一種限深地輪淺議

彭飛　劉文亮　王新陽(yáng)　董潤(rùn)堅(jiān)　李健　張亮

摘 要：限深地輪是農(nóng)業(yè)機(jī)械常用的一種部件。限深地輪直接影響耕作機(jī)具的作業(yè)深度，往往需要根據(jù)實(shí)際地表情況進(jìn)行不斷調(diào)整，以保證最佳的耕作質(zhì)量?，F(xiàn)有的限深地輪多采用單一的銷孔配合有級(jí)調(diào)節(jié)或絲杠式無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，但這兩種方式都存在著弊端，銷孔配合方式雖然方便快捷，但不能進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)節(jié);而絲杠式調(diào)節(jié)方式雖然調(diào)整量較為精確，但每次調(diào)整量較小，往往需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能調(diào)節(jié)到需要的深度，直接影響設(shè)備的使用效率。因此，研制一種即可進(jìn)行較大范圍的快速調(diào)整，又可進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)節(jié)的限深地輪對(duì)提升我國(guó)耕作機(jī)具的作業(yè)質(zhì)量和效率具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：限深地輪;耕作機(jī)具;銷孔配合

中圖分類號(hào)：S22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20201130020

引言

限深地輪的工作情況直接影響機(jī)具耕種深度的穩(wěn)定性，影響發(fā)動(dòng)機(jī)牽引性能和效率的正常發(fā)揮，影響整機(jī)的作業(yè)質(zhì)量。如果耕種過(guò)深，將增大耕種部件的阻力，增加發(fā)動(dòng)機(jī)的功耗，降低機(jī)具的經(jīng)濟(jì)性;如果耕種深度小于目標(biāo)耕種深度，就達(dá)不到作業(yè)要求[1，2]。

為確保機(jī)具能夠在要求的范圍內(nèi)耕種充分，同時(shí)盡量減少消耗，需要使用限深設(shè)備。傳統(tǒng)的限深方式是使用窩眼式限深鏟，與機(jī)架尾部剛性連接。在實(shí)際工作中，田間地面起伏變化，需要操作人員時(shí)刻注意地表情況，隨時(shí)調(diào)整限深鏟入土的深淺，控制耕深[3-5]。這種方式受操作人員和地況的影響較大，工作強(qiáng)度大，很難實(shí)現(xiàn)精確控制。耕平地時(shí)，操作人員把持穩(wěn)定，耕深就比較穩(wěn)定;當(dāng)遇到地表起伏不平地況或操作人員把持不穩(wěn)定時(shí)，會(huì)造成耕深深淺不一、耕種質(zhì)量差。并且，限深鏟在使用過(guò)程中，與耕地剛性接觸，碰到石塊時(shí)，鏟臂易發(fā)生變形而使限深地輪無(wú)法正常工作[6-8]。

當(dāng)前，我國(guó)耕種機(jī)具采用這種粗放落后的限深措施，已成為制約機(jī)具作業(yè)性能的主要瓶頸，亟待突破和提升。

1 總體結(jié)構(gòu)

本設(shè)計(jì)是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所述的不足，提供一種限深地輪，該限深地輪采用組合式結(jié)構(gòu)進(jìn)行地輪的限深調(diào)節(jié)，與耕作機(jī)具配套使用，既可進(jìn)行較大范圍的快速調(diào)整，又可進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，用于解決傳統(tǒng)的限深地輪，有級(jí)調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)精度低，無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)的調(diào)整量較小、調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)、使用效率低的技術(shù)問(wèn)題。為達(dá)到上述目的，本設(shè)計(jì)所采用的技術(shù)方案如下。

如圖所示，一種限深地輪，包括焊合支架、絲杠與調(diào)節(jié)外套組合、緊定裝置組合以及調(diào)節(jié)內(nèi)套組合等。

2 主要部件設(shè)計(jì)

2.1 焊合支架

焊合支架包括側(cè)板Ⅰ、連接梁Ⅰ、連接梁Ⅱ、側(cè)板Ⅱ、U型方孔板和螺母;其中連接梁Ⅰ、連接梁Ⅱ分別與側(cè)板Ⅰ、側(cè)板Ⅱ前上部通過(guò)焊接方式固定連接;U型方孔板為鋼板折彎制成，在其相對(duì)的2個(gè)面上開(kāi)有嚴(yán)格對(duì)正的方孔，另一面上居中開(kāi)有一圓孔;U型方孔板分別與側(cè)板Ⅰ、側(cè)板Ⅱ后部?jī)?nèi)側(cè)通過(guò)焊接方式固定連接;螺母與U型方孔板后部外側(cè)通過(guò)焊接方式固定連接，螺母上的螺紋孔與U型方孔板上的圓孔嚴(yán)格對(duì)正。

2.2 絲杠與調(diào)節(jié)外套組合

絲杠與調(diào)節(jié)外套組合包括調(diào)節(jié)外套焊合件、螺紋絲杠和手柄;調(diào)節(jié)外套焊合件包括調(diào)節(jié)外套和圓孔堵蓋，調(diào)節(jié)外套為方形鋼管制成，圓孔堵蓋與調(diào)節(jié)外套的一端通過(guò)焊接方式固定連接;螺紋絲杠的主體部分為細(xì)牙螺桿，在螺桿的上端有一凸起的圓柱形軸肩，在軸肩的上部還有一段光滑的圓柱體部分，在光滑圓柱體上開(kāi)有圓形銷孔;螺紋絲杠的光滑圓柱體從調(diào)節(jié)外套焊合件的圓孔堵蓋穿過(guò)，并與手柄套裝在一起后通過(guò)彈性圓柱銷固定連接。

