翻转犁限深轮的设计

刘兴爱 ，杨怀君 ，孟祥金 ，李洪斌 ，雷志高 ，3

（1.新疆科神农业装备科技开发股份有限公司，新疆 石河子 832000；2.新疆农垦科学院机械装备研究所；3.石河子大学机械电气工程学院）

0 引言

翻转犁也叫双向犁，我国是研究双向犁最早的国家之一[1]，翻转犁的应用与发展符合我国农业现代化建设的要求，根据耕作部件原理，可以分为铧式犁、圆盘犁和翻转犁，大多数铧式犁在耕作过程中只能完成单一方向的犁耕作业，效率明显降低，随着农业机械技术的发展，翻转犁可以很好的解决这一问题[2，3]。

翻转犁是通过在犁架上安装两组翻垡相反的对称犁体，在犁架翻转的过程中会使得犁体跟随交替的翻转，在其往返的耕地作业过程中交替作业，犁耕过后会使得土垡垡片都向同一侧覆盖，犁体空行少，工作效率高。近年来，翻转犁以其独特的工作方式得到了推广应用，对农业机械可持续发展具有十分重要的意义。

1 翻转犁的总体结构及工作原理

1.1 翻转犁的结构

翻转犁主要由悬挂架，连接板，主梁，左右犁体，限深轮等组成，结构如图1。

图1 栅条翻转犁的结构

1.2 翻转犁技术参数

1.3 翻转犁工作原理与工作过程

拖拉机与翻转犁采用3点悬挂机构挂接，拖拉机的两水平拉杆与悬挂架下拉耳相连，中央拉杆与上悬挂臂相连。翻转犁以犁架为中心，犁架前端为悬挂装置，悬挂装置上的3个悬挂点使整个翻转犁能够悬挂在拖拉机上，悬挂装置通过翻转机构与犁架相连，在翻转机构的带动下实现犁架的翻转，犁架上安装有左右对称的翻转犁体，在犁架翻转的过程中左右犁体会随着犁架翻转，可实现翻转犁在耕地的来回过程中交错工作。犁架的另一侧安装有限深轮，通过调节限深轮能够调节翻转犁犁体的耕深。作业时，操纵拖拉机分配器手柄，在拖拉机向前行驶的过程中，使犁落下，犁靠自身重量及犁铲入土角入土，开始第一行程作业。耕深可以通过调整限深轮挡块螺栓来达到合适的耕深。犁刚落下时，拖拉机要缓慢向前行驶，达到要求的耕深后，再以工作速度行驶。到达地头时，升起犁，拖拉机调头，对好犁沟，油缸带动犁架翻转，待犁架略微越过中点，犁靠自动换向阀作用继续翻转，完成整个翻转过程后，将犁落下进行下一行程作业。

1.4 限深轮的结构

翻转犁的限深轮与犁铧分别安装在翻转犁犁梁的左右两端，主要包括轮胎装置、限位板、连接块、限位块、连接夹板几部分，具体结构如图2。轮胎装置通过限深调节板与连接轮支臂连接，然后通过固定板夹在犁梁上面。轮胎装置可以绕着连接轴转动，通过调节限深调节板的高度，让限位板被限位块挡住，实现犁梁高度的调节，从而稳定犁的耕深，避免植被堵塞和影响土垡翻转。

1.4.1 限深轮结构优化

在使用过程中，由于原限深轮结构复杂，零件繁多，故障频繁，出现断铁链和挂钩、断限深和运输锁销[4]、轮胎偏磨、不翻转换向等现象，严重影响翻转犁正常工作。基于以上原因，改进优化了限深轮机构，减少了限深轮固定板间隔套、回位弹簧、限深轮限位块焊合、限深轮挡块焊合、连接套、双扭弹簧、定位套、限深轮摆臂轴套、铜套、花帽、快速卡销、限深和运输调节板焊合、锁销轴焊合、限深轮支臂焊合、间隔套、调节板、限深调节板、限深调节块焊合、限深轮定位块焊合、限深销轴焊合、铁链等部分零部件，新设计的限深轮如图3，采用固定板、限位套、平垫圈、偏摆块焊合、尼龙套、锁销轴焊合、偏摆轴、支臂焊合、连接轴等15种部件。新型限深轮具有以下优点：简化了结构，零件数量上减少了70%；减轻了重量，限深轮整体重量减少了50%；适应性广，调整方便，单铧幅宽调整时，不用再调整限深轮固定板安装孔位置，可通过限深轮与地面接触瞬间摩擦阻力自动找正；故障率更低。

图2 限深轮的结构

图3 新型限深轮的结构

1.4.2 新型限深轮的工作原理与工作过程

当翻转犁地头换向时，随着翻转犁的翻转，限深轮在自重作用下，偏摆块及支臂调节螺栓逐渐脱离固定板的限制，当偏离到限位套位置时，是极限位置，限深轮不会前冲，当翻转犁换向到另一面时，限深轮也靠自重换到了固定板另一侧。当翻转犁对准犁沟落下时，通过限深轮与地面接触瞬间摩擦阻力及防前冲板的拖带作用，自动随前进方向找正角度，实现限深轮的换向。通过调整左右螺栓长度，方便调整耕深深度[5，6]。

2 新型限深轮的应用

2017年9月～10月在 121团 13连、135团 6连，配套约翰迪尔1354拖拉机进行1LFT-360犁田间试验，新型限深轮安装使用一个秋季，除减磨轴套卡死维修一次外，没有出现其他故障。

2018年9月～10月在142团，配套东方红2204拖拉机进行1LFT-550立梁犁田间试验，新型限深轮安装使用一个作业季，使用效果良好，未出现任何故障。

3 总结

经过不断的优化和改进，该新型限深轮简化了结构，减少了零件数量，适应性广，大大降低了故障的发生，同时又便于维护和保养，取得了良好的可靠性、经济型和适应性效果。综上所述，要保证限深轮正常工作，熟悉和简化限深轮的结构是必不可少，同时还应该懂得其维护保养知识和常见故障的原因分析及排除，使限深轮处于良好的工作状态。