专利名称：：水旱两用耕整机的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种农业机械-手扶拖拉机。目前使用手扶拖拉机种类很多，功率一般在7.35千瓦以上，随着农村体制改革，实行联产承包，需要较小型农业犁耕机械代替畜耕，可以降低购置机械成本，又可以免去饲养耕牛，起到以机代牛的作用，在本发明以前已有湖南耒阳插秧机厂生产的ILB-3型水田耕整机，被誉为“一头牛的价钱，两头牛的功效”，但该机不能陆地行走，需拆成部件才能转移，该机只能水耕，不能旱犁，近几年来，湖南衡阳市、耒阳市，广东始兴县对该机作了一些改进，可在砂质土壤旱耕，但未能犁耕比阻较大的稻田，另外，以上两种耕整机总体配置不合理，工作时，纵向和横向稳定性差，容易翻车，没有制动装置，使用不安全。本发明的水旱两用耕整机在1LB-3型水田耕整机基础上进行改进，保持原机水田犁耕的技术性能，克服了原机不能陆地行走、稻田不能旱耕、纵向和横向不稳定、制动不可靠等缺点，使之既能陆地运输，又能犁耕，既能水耕，又能旱犁，其犁耕功效超过一头健壮耕牛的耕力，具有结构合理，性能良好，适应性强，工作安全可靠，且大部零件与1LB-3型水田耕整机通用，便于生产及用户维修保养。本耕整机由一个驱动轮和两个支承轮支承全机重量，驱动轮配备三种轮子，驱动轮由发动机经一级三角皮带传至离合装置，减速箱，经两对正齿轮，驱动轮子前进，并配有刹车装置，行驶安全可靠。两个支承轮根据耕整机的不同工作状态调整相应位置，保证耕整机的纵向和横向的稳定性。本耕整机结构如示意图1(1)发动机;(2)操向手柄;(3)离合刹车操纵杆;(4)牵引架;(5)支承轮水平调节板;(6)配重块;(7)座位;(8)升降操纵杆;(9)升降连杆;(10)支架;(11)牵引杆;(12)犁总成;(13)入土角调节板;(14)支承轮套;(15)左支承轮;(16)横梁;(17)横梁套管;(18)右支承轮;(19)驱动轮;(20)减速箱;(21)三角皮带。发动机为2.94千瓦柴油机，安装在动力机架上，通过两根三角皮带、锥形离合器、减速箱，带动驱动轮旋转，驱动机车前进，安装在横梁上的两个支承轮同时起支承作用，使整机行走;操向手柄(2)控制机车前进方向，可向左或向右转向75°;离合刹车操纵杆(3)控制动力的接合、分离和刹车;减速箱(20)与牵引架(4)通过牵引销轴连接;牵引架(4)上连接有牵引杆(11)、升降连杆(9)、升降操纵杆(8)、座位(7)、支架(10)、横梁套管(17);升降操纵杆(8)与支架(10)、升降连杆(9)铰接;升降连杆(9)与牵引杆(11)铰接组成四连杆机构，用以在田间转弯时，提升犁体;升降操纵杆(8)由驾驶员用脚操纵;支架上有若干个孔，横梁套管长为310mm，横梁套管左端有支承轮套，犁田坎边第一犁时，左支承轮安在此套管中;横梁(16)穿在横梁套管中;其两端各有一支承轮套(14)，横梁的适当位置有若干个孔;用于销钉固定配重块及支承轮套，右支承轮通过支承轮水平调节板(5)穿在支承轮套内，用销钉固定。正常犁耕时，右支承轮走在前一犁的犁沟里，根据耕深调节它的高低使机体保持水平状态。左、右支承轮(15)、(18)是用厚2mm钢板制成，直径为350mm，轮缘宽为80mm;配重块(6)用于平衡机体，可用生铁或铁板做成若干块，有卡口卡在横梁上，用销钉固定，质量合共36.6kg。驱动轮(19)，也是前轮，既起支承作用，更重要的是驱动作用，前轮配备三个，一个是陆地行走的充气橡胶轮，载重26×21/2软边车胎与载重26×21/2内胎。一个是水耕用的长叶铁叶轮，是原机的水耕叶轮。旱地犁耕用的短叶铁叶轮，其结构如图2和图3，图2为正视图，图3为剖视图，短叶铁叶轮由轮毂(22)、轮辋(23)、轮圈(24)、固定盘(25)、叶片(26)、轮辐(27)组成，轮辋直径为540mm，轮辋上焊有高度为70mm、宽度为110mm、厚度为10mm的径向叶片13块，轮缘直径为680mm。旱地犁耕其地面阻力和犁耕阻力往往比水田犁耕大4～6倍，在原有动力基础上，克服比原来大4～6倍阻力，驱动整机前进，驱动轮是很关键部件，本设计方案从理论和实践中都能满足要求。