一種限深地輪淺議

彭飛　劉文亮　王新陽　董潤堅　李健　張亮

摘 要：限深地輪是農業機械常用的一種部件。限深地輪直接影響耕作機具的作業深度，往往需要根據實際地表情況進行不斷調整，以保證最佳的耕作質量。現有的限深地輪多采用單一的銷孔配合有級調節或絲杠式無級調節，但這兩種方式都存在著弊端，銷孔配合方式雖然方便快捷，但不能進行精準調節;而絲杠式調節方式雖然調整量較為精確，但每次調整量較小，往往需要較長的時間才能調節到需要的深度，直接影響設備的使用效率。因此，研制一種即可進行較大范圍的快速調整，又可進行精準調節的限深地輪對提升我國耕作機具的作業質量和效率具有重要的現實意義。

關鍵詞：限深地輪;耕作機具;銷孔配合

中圖分類號：S22 文獻標識碼：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20201130020

引言

限深地輪的工作情況直接影響機具耕種深度的穩定性，影響發動機牽引性能和效率的正常發揮，影響整機的作業質量。如果耕種過深，將增大耕種部件的阻力，增加發動機的功耗，降低機具的經濟性;如果耕種深度小于目標耕種深度，就達不到作業要求[1，2]。

為確保機具能夠在要求的范圍內耕種充分，同時盡量減少消耗，需要使用限深設備。傳統的限深方式是使用窩眼式限深鏟，與機架尾部剛性連接。在實際工作中，田間地面起伏變化，需要操作人員時刻注意地表情況，隨時調整限深鏟入土的深淺，控制耕深[3-5]。這種方式受操作人員和地況的影響較大，工作強度大，很難實現精確控制。耕平地時，操作人員把持穩定，耕深就比較穩定;當遇到地表起伏不平地況或操作人員把持不穩定時，會造成耕深深淺不一、耕種質量差。并且，限深鏟在使用過程中，與耕地剛性接觸，碰到石塊時，鏟臂易發生變形而使限深地輪無法正常工作[6-8]。

當前，我國耕種機具采用這種粗放落后的限深措施，已成為制約機具作業性能的主要瓶頸，亟待突破和提升。

1 總體結構

本設計是針對現有技術中所述的不足，提供一種限深地輪，該限深地輪采用組合式結構進行地輪的限深調節，與耕作機具配套使用，既可進行較大范圍的快速調整，又可進行精準調節，用于解決傳統的限深地輪，有級調節的調節精度低，無級調節的調整量較小、調節時間長、使用效率低的技術問題。為達到上述目的，本設計所采用的技術方案如下。

如圖所示，一種限深地輪，包括焊合支架、絲杠與調節外套組合、緊定裝置組合以及調節內套組合等。

2 主要部件設計

2.1 焊合支架

焊合支架包括側板Ⅰ、連接梁Ⅰ、連接梁Ⅱ、側板Ⅱ、U型方孔板和螺母;其中連接梁Ⅰ、連接梁Ⅱ分別與側板Ⅰ、側板Ⅱ前上部通過焊接方式固定連接;U型方孔板為鋼板折彎制成，在其相對的2個面上開有嚴格對正的方孔，另一面上居中開有一圓孔;U型方孔板分別與側板Ⅰ、側板Ⅱ后部內側通過焊接方式固定連接;螺母與U型方孔板后部外側通過焊接方式固定連接，螺母上的螺紋孔與U型方孔板上的圓孔嚴格對正。

2.2 絲杠與調節外套組合

絲杠與調節外套組合包括調節外套焊合件、螺紋絲杠和手柄;調節外套焊合件包括調節外套和圓孔堵蓋，調節外套為方形鋼管制成，圓孔堵蓋與調節外套的一端通過焊接方式固定連接;螺紋絲杠的主體部分為細牙螺桿，在螺桿的上端有一凸起的圓柱形軸肩，在軸肩的上部還有一段光滑的圓柱體部分，在光滑圓柱體上開有圓形銷孔;螺紋絲杠的光滑圓柱體從調節外套焊合件的圓孔堵蓋穿過，并與手柄套裝在一起后通過彈性圓柱銷固定連接。

14.調節外套;15.圓孔堵蓋

2.3 緊定裝置組合

緊定裝置組合包括緊定螺桿、端頭螺母和扳桿;緊定螺桿除六方平頭外的其余部分均為細芽螺紋，在其前部開有一圓孔;扳桿插入緊定螺桿的圓孔中，端頭螺母與扳桿前端的螺紋部分固定連接，其作用是防止扳桿從緊定螺桿中滑出。

2.4 調節內套組合

調節內套組合包括調節內套焊合件和地輪組件;調節內套焊合件包括調節內套和圓形螺母，調節內套的外方尺寸和圓形螺母的直徑略小于調節外套的內方尺寸;圓形螺母與調節內套的上端通過焊接方式固定連接;地輪組件可通過焊接或螺紋連接方式與調節內套下端固定連接。

