閆樹軍，王 偉，萬 暢，李 勇

(塔里木大學 機電學院，新疆 阿拉爾 843300 )

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普通輪式拖拉機抬升裝置的設計與研究

閆樹軍，王 偉，萬 暢，李 勇

(塔里木大學 機電學院，新疆 阿拉爾 843300 )

立足于南疆棉花的矮密早膜生產模式，針對中耕作業(yè)棉農勞動強度較大、投資較大的問題，以棉農現在普遍擁有的18kW的普通輪式拖拉機的抬升為研究對象，在分析研究國內外現有大馬力拖拉機及大輪、高架窄輪拖拉機的優(yōu)劣勢基礎之上，在對拖拉機不做較大改變及較大投入的前提下，利用現代創(chuàng)新設計方法和創(chuàng)新工具對普通輪式拖拉機的整體抬升裝置進行研究和設計，以保證拖拉機在抬升之后能有效地完成中耕作業(yè)。同時，在節(jié)約成本的基礎上，對普通輪式拖拉機完成二次利用，提高其生命周期，增加了棉農收入。

拖拉機；抬升裝置；棉花中耕；南疆

0 引言

棉花作為南疆最重要的經濟作物之一，對于經濟的發(fā)展起著支柱作用，近年來一直采用矮密早膜的生產模式。隨著農業(yè)機械化發(fā)展速度的加快，棉花種植從犁、耙到播種、中耕、打藥、采摘及運輸等各個環(huán)節(jié)，機械化作業(yè)水平均顯著提高。與此同時，由于機械化程度的提高，棉農以前購買的18kW的輪式拖拉機在棉花作業(yè)中起的作用也越來越小，近乎淘汰。棉花生產環(huán)節(jié)多，棉農往往需要購置品種繁多的作業(yè)機械，占用資金大，閑置時間長，負擔過重。為解決這一問題，更好地發(fā)揮棉農現有機械的作用，對于普通輪式拖拉機進行一定的改造，讓其能適用中耕作業(yè)就變得尤為重要[1-4]。

1 國內外高地隙、寬輪距拖拉機研究現狀

在提高農業(yè)機械化程度，減輕農民勞動強度的大背景下，對于棉花生產的中耕作業(yè)中如何實現全面自動化，減小棉農勞動強度，設計、改進和生產與之相適應的農機具，一直以來都是一個熱門話題。早在1980年中國農機院的戴興任在對國外中耕機械發(fā)展的論述中已經將寬幅高效作為機具發(fā)展的主要趨勢之一；同一時間，洛陽拖拉機研究所的施炯和許兆麟也已經開始了窄胎高體輪胎的研發(fā)；2006年，山東農業(yè)大學機電學院的高平和王會明就開始了輪距液壓無級調整的研究；2008年，福田雷沃國際重工股份有限公司濰坊農業(yè)裝備部的朱曉巖、彭恩波等詳細地介紹了適合新疆棉花作業(yè)的雷沃歐豹TD750型拖拉機；2012年，江蘇清拖農業(yè)裝備有限公司的蔣秀蘭對江蘇 750H/ 800H 寬輪距高地隙拖拉機調研與開發(fā)做了詳細的介紹；2013年，江蘇省農業(yè)機械試驗鑒定站的王克、莫恭武等已經開始對高地隙寬輪距拖拉機穩(wěn)定性進行分析[4-8]?？v觀國內外拖拉機的發(fā)展，高地隙、寬輪距拖拉機的應用一定是未來的主流，但在新機具不斷創(chuàng)新推出的過程中，卻沒有人去關注棉農已經擁有了18kW的輪式拖拉機這一現實問題。一臺大馬力或者高地隙、寬輪距的拖拉機價格在幾十萬到上百萬不等，團場或農場等集體購買沒有問題，但棉農自己購買一次性投入過大，況且機具應用有限，閑置時間較長，造成不必要的耗損，得不償失[5-10]。

2 兵團南疆棉花種植基本情況

新疆棉花種植趨于全程自動化，且又具備獨特的氣候優(yōu)勢，棉花種植逐漸轉化為矮化密植的生產模式。為適應以棉花機采為主的采摘模式，現在棉花種植主要是以1膜6行為主，采用的是行距100-660-100-660(mm)的種植方式，這就要求拖拉機工作時至少要保持1 520mm的輪距；同時,棉花在生長后期的中耕或打藥階段，生長高度一般為600～700mm，因此拖拉機除不允許壓苗之外，還要保證在作業(yè)過程中不出現掛苗、碰棉鈴的現象，所以拖拉機高度至少要保證800mm以上；而現在農戶所擁有的18kW的輪式拖拉機輪距只有1 200mm，離地間隙也只有380mm，不能適應現在棉花作業(yè)方式下的中耕作業(yè)。

隨著采棉機的大規(guī)模使用，南疆棉花的生產已經基本實現了全面自動化，但由于棉花生產環(huán)節(jié)較多，使得棉農需要購置品種繁多的作業(yè)機械，占用資金大；同時,每個作業(yè)環(huán)節(jié)隨著棉花的生長又具有一定的時效性，造成大量機具閑置時間長，棉農負擔過重。所以，對現有機具進行合理的創(chuàng)新和改進，在不影響作業(yè)環(huán)節(jié)的前提下，能在很大程度上節(jié)約棉農的投入成本，提高收入。相對于投入十幾萬甚至幾十萬購買大馬力或者是專用的中耕作業(yè)拖拉機來說，對棉農現有的輪式拖拉機進行創(chuàng)新和改進，無論從哪方面考慮，都顯得合理了很多11-14。

