一種仿形仿生鎮(zhèn)壓輥的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種仿形仿生鎮(zhèn)壓輥，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中常用的鎮(zhèn)壓輥存在的輥筒表面粘連土壤、鎮(zhèn)壓后的土壤緊密度不均勻以及鎮(zhèn)壓輥對(duì)土壤鎮(zhèn)壓力不夠的缺點(diǎn)，本發(fā)明所述的一種仿形仿生鎮(zhèn)壓輥，包括一個(gè)鎮(zhèn)壓輥輥筒和一個(gè)中心軸，鎮(zhèn)壓輥輥筒表面分布有仿生彈片，中心軸上固定安裝有軸環(huán)，軸環(huán)和仿生彈片之間安裝有彈性輻條，輥筒上的仿生彈片是仿鴕鳥(niǎo)爪趾輪廓形狀及鴕鳥(niǎo)奔跑過(guò)程中爪趾與土壤接觸過(guò)程所設(shè)計(jì)的，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中彈片插入土壤，不僅有良好的固土作用，而且能夠有效防止鎮(zhèn)壓輥打滑，靠彈性輻條的伸縮進(jìn)行地面仿形，對(duì)土壤壓實(shí)效果更好，壓力更大；鎮(zhèn)壓輥表面熱處理形成的一層尼龍層，使鎮(zhèn)壓輥在工作過(guò)程中不粘土。
【專利說(shuō)明】一種仿形仿生鎮(zhèn)壓輥
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械【技術(shù)領(lǐng)域】中的一種仿形仿生鎮(zhèn)壓輥。
【背景技術(shù)】
[0002]鎮(zhèn)壓輥是農(nóng)業(yè)機(jī)械的一種，作用是播種后將土壤壓緊壓實(shí)，使土壤密度增大以利于保持土壤水分、便于種子發(fā)芽出苗。鎮(zhèn)壓輥沒(méi)有應(yīng)用以前，農(nóng)民在播種后腳踩土壤依靠人體的重力使土壤壓緊壓實(shí)，這樣的方法效率低下并且土壤緊密程度不均勻。人們發(fā)明了鎮(zhèn)壓輥，用來(lái)替代人工將播種后的土壤壓緊壓實(shí)。目前的鎮(zhèn)壓輥是由輥架和設(shè)置在輥架上的數(shù)個(gè)輥?zhàn)咏M成，其輥?zhàn)拥妮S線與輥架的縱軸線(即輥架的前進(jìn)方向)相垂直。作業(yè)時(shí)鎮(zhèn)壓輥靠牽引機(jī)械帶動(dòng)，在播種后的壟臺(tái)上滾過(guò)，這樣依靠鎮(zhèn)壓輥本身的重力和外加的壓力將土壤壓緊壓實(shí)。這樣的鎮(zhèn)壓輥在作業(yè)時(shí)存在粘連土壤現(xiàn)象，因?yàn)椴シN時(shí)的土壤一般含有比較大的水分，這樣的土壤有一定粘度，鎮(zhèn)壓輥滾過(guò)土壤時(shí)，容易粘連土壤，影響作業(yè)質(zhì)量，粘連土壤嚴(yán)重時(shí)，必須停機(jī)清除粘連在鎮(zhèn)壓輥表面的土壤。為了解決粘連土壤問(wèn)題，人們?cè)阪?zhèn)壓輥外面加了橡膠外套，橡膠外套與鎮(zhèn)壓輥本體之間有一定的間隙，鎮(zhèn)壓輥滾動(dòng)時(shí)橡膠外套不斷的蠕動(dòng)變形，使土壤不容易粘連在外套上，這種方法減輕了鎮(zhèn)壓輥粘連土壤的程度，但是存在以下缺點(diǎn):1、橡膠外套增加了鎮(zhèn)壓輥成本；2、作業(yè)質(zhì)量不好，鎮(zhèn)壓輥鎮(zhèn)壓過(guò)的土壤緊密度不均勻；3、鎮(zhèn)壓輥在工作工程中對(duì)土壤的壓力不夠。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)在普遍使用的鎮(zhèn)壓輥所存在的粘連土壤、鎮(zhèn)壓后的土壤緊密度不均勻以及鎮(zhèn)壓輥對(duì)土壤鎮(zhèn)壓力不夠的缺點(diǎn)，提供一種仿形仿生鎮(zhèn)壓輥，以達(dá)到降低土壤與鎮(zhèn)壓輥的粘連程度，使鎮(zhèn)壓后土壤緊密度均勻，增加鎮(zhèn)壓輥對(duì)土壤的壓力的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0004]本發(fā)明所述的一種仿形仿生鎮(zhèn)壓輥，包括一個(gè)鎮(zhèn)壓輥輥筒和一個(gè)中心軸，其特征在于:鎮(zhèn)壓輥輥筒表面分布有仿生彈片，中心軸上固定安裝有軸環(huán)，軸環(huán)和仿生彈片之間安裝有彈性輻條。
