[發明專利]可覆土的雙腔結構橡膠鎮壓輪

有效

• 申請號: 201310072981.6
• 申請日: 2013-03-07
• 公開（公告）號: CN103125179A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 賈洪雷;郭慧;范旭輝;齊江濤;王玉;王剛;趙佳樂;姜鑫銘;馮先臻
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: A01C5/06
• 分類號: A01C5/06
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 邵銘康;朱世林

技術領域

本發明屬于農業機械技術領域，具體涉及一種壓實土壤的農業機械耕作部件--具有雙腔結構的彈性土壤鎮壓輪。

背景技術

鎮壓輪是一種常用的農業機械部件，其主要功能是對播種后的土壤進行鎮壓，以增加土壤的密度和堅實度，從而防止土壤水分流失過快，保護土壤墑情、保持地溫，為種子發芽和出苗創造一個適宜的種床環境。

覆土鎮壓輪應用于播種機上可實現覆土、鎮壓兩項作業功能，可使播種機的結構更為緊湊。現有的覆土鎮壓輪主要有凹面鎮壓輪、圓錐復合鎮壓輪、雙窄輪V型鎮壓輪等幾種。

凹面鎮壓輪和圓錐復合鎮壓輪都是利用其輪圈外形對種溝兩側土壤向中間有聚攏作用，從而實現覆土、鎮壓作業。但其輪圈外形形狀為固定的，只能適合較為松軟、粘度不大的土壤。相反地，雙窄輪V型鎮壓輪由于其輪胎較窄，與土壤接觸面積較小，容易陷入土壤，所以不適合松軟土壤。

由于橡膠類輪體在與地面接觸時，接觸面產生擠壓變形，會使輪體產生徑向力和側向力，以使其底部向兩側擴張。經過對輪體外形的改進，可使鎮壓輪輪體在實際作業過程中，胎側所受合外力的方向，與播種作業所需覆土力的作用力方向達到一致。該現象為設計土壤鎮壓輪表面結構與土壤接觸作用力的調整提供了理論依據。

天然橡膠因其具有在常溫下較高的彈性，良好的機械強度，滯后損失小，多次變形時生熱低，加之其耐屈撓性高，這為農業機械采用的材料提供了理論依據。

以上現有的理論基礎及實踐經驗，都為鎮壓輪覆土及鎮壓功能的實現提供了一種可行性的方案。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可覆土的雙腔結構橡膠鎮壓輪，以代替覆土器起到覆土作用，并能簡化作業機具結構、減輕鎮壓輪作業時的土壤粘附現象，為提高作業效率起到積極的作用。

為實現上述目的，本發明從彈性輪胎結構力學及輪胎與土壤接觸受力關系出發，結合留茬溝臺交替保護性耕作模式的技術特點，研發了一種新型的鎮壓裝置——可覆土的雙腔結構橡膠鎮壓輪。所述的留茬溝臺交替保護性耕作模式是改連年壟上種植為行間交替種植，即秋收后地表留茬，第二年春天在兩留茬行之間播種，播種行與留茬行每年交換一次，實現交替輪作。主要采取以下技術方案：

本發明主要由輪體、輪輞、螺栓、螺母和輪轂組成，其中輪輞Ⅰ2和輪輞Ⅱ4鑲嵌于輪體3兩側的凹槽，并經螺栓Ⅰ5和螺母Ⅰ1固接；輪轂7置于輪輞Ⅰ2、輪體3和輪輞Ⅱ4圓心，并經螺栓Ⅱ8和螺母Ⅱ6將輪輞Ⅰ2、輪體3和輪輞Ⅱ4固接；輪體3具有兩個左右對稱的胎冠和連通腔體，且兩側腔體內部腔室相連通；兩側輪胎行駛面分別設有花紋塊Ⅰ9和花紋塊Ⅱ10，且花紋塊Ⅰ9和花紋塊Ⅱ10對稱布置，其中花紋塊Ⅱ10與胎體中心軸線方向的夾角α為40～45°；花紋塊Ⅰ9和花紋塊Ⅱ10占胎冠頂面面積的40～50%，且在胎冠頂面上均布,以增加輪體3的摩擦力，防止在作業過程中打滑和穩定性差的現象發生。

所述的花紋塊Ⅰ9和花紋塊Ⅱ10為方向相反的棱型結構其中棱型長對角線的長度L₁+L₂為45～115mm，且L₂=2L₁,短對角線長度d為4～6mm，花紋塊高度h為1～3mm。

所述的輪體3的材料為天然橡膠。

所述的胎冠,其頂點的外緣半徑R為140～260mm,連通腔室中單側腔室的胎體外緣斷面寬度b為60～120mm,胎冠壁的厚度m₁為8～10mm,胎肩壁的厚度m₂為5～8mm,且m₂小于m₁,二者之間的差值為2mm最優。

所述兩個對稱的連通腔室，其中單側腔室的斷面為雙曲率旋轉面，在自然平衡狀態下，斷面輪廓任一點的曲率半徑為

其中：r_k為單側腔室內緣胎冠點周向半徑，r_k=R-m₁；r_m為單側腔室內緣最寬點周向半徑，且r_m取值為0.8R-2～0.8R+2mm，r為單側腔室斷面輪廓上所求曲率半徑處對應的實際半徑，式中110mm<r_m<210mm；

理論上，輪體3單側腔室輪廓上各點的曲率半徑均不相同，但在實際設計中，只求胎冠點A、斷面最寬點C和AC兩點間的曲率過渡點G(或H)三個典型點的曲率半徑即可。

單側腔室內緣胎冠點曲率半徑ρ₂＝ρ₁-m₁