中型水田耕耙平地機傳動系統的原理分析及方案設計

范永鋒 崔新德 房燦松

摘 要：本文主要對中型水田耕耙平地機傳動系統進行原理分析，對中間傳動及側邊傳動兩種典型的水田耕耙平地機傳動方式進行了詳細的描述，客觀的分析了兩種傳動方式各自的優點及不足，并對不足之處提出了改進的方式。以便更加深刻的了解中型水田耕耙平地機的傳動原理，得到合理的設計方案。

一、中間傳動與側邊傳動兩種傳動方式的分析比較

1.1 中間傳動方式的原理分析

中間傳動系統主要由萬向節和中間齒輪箱組成，萬向節為普通的十字軸萬向節，中間齒輪箱主要由一對錐齒輪、三個圓柱齒輪組成。

采用這種傳動形式的齒輪箱，拖拉機動力經萬向節傳給中間齒輪箱，經齒輪減速并改變方向后，傳遞達到刀軸，使刀軸做旋轉運動，機器正常工作。刀軸分為左、右兩端安裝在齒輪箱兩側。這種結構形式的特點是機架牢固，剛性好，布局合理，特別是用于耕幅大于拖拉機輪距時，更能顯示出它的優越性[1]。

中間傳動形式的齒輪箱雖然結構簡單巧妙但有中間齒輪由于其直徑較大制造成本高、中間漏耕等缺陷。其中最主要的是中間漏耕地問題。中間齒輪箱處由于齒輪箱自身的寬度限制，不能安裝彎刀，如不設置特殊的工作部件來彌補，將出現漏耕或工作部件掛草堵塞等現象[2]。

現階段已經設計出了一些消除漏耕的裝置，其根據中間齒輪箱寬度，設計出裝在中間齒輪箱的特殊刀具，以達到消除中間漏耕的目的。如選用中間傳動方式，可以選用已有的消除漏耕裝置，也可以借鑒其他裝置的優點，自行設計中間消除漏耕裝置。

1.2 側邊傳動方式的原理分析

側邊傳動的中間齒輪箱把由拖拉機動力輸出軸和萬向節傳來的動力，更換傳動方向和變速后傳給側邊齒輪（或鏈條）箱。主要有無變速齒輪的中間齒輪箱和交換齒輪的中間齒輪箱兩種。交換齒輪的中間齒輪箱可根據拖拉機的動力輸出軸的轉速較方便的選擇一對交換圓柱齒輪而得到需要的刀軸轉速，來滿足農業生產的使用要求[3]。

側邊傳動想主要有齒輪傳動和鏈條傳動兩種。

齒輪傳動主要有三個圓柱齒輪和四個圓柱齒輪兩種。其中，三個圓柱齒輪的側邊齒輪箱既是傳動部分，又是框架的組成部分，所以要求牢固、可靠、剛性好。這種箱體中心距小，結構重量比較輕。缺點是中間齒輪較大，鍛造加工比較困難[4]。

四個圓柱齒輪的側邊齒輪箱箱體中心距較大，與有交換齒輪的中間齒輪箱配合使用。與三個齒輪的側邊齒輪箱比較，中間齒輪較小，但零件多，結構重量較大。

側邊鏈條箱由鏈輪、張緊滑軌、鏈條箱體等零件組成。鏈條規格為一英寸雙排套筒滾子鏈（加強型）。主、被動鏈輪中心距有兩種，小的中心距和上述三個齒輪傳動的主、被動齒輪中心距相同，大的中心距和四個齒輪傳動的中心距相同，主要考慮到側邊齒輪傳動和鏈條傳動旋耕機中某些零件的通用性，以降低制造成本。在結構和工藝等方面，鏈條傳動比齒輪傳動有一定的優越性，關鍵要提高鏈條的壽命，工作可靠性和降低成本，同時也要注意正確的使用和調整[5]。

