仿生柔性镇压辊的制作方法

专利名称：仿生柔性镇压辊的制作方法
技术领域：
本发明涉及农学、农业工程、机械、材料及工程仿生学等学科领域，特别是涉及农业机械技术领域。
背景技术：
镇压辊是常用的一种农业机械，其用途是在春天播种后将播种后的土壤压实，增加土壤的密度和硬度，起到保墒、接墒和引墒的作用，以利于保持土壤湿度和温度，为种子发芽生长创造合适土壤环境，使作物苗全、苗壮、苗齐。现有的镇压辊在碾压土壤时，表面容易粘附和粘结土壤，影响作业质量。当镇压辊表面发生严重的土壤粘附现象后，将导致镇压辊牵引阻力增加，以至于不能正常作业，甚至影响到种子的发芽生长。
技术内容本发明的目的在于解决现有镇压辊作业时的土壤粘附现象，改善作业质量，提高作业效率而提供一种仿生柔性镇压辊。
本发明的目的是这样实现的，结合


如下仿生柔性镇压辊是由辊体与箍在辊体外圆表面的柔性外套构成，柔性外套为一圆柱形套筒2，套筒2外表面为圆柱面，内表面设置有凸筋3。
本发明是从镇压辊触土部件与土壤的相互作用的力学与运动学关系出发，采用现代仿生学原理发明的。通过对某些典型土壤动物如马陆、蚯蚓等的研究发现，马陆运动时以步足为支撑点，步足相互间的不等距移动，靠肢节的重叠和扭曲使相邻体节发生伸缩或弯曲柔性变形。蚯蚓靠体壁肌肉舒张与收缩实现运动，躯体与体表刚毛共同构成了柔性结构。土壤动物体表的这种柔性结构，在与土壤接触时，对来自土壤的作用力，具有缓冲作用，并通过柔性单元体的相互位移、扭曲等动作使与其接触的土壤被脱掉。适于耕作的土壤一般是沙土与黏土的混合物，这种土壤含有一定比例的水，具有相当的黏度。传统的镇压辊作业时，是依靠自身的重量或者施加的外力通过触土部位向土壤施加压力将土壤压实，当辊体表面与土壤间的粘附力和摩擦力达到足够大时会产生严重的粘附现象，不仅影响作业质量和效率，甚至影响到种子的发芽生长。根据土壤动物体表的这种柔性结构，由此提出了仿生柔性镇压辊。
发明具有以下效果采用现代工程仿生学原理，解决了镇压辊与土壤的粘附问题。仿生柔性镇压辊与土壤接触后不发生粘附现象，可以使碾压后的土壤外形规整，硬度均匀，有利于提高播种后的种子发芽率和出苗率；工作时，不必再清除镇压辊表面粘附的土壤，可以连续作业，从而提高了作业质量和效率，降低了能量消耗。现在用的镇压辊由于存在着土壤粘附现象，作业时容易将扶好的土壤粘附起来，不利于土壤保持湿度和温度，影响种子发芽生长。