一般水稻田的土壤质地多为粘土或轻粘土，其犁耕比阻K分别为3.92～5.88牛顿/厘米2和5.88～7.84牛顿/厘米2，(中国展望出版社，农业机械化工程，1987年版)，当犁耕深度a为14厘米、耕宽b为12厘米时，犁耕阻力P阻＝Kab(3.92～7.84)×14×12＝658.6～1317.1牛顿耕整机旱地犁耕实际称重，其重力分别为前轮支承重GA＝1793.4牛顿，两个后轮支承重分别为GB＝656.6牛顿和GC＝837.9牛顿。地轮驱动力按传动计算式中M-地轮轴扭矩N-发动机功率2.94千瓦η总-总传动效率0.8n-地轮转速32.6转/分R-地轮半径0.34米地轮驱动力按粘着力及叶轮对土壤的机械作用力计算P驱动＝P粘+P叶其中P粘＝ψ×GA式中ψ-粘着系数，割茬地钢轮ψ＝0.7(中国农业机械出版社，实用机械设计手册上册，第5页)即P粘＝0.7×1793.4＝1255.4牛顿叶片作用于土壤，而土壤的反作用力作用于叶片，有径向和切向两个分力，对驱动起作用的为切向分力，在工作过程中，这个力是变化的，设其近似计算P叶＝q×叶片面积×1.5片式中q-土壤比压壤土稻茬田q＝(48.8～53.9)×103帕(华南农业大学苏显添等，珠江三角洲水田土壤承压特性探讨)已知叶片面积＝0.07×0.11＝0.0077米2即P叶＝(48.8～53.9)×103×0.0077×1.5＝563.6～622.5牛顿∴P驱动＝P粘+P叶＝1255.4+(563.6～622.5)＝1819～1878牛顿轮子的滚动阻力P轮阻P轮阻＝f(GA+GB+GC)式中f-滚动阻力系数割茬地钢轮f＝0.15即P轮阻＝f(GA+GB+GC)＝0.15(1793.4+656.6+837.9)＝493.2牛顿P阻+P轮阻＝(658.6～1317.1)+493.2＝1151.8～1810.3牛顿可见，P驱动＞P阻+P轮阻满足耕作要求。而耕牛的牵引力P牛＝(20～25%)×体重(实用机械设计手册)设牛体重力为2940～3920牛顿即牛的牵引力P牛＝(20～25%)×(2940～3920)＝588～980牛顿因此本机的设计已大大超过健壮耕牛牵引力。本机的传动装置如图4，主动皮带轮(28)、离合皮带轮(29)、正齿轮(30)、驱动轮(19)。主动皮带轮(28)有两个，一个为快速，用于水田作业及陆地行走，直径为100mm，另一个为慢速，用于旱地犁耕，直径为88mm，离合皮带轮(29)直径为210mm。减速箱内有两对正齿轮传动减速，分别为Z1、Z2和Z3、Z4，Z1、Z2为一对，轮齿为14和93，模数为2，Z3、Z4为一对，轮齿为14和69，模数为3，三角皮带采用两根A型带，长度为1400mm。本机设有离合器，使机行走方便，工作安全可靠，离合器通过操纵杆控制动力输入，使机车前进或刹车。图5为离合器结构图，图6为离合刹车手柄的几个位置示意图离合皮带轮端盖(31)、螺母(32)、离合皮带轮(29)、调整垫片(33)、离合摩擦片(34)、摩擦锥(35)、钢球(36)、离合滚珠压板(37)、离合刹车操纵杆(3)、离合轴承座(38)、离合器弹簧(39)、垫圈(40)、刹车带(41)、销钉(42)、离合拨销(43)、挡圈(44)、离合拨套(45)。操纵杆在中间为分离位置，此时皮带轮空转，动力不输入;操纵杆向前推为结合位置，摩擦离合锥和皮带轮的内锥面接合，使动力传入减速箱;操纵杆向后拉，刹车带紧抱住离合锥，刹住了机车，使机车停止前进。根据耕整机的不同工作状态调整左、右支承轮的位置，图7为耕整机在不同工作状态时，两个支承轮位置示意图Ⅰ、Ⅰ为陆地行走状态，两个支承轮与驱动轮基本成“品”字形，横梁右边放配重块，用销钉固定，横梁左边放铁叶轮，两个支承轮中心距离为1335mm，驱动轮与左支承轮中心距离为1415mm，驱动轮与右支承轮中心距离为1398mm;Ⅱ、Ⅱ为犁田坎边第一犁状态，将横梁(16)右移，使左支承轮套碰到横梁套管为止，左支承轮安装在横梁套管上的支承轮套中，横梁右边放配重块，用销钉固定，这时左、右两支承轮的中心距离为1140mm，驱动轮与左支承轮中心距离为1240mm，驱动轮与右支承轮中心距离为1600mm;Ⅲ、Ⅲ为正常犁耕状态，将横梁左移，使右支承轮套碰到横梁套管为止，横梁左边放配重块，用销钉固定，这时，右支承落在前一犁的犁沟里，驱动轮在靠近前一犁未耕地上，两支承轮中心距离为1335mm，驱动轮与左支承轮中心距离为1695mm，驱动轮与右支承轮中心距离为1220mm。