防殘膜纏繞集成式農機軸承設計

馮志剛，閆騰飛

(1.新疆農業大學 機電工程學院，烏魯木齊 830052；2.新疆新軸軸承有限公司，烏魯木齊 830054；3.東風商用車新疆有限公司，烏魯木齊 830011)

農用地膜具有增溫保墑、抗旱節水、提高肥力、抑制雜草等作用，其使用為提高作物產量帶來了革命性突破[1]。自20世紀80年代以來，我國地膜覆蓋面積和使用量一直位居世界第一。地膜通常為聚乙烯材料，降解周期長，隨著地膜使用量的增加，地膜殘留帶來的污染問題也變得越發嚴重。目前，在耕地平整、耕作、收獲等方面基本實現了機械化，由于耕地里存在大量殘膜，農業機械在工作時經常會發生殘膜卷入農機旋轉機構，特別是卷入農機軸承內部，造成軸承失效[2]，影響農機使用效率。

耕地殘膜卷入農機旋轉機構造成農機損壞是近年新出現的問題，且處于快速上升階段，主要是由于回收技術落后導致殘膜在耕地中存量越來越多，在殘膜回收技術還未有效提高之前，有必要研究如何解決殘膜纏繞農機軸承問題。在此以聯合整地機碎土器和震壓輪為例，提出抗殘膜纏繞農機軸承設計方案。

1 防殘膜纏繞農機軸承設計方案

經分析和實地驗證，可通過增加防護罩(圖1)提高農機軸承防殘膜纏繞能力[3]，防護罩設計為弧形，軸承座外徑面設計為同曲率的弧形，與防護罩形成同心圓，防護罩與軸承座之間留有3～5 mm的間隙。

圖1 防殘膜纏繞農機軸承結構示意圖Fig.1 Structure diagram of anti-residual film winding agricultural bearing

聯合整地機碎土器和震壓輪(圖2)主要起碎土和平地作用，是牽引型表土耕作機具中應用最廣泛的農機具。聯合整地機碎土器和震壓輪工作時跨度長、擾度大、跳動劇烈，一般采用具有調心功能的帶座外球面球軸承，該結構軸承安裝在碎土器和震壓輪兩端。為提高軸承防殘膜纏繞能力，增加了防護罩，如圖3所示，該結構軸承由帶偏心套外球面軸承、圓弧形防護罩、骨架油封、軸承座等組成。防護罩采用沖壓結構，成本低，適應于大批量生產，根據計算和實際試驗選用2～3 mm熱軋鋼板可以滿足工作強度要求。

圖2 聯合整地機碎土器和震壓輪Fig.2 Soil pulverizer and vibrating roller of combined soil preparation machine

1—三唇密封圈；2—軸承座；3—外球面軸承；4—骨架油封；5—圓弧狀防護罩；6—偏心套圖3 聯合整地機碎土器和震壓輪軸承結構示意圖Fig.3 Structure diagram of bearings for soil pulverizer and vibrating roller of combined soil preparation machine

軸承通過偏心套與長軸鎖為一體，防護罩與偏心套通過焊接固定。工作時長軸帶動內圈旋轉，進而帶動防護罩旋轉[4-6]。

為提高軸承密封性能，對軸承密封結構進行優化：軸承座內徑面與內圈外徑面之間安裝骨架油封[7]，骨架油封右側安裝卡簧實現定位；將軸承兩端單唇密封圈改為三唇密封圈，如圖4所示。

圖4 三唇密封圈結構示意圖Fig.4 Structure diagram of three lip seal ring

2 結構優點

1)農機工作時傳動軸帶動內圈旋轉，防護罩與內圈一起旋轉，防護罩可對靠近軸承的殘膜、雜草進行切割、撕裂、隔離。殘膜需繞過防護罩，從軸承座和防護罩外端間隙處才能進入軸承，減小了殘膜纏繞軸承概率。

2)防護罩形狀為外張口形圓弧，工作時處于旋轉狀態，將進入防護罩的砂石、泥土從底部拋出。

3)防殘膜纏繞集成式農機軸承由防護罩、骨架油封、三唇密封圈組成密封系統，進一步提高了軸承密封性能，延長了軸承使用壽命[8-9]。

4)將帶偏心套外球面球軸承、密封裝置及軸承座等零件集成為一體，方便了用戶安裝，提高了結構強度。

3 結束語

針對殘膜纏繞農機軸承及密封性能不足的問題，通過增加防護罩、優化密封結構來增強農機軸承防殘膜纏繞能力。防殘膜纏繞集成式農機軸承在聯合整地機上應用效果良好，正逐步將其應用到播種機、收獲機等農業機械上，以減少殘膜對農業機械的破壞，提高生產效率，降低運行成本。