張義勝 宮玉敏 高光明 劉琦 周慧

摘? 要：在植樹(shù)作業(yè)時(shí)時(shí)，樹(shù)苗周?chē)耐寥劳霈F(xiàn)較大的土塊，土壤無(wú)法沉降變密實(shí)，增加水分的蒸發(fā)，嚴(yán)重影響了樹(shù)苗的成活率。現(xiàn)有的植樹(shù)機(jī)鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)不具備破碎較大土塊的功能，且只能鎮(zhèn)壓樹(shù)苗的兩側(cè)，兩棵樹(shù)苗之間的縱向位置是沒(méi)法鎮(zhèn)壓的，且鎮(zhèn)壓出的形狀是平面的，給樹(shù)苗施水時(shí)，水四處流淌，不利于施水的貯存，也影響了樹(shù)苗水分的吸收和成活率。雖然有的植樹(shù)機(jī)設(shè)有壟的兩側(cè)面覆土裝置，但是覆土裝置的寬度是固定的，不能適應(yīng)壟的寬度變化。現(xiàn)有的鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)，鎮(zhèn)壓輪的表面是平的，往往出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，容易壅土和堆土;且鎮(zhèn)壓輪的質(zhì)量是固定的，針對(duì)不同的土壤，不能調(diào)整鎮(zhèn)壓力度。針對(duì)存在的問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種集樹(shù)苗四周縱橫向鎮(zhèn)壓、破土、壟側(cè)面覆土寬度可調(diào)、鎮(zhèn)壓力度可調(diào)的多功能鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)。并對(duì)鎮(zhèn)壓輪、彈簧等主要部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：樹(shù)苗? 鎮(zhèn)壓? 覆土? 彈簧

中圖分類(lèi)號(hào)：S220.2 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）08（b）-0050-03

Abstract： When planting trees， the soil around the seedlings often appear larger soil， the soil can not settle dense， increase the evaporation of water， seriously affect the survival rate of seedlings. The existing Arbor suppression mechanism does not have the function of breaking larger pieces of earth， and can only suppress the two sides of the saplings. The vertical position between the two saplings can not be suppressed， and the shape of the pressure is flat. When water is applied to the seedlings， water flows around. It is not conducive to water storage， but also affects the water absorption and survival rate of seedlings.Although some Arbor machines are equipped with two sides of the ridge overlay device， the width of the overlay device is fixed and can not adapt to changes in the width of the ridge.In the existing repression institutions， the surface of the pressure suppression wheel is flat， and there is often a phenomenon of skid， which is easy to choke and pile up soil. And the quality of the compressive wheel is fixed， and for different soils， the compressive force can not be adjusted. In order to solve the existing problems， we designed a kind of multifunctional suppression mechanism with vertical and horizontal suppression around the saplings， which can adjust the width of soil cover and the pressure level. The design and optimization of the main parts such as the compression wheel and spring are also carried out.

Key Words： Saplings; Repression; Soil cover; Spring

在植樹(shù)作業(yè)時(shí)，樹(shù)苗周?chē)耐寥劳霈F(xiàn)較大的土塊，土壤無(wú)法沉降變密實(shí)，增加水分的蒸發(fā)，嚴(yán)重影響樹(shù)苗的成活率[1]?，F(xiàn)有的植樹(shù)機(jī)鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)不具備破碎較大土塊的功能。

現(xiàn)有的植樹(shù)機(jī)用鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)，鎮(zhèn)壓出的形狀，是樹(shù)苗兩側(cè)的兩個(gè)平面。給樹(shù)苗施水時(shí)，水四處流淌，不利于施水的貯存，也影響樹(shù)苗水分的吸收和成活率。

植樹(shù)機(jī)用鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)鎮(zhèn)壓后，壟的兩側(cè)面土壤疏松和凸凹不平，既不美觀，也會(huì)造成土壤流淌向兩側(cè)[2]。雖然有的植樹(shù)機(jī)設(shè)有壟的兩側(cè)面覆土裝置，但是覆土裝置的寬度是固定的，不能調(diào)整，不能適應(yīng)壟的寬度變化。

