一种限深地轮浅议

彭飞　刘文亮　王新阳　董润坚　李健　张亮

摘 要：限深地轮是农业机械常用的一种部件。限深地轮直接影响耕作机具的作业深度，往往需要根据实际地表情况进行不断调整，以保证最佳的耕作质量。现有的限深地轮多采用单一的销孔配合有级调节或丝杠式无级调节，但这两种方式都存在着弊端，销孔配合方式虽然方便快捷，但不能进行精准调节;而丝杠式调节方式虽然调整量较为精确，但每次调整量较小，往往需要较长的时间才能调节到需要的深度，直接影响设备的使用效率。因此，研制一种即可进行较大范围的快速调整，又可进行精准调节的限深地轮对提升我国耕作机具的作业质量和效率具有重要的现实意义。

关键词：限深地轮;耕作机具;销孔配合

中图分类号：S22 文献标识码：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20201130020

引言

限深地轮的工作情况直接影响机具耕种深度的稳定性，影响发动机牵引性能和效率的正常发挥，影响整机的作业质量。如果耕种过深，将增大耕种部件的阻力，增加发动机的功耗，降低机具的经济性;如果耕种深度小于目标耕种深度，就达不到作业要求[1，2]。

为确保机具能够在要求的范围内耕种充分，同时尽量减少消耗，需要使用限深设备。传统的限深方式是使用窝眼式限深铲，与机架尾部刚性连接。在实际工作中，田间地面起伏变化，需要操作人员时刻注意地表情况，随时调整限深铲入土的深浅，控制耕深[3-5]。这种方式受操作人员和地况的影响较大，工作强度大，很难实现精确控制。耕平地时，操作人员把持稳定，耕深就比较稳定;当遇到地表起伏不平地况或操作人员把持不稳定时，会造成耕深深浅不一、耕种质量差。并且，限深铲在使用过程中，与耕地刚性接触，碰到石块时，铲臂易发生变形而使限深地輪无法正常工作[6-8]。

当前，我国耕种机具采用这种粗放落后的限深措施，已成为制约机具作业性能的主要瓶颈，亟待突破和提升。

1 总体结构

本设计是针对现有技术中所述的不足，提供一种限深地轮，该限深地轮采用组合式结构进行地轮的限深调节，与耕作机具配套使用，既可进行较大范围的快速调整，又可进行精准调节，用于解决传统的限深地轮，有级调节的调节精度低，无级调节的调整量较小、调节时间长、使用效率低的技术问题。为达到上述目的，本设计所采用的技术方案如下。

如图所示，一种限深地轮，包括焊合支架、丝杠与调节外套组合、紧定装置组合以及调节内套组合等。

2 主要部件设计

2.1 焊合支架

焊合支架包括侧板Ⅰ、连接梁Ⅰ、连接梁Ⅱ、侧板Ⅱ、U型方孔板和螺母;其中连接梁Ⅰ、连接梁Ⅱ分别与侧板Ⅰ、侧板Ⅱ前上部通过焊接方式固定连接;U型方孔板为钢板折弯制成，在其相对的2个面上开有严格对正的方孔，另一面上居中开有一圆孔;U型方孔板分别与侧板Ⅰ、侧板Ⅱ后部内侧通过焊接方式固定连接;螺母与U型方孔板后部外侧通过焊接方式固定连接，螺母上的螺纹孔与U型方孔板上的圆孔严格对正。

2.2 丝杠与调节外套组合

丝杠与调节外套组合包括调节外套焊合件、螺纹丝杠和手柄;调节外套焊合件包括调节外套和圆孔堵盖，调节外套为方形钢管制成，圆孔堵盖与调节外套的一端通过焊接方式固定连接;螺纹丝杠的主体部分为细牙螺杆，在螺杆的上端有一凸起的圆柱形轴肩，在轴肩的上部还有一段光滑的圆柱体部分，在光滑圆柱体上开有圆形销孔;螺纹丝杠的光滑圆柱体从调节外套焊合件的圆孔堵盖穿过，并与手柄套装在一起后通过弹性圆柱销固定连接。