14.調(diào)節(jié)外套;15.圓孔堵蓋

2.3 緊定裝置組合

緊定裝置組合包括緊定螺桿、端頭螺母和扳桿;緊定螺桿除六方平頭外的其余部分均為細(xì)芽螺紋，在其前部開(kāi)有一圓孔;扳桿插入緊定螺桿的圓孔中，端頭螺母與扳桿前端的螺紋部分固定連接，其作用是防止扳桿從緊定螺桿中滑出。

2.4 調(diào)節(jié)內(nèi)套組合

調(diào)節(jié)內(nèi)套組合包括調(diào)節(jié)內(nèi)套焊合件和地輪組件;調(diào)節(jié)內(nèi)套焊合件包括調(diào)節(jié)內(nèi)套和圓形螺母，調(diào)節(jié)內(nèi)套的外方尺寸和圓形螺母的直徑略小于調(diào)節(jié)外套的內(nèi)方尺寸;圓形螺母與調(diào)節(jié)內(nèi)套的上端通過(guò)焊接方式固定連接;地輪組件可通過(guò)焊接或螺紋連接方式與調(diào)節(jié)內(nèi)套下端固定連接。

2.5 工作原理

安裝時(shí)，先將緊定螺桿由內(nèi)向外旋入U(xiǎn)型方孔板上焊接的螺母中，再將扳桿插入緊定螺桿上的圓孔，在扳桿前端固定端頭螺母。將絲杠與調(diào)節(jié)外套組合由上至下插入U(xiǎn)型方孔板上的方形孔中，并將調(diào)節(jié)內(nèi)套組合由下至上插入絲杠與調(diào)節(jié)外套組合中，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄將螺紋絲杠旋入圓形螺母中。再通過(guò)旋轉(zhuǎn)扳桿的方法用緊定螺桿將調(diào)節(jié)外套壓緊固定。將限深地輪與耕作機(jī)具緊固連接。

機(jī)具工作前，通過(guò)調(diào)節(jié)方形外導(dǎo)管組件的安裝高度設(shè)定耕種深度。旋松緊固螺栓組合的緊固螺栓，使方形外導(dǎo)管組件在尾輪架組合的U型彎板方孔內(nèi)可以自由滑動(dòng);根據(jù)耕種部件耕種深度要求對(duì)方形外導(dǎo)管組件的安裝高度進(jìn)行升降調(diào)整;旋緊緊固螺栓。

工作時(shí)，機(jī)具在重力的作用下耕種部件入土耕種，而限深地輪會(huì)與土壤貼緊并在地面滾動(dòng)，從而阻止耕種部件入土過(guò)深。整個(gè)工作過(guò)程中，限深地輪一直對(duì)地面進(jìn)行仿形，當(dāng)?shù)孛嫱蛊饡r(shí)，限深地輪在地面的反作用力下帶動(dòng)懸浮的耕種部件提升從而提高耕種的深度;當(dāng)?shù)孛嫦掳紩r(shí)，限深地輪受到的地面反作用力減小，耕種部件在重力的作用下下降從而降低耕種深度。限深地輪的行走仿形過(guò)程中，總是以地面作為基準(zhǔn)，不管地表如何起伏變化，輪子中心始終在平行地面的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，輪子中心與地面的距離為常數(shù)。所以，與輪子中心距離固定的耕種部件到地面的距離也為常數(shù)。因此，耕種部件隨著限深地輪在起伏變化的地況上耕種過(guò)程中，耕種深度保持穩(wěn)定不變。

當(dāng)耕種深度需要微調(diào)時(shí)，搖動(dòng)仿形限深調(diào)節(jié)手柄，仿形限深調(diào)節(jié)手柄通過(guò)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)限深輪上下移動(dòng)，此時(shí)限深輪與耕種部件的相對(duì)高度位置發(fā)生變化，耕種部件入土的深度范圍隨之變化，這個(gè)變化范圍就是仿形限深調(diào)節(jié)手柄的微調(diào)范圍。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述設(shè)計(jì)方案，可以帶來(lái)以下有益效果。

一種限深地輪既可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)扳桿，松開(kāi)或鎖緊調(diào)節(jié)外套，調(diào)節(jié)地輪下降或上升來(lái)設(shè)定大致的耕種深度，又可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)手柄調(diào)節(jié)螺紋絲杠來(lái)微調(diào)地輪，精準(zhǔn)設(shè)定耕種深度。整套裝置采用組合式結(jié)構(gòu)，即可進(jìn)行較大范圍的快速調(diào)整，又可進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，可與大部分耕種設(shè)備直接裝配，輕易實(shí)現(xiàn)對(duì)限深部件的設(shè)定。

本設(shè)計(jì)不僅適應(yīng)平整地的作業(yè)，也適應(yīng)田間地頭、坡地等地面不平情況的限深作業(yè)。與傳統(tǒng)的限深鏟方式相比，減阻降耗、降低生產(chǎn)成本效果明顯，具有顯著地提高效率、節(jié)約人力、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)時(shí)仿形、精準(zhǔn)控制耕深、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯 周康）

收稿日期：2020-08-20

基金項(xiàng)目：吉林省重大科技專項(xiàng)（項(xiàng)目編號(hào)：20200502006NC）;吉林省財(cái)政專項(xiàng)（項(xiàng)目編號(hào)：CZ202003024）;吉林省重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：20170204022YY）

作者簡(jiǎn)介：彭飛（1987-），男，本科，工程師。研究方向：農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)。