与本耕整机相配套的犁体是“五一”型畜力水田犁，犁总成(12)由犁体(46)和犁辕(47)组成，见图12犁体包括犁铧、犁壁和犁床。犁体可水旱两用，旱犁时具有断条、架空的翻垡特征，水耕时覆盖性能良好，并且，牵引阻力和侧向力都较小，适于水旱两用耕整机配套使用。犁辕则应用原水田耕整机的犁辕，其下端经改短并焊上连接板。犁体上的犁床通过连接板与犁辕连接，并增加犁托(48)加强犁壁的强度和刚度，以适应耕作速度比畜力耕作有所提高而致受力增大的情况。犁铧的铧尖K点与犁辕前端的短轴的中心I点的水平距离为204mm、垂直距离为384mm。K距犁辕中心线的最高点的高度为498mm。犁总成通过I点与入土角调节板(13)铰接，并通过调节板上的调节孔J调节犁体的入土角，当耕深为133.3mm时，入土角为9°，易于入土和入土行程较短，调好后用销子使犁辕与调节板固定成整体，由牵引杆(11)牵引进行耕作。犁体在水平面内的配置见图7，铧尖配置在驱动轮的牵引线上，为正牵引，驱动轮走在未耕地上，使驱动力保持有较大值且犁的耕幅稳定。水田犁耕可按原机耕作方法进行。本耕整机除对原机的部件进行改进外，在总体配置也作了重大调整，总体配置如图8D点是牵引杆(11)与牵引架(4)铰接点，G是升降操纵杆(8)与支架(10)的固定铰接点，E是牵引杆(11)与升降连杆(9)铰接点，H是升降操纵杆末端，F是升降操纵杆(8)与升降连杆(9)铰接点，I是犁总成通过犁辕前端的短轴与入土角调节板(13)铰接点，J是调节板上的调节孔，K是铧尖。驱动轮(19)与横梁套管(17)中心位置距离为1038mm，驱动轮与支承轮垂直距离为1235mm，驱动轮与D点中心距离为588mm，D点与横梁套管(17)中心距离为450mm，D点与横梁中心垂直距离为53mm，D点与G点水平距离为330mm，D点与G点垂直距离为207mm，D点与E点距离为540mm，G点与F点距离为180mm，G点与H点距离为470mm，E点与F点距离为120mm。根据耕整机在不同的工作状态其支承轮的位置及总体配置，对耕整机的纵向稳定性和横向稳定性进行测定，结果见图9～11和表1～3。为了便于作图和说明，把驱动轮(19)多取了一个名称为A，左支承轮(15)称为B、右支承轮(18)称为C，图9为耕整机陆地行走重力分布水平投影图，图10为耕整机犁田坎边第一犁重力分布水平投影图，图11为耕整机正常犁耕重力分布水平投影图。A点为驱动轮(19)中心的水平投影点，B、C分别为左支承轮(15)和右支承轮(18)中心的投影点，AB、BC、AC分别为三个轮子的相互尺寸，ABC组成的三角形即为机器的支承面积，当机器重心投影落在ABC三角形内则稳定，投影点越靠近ABC三角形的形心，则稳定性越好。分别在A、B、C各轮处测得支承重量为GA、GB、GC;全机未乘坐人以及乘坐人后直行、左转弯、右转弯等状态对重力分布是不同的，分别测得结果列于表，表1为图9的测定结果，表2为图10的测定结果，表3为图11的测定结果。根据重力的分布用图解法求得全机的重心水平位置。以驱动轮中心投影点A为座标原点，与前进相反方向为X轴，横向为Y轴，则重心的水平投影点位置Ox和Oy分别如表中所列尺寸，重心距离轮子支承面的高度Oz用测定在斜面上重心的投影变量计算而得，也列于表中。从重心分布结果可知陆地行走状态，图9Ox在600～642mm范围，Oz为463.3mm，纵向稳定性可靠，Oy在9～40mm范围，横向稳定性也可靠，犁田坎边第一犁状态，图10;左支承轮移近犁体，右支承轮移至右侧，支承点A、B、C有所改变，测得重心的水平投影Ox在500～562mm范围，纵向稳定性可靠，Oy在110～150mm范围，距离AB边有足够距离，横向稳定性仍有保障，正常犁耕状态，图11左支承轮移至左侧，右支承轮落在犁沟中，支承点A、B、C如图11所示，测得重心的水平投影Ox在528～572mm范围，纵向稳定性可靠，Oy在157～208mm范围，比较接近支承面的形心，横向稳定性较好。