淺談水田輪式拖拉機(jī)設(shè)計(jì)

王明亮

摘 要：我國(guó)目前在水田中使用的輪式拖拉機(jī)多以旱田作業(yè)為主的機(jī)型或由水旱兼用型作業(yè)為主的機(jī)型通過(guò)局部改進(jìn)而來(lái)，這些改進(jìn)后的機(jī)型對(duì)水田作業(yè)的適應(yīng)性存在著諸多問(wèn)題。希望通過(guò)針對(duì)水田作業(yè)輪式拖拉機(jī)的設(shè)計(jì)探討，提高我國(guó)設(shè)計(jì)水田作業(yè)輪式拖拉機(jī)新產(chǎn)品時(shí)的技術(shù)水平和針對(duì)性，并對(duì)我國(guó)研發(fā)水田作業(yè)輪式拖拉機(jī)提出了建議。

關(guān)鍵詞：水田作業(yè);輪式拖拉機(jī)：設(shè)計(jì)探討

我國(guó)水稻的生產(chǎn)種植歷史非常悠久，同時(shí)我國(guó)也是世界上種植水稻面積最大、產(chǎn)量最多的國(guó)家之一。我國(guó)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(qū)，部分分布于東北地區(qū)。為保持同一塊田地水深一致，利于水稻生長(zhǎng)，一般水田都被劃分為較小的田塊，在田塊之間設(shè)置有引、排水渠道和田埂。因此，上述水稻的種植區(qū)域和田間地形條件，給水田拖拉機(jī)設(shè)計(jì)提出了特殊的要求。

1水田拖拉機(jī)的定義

水田拖拉機(jī)是在水稻田作業(yè)的一般用途拖拉機(jī)，主要用于整田、收獲及運(yùn)輸?shù)茸鳂I(yè)。其特點(diǎn)是裝有水田行走裝置（水田輪或高花紋輪胎），便于拖拉機(jī)在水田中能發(fā)揮足夠的牽引性能，具有防陷、越埂通過(guò)性、轉(zhuǎn)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(jī)整田的主要作業(yè)方式，水田拖拉機(jī)應(yīng)具有良好的旋耕作業(yè)性能。除在灌水狀態(tài)的水田作業(yè)外，還應(yīng)適應(yīng)于水田旱耕作業(yè)及兼顧旱地作業(yè)。

2水田作業(yè)輪式拖拉機(jī)的設(shè)計(jì)探討

2.1前配重設(shè)計(jì)

水田拖拉機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)所需配套的機(jī)具定義好前后質(zhì)量分配，盡量不裝配前配重，確保拖拉機(jī)接近角足夠大。接近角是指拖拉機(jī)在滿載靜止時(shí)，拖拉機(jī)前端突出點(diǎn)向前驅(qū)動(dòng)輪所引切線與地面的夾角。接近角越大拖拉機(jī)的越障通過(guò)性就越強(qiáng)，對(duì)于水田作業(yè)來(lái)說(shuō)適應(yīng)性就越好。水田拖拉機(jī)前配重多作為選裝部件，一般是在收獲季節(jié)拖拉機(jī)運(yùn)糧跨越田埂時(shí)，因拖拉機(jī)后部裝有運(yùn)糧倉(cāng)造成前部翹頭現(xiàn)象，此時(shí)應(yīng)裝配前配重。

2.2主離合操縱

因?yàn)樗锏貕K小，需要頻繁地?fù)Q擋，因此主離合器操縱是使用頻率最高的機(jī)構(gòu)之一。水田作業(yè)的拖拉機(jī)功率一般在88kW（120馬力）以下，這個(gè)功率段一般采用了機(jī)械操縱離合器，因此設(shè)計(jì)時(shí)需要控制離合器踏板操縱力，一般操縱力不超過(guò)180N（設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)最大要求不超過(guò)400N）。部分合資或進(jìn)口機(jī)型采用了濕式離合器，低于7km/h時(shí)前進(jìn)后退擋切換可以不用踩離合。由于離合操縱軸位于傳動(dòng)箱體上，在水田作業(yè)時(shí)由于環(huán)境潮濕，非常容易導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)部位生銹，嚴(yán)重者甚至完全銹死，導(dǎo)致離合器無(wú)法操縱，因此設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮防銹。

2.3轉(zhuǎn)彎半徑小，

當(dāng)前水田的地塊一般非常小，長(zhǎng)度與寬度一般都小于50m，在拖拉機(jī)作業(yè)時(shí)，來(lái)回調(diào)頭的時(shí)間比正常作業(yè)的時(shí)間還長(zhǎng)，作業(yè)效率非常低，因此需要拖拉機(jī)的轉(zhuǎn)彎半徑越小越好。如圖1所示，轉(zhuǎn)向半徑小的拖拉機(jī)在地頭只需要倒車(chē)一次即可，而轉(zhuǎn)向半徑大的至少需要倒車(chē)兩次。