图1是本发明的一种结构示意图。
具体实施例方式
结合附图所示实施例进一步说明本发明的具体内容及其实施过程。仿生柔性镇压辊主要是由辊体与箍在辊体外圆表面的柔性外套构成。其核心在于柔性外套内表面上设有凸筋3。柔性外套与辊体1装配成一体时，凸筋3与辊体1接触，起到支撑柔性外套作用，柔性外套与辊体1之间有一定的间隙。柔性外套、凸筋、辊体形成柔性结构，柔性镇压辊运动时，柔性外套与土壤接触，对来自土壤的作用力，具有缓冲作用，通过柔性外套的变形、震动，使与其接触的土壤被脱掉。
套筒2内表面上的凸筋3可以是条形筋，该条形筋可以与套筒2母线平行或成一定角度或交叉分布成网状。
套筒2内表面上的凸筋3可以是连续的或间断的。
套筒2内表面上的凸筋3高度是套筒壁厚的1-3倍，套筒2内表面与辊体1外表面的间隙是套筒2壁厚的0.5-1.5倍。
套筒2内表面上的凸筋3可以均布。
辊体1可以是中空的圆筒状或实芯的圆柱体，采用中空的圆筒状辊体内可以充填具有一定重量的物质。辊体一般可采用钢板焊接而成。
以采用金属辊体和橡胶外套两部分组成的仿生柔性镇压辊为例，金属辊体可以有多种工艺加工而成，综合考虑，采用低碳钢板焊接成型比较合适。钢板厚度在2-4mm之间，辊筒外圆直径一般在200-600mm之间，辊筒宽度在160-250mm之间。辊筒中间一般配有带轴承的轴。为了增加辊子的重量，可以在辊筒中添加沙石等。橡胶外套一般需要使用模具硫化成型。橡胶外套可以使用工业用硫化橡胶，强度大于8kpa，延伸率大于300％，邵尔硬度在55-70。在一定的直径下，外套内侧凸筋的数量和高度决定了外套内壁与辊筒外圆的间隙。一般可以取间隙值等于外套壁厚，凸筋的高度可以取2倍的外套壁厚。外套内壁的直径可以和辊筒外圆直径相等或者略小于辊筒外圆。下面给出一个具体实施例金属辊体采用Q235钢板，钢板厚度5mm。辊体外圆直径600mm，宽度180mm，辊体采用焊接成型。橡胶外套采用模具硫化成型。外套材料选用1608橡胶(GB5574-85)，强度8Kpa，延伸率350％，硬度55A。橡胶外套壁厚2.5mm，内径600mm。内侧凸筋高度5mm，沿圆周均匀分布，数量20个。橡胶外套与辊体装配后，由于凸筋与辊体外表面接触，在弹力作用下，套简外圆表面变成多棱面。
权利要求
1.仿生柔性镇压辊是由辊体与箍在辊体外圆表面的柔性外套构成，其特征在于柔性外套为一圆柱形套筒(2)，套筒(2)外表面为圆柱面，内表面设置有凸筋(3)。
2.根据权利要求1所述的仿生柔性镇压辊，其特征在于所说的套筒(2)内表面上的凸筋(3)可以是条形筋，该条形筋可以与套筒(2)母线平行或成一定角度或交叉分布成网状。
3.根据权利要求1或2所述的仿生柔性镇压辊，其特征在于所说的套筒(2)内表面上上的凸筋(3)可以连续的或间断的。
4.根据权利要求1或2所述的仿生柔性镇压辊，其特征在于所说的套筒(2)内表面上上的凸筋(3)高度是套筒壁厚的1-3倍，套筒(2)内表面与辊体(1)外表面的间隙是套筒(2)壁厚的0.5-1.5倍。
5.根据权利要求1所述的仿生柔性镇压辊，其特征在于所说的套筒(2)内表面上的凸筋(3)可以均布。
6.根据权利要求1所述的仿生柔性镇压辊，其特征在于所说的辊体(1)可以是中空的圆筒状或实芯的圆柱体，采用中空的圆筒状辊体内可以充填具有一定重量的物质。
全文摘要
本发明的仿生柔性镇压辊涉及农学、农业工程、机械、材料及工程仿生学等学科领域，特别是涉及农业机械技术领域。仿生柔性镇压辊解决了现有镇压辊作业时的土壤粘附现象，改善了作业质量，提高了作业效率。仿生柔性镇压辊是由辊体与箍在辊体外圆表面的柔性外套构成，柔性外套为一圆柱形套筒，套筒外表面为圆柱面，内表面设置有凸筋。
文档编号A01B29/00GK1430868SQ0311094
公开日2003年7月23日 申请日期2003年1月23日 优先权日2003年1月23日
发明者任露泉, 刘庆平, 张桂兰, 赵耀, 邱小明, 崔占荣, 钱延春 申请人:吉林大学