[0005]進(jìn)一步的技術(shù)方案包括:所述的彈性輻條包括支撐桿、套筒、擋板、I號(hào)彈簧和2號(hào)彈簧，支撐桿伸入套筒上端，支撐桿底端與套筒內(nèi)一柱形擋板焊接在一起，擋板的兩個(gè)端面分別與I號(hào)彈簧和2號(hào)彈簧的一端焊接在一起，I號(hào)彈簧和2號(hào)彈簧的另一端則與套筒的兩個(gè)端蓋的內(nèi)壁焊接，支撐桿頂端有通孔，套筒底部焊接有一個(gè)連桿，連桿的底端同樣有通孔。
[0006]所述的仿生彈片輪廓曲面方程是以方程y = -0.7571x2-0.0857為素線，以方程y=-0.0554z2+0.0305z-0.0733為脊線，素線沿脊線運(yùn)動(dòng)而形成的，其中:x為輥筒的軸線方向，y為棍筒表面的法線方向，z為棍筒表面的切線方向，原點(diǎn)位于棍筒表面上。
[0007]所述的仿生彈片的內(nèi)側(cè)固定有凸耳，凸耳上有用于和彈性輻條上的支撐桿連接的通孔。[0008]所述的仿生彈片在鎮(zhèn)壓輥輥筒表面按照兩條三角函數(shù)曲線分布，兩條三角函數(shù)按照鎮(zhèn)壓輥輥筒滾動(dòng)方向中心線對(duì)稱，曲線方程為:y = Asin(6Jix/D)+B，其中:x代表輥筒的圓周方向，I代表與輥筒表面的法線方向，D為鎮(zhèn)壓輥直徑，A和B為常數(shù)，A取值范圍為50-100mm ；B 取值范圍為 100_200mm。
[0009]所述的中心軸上焊接有六個(gè)軸環(huán)，分別對(duì)應(yīng)鎮(zhèn)壓輥輥筒上相應(yīng)位置的仿生彈片，這六個(gè)軸環(huán)包括四個(gè)三孔軸環(huán)和兩個(gè)六孔軸環(huán)，每個(gè)三孔軸環(huán)上加工三個(gè)孔，且均勻分布，每個(gè)六孔軸環(huán)上加工六個(gè)孔，均勻分布，在軸環(huán)的圓周方向上，第一個(gè)六孔軸環(huán)的第一個(gè)孔與第一個(gè)三孔軸環(huán)的一個(gè)孔呈30度；第二個(gè)三孔軸環(huán)的第一個(gè)孔與第一個(gè)三孔軸環(huán)的一個(gè)孔呈60度，第三個(gè)三孔軸環(huán)的孔的位置與第一個(gè)三孔軸環(huán)的孔的位置相同，第二個(gè)六孔軸環(huán)的孔的位置與第一個(gè)六孔軸環(huán)的孔的位置相同，第四個(gè)三孔軸環(huán)的位置與第一個(gè)三孔軸環(huán)的孔的位置相同。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果是:[0011]本發(fā)明所述的一種仿形仿生鎮(zhèn)壓輥是針對(duì)鎮(zhèn)壓輥工作過(guò)程中表面粘土嚴(yán)重和對(duì)土壤壓力不夠的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種仿生彈片結(jié)構(gòu)及其排列方式和能進(jìn)行地面仿形的彈性輻條。鎮(zhèn)壓輥輥筒上的仿生彈片是仿鴕鳥(niǎo)爪趾輪廓形狀及鴕鳥(niǎo)奔跑過(guò)程中爪趾與土壤接觸過(guò)程所設(shè)計(jì)的，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中彈片插入土壤，不僅有良好的固土作用，而且能夠有效防止鎮(zhèn)壓輥打滑；能進(jìn)行地面仿形的彈性輻條直接與仿生彈片連接，改變了以往在鎮(zhèn)壓輥架上設(shè)置地面仿形的方式，而使鎮(zhèn)壓輥架與農(nóng)機(jī)具采用剛性連接，靠彈性輻條的伸縮進(jìn)行地面仿形，與前者相比鎮(zhèn)壓輥對(duì)土壤壓實(shí)效果更好，壓力更大；鎮(zhèn)壓輥表面熱處理形成的一層尼龍層，使鎮(zhèn)壓輥在工作過(guò)程中不粘土。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明所述的一種仿形仿生鎮(zhèn)壓輥結(jié)構(gòu)組成的軸測(cè)投影圖；