現(xiàn)有的植樹(shù)機(jī)用鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)，鎮(zhèn)壓輪的表面是平的，往往出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，容易出現(xiàn)壅土和堆土現(xiàn)象。

現(xiàn)有的植樹(shù)機(jī)用鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)，鎮(zhèn)壓輪的質(zhì)量是固定的，針對(duì)不同的土壤，不能調(diào)整鎮(zhèn)壓力度。由于鎮(zhèn)壓輪是安裝在植樹(shù)機(jī)最后面的，如果增大鎮(zhèn)壓輪的質(zhì)量，則增加植樹(shù)機(jī)向后的翻轉(zhuǎn)力矩，降低植樹(shù)機(jī)縱向的穩(wěn)定性;如果減輕鎮(zhèn)壓輪的質(zhì)量，則影響鎮(zhèn)壓效果。

現(xiàn)有的植樹(shù)機(jī)用鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)，兩棵樹(shù)之間的縱向位置是沒(méi)有辦法機(jī)械鎮(zhèn)壓的。

針對(duì)植樹(shù)機(jī)用鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)存在的問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種集樹(shù)苗四周縱橫向鎮(zhèn)壓、破土、壟側(cè)面覆土寬度可調(diào)、防止打滑、鎮(zhèn)壓力度可調(diào)整的多功能鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)。

1? 栽植機(jī)鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)

鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)由螺釘、擋圈、壟側(cè)面覆土板、鎮(zhèn)壓輪軸、軸承、孔用彈性擋圈、鍵、滑動(dòng)套、懸掛軸、擋圈、開(kāi)口銷(xiāo)、導(dǎo)柱導(dǎo)向板、壟覆土板間隔套、中間鎮(zhèn)壓輪、中間鎮(zhèn)壓輪撥叉、氣缸（油缸）聯(lián)接法蘭、氣缸（油缸）、探頭、壟側(cè)面覆土板轉(zhuǎn)臂、轉(zhuǎn)臂固定板、螺栓、螺母、墊圈、機(jī)架、導(dǎo)柱、彈簧、墊圈、調(diào)整螺母、破土側(cè)轉(zhuǎn)臂、鎮(zhèn)壓輪等組成。

鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)如圖2所示;鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)子由螺釘、壟側(cè)面覆土板、壟覆土板間隔套、鎮(zhèn)壓輪軸、軸承、孔用彈性擋圈、鎮(zhèn)壓輪、中間鎮(zhèn)壓輪、鍵、滑動(dòng)套等組成。

2? 栽植機(jī)鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)的工作原理

兩組鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)左右對(duì)稱(chēng)布置，完成對(duì)樹(shù)苗四周縱橫向的鎮(zhèn)壓工作。

圖2為鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖，鎮(zhèn)壓輪的一側(cè)，設(shè)計(jì)有齒形結(jié)構(gòu)。齒形結(jié)構(gòu)有3個(gè)用途：一是能夠?qū)?shù)苗周?chē)拇笸翂K粉碎，使土壤沉降變密實(shí)，減少水分的蒸發(fā)，提高樹(shù)苗的成活率。二是能夠增加摩擦力，減少鎮(zhèn)壓輪的打滑現(xiàn)象，減少壅土和堆土現(xiàn)象。三是由于齒形外徑略大于鎮(zhèn)壓輪的外徑，鎮(zhèn)壓后在樹(shù)苗的兩側(cè)形成兩道溝槽，便于存水。

鎮(zhèn)壓輪的另一側(cè)，外圓設(shè)計(jì)有軸臺(tái)，軸臺(tái)上加工有若干螺孔，用于安裝壟側(cè)面覆土板。該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：壟側(cè)面覆土板的內(nèi)孔裝入入鎮(zhèn)壓輪的軸臺(tái)后，用螺釘緊固。壟側(cè)面覆土板間隔套的數(shù)量為一組，更換壟側(cè)面覆土板間隔套的寬度，即可以調(diào)節(jié)壟側(cè)面覆土板的軸向位置，即改變壟的寬度。圖1所示為壟最寬位置。

