防殘膜纏繞集成式農(nóng)機(jī)軸承設(shè)計

馮志剛，閆騰飛

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，烏魯木齊 830052；2.新疆新軸軸承有限公司，烏魯木齊 830054；3.東風(fēng)商用車新疆有限公司，烏魯木齊 830011)

農(nóng)用地膜具有增溫保墑、抗旱節(jié)水、提高肥力、抑制雜草等作用，其使用為提高作物產(chǎn)量帶來了革命性突破[1]。自20世紀(jì)80年代以來，我國地膜覆蓋面積和使用量一直位居世界第一。地膜通常為聚乙烯材料，降解周期長，隨著地膜使用量的增加，地膜殘留帶來的污染問題也變得越發(fā)嚴(yán)重。目前，在耕地平整、耕作、收獲等方面基本實現(xiàn)了機(jī)械化，由于耕地里存在大量殘膜，農(nóng)業(yè)機(jī)械在工作時經(jīng)常會發(fā)生殘膜卷入農(nóng)機(jī)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，特別是卷入農(nóng)機(jī)軸承內(nèi)部，造成軸承失效[2]，影響農(nóng)機(jī)使用效率。

耕地殘膜卷入農(nóng)機(jī)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)造成農(nóng)機(jī)損壞是近年新出現(xiàn)的問題，且處于快速上升階段，主要是由于回收技術(shù)落后導(dǎo)致殘膜在耕地中存量越來越多，在殘膜回收技術(shù)還未有效提高之前，有必要研究如何解決殘膜纏繞農(nóng)機(jī)軸承問題。在此以聯(lián)合整地機(jī)碎土器和震壓輪為例，提出抗殘膜纏繞農(nóng)機(jī)軸承設(shè)計方案。

1 防殘膜纏繞農(nóng)機(jī)軸承設(shè)計方案

經(jīng)分析和實地驗證，可通過增加防護(hù)罩(圖1)提高農(nóng)機(jī)軸承防殘膜纏繞能力[3]，防護(hù)罩設(shè)計為弧形，軸承座外徑面設(shè)計為同曲率的弧形，與防護(hù)罩形成同心圓，防護(hù)罩與軸承座之間留有3～5 mm的間隙。

圖1 防殘膜纏繞農(nóng)機(jī)軸承結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure diagram of anti-residual film winding agricultural bearing

聯(lián)合整地機(jī)碎土器和震壓輪(圖2)主要起碎土和平地作用，是牽引型表土耕作機(jī)具中應(yīng)用最廣泛的農(nóng)機(jī)具。聯(lián)合整地機(jī)碎土器和震壓輪工作時跨度長、擾度大、跳動劇烈，一般采用具有調(diào)心功能的帶座外球面球軸承，該結(jié)構(gòu)軸承安裝在碎土器和震壓輪兩端。為提高軸承防殘膜纏繞能力，增加了防護(hù)罩，如圖3所示，該結(jié)構(gòu)軸承由帶偏心套外球面軸承、圓弧形防護(hù)罩、骨架油封、軸承座等組成。防護(hù)罩采用沖壓結(jié)構(gòu)，成本低，適應(yīng)于大批量生產(chǎn)，根據(jù)計算和實際試驗選用2～3 mm熱軋鋼板可以滿足工作強(qiáng)度要求。

圖2 聯(lián)合整地機(jī)碎土器和震壓輪Fig.2 Soil pulverizer and vibrating roller of combined soil preparation machine

1—三唇密封圈；2—軸承座；3—外球面軸承；4—骨架油封；5—圓弧狀防護(hù)罩；6—偏心套圖3 聯(lián)合整地機(jī)碎土器和震壓輪軸承結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Structure diagram of bearings for soil pulverizer and vibrating roller of combined soil preparation machine

軸承通過偏心套與長軸鎖為一體，防護(hù)罩與偏心套通過焊接固定。工作時長軸帶動內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動防護(hù)罩旋轉(zhuǎn)[4-6]。

為提高軸承密封性能，對軸承密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化：軸承座內(nèi)徑面與內(nèi)圈外徑面之間安裝骨架油封[7]，骨架油封右側(cè)安裝卡簧實現(xiàn)定位；將軸承兩端單唇密封圈改為三唇密封圈，如圖4所示。

圖4 三唇密封圈結(jié)構(gòu)示意圖Fig.4 Structure diagram of three lip seal ring

2 結(jié)構(gòu)優(yōu)點

1)農(nóng)機(jī)工作時傳動軸帶動內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)，防護(hù)罩與內(nèi)圈一起旋轉(zhuǎn)，防護(hù)罩可對靠近軸承的殘膜、雜草進(jìn)行切割、撕裂、隔離。殘膜需繞過防護(hù)罩，從軸承座和防護(hù)罩外端間隙處才能進(jìn)入軸承，減小了殘膜纏繞軸承概率。

2)防護(hù)罩形狀為外張口形圓弧，工作時處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，將進(jìn)入防護(hù)罩的砂石、泥土從底部拋出。

3)防殘膜纏繞集成式農(nóng)機(jī)軸承由防護(hù)罩、骨架油封、三唇密封圈組成密封系統(tǒng)，進(jìn)一步提高了軸承密封性能，延長了軸承使用壽命[8-9]。

4)將帶偏心套外球面球軸承、密封裝置及軸承座等零件集成為一體，方便了用戶安裝，提高了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

3 結(jié)束語

針對殘膜纏繞農(nóng)機(jī)軸承及密封性能不足的問題，通過增加防護(hù)罩、優(yōu)化密封結(jié)構(gòu)來增強(qiáng)農(nóng)機(jī)軸承防殘膜纏繞能力。防殘膜纏繞集成式農(nóng)機(jī)軸承在聯(lián)合整地機(jī)上應(yīng)用效果良好，正逐步將其應(yīng)用到播種機(jī)、收獲機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械上，以減少殘膜對農(nóng)業(yè)機(jī)械的破壞，提高生產(chǎn)效率，降低運行成本。