[0013]圖2為本發(fā)明所述的一種仿形仿生鎮(zhèn)壓輥結(jié)構(gòu)組成的左視圖；
[0014]圖3為本發(fā)明所述的一種仿形仿生鎮(zhèn)壓輥中所采用的彈性輻條的主視圖；
[0015]圖4為本發(fā)明所述的一種仿形仿生鎮(zhèn)壓輥中所采用的中心軸的軸測(cè)投影圖；
[0016]圖5為本發(fā)明所述的一種仿形仿生鎮(zhèn)壓輥中所設(shè)置的仿生彈片的三角函數(shù)曲線排列方式展開(kāi)圖；
[0017]圖6為本發(fā)明所述的一種仿形仿生鎮(zhèn)壓輥上所設(shè)置的仿生彈片結(jié)構(gòu)組成的主視圖；
[0018]圖7為本發(fā)明所述的一種仿形仿生鎮(zhèn)壓輥上所設(shè)置的仿生彈片結(jié)構(gòu)組成的左視圖；
[0019]圖8為本發(fā)明所述的一種仿形仿生鎮(zhèn)壓輥上所設(shè)置的仿生彈片結(jié)構(gòu)組成的俯視圖；
[0020]其中:1.中心軸，2.軸環(huán)，3.彈性輻條，4.鎮(zhèn)壓輥輥筒，5.凸耳，6.銷釘，7.支撐桿，8.套筒，9.擋板，10.1號(hào)彈簧，11.2號(hào)彈簧，12.仿生彈片，13.連桿，14.六孔軸環(huán)，15.三孔軸環(huán)。
【具體實(shí)施方式】[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的描述:
[0022]參閱圖1和圖2，本發(fā)明所述的一種仿形仿生鎮(zhèn)壓輥包括一個(gè)中心軸1、一個(gè)鎮(zhèn)壓輥輥筒4和η個(gè)結(jié)構(gòu)相同的彈性輻條3。
[0023]所述的鎮(zhèn)壓輥輥筒4的表面有可增加鎮(zhèn)壓輥與土壤接觸力，并能起到固土效果的仿生彈片12，仿生彈片12在鎮(zhèn)壓輥輥筒4的表面按照三角函數(shù)曲線排列，曲線方程為:
[0024]y = Asin (6 x/D) +B
[0025]其中:x代表輥筒的圓周方向，y代表輥筒表面的法線方向；A、B為常數(shù)，A取值范圍為50-100mm ；B取值范圍為100-200mm ；D為鎮(zhèn)壓輥的直徑。
[0026]且兩條三角函數(shù)曲線關(guān)于鎮(zhèn)壓輥滾動(dòng)方向的中心線左右對(duì)稱，如圖5，這種對(duì)稱排列能使鎮(zhèn)壓輥輥筒受力均勻，工作穩(wěn)定。鎮(zhèn)壓輥輥筒上的仿生彈片12分布在三角函數(shù)曲線波谷位置、中心線位置和波峰位置，三個(gè)位置上的仿生彈片12分別與相對(duì)應(yīng)的軸環(huán)2位于同一平面內(nèi)，且仿生彈片12通過(guò)彈性輻條3沿徑向與軸環(huán)2上的孔連接，連接方式采用銷釘連接。
[0027]第二條三角函數(shù)曲線上的仿生彈片12的排列及仿生彈片12與彈性輻條3的連接，和仿生彈片12在第一條三角函數(shù)曲線上的排列及仿生彈片12與彈性輻條3的連接是關(guān)于鎮(zhèn)壓輥前進(jìn)方向左右對(duì)稱，如圖5。同時(shí)在仿生彈片12脊線的中心部位焊接一個(gè)凸耳
5,在凸耳5中心位置沿軸向 加工一個(gè)直徑為6-18mm的孔,彈性福條3中的支撐桿7—端與凸耳5用銷釘6連接，使彈性輻條3和凸耳5可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。彈性輻條3中的連桿13的底端與軸環(huán)2同樣用銷釘6連接，使彈性輻條3和軸環(huán)2可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0028]參閱圖3，所述的彈性輻條3由支撐桿7、套筒8、擋板9、I號(hào)彈簧10和2號(hào)彈簧11組成。