覆土板內(nèi)側(cè)的斜面，將壟側(cè)面的土壤擠壓成型。

壟側(cè)面覆土板轉(zhuǎn)臂和破土側(cè)轉(zhuǎn)臂中間部位加工上長(zhǎng)孔，鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)可沿長(zhǎng)孔上下浮動(dòng)，以適應(yīng)不同的地形。圖1為鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)最低位置。

彈簧套在導(dǎo)柱上，上端壓在導(dǎo)柱導(dǎo)向板的下側(cè)，調(diào)整螺母用于調(diào)整彈簧的緊度，即鎮(zhèn)壓輪力量的大小。圖1為彈簧自由高度時(shí)位置。

導(dǎo)柱的另一個(gè)作用是，使鎮(zhèn)壓輪只能垂直移動(dòng)，防止鎮(zhèn)壓輪沿著轉(zhuǎn)臂懸掛軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

植樹(shù)過(guò)程中，當(dāng)中間鎮(zhèn)壓輪接近樹(shù)苗時(shí)，探頭發(fā)出信號(hào)，氣缸（油缸）動(dòng)作，通過(guò)中間鎮(zhèn)壓輪撥叉將中間鎮(zhèn)壓輪向外側(cè)拉動(dòng)，中間鎮(zhèn)壓輪避讓樹(shù)苗，防止壓壞樹(shù)苗。此時(shí)，中間鎮(zhèn)壓輪協(xié)助鎮(zhèn)壓輪對(duì)樹(shù)苗的兩側(cè)進(jìn)行鎮(zhèn)壓。

當(dāng)中間鎮(zhèn)壓輪遠(yuǎn)離樹(shù)苗時(shí)，探頭發(fā)出信號(hào)，氣缸（油缸）動(dòng)作，通過(guò)中間鎮(zhèn)壓輪撥叉將中間鎮(zhèn)壓輪向內(nèi)側(cè)拉動(dòng)，開(kāi)始中間鎮(zhèn)壓。如圖1所示，右側(cè)為中間鎮(zhèn)壓輪鎮(zhèn)壓兩棵樹(shù)之間的位置，即最內(nèi)側(cè)位置。左側(cè)為協(xié)助鎮(zhèn)壓輪對(duì)樹(shù)苗的兩側(cè)進(jìn)行鎮(zhèn)壓，即最外位置。

和鎮(zhèn)壓輪的結(jié)構(gòu)一樣，中間鎮(zhèn)壓輪也設(shè)計(jì)成齒形結(jié)構(gòu)，其齒形外徑略大于鎮(zhèn)壓輪的外徑，也具有鎮(zhèn)壓、破土、防止打滑、在地表面形成溝槽的作用。

圖3為中間鎮(zhèn)壓輪撥叉結(jié)構(gòu)圖。

3? 鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)的的主要部件設(shè)計(jì)

3.1 鎮(zhèn)壓輪結(jié)構(gòu)

鎮(zhèn)壓輪采用圓管制作，外徑選用160mm。鎮(zhèn)壓輪端面的齒形結(jié)構(gòu)，采用12齒，寬度50mm，齒形結(jié)構(gòu)的外徑選用220mm。即鎮(zhèn)壓后，在樹(shù)苗的一側(cè)形成一道深30mm、寬50mm的儲(chǔ)水溝。

中間鎮(zhèn)壓輪采用齒形結(jié)構(gòu)，選用12齒，寬度28mm，齒形結(jié)構(gòu)的外徑選用220mm。

當(dāng)鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)避讓過(guò)樹(shù)苗，即在兩顆樹(shù)苗之間鎮(zhèn)壓時(shí)，左右兩個(gè)中間鎮(zhèn)壓輪聯(lián)合鎮(zhèn)壓后，在兩顆樹(shù)苗的中間部位形成一道深30mm、寬56mm的儲(chǔ)水溝。

當(dāng)鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)避讓樹(shù)苗時(shí)，中間鎮(zhèn)壓輪協(xié)助鎮(zhèn)壓輪對(duì)樹(shù)苗的兩側(cè)進(jìn)行鎮(zhèn)壓，樹(shù)苗的單側(cè)，形成一道深30mm、寬78mm的儲(chǔ)水溝。