二、中型水田耕耙平地機傳動系統原理說明

通過上訴對中型水田耕耙平地機傳動系統的原理分析可以看出，中間傳動方式與側邊傳動方式都存在著各自的缺點。

中間傳動方式中由于中間齒輪箱寬度問題，存在著中間漏耕現象。側邊傳動中，側邊齒輪箱制造成本高，制造難度大，同時設備自重較大，側邊鏈條箱存在著鏈條容易損壞的問題，嚴重影響了其維護成本和使用壽命，制約了此種傳動方式的發展。

三、中型水田耕耙平地機傳動系統的初步方案設計

綜上所述，初步選擇中間傳動方式。因所給題目中為與40匹馬力拖拉機配套的水田耕耙平地機，耕幅為2.6m，采用中間傳動方式可以更大的提高其工作效率，尤其是其耕幅大于拖拉機輪距，更能體現出中間傳動方式的優越性。

同時由于需要提高水田耕耙平地機工作時的速度，需要結構更加牢固，而中間傳動方式具有機架牢固，剛性好，布局合理等特點。

四、萬向節聯軸器的選擇與分析

萬向節傳動裝置主要應用于現代汽車中，由萬向節、傳動軸和支承裝置組成，主要用于在工作過程中相對位置不斷改變的兩根軸之間的動力傳遞。主要有普通十字軸萬向節，球環式萬向節，等角速萬向節（球叉式、球籠式、雙聯式、三銷式等），撓性萬向節等。

萬向節傳動的工作條件在很大程度上決定于它所連兩軸的夾角。一般希望此角度越小越好，過大會導致壽命的下降和效率的降低。

被萬向節傳動所連接的兩軸之間的距離很大時，當采用一根傳動軸超過臨界轉速時，則必須在萬向節傳動中安裝中間支撐，以便縮短萬向節傳動軸的長度。

實踐表明，萬向節傳動所速接的兩軸的位置和所傳遞的動力大小不同，萬向節傳動將有不同的結構形式。同時因為生產和使用條件不一樣，往往所選結構形式也不一樣。所以設計制造出的萬向節傳動裝置能滿足如下要求：

⑴ 保證所連接的兩軸相對位置在預計范圍內變動時能可靠地傳遞扭矩。

⑵ 保證所連接的兩軸能夠均勻的旋轉，且由于兩軸之間存在的夾角而產生的慣性力矩所引起的載荷應降低到許可范圍內。

⑶ 保證傳動效率高、壽命長、結構簡單、制造維修方便。

普通十字軸萬向節制造簡單，使用壽命長，維護方便，可以降低制造成本，所以選擇普通十字軸萬向節。

五、結論

本章通過對中型水田耕耙平地機傳動系統現有傳動方式的分析，可以看到中間傳動和側邊傳動的各自優勢以及不足之處。但在本課題中40匹馬力拖拉機，耕幅為2.6m時，中間傳動方式較側邊傳動方式有不可替代的優勢。所以選擇中間傳動方式為本課題所設計的中型水田耕耙平地機傳動系統的傳動方式。

萬向節聯軸器部分，選擇造價低，制造相對簡單的普通十字軸萬向節。

參考文獻：

[1] 周建來.國外旋耕機技術現狀[J].農機化研究，1991.（01）：60-62.

[2] 張瑞宏，戴國軍，顧玲，朱順華，周小軍，季偉.中托配套復合作業型水田平整機設計與分析[J].江蘇大學學報，2004.（06）：465-468.

[3] 鄭文寶，張蕾.哈爾濱市阿城區水田機械化現狀及對策[J].農機使用與維修，2008.（04）：11.

[4] 蔣均.機械化水田平整技術[J].江蘇農機與工藝，2000.（02）：8.姚耀榮.

[5] 農業機械部南京農業機械化研究所，江蘇省農業機械研究院.旋耕機[M].江蘇：常州人民印刷廠，1979：62-78.