支撐桿7 —端設(shè)置有徑向通孔，其孔的直徑與軸環(huán)2上的通孔直徑相同，支撐桿7的另一端與一圓形的擋板9焊接在一起，支撐桿7與擋板9的回轉(zhuǎn)軸線共線，擋板9的直徑小于套筒8的內(nèi)徑。擋板9的兩個(gè)端面分別與I號(hào)彈簧10和2號(hào)彈簧11的一端面焊接在一起，而I號(hào)彈簧10和2號(hào)彈簧11的另一端則與套筒8的兩個(gè)端蓋的內(nèi)壁接觸連接，同樣采用固定連接。支撐桿7連接擋板9的一端伸進(jìn)套筒8中，這樣當(dāng)給彈性輻條3施加一定載荷時(shí)，支撐桿7可以在I號(hào)彈簧10和2號(hào)彈簧11彈力作用下做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0029]參閱圖4，所述的中心軸I上焊接有六個(gè)軸環(huán)2，分別對(duì)應(yīng)鎮(zhèn)壓輥輥筒4上相應(yīng)位置的仿生彈片12，這六個(gè)軸環(huán)2包括四個(gè)三孔軸環(huán)15和兩個(gè)六孔軸環(huán)14，每個(gè)三孔軸環(huán)15上加工三個(gè)孔,且均勻分布，每個(gè)六孔軸環(huán)14上加工六個(gè)孔,均勻分布,且滿足:在軸環(huán)2的圓周方向上，第一個(gè)六孔軸環(huán)14的第一個(gè)孔與第一個(gè)三孔軸環(huán)15的一個(gè)孔呈30度；第二個(gè)三孔軸環(huán)15的第一個(gè)孔與第一個(gè)三孔軸環(huán)15的一個(gè)孔呈60度，第三個(gè)三孔軸環(huán)15的孔的位置與第一個(gè)三孔軸環(huán)15的孔的位置相同，第二個(gè)六孔軸環(huán)14的孔的位置與第一個(gè)六孔軸環(huán)14的孔的位置相同，第四個(gè)三孔軸環(huán)15的位置與第一個(gè)三孔軸環(huán)15的孔的位置相同。每個(gè)軸環(huán)2上的所有孔與凸耳5上加工的孔尺寸相同。
[0030]參閱圖5，所述的第一個(gè)三孔軸環(huán)15通過(guò)三個(gè)彈性輻條3與位于第一條三角函數(shù)曲線的波谷位置上的三個(gè)仿生彈片12連接；第一個(gè)六孔軸環(huán)14通過(guò)六個(gè)彈性輻條3與位于第一條三角函數(shù)曲線的中心線位置上的六個(gè)仿生彈片12連接；第二個(gè)三孔軸環(huán)15通過(guò)三個(gè)彈性輻條3與位于第一個(gè)三角函數(shù)曲線的波峰位置上的三個(gè)仿生彈片12連接；第三個(gè)三孔軸環(huán)15通過(guò)三個(gè)彈性輻條3與位于第二條三角函數(shù)曲線的波谷位置上的三個(gè)仿生彈片12連接；第二個(gè)六孔軸環(huán)14通過(guò)六個(gè)彈性輻條3與位于第二條三角函數(shù)曲線的中心線位置上的六個(gè)仿生彈片12連接；第四個(gè)三孔軸環(huán)15通過(guò)三個(gè)彈性輻條與位于第二條三角函數(shù)曲線的波峰位置上的三個(gè)仿生彈片12連接。
[0031]所述的一種仿形仿生鎮(zhèn)壓輥可根據(jù)需要調(diào)節(jié)自身結(jié)構(gòu)尺寸以及增減仿生彈片12與彈性輻條3的數(shù)量。
[0032]參閱圖6至圖8，本發(fā)明結(jié)合鴕鳥(niǎo)爪趾的幾何輪廓和其奔跑過(guò)程中爪趾與土壤的整個(gè)接觸過(guò)程，通過(guò)對(duì)鴕鳥(niǎo)爪趾的輪廓分析，設(shè)計(jì)了仿生彈片12的幾何輪廓，確定了本發(fā)明所述的能夠進(jìn)行地面仿形的仿生鎮(zhèn)壓輥上的仿生彈片12的輪廓曲面方程。仿生彈片12的輪廓曲面方程是以方程y = -0.7571x2-0.0857為素線，以方程y=-0.0554z2+0.0305z-0.0733為脊線，素線沿脊線運(yùn)動(dòng)而形成的。仿生彈片12的輪廓結(jié)構(gòu)是通過(guò)沖壓得到的，沖壓后在鎮(zhèn)壓輥表面形成的沖壓口曲線的方程為:
[0033]
【權(quán)利要求】
