我國翻轉犁的應用與發展研究

李德鑫　于文昌　蘆磊

摘要：翻轉犁因其高效的工作方式得以在農業生產活動中廣泛應用。介紹翻轉犁的類型及特點，分析國內外翻轉犁研究現狀，指出我國翻轉犁發展與應用中存在的問題，并提出對策與建議，以期為我國翻轉犁的發展提供參考。

關鍵詞：農業機械；翻轉犁；應用；發展

中圖分類號：S222.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2017）04-0071-02

在農業生產活動中，為了更好地播種，需要對土地進行必要的犁耕作業，而犁具隨之產生。目前常用的犁包括鏵式犁和圓盤犁等，其中鏵式犁在生產活動中應用最多、普及率較廣。但鏵式犁存在明顯的不足，即在使用過程中只能完成單一方向的犁耕作業，效率較低。隨著生產技術的日益進步，翻轉犁的出現較好地解決了這一難題。翻轉犁在犁架上相比鏵式犁多出了一組犁體，這樣工作時兩組犁體在翻轉機構的作用下可以進行交互作業，實現工作效率的翻番。翻轉犁作為一種比較實用的新型犁耕工具，近年來得到推廣應用。

1 翻轉犁概述

1.1 翻轉犁的類別

翻轉犁按照使用過程中與牽引機械不同的安裝固定方式，可以分為牽引式、懸掛式翻轉犁等。目前市場上應用最廣泛的是懸掛式翻轉犁，其可實現由液壓機構驅動犁架的精準180 °翻轉，工作效率較高。翻轉犁按照工作時實現的翻轉角度大小，可以分為直角（90 °）翻轉犁和水平（180 °）翻轉犁。

1.2 翻轉犁的工作方式

翻轉犁翻轉動作的實現，主要依靠翻轉機構。目前用到的翻轉機構由最初的機械式向氣動式、液壓式逐步過渡。機械式翻轉機構最早應用于翻轉犁，因其制造價格低廉、結構設計簡單而在翻轉犁設計制造過程中始終占有一席之地，但翻轉犁使用過程中較惡劣的工作環境與較大的工作強度，對翻轉犁的可靠性、便捷性等提出更高要求，對此，機械式翻轉機構已不能滿足設計使用要求。經研發設計人員不斷努力，氣動式翻轉機構與液壓式翻轉機構被開發出來，并大量應用于翻轉犁的設計中。目前氣動式翻轉犁主要用于小型牽引機械中，這是因為這類小型牽引機械沒有液壓裝置而限制了氣動式翻轉犁的使用與推廣。液壓技術的快速發展促進了液壓式翻轉機構的快速更新。液壓式翻轉機構的兩組犁體一般呈180 °布置，由液壓翻轉機構實現犁體的轉動。常用的液壓式翻轉式機構主要由液壓油缸、本體、換向裝置等部分構成。

2 國內外翻轉犁研究現狀

2.1 國外研究現狀

國外對翻轉犁具的研究開始較早，這與其先進的農業生產技術是分不開的。美國、德國、奧地利等國家很早以前就將大型農業機械投入到農業生產活動中，促使農業生產活動向自動化、專業化、人性化方向發展。這也是目前美國、德國等西方國家在翻轉犁行業一直占據絕對技術優勢的重要原因之一。美國在翻轉犁領域擁有凱斯、約翰迪爾兩大著名品牌，而德國著名的翻轉犁生產公司則以雷肯為主要代表。多年來，他們一直將理論研究不斷融入實際，開發出多款產品，很好地解決了前期設計中出現的不足。另外，國外對翻轉犁的設計開發正向聯合作業的方向發展，并已上市大量成熟產品。這些產品具有很高的創新性，在實踐中應用也較好。

2.2 國內研究現狀

我國對翻轉犁的研究相比國外來說起步較晚。隨著我國市場經濟的發展，農業生產活動對現代大型農業機械的需求急劇增加，一些企業、科研院所開始投入大量的研發資源用于翻轉犁的設計開發，并取得了一定成績，主要集中在3個方面：一是在翻轉犁的整體結構設計方面，早在20世紀90年代，研究人員在引進國外成熟產品的基礎上，通過自主創新對翻轉犁的液壓翻轉機構進行了創新型設計，開發出1FFSL-5型淺翻深松翻轉犁。相比進口產品，該機具的工作效率一點也不遜色，能夠實現翻地和深耕同時作業，也可以根據工作需要調至單項作業，使用方便，經濟效益高。二是在翻轉機構的尺寸及精度研究方面，很多企業和研究機構開發設計出不同的翻轉機構，例如包頭一家農機公司開發的一款翻轉機構，設計了2個雙向液壓油缸，呈90 °布置，一橫置、一豎置，在換向閥的作用下帶動翻轉臂運動，從而實現翻轉機構的翻轉。該機具可以實現翻轉犁的平衡工作，可靠性相當高，并獲得了國家實用新型專利。三是在翻轉犁曲面研究方面，目前國內翻轉犁曲面設計多采用試修法和幾何作圖法。隨著計算機軟件的大量普及，翻轉犁曲面設計逐步向數字化設計普及，CAD/CAM，ANSYS及MathCAD等軟件的大量使用提高了設計精度和設計效率。

3 我國翻轉犁發展與應用中存在的主要問題

1） 產品設計缺乏統一的標準，產品適用性較差。受地理條件的限制，我國耕地分布范圍比較廣泛，土壤構成相對復雜，氣候條件各不相同，這導致了我國研發設計出的產品很難在全國范圍內實現通用，且由于缺乏統一的設計標準，各家公司開發設計出的產品規格不一。一旦某產品在用戶使用過程中出現問題，很難在市面上購買到需要替換的零部件，給用戶帶來較差的使用體驗。

2） 我國對翻轉犁的研究起步較晚，技術積累不夠，很多產品最初是在引進國外產品的基礎上仿制而來的，設計過程中大量使用了傳統的解析設計方法，效率比較低，設計精度也不夠，沒有完整的數字模型。另外，設計過程中往往對實際問題的重視程度不夠，沒有做到在設計過程中不斷創新。

3） 我國設計生產的翻轉犁產品大都比較笨重，結構可靠性也不高，再加上翻轉犁的工作環境比較惡劣，尤其是在我國復雜的土壤、地理環境狀況下作業，很多國產的翻轉犁無法適應這種使用強度，故障頻發，嚴重影響了用戶的使用。

4 我國翻轉犁發展對策

1） 進一步提高所設計產品的適用性。我國復雜的地理環境條件對翻轉犁的適用性提出了更高要求，相關企業、研究機構在設計開發翻轉犁時可綜合考慮這一因素。發展調幅犁是一個不錯的選擇，可以提高相關產品的適用性，最終向系列化、綜合化方向發展。

2） 針對我國在翻轉犁行業原始技術積累不夠、產品技術含量低這一現狀，可以投入更多的研發人力和物力，注重技術的積累與創新，并積極與實踐相結合，開發出具有我國自主知識產權的新型翻轉犁，突破國外技術壁壘。

3） 注重翻轉犁產品的制造質量，提高產品的可靠性。產品制造質量對于產品可靠性、用戶體驗、使用周期都有著極大影響。國外對產品制造質量的把控嚴格，這就要求我國生產企業從原材料選用到制造工藝把控各環節加大投入力度。

參考文獻

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