2.4離的間隙高，通過(guò)性好

水田作業(yè)轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸時(shí)遇到最多的就是溝坎坎;水田作業(yè)過(guò)程中因?yàn)橥寥烙驳讓拥牟粩嗉由睿瑢?dǎo)致拖拉機(jī)的作業(yè)深度也不斷地增加。因此，為了避免陷車(chē)，保證拖拉機(jī)的通過(guò)性能，要求拖拉機(jī)有較大的離地間隙。當(dāng)前設(shè)計(jì)時(shí)有兩種方式提高拖拉機(jī)的離地間隙：一是加大拖拉機(jī)的輪胎直徑;二是提高前驅(qū)動(dòng)橋、前驅(qū)傳動(dòng)軸以及整機(jī)底部附件的高度，整機(jī)布置時(shí)這些零部件盡量采用上置的方式，減少陷車(chē)時(shí)車(chē)輛底部的阻力。當(dāng)前表現(xiàn)優(yōu)秀的水田作業(yè)拖拉機(jī)最小離地間隙已經(jīng)超過(guò)450mm，個(gè)別已經(jīng)達(dá)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(jī)配套而被廣泛采用。但因其為岡陛輪，拖拉機(jī)裝用它在田間長(zhǎng)距離轉(zhuǎn)移時(shí)，往往因振動(dòng)大而需換用輪胎，長(zhǎng)期使用對(duì)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(lái)的一種結(jié)構(gòu)。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(jī)田間道路行駛的平順性，使田間轉(zhuǎn)移不必再更換輪胎。

②水田高花紋輪胎。根據(jù)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(jù)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(yīng)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(jié)構(gòu)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(dòng)小、道路行駛平順性好、對(duì)硬底層破壞小等優(yōu)點(diǎn)，平均生產(chǎn)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(jié)合了水田鐵輪和高花紋輪胎的特點(diǎn)，拖拉機(jī)裝用這種輪胎在水田工作時(shí)，留下的輪轍較高花紋輪胎窄，并有較好的脫泥性，使?jié)L動(dòng)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(jù)田間試驗(yàn)的結(jié)果，滾動(dòng)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(yùn)輸作業(yè)。

③附加輪。附加輪的外徑較原配輪胎小或輪刺可以翻轉(zhuǎn)，因此，在道路上行駛時(shí)不必拆卸原配輪胎，給使用帶來(lái)很大方便，但滾動(dòng)阻力較大，壓溝較寬，轉(zhuǎn)場(chǎng)安全性較差等。

2.6防水密封性

水田拖拉機(jī)長(zhǎng)時(shí)間在水里作業(yè)需考慮防水密封性，一方面是防止水進(jìn)入拖拉機(jī)箱體內(nèi)部，另一方面防止拖拉機(jī)內(nèi)部油外漏污染田地環(huán)境。對(duì)于由傳動(dòng)箱伸出的軸來(lái)說(shuō)，各處密封應(yīng)采用油封方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的O型圈密封，O型圈在裝配時(shí)或軸運(yùn)動(dòng)過(guò)程中易造成切圈和磨損現(xiàn)象，密封效果較差。同時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮干式油封處留有加注黃油口，油封長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有油浸泡極易損壞。對(duì)于各液壓管路接頭處應(yīng)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(shí)現(xiàn)迅速和無(wú)噪聲換擋，換擋時(shí)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(guī)規(guī)定輪式拖拉機(jī)最高車(chē)速應(yīng)在40km/h以下，速度較汽車(chē)低得多;另一方面拖拉機(jī)又不像汽車(chē)要求隨時(shí)變速，考慮到以上因素、操縱舒適性及成本因素，當(dāng)前水田拖拉機(jī)采用嚙合套換擋就比較合適。

③水田作業(yè)倒車(chē)頻繁，因此最好有梭式擋。

④設(shè)計(jì)選裝爬行擋，可以適應(yīng)水田開(kāi)溝等農(nóng)田作業(yè)需要。

結(jié)語(yǔ)：

由于目前我國(guó)的拖拉機(jī)都是將犁耕與旋耕作業(yè)來(lái)并重考慮，因此，新設(shè)計(jì)的水田型輪式拖拉機(jī)應(yīng)重點(diǎn)放在整機(jī)與旋耕作業(yè)的良好配合上，以提高拖拉機(jī)一旋耕機(jī)機(jī)組的動(dòng)力性能與耕作質(zhì)量。妥善處理好柴油機(jī)一拖拉機(jī)一農(nóng)機(jī)具的配套使用問(wèn)題。

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