1.一種仿形仿生鎮(zhèn)壓輥，包括一個(gè)鎮(zhèn)壓輥輥筒(4)和一個(gè)中心軸(I)，其特征在于:鎮(zhèn)壓輥輥筒(4)表面分布有仿生彈片(12)，中心軸(I)上固定安裝有軸環(huán)(2)，軸環(huán)(2)和仿生彈片(12)之間安裝有彈性輻條(3)。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種仿形仿生鎮(zhèn)壓輥，其特征在于所述的彈性輻條(3)包括支撐桿(7)、套筒(8)、擋板(9)、1號(hào)彈簧(10)和2號(hào)彈簧(11)，支撐桿(7)伸入套筒(8)內(nèi)，支撐桿(7)底端與擋板(9)焊接在一起，擋板(9)的兩個(gè)端面分別與I號(hào)彈簧(10)和2號(hào)彈簧(11)的一端焊接在一起，I號(hào)彈簧(10)和2號(hào)彈簧(11)的另一端則與套筒(8)的兩個(gè)端蓋的內(nèi)壁焊接，支撐桿(7)頂端有通孔，套筒底部焊接有一個(gè)連桿(13)，連桿(13)底端同樣有通孔。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種仿形仿生鎮(zhèn)壓輥，其特征在于所述的仿生彈片(12)的輪廓曲面方程是以方程y = -0.7571x2-0.0857為素線，以方程y=-0.0554z2+0.0305z-0.0733為脊線，素線沿脊線運(yùn)動(dòng)而形成的，其中:x為輥筒的軸線方向，y為棍筒表面的法線方向，z為棍筒表面的切線方向，原點(diǎn)位于棍筒表面上。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種仿形仿生鎮(zhèn)壓輥，其特征在于所述的仿生彈片(12)的內(nèi)側(cè)固定有凸耳(5)，凸耳(5)上沿軸向設(shè)置有用于和彈性輻條(3)上的支撐桿(7)連接的通孔。
5.按照權(quán)利要求 1所述的一種仿形仿生鎮(zhèn)壓輥，其特征在于所述的仿生彈片(12)在鎮(zhèn)壓輥輥筒(4)表面按照兩條三角函數(shù)曲線分布，兩條三角函數(shù)曲線按照鎮(zhèn)壓輥輥筒(4)寬度方向的中心面對(duì)稱布置，曲線方程為:y = Asin(6ji X/D)+B，其中:x代表輥筒的圓周方向，y代表輥筒表面的法線方向；A、B為常數(shù)，A取值范圍為50-100mm;B取值范圍為100-200mm ；D為鎮(zhèn)壓輥的直徑。
6.按照權(quán)利要求1所述的一種仿形仿生鎮(zhèn)壓輥，其特征在于，所述的中心軸(I)上焊接有六個(gè)軸環(huán)(2)，分別對(duì)應(yīng)鎮(zhèn)壓輥輥筒(4)上相應(yīng)位置的仿生彈片(12)，這六個(gè)軸環(huán)(2)包括四個(gè)三孔軸環(huán)(15)和兩個(gè)六孔軸環(huán)(14)，每個(gè)三孔軸環(huán)(15)上加工三個(gè)孔，且均勻分布，每個(gè)六孔軸環(huán)(14)上加工六個(gè)孔，均勻分布，在軸環(huán)(2)的圓周方向上，第一個(gè)六孔軸環(huán)(14)的第一個(gè)孔與第一個(gè)三孔軸環(huán)(15)的一個(gè)孔呈30度；第二個(gè)三孔軸環(huán)(15)的第一個(gè)孔與第一個(gè)三孔軸環(huán)(15)的一個(gè)孔呈60度，第三個(gè)三孔軸環(huán)(15)的孔的位置與第一個(gè)三孔軸環(huán)(15)的孔的位置相同，第二個(gè)六孔軸環(huán)(14)的孔的位置與第一個(gè)六孔軸環(huán)(14)的孔的位置相同，第四個(gè)三孔軸環(huán)(15)的位置與第一個(gè)三孔軸環(huán)(15)的孔的位置相同。
【文檔編號(hào)】A01B29/04GK103918362SQ201410177756
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】賈洪雷, 莊健, 王文君, 姜鑫銘, 王剛, 李常營(yíng), 劉春喜, 齊江濤, 袁洪方, 范旭輝 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)