四梁雙向翻轉犁設計與研制

候小云，李建峰

（石嘴山市農業綜合執法支隊，寧夏 石嘴山 753000）

1 項目背景及意義

寧夏耕地面積達129.9×104hm2，由于包產到戶經營幾十年，地塊大小不一，長期的不合理耕作，使土壤品質惡化，犁底層逐漸加厚、透氣性能變差、蓄水作用下降，嚴重影響糧食產量及農民收入，為了推廣作物秸稈還田，改善土壤結構，需要對土壤進行深松深翻，打破犁底層，深翻深度一般在30cm以上，起到固水、蓄水、透氣作用，利于作物秸稈深埋腐化。但目前生產使用的耕地用犁，因縱向尺寸較大，在耕地時地頭殘留未耕地多，需由人工完成翻耕，每天勞動效率低且成本高，加之壯勞力又不斷去務工，嚴重制約生產的發展，廣大農民急盼生產效率高、地頭殘留少、結構合理、適宜小塊田作業的耕地機械。經多年生產實踐，研制了一部適合寧夏土壤特點的四梁雙向翻轉犁，對促進寧夏機械化耕地作業具有積極的意義。

四梁雙向翻轉犁設計研制，用各種名牌的900-954型拖拉機作為動力，四梁雙向翻轉犁懸掛于拖拉機后方組成作業機組，機組前進作業時，拖拉機的液壓懸掛機構下降使四梁雙向翻轉犁入土達到要求耕深，機組耕地到了地塊另一端時，拖拉機的液壓懸掛機構上升使四梁雙向翻轉犁升起，并在四梁雙向翻轉犁上的液壓缸作用下翻轉180°，另一組犁在拖拉機的液壓懸掛機構下降使四梁雙向翻轉犁入土達到要求耕深，實現同向翻垡，達到地表平整，四梁雙向翻轉犁犁架采用方鋼焊接而成，結構合理，強度較高，結實耐用。

通過大量調研，國內在相關領域還沒有同類結構的犁，尤其對小地塊的作業發展趨勢，隨勞動力缺乏而迫切需求機械化作業程度高的機械。國際方面，主要用大地塊的大型雙向翻轉犁，不適應我國部分地區小地塊的作業國情。

2 結構設計與工作原理

2.1 結構設計

四梁雙向向翻轉犁設計申報實用新型專利，結構與工作原理如圖1所示，四梁雙向翻轉犁結構主要它由懸掛架總成、犁架總成、鏵式犁、犁柱、液壓系統組成，犁架總成（30）是四梁雙向翻轉犁的基礎，在犁架總成（30）的前端安裝犁架橫梁（35），在犁架橫梁（35）中部安裝翻轉犁旋轉滾筒（43），犁架橫梁（35）與翻轉犁旋轉滾筒（43）交角處安裝三角加強筋（39、40、46），翻轉犁旋轉滾筒（43）中安裝翻轉犁中心軸（42），翻轉犁中心軸（42）后端安裝翻轉犁中心軸調整螺母（49）前端安裝翻轉犁中心軸端蓋（41），在翻轉犁旋轉滾筒（43）前端右側安裝液壓缸下吊環支承座（44）、（45），在翻轉犁旋轉滾筒（43）右邊安裝第一梁（47），在翻轉犁旋轉滾筒（43）左后邊安裝第二梁（50），在第一梁（47）與第二梁（50）之間安裝第一梁加強板（48），在翻轉犁旋轉滾筒（43）左邊安裝第二梁（50）的第二梁加強筋（38），在第二梁（50）左邊安裝第三梁（52），在第二梁（50）與第三梁（52）之間安裝第二梁加強板（51），在第二梁加強筋（38）左邊安裝第三梁加強筋（36），在第二梁加強筋（38）與第三梁加強筋（36）、犁架橫梁（35）之間安裝三角加強筋（37），在第三梁（52）左邊安裝第四梁（54），在第三梁（52）與安裝第四梁（54）之間安裝第三梁加強板（53），在第四梁（54）前邊與犁架橫梁（35）之間安裝第四梁加強筋（33），在第三梁加強筋（36）與第四梁加強筋（33）、犁架橫梁（35）之間安裝三角加強筋（34）。犁架四梁結構如圖2

