèn)壓輪ⅱ的幾何參數(shù)：柱形輪殼2的外徑d1、柱形輪殼2的寬度l1、錐形輪殼1的寬度l2、右覆土鎮(zhèn)壓輪ⅰ與左覆土鎮(zhèn)壓輪ⅱ的間隙l3、錐形輪殼1的錐角α，其中柱形輪殼2的外徑d1取值范圍為300～600mm，以滿足作業(yè)過程中既能保證傳動，又盡量減少滑移現(xiàn)象。

如圖5至圖12所示，所述的柱形輪殼2的寬度l1、錐形輪殼1的寬度l2、右覆土鎮(zhèn)壓輪ⅰ和左覆土鎮(zhèn)壓輪ⅱ的間隙l3、錐形輪殼1的錐角α，由開溝器作業(yè)后的種溝形狀確定，其中以開溝作業(yè)后種溝邊緣a點為坐標(biāo)原點，水平地表方向為x軸，垂直地表方向為y軸，順序確定右覆土鎮(zhèn)壓輪ⅰ和左覆土鎮(zhèn)壓輪ⅱ的間隙l3、錐形輪殼1的寬度l2和柱形輪殼2的寬度l1；

其中：為了減少作業(yè)過程中沿機具前進(jìn)方向的壅土現(xiàn)象，右覆土鎮(zhèn)壓輪ⅰ和左覆土鎮(zhèn)壓輪ⅱ的間隙l3滿足：

為了保證覆土和鎮(zhèn)壓質(zhì)量，錐形輪殼4的寬度l2滿足：

且

為了減少作業(yè)過程中的滑移現(xiàn)象，保證輪體的穩(wěn)定傳動，柱形輪殼5的寬度l1滿足：

且

其中：l4為開溝寬度，即種溝曲線頂點b和b’之間的距離；l5為幅寬，即種溝邊緣點a和a’之間的距離；l6為壟距，即相鄰兩個種溝溝底o(hù)點之間的距離；單位均為：mm。

所述的錐形輪殼1的錐角α，為了保證覆土質(zhì)量，取值為：

其中：α取最大整數(shù)，單位：°；xa、xb、xc分別為種溝外緣曲線邊緣點a、頂點b和與水平面的內(nèi)交點c在坐標(biāo)系xoy內(nèi)的水平坐標(biāo)，單位：mm；fab(x)和fbc(x)分別為種溝外緣曲線ab段和bc段在坐標(biāo)系xoy內(nèi)的擬合方程，單位：mm；l7為種溝在水平面上的開溝寬度，即種溝邊緣曲線與水平面交點c和c’之間的距離，單位：mm；h1為開溝深度，單位：mm。