2.5 工作原理

安裝時，先將緊定螺桿由內向外旋入U型方孔板上焊接的螺母中，再將扳桿插入緊定螺桿上的圓孔，在扳桿前端固定端頭螺母。將絲杠與調節外套組合由上至下插入U型方孔板上的方形孔中，并將調節內套組合由下至上插入絲杠與調節外套組合中，轉動手柄將螺紋絲杠旋入圓形螺母中。再通過旋轉扳桿的方法用緊定螺桿將調節外套壓緊固定。將限深地輪與耕作機具緊固連接。

機具工作前，通過調節方形外導管組件的安裝高度設定耕種深度。旋松緊固螺栓組合的緊固螺栓，使方形外導管組件在尾輪架組合的U型彎板方孔內可以自由滑動;根據耕種部件耕種深度要求對方形外導管組件的安裝高度進行升降調整;旋緊緊固螺栓。

工作時，機具在重力的作用下耕種部件入土耕種，而限深地輪會與土壤貼緊并在地面滾動，從而阻止耕種部件入土過深。整個工作過程中，限深地輪一直對地面進行仿形，當地面凸起時，限深地輪在地面的反作用力下帶動懸浮的耕種部件提升從而提高耕種的深度;當地面下凹時，限深地輪受到的地面反作用力減小，耕種部件在重力的作用下下降從而降低耕種深度。限深地輪的行走仿形過程中，總是以地面作為基準，不管地表如何起伏變化，輪子中心始終在平行地面的平面內運動，輪子中心與地面的距離為常數。所以，與輪子中心距離固定的耕種部件到地面的距離也為常數。因此，耕種部件隨著限深地輪在起伏變化的地況上耕種過程中，耕種深度保持穩定不變。

當耕種深度需要微調時，搖動仿形限深調節手柄，仿形限深調節手柄通過絲杠轉動帶動限深輪上下移動，此時限深輪與耕種部件的相對高度位置發生變化，耕種部件入土的深度范圍隨之變化，這個變化范圍就是仿形限深調節手柄的微調范圍。

3 結語

通過上述設計方案，可以帶來以下有益效果。

一種限深地輪既可以通過旋轉扳桿，松開或鎖緊調節外套，調節地輪下降或上升來設定大致的耕種深度，又可以通過旋轉手柄調節螺紋絲杠來微調地輪，精準設定耕種深度。整套裝置采用組合式結構，即可進行較大范圍的快速調整，又可進行精準調節，可與大部分耕種設備直接裝配，輕易實現對限深部件的設定。

本設計不僅適應平整地的作業，也適應田間地頭、坡地等地面不平情況的限深作業。與傳統的限深鏟方式相比，減阻降耗、降低生產成本效果明顯，具有顯著地提高效率、節約人力、減輕勞動強度，實時仿形、精準控制耕深、穩定性好的特點。

參考文獻

[1]侯守印.立式軸流大豆育種專用脫粒機參數優化研究[A].黑龍江省農業工程學會.黑龍江省農業工程學會2011學術年會論文集[C].黑龍江省農業工程學會：黑龍江省農業工程學會，2011：10.

[2]張翔，楊然兵，尚書旗.立式軸流玉米單穗種子脫粒機試驗參數優化[J].農業機械學報，2014，45（S1）：73-79.

[3]Tang Zhong， Li Yaoming， Xu Lizhang.Design and optimization for length of longitudinal-flow threshing cylinder of combine harvester[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，2014，30（23）：28-34.

[4]劉文亮，王新陽，胡浩，姜彩宇，李健，張亮.雙行玉米收獲機關鍵部件試驗臺的設計[J].農機使用與維修，2018（10）：1-3，6.

[5]劉文亮，劉楓，胡浩，姜彩宇，王瑛彤，馬巍.玉米聯合收獲機主要部件故障監測系統研究[J].農機使用與維修，2015（09）：17-19.

[6]王升升，楊興超，耿令新，劉春亞，楊芳.小型立式軸流脫粒裝置的試驗[J].江蘇農業科學，2018，46（10）：228-231.

[7]楊興超，師清翔，王升升，耿令新，劉春亞，楊芳.小型立式軸流脫粒裝置試驗臺的設計[J].農機化研究，2017，39（12）：98-101，111.

[8]劉文亮，劉楓，付家慶，王新陽，姜彩宇，楊躍華，張亮.人參機械化種植設備的設計研究[J].山西農業科學，2016，44（10）：1537-1540，1545.

（責任編輯 周康）

收稿日期：2020-08-20

基金項目：吉林省重大科技專項（項目編號：20200502006NC）;吉林省財政專項（項目編號：CZ202003024）;吉林省重點科技攻關項目（項目編號：20170204022YY）

作者簡介：彭飛（1987-），男，本科，工程師。研究方向：農業機械自動化技術。