圖1 四梁雙向向翻轉犁結構與工作原理

懸架總成如圖3，是由懸架底梁（56）、懸架立柱（2）及上下懸掛座組成，在懸架底梁（56）的左前端安裝左懸掛點外支座（1）與左懸掛點內支座（55），在懸架底梁（56）的左后端安裝 左側縱向耕深調節螺栓支座（32）與左側縱向耕深調節螺栓（31），在懸架底梁（56）中部加工有翻轉犁中心軸（42）的軸承安裝孔（64），在懸架底梁（56）上邊安裝懸架立柱（2），在懸架底梁（56）與懸架立柱（2）之間安裝三角加強板（57、59），在懸架立柱（2）上邊安裝上懸掛點支座（3），在懸掛點支座（3）上安裝上懸掛銷（58），在懸架底梁（56）的右前端安裝右懸掛點外支座（61）與右懸掛點內支座（60），在懸架底梁（56）的右后端安裝右側縱向耕深調節螺栓支座（62）與右側縱向耕深調節螺栓（63）；犁柱（8）用犁柱固定板（24）與犁柱固定螺栓（15）安裝在第一梁（47）上，在犁柱（8）的兩端分別安裝右犁鏵總成（7）與左犁鏵總成（25）；犁柱（10）用犁柱固定板（22）、（24）與犁柱固定螺栓（15）安裝在第二梁（38）上，在犁柱（10）的兩端分別安裝右犁鏵總成（9）與左犁鏵總成（23）；犁柱（12）用犁柱固定板（20）、（21）與犁柱固定螺栓（15）安裝在第三梁（52）上，在犁柱（12）的兩端分別安裝右犁鏵總成（11）與左犁鏵總成（19）；犁柱（14）用犁柱固定板（16）、（17）與犁柱固定螺栓（15）安裝在第四梁（54）上，在犁柱（14）的兩端分別安裝右犁鏵總成（13）與左犁鏵總成（18）；翻轉犁中心軸（42）由軸承安裝孔（64）的前端裝入，翻轉犁中心軸（42）穿過軸承安裝孔（64）中的圓錐滾子軸承（65）裝入翻轉犁旋轉滾筒（43）中，翻轉犁中心軸（42）的后端用翻轉犁中心軸調整螺母（49）緊固定位，翻轉犁中心軸（42）的前端由翻轉犁中心軸端蓋（41）定位；液壓缸（6）的上吊環（4）用銷（5）安裝在上懸掛點支座（3）的后端支承孔上，液壓缸（6）的下吊環用銷安裝在液壓缸下吊環支承座（44、45）上；限深輪總成（26、28）安裝在限深輪總成固定支座（27）上，限深輪總成固定支座（27）用限深輪總成固定支座U形螺栓（29）固定在第四梁加強筋（33）上，限深輪立柱（70）安裝限深輪總成固定支座（27）上，限深輪軸（69）安裝在限深輪立柱（70）上，限深輪輪轂（68）安裝在限深輪軸（69）上，在限深輪輪轂（68）與限深輪軸（69）之間安裝軸承（72），限深輪輪轂（68）上安裝限深輪輪輻（67），限深輪輪輻（67）上安裝限深輪輪體（66），限深輪軸（69）軸端安裝緊固螺母（72），限深輪輪轂（68）端面安裝密封蓋（73）。

圖2 四梁雙向翻轉犁犁架總成結構圖

圖3 四梁雙向翻轉犁懸掛架結構圖

2.2 工作原理

2.2.1 工作的基本原理

四梁雙向翻轉犁工作的基本原理，是利用拖拉機作為動力，四梁雙向翻轉犁的懸掛架總成懸掛于拖拉機后方組成作業機組，機組前進作業時，拖拉機的液壓懸掛機構使四梁雙向翻轉犁入土，使右犁鏵總成（7、9、11、13）切入土壤到規定耕深，耕深可由限深輪總成（26、28）調節，機組前進，使土壤向右側翻轉，當到地頭時，拖拉機的液壓懸掛機構上升使四梁雙向翻轉犁升起，并在四梁雙向翻轉犁的液壓缸（6）的作用下使犁架總成（30）的前端犁架橫梁（35）中部安裝的翻轉犁旋轉滾筒（43）繞翻轉犁中心軸（42）轉180°，使左犁鏵總成（18、19、23、25）進入工作狀態，左犁鏵總成（18、19、23、25）在拖拉機的液壓懸掛機構下降力作用下，入土耕作達到要求耕深，實現同向翻垡，達到地表平整，機組在田間往復移動，實現向一側翻垡的耕地。