3.2 壟側(cè)面覆土板結(jié)構(gòu)

壟側(cè)面覆土板結(jié)構(gòu)，采用鋼板結(jié)構(gòu)。覆土板內(nèi)側(cè)加工上一個(gè)斜度，將壟側(cè)面擠壓成型。

覆土板的外徑選用500mm，即最大覆高深度為170mm。改變覆土板的外徑，可以改變覆高深度。

改變壟覆土板間隔套的寬度，可以改變覆壟的寬度。

3.3 壟側(cè)面扶土板轉(zhuǎn)臂及破土側(cè)轉(zhuǎn)臂結(jié)構(gòu)壟側(cè)面覆土板轉(zhuǎn)臂和破土側(cè)轉(zhuǎn)臂中間部位加工上一個(gè)長(zhǎng)孔，孔的直徑采用25mm，長(zhǎng)度采用120mm，與長(zhǎng)孔相配合的懸掛軸直徑為24mm，即鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)可沿長(zhǎng)孔上下浮動(dòng)120mm。

3.4 彈簧的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單組鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)的重量為30kg，即300N。彈簧結(jié)構(gòu)如圖5所示;采用壓縮彈簧，彈簧絲的直徑設(shè)計(jì)為2.5mm，彈簧中徑為18mm，自由高度為220mm，有效圈數(shù)為22圈，彈簧內(nèi)徑為15.5mm。導(dǎo)柱的外徑設(shè)計(jì)為12mm。

圖1所示位置，為鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)最低位置，即彈簧自由高度位置。向上擰緊調(diào)整螺母，即壓縮彈簧高度，增加鎮(zhèn)壓力量。這里以彈簧壓縮60mm時(shí)為例，計(jì)算鎮(zhèn)壓輪增加的鎮(zhèn)壓力。鎮(zhèn)壓輪增加的鎮(zhèn)壓力，即彈簧工作載荷計(jì)算公式為[4]：

4? 結(jié)語(yǔ)

鎮(zhèn)壓輪一側(cè)的齒形結(jié)構(gòu)，能夠?qū)?shù)苗周?chē)拇笸翂K粉碎，使土壤沉降變密實(shí)，減少水分的蒸發(fā)，提高樹(shù)苗的成活率;能夠增加摩擦力，減少鎮(zhèn)壓輪的打滑現(xiàn)象，減少壅土和堆土現(xiàn)象。能夠在樹(shù)苗的兩側(cè)及縱向形成溝槽，便于存水。

在完成鎮(zhèn)壓功能的同時(shí)，壟側(cè)面覆土板可以完成壟側(cè)面覆土功能;同時(shí)，可以調(diào)節(jié)壟側(cè)面覆土板的軸向位置，能適應(yīng)不同的覆壟寬度。

鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)可上下浮動(dòng)，以適應(yīng)不同的地形。

鎮(zhèn)壓輪力量的大小，可用調(diào)整彈簧的壓縮量來(lái)獲得。從而減輕了鎮(zhèn)壓輪的重量，減輕了整個(gè)植樹(shù)機(jī)的重量，提高了植樹(shù)機(jī)縱向的穩(wěn)定性。

有效地解決了現(xiàn)有的植樹(shù)機(jī)用鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)，兩棵樹(shù)苗之間的縱向位置沒(méi)有辦法機(jī)械鎮(zhèn)壓的問(wèn)題。圖5為鎮(zhèn)壓效果圖。

參考文獻(xiàn)

[1] 李玉泉，劉海鶴.營(yíng)林機(jī)械的使用與發(fā)展[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，1999（6）：28-29.

[2] 杜令銀.十五種營(yíng)林機(jī)械的研究、試驗(yàn)、改進(jìn)和推廣[J].林業(yè)機(jī)械，1990（4）：3-7.

[3] 楊黎明，黃凱，李恩至，等.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：國(guó)防大學(xué)出版社，1984：324，335.