針對這一問題，對棉農已有的輪式拖拉機進行整體抬升，開發(fā)一套與拖拉機配套的抬升裝置，增加輪距，提高離地間隙，為中耕作業(yè)保駕護航;在中耕作業(yè)之外，恢復為輪式拖拉機本身，完成運輸或其他作業(yè)顯得尤為重要。

3 普通輪式拖拉機抬升裝置的設計

3.1 整體設計

圖1為18kW普通輪式拖拉機抬升裝置整體圖。其由柴油發(fā)動機提供動力，發(fā)動機與變速箱之間由帶輪傳動，在變速箱里有差速機構，經一系列變速后將動力傳至變速箱兩側的鏈輪，經鏈傳動到機架；機架部分在軸兩端安裝有兩根鏈輪作為傳動軸，傳動軸里端鏈輪帶動轉動，外側鏈輪與前輪軸套筒上的鏈輪相連，帶動前輪轉動；變速箱側面的帶輪同時是一個離合器，側后方是操縱桿件(包括離合器、制動裝置、換擋桿、方向盤，用于輔助轉向的左右離合；同時在前輪上布置了一套常規(guī)轉向機構，通過桿件由方向盤控制轉向。

1.發(fā)動機 2.行走系統(tǒng) 3.變速箱 4.轉向系統(tǒng) 5.車座 6.機架

3.2 改進后的發(fā)動機與變速箱位置布局

為了更方便地將發(fā)動機動力通過變速裝置傳遞到改裝過的行走系統(tǒng)上，發(fā)動機和變速箱與原先拖拉機相比較位置做了一些改變，距離相對大了一些，如圖2所示。

1.發(fā)動機 2.離合器及帶輪 3.變速箱 4.機架

3.3 改進后的拖拉機機械傳動和動力傳輸部分

在動力傳輸上主要考慮了整體的簡單有效、機構的緊湊及造價。改進后的裝置仍然由原18kW拖拉機柴油發(fā)動機提供動力，動力傳出后首先到置于變速箱兩邊的1對鏈輪上，經鏈傳動再到布置在機架前端的兩根傳動軸，后經軸另一端帶輪向下傳輸動力至主動輪。機械傳動部分如圖3所示，動力傳輸示意圖如圖4所示。

3.4 改進后的轉向系統(tǒng)

轉向系統(tǒng)在改進時主要考慮了整體結構的簡單，選用了常見的梯形轉向結構，方向盤與轉向器連接，通過轉向搖桿和縱拉桿將轉向指令傳遞給轉向杠桿，橫拉桿、大架后梁和轉向節(jié)臂共同輔助和保障轉向有效完成，如圖5所示。

1.發(fā)動機 2.發(fā)動機帶輪 3.B型V帶 4.變速箱帶輪 5.變速箱 6.鏈輪 7.滾子鏈 8.輪胎 9.變速箱放大圖

1.方向盤 2.轉向器 3.轉向搖桿 4.縱拉桿 5.轉向杠桿 6.橫拉桿 7.大架后梁 8.轉向節(jié)臂

4 結論

4.1 特色與創(chuàng)新之處

1)針對新疆尤其是南疆棉花機采實現全程自動化，考慮到南疆棉農的實際困難，結合了棉農已經擁有的18kW的輪式拖拉機長時間閑置問題，在不過多增加投資的前提下，對已有機具進行合理的改造，保證棉花種植過程中耕作業(yè)的順利完成，達到減少投入、增加效益的目的。

2)現代拖拉機的研究重心多集中在動力的增大、舒適性的提高、專項作業(yè)機具的推出及大型聯(lián)合機具的研發(fā)等方面，而忽略了棉農現有機具的閑置和經濟承受能力問題。本研究正是從這點出發(fā)，對棉農已經擁有的18kW的輪式拖拉機進行改造，找到改造的重點和難點，結合棉花種植的農藝參數，利用現代創(chuàng)新方法和工具對輪式拖拉機整體抬升裝置進行不斷優(yōu)化和改進，在保證中耕作業(yè)的基礎上，極大地利用已有資源，提高棉農收入。

4.2 存在的不足

18kW普通輪式拖拉機抬升裝置的研究，是在不改變原拖拉機輸出、不增加較大投入的前提下來完成，所以抬升裝置與拖拉機有效、實用的結合才是問題研究的關鍵。但本研究改進后的18kW普通輪式拖拉機只是在中耕負荷較小時進行操作，可以保證抬升后的拖拉機正常工作，而對于加上較大負荷后的中耕作業(yè)的整體穩(wěn)定性和完美導向還有待提高。

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Design and Study Wheeled Tractor Lifting Device

Yan Shujun, Wang Wei, Wan Chang, Li Yong

(Tarim University Mechanical and Electrical Engineering College, Alar 843300, China)

This paper is based on southern cotton short film dense early production model for cultivating job farmers labor intensity, greater investment issues to farmers now generally it has 25 horsepower ordinary wheeled tractors uplift for the study,based on analysis of the advantages and disadvantages of existing domestic and foreign high-powered tractors and big wheel, elevated above the narrow wheel tractors in tractor without major changes, without making major investment in the use of modern innovative design methods and innovative tools for ordinary wheeled tractor lifting device research and overall design, the ultimate guarantee of the tractor after the lifting operation can be done efficiently cultivators, on the basis of the cost of ordinary wheeled tractors complete the secondary use, to improve their life cycle, increase farmers income.

tractor; lifting device; cotton cultivators; south Xinjiang

2016-06-25

國家自然科學基金項目(51565052)；塔里木大學和中國農業(yè)大學聯(lián)合基金項目(ZNTDLH1504)；塔里木大學青年基金項目(TDZKSSZD201402)

閆樹軍(1980-)，男，陜西蒲城人，講師，碩士，(E-mail)yanshujun0218@163.com。

S219.1

A

1003-188X(2017)08-0252-04