14.调节外套;15.圆孔堵盖

2.3 紧定装置组合

紧定装置组合包括紧定螺杆、端头螺母和扳杆;紧定螺杆除六方平头外的其余部分均为细芽螺纹，在其前部开有一圆孔;扳杆插入紧定螺杆的圆孔中，端头螺母与扳杆前端的螺纹部分固定连接，其作用是防止扳杆从紧定螺杆中滑出。

2.4 调节内套组合

调节内套组合包括调节内套焊合件和地轮组件;调节内套焊合件包括调节内套和圆形螺母，调节内套的外方尺寸和圆形螺母的直径略小于调节外套的内方尺寸;圆形螺母与调节内套的上端通过焊接方式固定连接;地轮组件可通过焊接或螺纹连接方式与调节内套下端固定连接。

2.5 工作原理

安装时，先将紧定螺杆由内向外旋入U型方孔板上焊接的螺母中，再将扳杆插入紧定螺杆上的圆孔，在扳杆前端固定端头螺母。将丝杠与调节外套组合由上至下插入U型方孔板上的方形孔中，并将调节内套组合由下至上插入丝杠与调节外套组合中，转动手柄将螺纹丝杠旋入圆形螺母中。再通过旋转扳杆的方法用紧定螺杆将调节外套压紧固定。将限深地轮与耕作机具紧固连接。

机具工作前，通过调节方形外导管组件的安装高度设定耕种深度。旋松紧固螺栓组合的紧固螺栓，使方形外导管组件在尾轮架组合的U型弯板方孔内可以自由滑动;根据耕种部件耕种深度要求对方形外导管组件的安装高度进行升降调整;旋紧紧固螺栓。

工作时，机具在重力的作用下耕种部件入土耕种，而限深地轮会与土壤贴紧并在地面滚动，从而阻止耕种部件入土过深。整个工作过程中，限深地轮一直对地面进行仿形，当地面凸起时，限深地轮在地面的反作用力下带动悬浮的耕种部件提升从而提高耕种的深度;当地面下凹时，限深地轮受到的地面反作用力减小，耕种部件在重力的作用下下降从而降低耕种深度。限深地轮的行走仿形过程中，总是以地面作为基准，不管地表如何起伏变化，轮子中心始终在平行地面的平面内运动，轮子中心与地面的距离为常数。所以，与轮子中心距离固定的耕种部件到地面的距离也为常数。因此，耕种部件随着限深地轮在起伏变化的地况上耕种过程中，耕种深度保持稳定不变。

当耕种深度需要微调时，摇动仿形限深调节手柄，仿形限深调节手柄通过丝杠转动带动限深轮上下移动，此时限深轮与耕种部件的相对高度位置发生变化，耕种部件入土的深度范围随之变化，这个变化范围就是仿形限深调节手柄的微调范围。

3 结语

通过上述设计方案，可以带来以下有益效果。

一种限深地轮既可以通过旋转扳杆，松开或锁紧调节外套，调节地轮下降或上升来设定大致的耕种深度，又可以通过旋转手柄调节螺纹丝杠来微调地轮，精准设定耕种深度。整套装置采用组合式结构，即可进行较大范围的快速调整，又可进行精准调节，可与大部分耕种设备直接装配，轻易实现对限深部件的设定。

本设计不仅适应平整地的作业，也适应田间地头、坡地等地面不平情况的限深作业。与传统的限深铲方式相比，减阻降耗、降低生产成本效果明显，具有显著地提高效率、节约人力、减轻劳动强度，实时仿形、精准控制耕深、稳定性好的特点。

参考文献

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（责任编辑 周康）

收稿日期：2020-08-20

基金项目：吉林省重大科技专项（项目编号：20200502006NC）;吉林省财政专项（项目编号：CZ202003024）;吉林省重点科技攻关项目（项目编号：20170204022YY）

作者简介：彭飞（1987-），男，本科，工程师。研究方向：农业机械自动化技术。