淺談水田輪式拖拉機設計

王明亮

摘 要：我國目前在水田中使用的輪式拖拉機多以旱田作業為主的機型或由水旱兼用型作業為主的機型通過局部改進而來，這些改進后的機型對水田作業的適應性存在著諸多問題。希望通過針對水田作業輪式拖拉機的設計探討，提高我國設計水田作業輪式拖拉機新產品時的技術水平和針對性，并對我國研發水田作業輪式拖拉機提出了建議。

關鍵詞：水田作業;輪式拖拉機：設計探討

我國水稻的生產種植歷史非常悠久，同時我國也是世界上種植水稻面積最大、產量最多的國家之一。我國的水稻種植主要分布于南方江浙、湘鄂皖、贛閩、云貴川及兩廣地區，部分分布于東北地區。為保持同一塊田地水深一致，利于水稻生長，一般水田都被劃分為較小的田塊，在田塊之間設置有引、排水渠道和田埂。因此，上述水稻的種植區域和田間地形條件，給水田拖拉機設計提出了特殊的要求。

1水田拖拉機的定義

水田拖拉機是在水稻田作業的一般用途拖拉機，主要用于整田、收獲及運輸等作業。其特點是裝有水田行走裝置（水田輪或高花紋輪胎），便于拖拉機在水田中能發揮足夠的牽引性能，具有防陷、越埂通過性、轉向操縱性和防泥水密封性等良好的性能。旋耕打漿是水田拖拉機整田的主要作業方式，水田拖拉機應具有良好的旋耕作業性能。除在灌水狀態的水田作業外，還應適應于水田旱耕作業及兼顧旱地作業。

2水田作業輪式拖拉機的設計探討

2.1前配重設計

水田拖拉機在設計時應根據所需配套的機具定義好前后質量分配，盡量不裝配前配重，確保拖拉機接近角足夠大。接近角是指拖拉機在滿載靜止時，拖拉機前端突出點向前驅動輪所引切線與地面的夾角。接近角越大拖拉機的越障通過性就越強，對于水田作業來說適應性就越好。水田拖拉機前配重多作為選裝部件，一般是在收獲季節拖拉機運糧跨越田埂時，因拖拉機后部裝有運糧倉造成前部翹頭現象，此時應裝配前配重。

2.2主離合操縱

因為水田地塊小，需要頻繁地換擋，因此主離合器操縱是使用頻率最高的機構之一。水田作業的拖拉機功率一般在88kW（120馬力）以下，這個功率段一般采用了機械操縱離合器，因此設計時需要控制離合器踏板操縱力，一般操縱力不超過180N（設計標準最大要求不超過400N）。部分合資或進口機型采用了濕式離合器，低于7km/h時前進后退擋切換可以不用踩離合。由于離合操縱軸位于傳動箱體上，在水田作業時由于環境潮濕，非常容易導致轉動部位生銹，嚴重者甚至完全銹死，導致離合器無法操縱，因此設計時需要考慮防銹。

2.3轉彎半徑小，

當前水田的地塊一般非常小，長度與寬度一般都小于50m，在拖拉機作業時，來回調頭的時間比正常作業的時間還長，作業效率非常低，因此需要拖拉機的轉彎半徑越小越好。如圖1所示，轉向半徑小的拖拉機在地頭只需要倒車一次即可，而轉向半徑大的至少需要倒車兩次。

2.4離的間隙高，通過性好

水田作業轉場運輸時遇到最多的就是溝坎坎;水田作業過程中因為土壤硬底層的不斷加深，導致拖拉機的作業深度也不斷地增加。因此，為了避免陷車，保證拖拉機的通過性能，要求拖拉機有較大的離地間隙。當前設計時有兩種方式提高拖拉機的離地間隙：一是加大拖拉機的輪胎直徑;二是提高前驅動橋、前驅傳動軸以及整機底部附件的高度，整機布置時這些零部件盡量采用上置的方式，減少陷車時車輛底部的阻力。當前表現優秀的水田作業拖拉機最小離地間隙已經超過450mm，個別已經達到500mm。

