徐立偉 翟滕子

摘要：介紹國內(nèi)外液壓翻轉(zhuǎn)犁的研究與發(fā)展現(xiàn)狀，分析液壓翻轉(zhuǎn)犁在應(yīng)用過程中的優(yōu)勢，設(shè)計出一種新型的液壓翻轉(zhuǎn)犁。闡述液壓翻轉(zhuǎn)犁的工作原理與結(jié)構(gòu)組成，對主要部件進(jìn)行分析與計算，驗證設(shè)計的合理性。該設(shè)計為液壓翻轉(zhuǎn)犁的發(fā)展提供了新思路。

關(guān)鍵詞：液壓翻轉(zhuǎn)犁；結(jié)構(gòu)；原理；設(shè)計

中圖分類號：S222 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1161（2018）04-0019-03

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械中耕地機(jī)械種類繁多，包括犁、旋耕機(jī)、機(jī)耕船、深松機(jī)等。其中，犁的類型很多，按用途可分為通用犁、復(fù)式犁、雙向犁、開溝犁等，按動力可分為半懸掛式、懸掛式、牽引式犁等。相比于普通鏵式犁只可向一個方向翻垡，液壓翻轉(zhuǎn)犁可以向左右兩個方向翻土。翻轉(zhuǎn)犁具有結(jié)構(gòu)簡單、作業(yè)效率高、操作簡便等特點。國外對翻轉(zhuǎn)犁的研究已經(jīng)成熟，美國、法國、德國等國家在翻轉(zhuǎn)犁的設(shè)計及應(yīng)用方面居于世界前列，早在1905年德國雷肯農(nóng)機(jī)公司就獲得了世界上第一個犁具的專利，而我國對液壓翻轉(zhuǎn)犁的研究相對落后。本課題結(jié)合國內(nèi)外液壓翻轉(zhuǎn)犁的設(shè)計思路，研制出一種新型的液壓翻轉(zhuǎn)犁裝置。

1 新型液壓翻轉(zhuǎn)犁的結(jié)構(gòu)組成與工作原理

新型液壓翻轉(zhuǎn)犁主要由犁架、犁體、犁柱、限深輪、翻轉(zhuǎn)液壓缸、牽引架等組成，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

新型液壓翻轉(zhuǎn)犁與拖拉機(jī)配套使用。由雙聯(lián)分配器控制犁的翻轉(zhuǎn)，通過油缸中活塞桿的伸長和縮短來帶動犁架上正反向犁體作水平面內(nèi)的垂直翻轉(zhuǎn)運動，來回交換直至更換到工作位置。工作前，由拖拉機(jī)和行走輪將翻轉(zhuǎn)犁懸空運到農(nóng)田，進(jìn)入農(nóng)田后可以卸下行走輪。工作時，機(jī)組在往返行程中，土垡均朝一個方向翻轉(zhuǎn)，耕作之后地表干凈整齊，沒有普通犁耕地時形成的溝和梗，在地頭轉(zhuǎn)彎時空行少，工作效率高，對于小地塊和不規(guī)則地塊也具有優(yōu)越性。

2 主要部件的設(shè)計

2.1 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是一個搖桿滑塊機(jī)構(gòu)，其翻轉(zhuǎn)角度在0～180 °之間。當(dāng)犁處于向左翻垡的工作位置時，活塞桿處于最大的伸長狀態(tài)。當(dāng)犁在地頭拐彎時，操縱分配器閥會使活塞桿縮短，并帶動犁梁向上翻轉(zhuǎn)。當(dāng)犁梁連同犁體轉(zhuǎn)至近90 °時，活塞縮至最短，滾柱進(jìn)入換向叉內(nèi)，同時帶動分配閥軸轉(zhuǎn)動，直至犁梁銷稍轉(zhuǎn)過90 °后，油路即改變方向，活塞桿開始伸長，犁梁繼續(xù)轉(zhuǎn)動。當(dāng)觸及到止動螺釘時即停止轉(zhuǎn)動，這樣就使犁處于向右翻垡的工作位置。翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作原理如圖2所示。