四梁雙向翻轉犁的液壓缸（6）的液壓力由拖拉機液壓系統（液壓油泵）提供，它們之間用液壓油管連接。

四梁雙向翻轉犁的耕深可由限深輪總成（26、28）調節，縱向耕深由左側縱向耕深調節螺栓（31）與右側縱向耕深調節螺栓（63）調節。

2.2.2 試制優化后的結構與工作基本原理

按照四梁雙向向翻轉犁申報專利設計的結構，采用CA D工程設計并進行機構動作模擬，各部機構運轉良好，無干涉后按這一方案制做樣機，樣機在田間試驗中發現了幾個問題，一是縱向調平；二是限深輪達不到設計要求；三是農民反饋結構復雜且成本高。為解決以上問題，在樣機的基礎上進行了優化設計，試制的二代樣機經過田間試驗，解決了第一代樣機存在的問題，滿足了農業生產的需要，各項性能都達到了設計要求。

圖4 四梁雙向翻轉犁三維結構示意圖

2.3 主要參數與樣機

（1）樣機：樣機 如圖5所示。

圖5 樣機

（2）主要參數：長2.116m，寬1.595m可調，高1.6m；單程完成4鏵，耕深可在30～40Cm之間可調。

2.4 性能試驗

項目組在兩塊各50畝地塊進行了試驗，結論如下：

（1）結構設計合理，安裝、調試、維護方便，安全措施完善。

（2）耕深可調，且調節方便準確，適應不同地塊。

（3）機組作業質量滿足設計要求。下圖6為機組作業情況及數據測試。

（4）所達到的技術參數：

①單程耕寬120cm。

②耕深可在30～40cm之間可調。

③翻土均勻，無漏耕重耕。

④生產效率高，可達4000～4666.67m2/h（2000m2以下地塊）。

犁鏵 耕深數據A1 A2 A3 A4 A5 A6 1 31.5 31 32 32 30 29 2 32 32 32 32 31 30 3 32 31 31.5 31 30.5 31 4 32 30 31.5 29 30.5 29

⑤試驗數據 試驗數據如下表，耕深達到設計要求，能滿足當地農藝要求。A1...A6為每鏵犁在同一地塊選擇的六個點。

3 使用與維護

3.1 與拖拉機的安裝

（1）本機與拖拉機采用三點懸掛，組成全懸掛式機組。

（2）掛接時，傳動軸的兩萬向節叉必須處在一個平面內，上下掛點必須鎖定。

圖6 機組作業中

3.2 作業中的操作

（1）機組進入工作點后，在本機運轉正常時，先使機具下降并起步，然后掛上作業檔行進。

（2）犁入土由液壓裝置實現，地頭液壓控制翻轉，操作簡便。

（3）若出現犁被雜草堵塞，應及時停車，并使機械升起，然后切斷動力傳輸，使發動機熄火，再去清理堵塞雜草。嚴禁在未切斷動力和使發動機未熄火的情況下清理雜草。

3.3 地頭轉彎或倒車

（1）地頭轉彎時，要使本機升起，盡可能減少轉急彎，應在不碾壓已耕地的情況下，轉彎盡量大一些。

（2）在倒車時，要使本機升起，盡量直倒，減少彎道倒車，防止犁因重而搖擺損壞機件造成事故。

3.4 維護

（1）每天出車前，必須檢查機械各部連接是否松曠，必要時緊固。

（2）檢查軸承是否緊固，有無松曠，必要時更換。

（3）作業中應定時察看機器運轉情況，若有問題，應及時停車并切斷動力（必須使發動機熄火）再排除故障。

（4）作業期結束的維護，每一個作業期結束后，必須對機械做全面的清理維護，清除工作部件間的雜草及泥土，涂機油防銹；加注潤滑油；對所有緊固件進行緊固及防銹處理（涂機油即可）。

4 結語

基于拖拉機動力的四梁雙向翻轉犁設計合理、工作性能滿足設計要求且造價低廉，操作維護方便。適于寧夏的需要，若有資金扶持并在寧夏及及地塊較小的地區推廣，將及大的推動農業的發展。