纵向和横向的极限坡度如表4。表4纵向稳定性横向稳定性极限角a纵向危险位置转向极限角a横向危险位置转向引起翻车的高低差(mm)陆地行走50°直行27.5°右转616旱犁田边47°右转19°直行371旱地犁耕48°右转24.5°右转552</table></tables>本耕整机的技术规格型式乘座式外型尺寸(长×宽×高)2300×1430×1300毫米质量200千克(不包括发动机)配套动力型号Z170FM风冷柴油机(带飞轮发电板)功率2.94千瓦额定转速2600转/分额定功率时的燃油消耗率≤285.5克/千瓦小时质量44千克犁田犁耕水田深度12～14厘米耕宽14～16厘米功效1～1.2亩/小时犁耕旱地耕深12～14厘米耕宽10～12厘米功率0.5～0.6亩/小时耙田耙宽1200毫米耙深100毫米功效2～3亩/小时蒲滚蒲滚宽1000毫米蒲滚深100毫米功效2～3亩/小时道路行走速度4～5公里/小时耗油犁水田0.7～0.8千克/亩犁旱地1.4～1.6千克/亩耙田、滚田0.2千克/亩权利要求1.水旱两用耕整机，由动力源、驱动轮、支承轮、牵引架、支架、升降操纵杆、升降连杆、横梁、横梁套管、犁耕机具等组成，其特征在于该机有三个轮子，一个前轮和两个后轮，前轮是驱动轮，根据耕整机的不同工作状态，配装陆地行走、水田犁耕、旱地犁耕的三种不同轮子；两个后轮是支承轮，根据耕整机的不同工作状态，调整两轮位置；并配有离合刹车装置。2.根据权利要求1所说的水旱两用耕整机，其特征在于所说的旱地犁耕驱动轮，轮辋上焊有高度为70mm，宽度为110mm，厚度为10mm的径向叶片13块，轮缘直径为680mm。3.根据权利要求1所说的水旱两用耕整机，其特征在于所说的两个支承轮在不同工作状态时的位置为在陆地行走时，驱动轮与左支承轮中心距离为1415mm，驱动轮与右支承轮中心距离为1398mm，在犂田坎边第一犂时，左、右支承轮中心距离为1140mm，驱动轮与左支承轮中心距离为1240mm，驱动轮与右支承轮中心距离为1600mm，正常犂耕时，两支承轮中心距离为1335mm，驱动轮与左支承轮中心距离为1695mm，驱动轮与右支承轮中心距离为1220mm。4.根据权利要求1所说的水旱两用耕整机，其特征在于各部件间的装置距离是驱动轮与横梁套管中心距离为1038mm，驱动轮与支承轮垂直距离为1235mm，驱动轮距牵引架的铰接点D距离为588mm;牵引杆与牵引架的铰接点D距横梁套管中心距离为450mm、距横梁中心垂直距离为53mm、距升降操纵杆与支架的固定铰接点O的水平距离为330mm、垂直距离为207mm、距牵引杆与升降连杆铰接点E的距离为540mm;升降操纵杆与支架的固定铰接点G距升降操纵杆与升降连杆铰接点F距离为180mm，距升降操纵杆末端H距离为470mm;牵引杆与升降连杆铰接点E距升降操纵杆与升降连杆铰接点F距离为120mm。5.根据权利要求1所说的水旱两用耕整机，其特征在于使用的犁体是“五一”型畜力水田犁体，犁体的犁辕前端的短轴的中心I点距犁铧的铧尖K点的水平距离为204mm、垂直距离为384mm，K点距犁辕中心线的最高点的高度为498mm。全文摘要水旱两用耕整机在ILB-3型水田耕整机的基础上改进而成的小型手扶拖拉机。本机由驱动轮和两个支承轮支承全机重量，驱动轮配有三种轮子，根据耕整机的不同工作状态配用不同轮子，陆地行走，配用充气橡胶轮；水田犁耕配用长叶铁叶轮；旱地犁耕配用短叶铁叶轮；两个支承轮根据耕整机的不同工作状态，调整轮子的不同位置，保证耕整机的纵向和横向稳定性，并配装制动装置，工作安全可靠。旱地犁耕深度12～14厘米，耕宽10～12厘米，工效0.5～0.6亩/小时，超过一头健壮耕牛的耕力。本机结构合理，性能良好，适应性强，大部分零件与ILB-3型水田耕整机通用，便于生产和维修。文档编号A01B51/02GK1059443SQ9110483公开日1992年3月18日申请日期1991年7月20日优先权日1991年7月20日发明者梁锋,钟灼佳,林绍明,刘晴兴,李佰祥,肖超胜申请人:华南农业大学