2.5水田輪

①水田鐵輪。由于水田鐵輪行走效率較高、成本低、制造容易、便于與拖拉機配套而被廣泛采用。但因其為岡陛輪，拖拉機裝用它在田間長距離轉移時，往往因振動大而需換用輪胎，長期使用對硬底層的破壞也較大。鋁塑料輪刺式水田輪是三角形輪刺式水田鐵輪派生出來的一種結構。用塑料輪刺代替鋼鐵輪刺，使水田輪具有一定的緩沖性能，從而改善了拖拉機田間道路行駛的平順性，使田間轉移不必再更換輪胎。

②水田高花紋輪胎。根據胎體寬度大小，其又可分為高花紋輪胎和窄胎體高花紋輪胎兩種。根據輪刺的高度又可分為普通高花紋輪胎和中花紋輪胎兩種。水田橡膠輪胎的選配原則應是：水田胎外直徑盡量與旱地胎外直徑接近。水田高花紋輪胎的結構與旱田用輪胎基本相同。高花紋輪胎的花紋高度約增加一倍，輪刺間距也較大，從而具有振動小、道路行駛平順性好、對硬底層破壞小等優點，平均生產率較水田鐵輪高8%一10%，但因其黏附面積較大，在濕田上使用容易積泥。窄胎體高花紋輪胎則結合了水田鐵輪和高花紋輪胎的特點，拖拉機裝用這種輪胎在水田工作時，留下的輪轍較高花紋輪胎窄，并有較好的脫泥性，使滾動阻力降低，牽引力增加，不但適用于一般水田，而且也適用于濕田，根據田間試驗的結果，滾動阻力可降低13%～24%，牽引力增3Ho%～17%。中花紋輪胎花紋塊的高度介于普通早地用輪胎和水田高花紋輪胎之間，在水田中的附著性能也介于二者之間，因此，這種輪胎可兼顧水田、旱田及運輸作業。

③附加輪。附加輪的外徑較原配輪胎小或輪刺可以翻轉，因此，在道路上行駛時不必拆卸原配輪胎，給使用帶來很大方便，但滾動阻力較大，壓溝較寬，轉場安全性較差等。

2.6防水密封性

水田拖拉機長時間在水里作業需考慮防水密封性，一方面是防止水進入拖拉機箱體內部，另一方面防止拖拉機內部油外漏污染田地環境。對于由傳動箱伸出的軸來說，各處密封應采用油封方式代替傳統的O型圈密封，O型圈在裝配時或軸運動過程中易造成切圈和磨損現象，密封效果較差。同時，設計時應考慮干式油封處留有加注黃油口，油封長時間沒有油浸泡極易損壞。對于各液壓管路接頭處應采用24°錐等更好的密封接頭。

2.7變速箱換擋方式的選擇

①因同步器能實現迅速和無噪聲換擋，換擋時又能避免嚙合套端部受到損害，并使操縱輕便，從性能上推薦采用同步器換擋方式。

②一方面法規規定輪式拖拉機最高車速應在40km/h以下，速度較汽車低得多;另一方面拖拉機又不像汽車要求隨時變速，考慮到以上因素、操縱舒適性及成本因素，當前水田拖拉機采用嚙合套換擋就比較合適。

③水田作業倒車頻繁，因此最好有梭式擋。

④設計選裝爬行擋，可以適應水田開溝等農田作業需要。

結語：

由于目前我國的拖拉機都是將犁耕與旋耕作業來并重考慮，因此，新設計的水田型輪式拖拉機應重點放在整機與旋耕作業的良好配合上，以提高拖拉機一旋耕機機組的動力性能與耕作質量。妥善處理好柴油機一拖拉機一農機具的配套使用問題。

參考文獻：

[1]機械電子工業部洛陽拖拉機研究所.拖拉機設計手冊：上冊[M].北京：機械工業出版社，1994：20.

[2]李晨碩，鄒嬌容，李繼光.水田作業輪式拖拉機的設計探討[J].拖拉機與農用運輸車，2017，44（6）：7-10.

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