2.2 犁架

犁架通過翻轉(zhuǎn)軸與懸掛裝置相連接，其主要作用是使犁體固定、傳遞動力，以保證犁體的正常工作。選用梯形整體、采用低合金鋼高頻焊接的矩形薄壁管框架式犁架，材料為16Mn，用材少、質(zhì)量輕，可以承受液壓翻轉(zhuǎn)犁的外載荷，抗彎性能好，抗扭能力強。犁架的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.3 掛接裝置

翻轉(zhuǎn)犁與拖拉機(jī)通過懸掛機(jī)構(gòu)結(jié)成一個懸掛犁機(jī)組，進(jìn)行耕地作業(yè)。采用三點懸掛機(jī)構(gòu)，懸掛參數(shù)包括下懸掛軸至犁體支持面的距離、上下懸掛點的距離即犁架立柱的長度、懸掛軸的長度及兩下懸掛點與犁梁的相對位置。掛接裝置的結(jié)構(gòu)如圖4所示。

2.4 犁體

犁體是液壓翻轉(zhuǎn)犁的主要工作部件，其作用是松動土壤，使土壤翻轉(zhuǎn)破碎，覆蓋地表面上的殘留和雜草。犁體由犁柱、犁壁、犁側(cè)板、犁壁支柱組成（如圖5所示），根據(jù)各部分在工作中的受力情況，犁壁選用軋制的40Cr材料，犁柱、犁側(cè)板及犁壁支桿選用45鋼材料。

提高犁的生產(chǎn)率一般采取提高犁耕速度或增加耕作幅寬的方式。在拖拉機(jī)功率相同的條件下，提高耕作速度比增加耕作幅寬更加有益。因為提高速度可以采用窄幅犁，使成本降低；同時，可以選擇配套輕型的拖拉機(jī)來降低輪胎的下陷量，使?jié)L動阻力大大降低，也使土壤的壓實和破壞力大大減??；此外，窄幅犁機(jī)組有較好的機(jī)動性和對不平地表的配合性能。犁耕速度與阻力關(guān)系的經(jīng)驗公式為：

=0.83+0.007V2

式中：V為犁耕速度；PV為速度為V時的牽引阻力；P為額定速度（4.83 km/h）時的牽引阻力。

由經(jīng)驗公式可以看出：隨著速度的提高，平均牽引阻力逐漸增大；當(dāng)速度超過額定速度后，平均牽引阻力增大幅度增長很快。因此，對犁體有兩點要求：一是犁的牽引力不可以急速增大過多；二是犁溝的狀態(tài)應(yīng)接近作業(yè)質(zhì)量好的犁溝形狀，側(cè)拋距離不能過遠(yuǎn)。

3 結(jié)語

在介紹國內(nèi)外液壓翻轉(zhuǎn)犁技術(shù)現(xiàn)狀和分析已有液壓翻轉(zhuǎn)犁應(yīng)用情況的基礎(chǔ)上，設(shè)計一種新型的液壓翻轉(zhuǎn)犁，可為液壓翻轉(zhuǎn)犁在我國的發(fā)展及其結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 馮雅麗，杜健民，郝飛，等.懸掛式翻轉(zhuǎn)犁的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].農(nóng)機(jī)化研究，2015，37（1）：13-17.

[2] 關(guān)鐵城.介紹4種自行設(shè)計的液壓翻轉(zhuǎn)犁的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械，2006（8）：141-143.

[3] 郝宏智.談1LF-435液壓翻轉(zhuǎn)犁的運用[J].農(nóng)機(jī)使用與維修，2012（4）：84-85.

[4] 王會福.液壓翻轉(zhuǎn)犁翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計[J].新疆農(nóng)機(jī)化，2008（1）：35-36.