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1LF-640 型翻轉(zhuǎn)柵條犁的研制試驗

2020-03-26 01:43張魯云孟祥金何興村
新疆農(nóng)機化 2020年1期
關鍵詞:油缸拖拉機螺栓

張魯云,鄭 炫※,孟祥金,何興村

(新疆農(nóng)墾科學院機械裝備研究所,新疆石河子832000)

0 引言

伴隨著我國80 年代的改革開放與經(jīng)濟發(fā)展,農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)也相應得到了快速發(fā)展。2004 年以前,我國農(nóng)用機械多以20 馬力的小型農(nóng)機具為主[1],自2004 年國家實行農(nóng)機購置補貼政策之后,農(nóng)用機械動力逐步向70 馬力提高。近年來,伴隨著國家各項惠農(nóng)政策的實施,新疆團場職工收入逐年提高,自2011 年以來,100馬力以上的大型農(nóng)機具成為了市場產(chǎn)品主角。使用大馬力拖拉機雖然提高了作業(yè)速度,但是與其相配套高速犁的開發(fā)與研究卻進展緩慢。大馬力拖拉機懸掛普通鏵式犁進行高速作業(yè)[2],多數(shù)情況下會出現(xiàn)土壤阻力急劇增大,翻耕拋土距離太大,土垡破碎性不好,耕寬和耕深穩(wěn)定變異系數(shù)變大等諸多問題。目前市場上大馬力農(nóng)機具多被國外產(chǎn)品所壟斷,價格昂貴,配件短缺,給使用維修帶來很大不便。新疆農(nóng)墾科學院機械裝備研究所根據(jù)大馬力拖拉機的工作特點,研制開發(fā)一種新型柵條式液壓翻轉(zhuǎn)犁,以適應現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展需求。

1 機型結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 結(jié)構(gòu)組成

柵條式液壓翻轉(zhuǎn)犁采用三點式懸掛裝置,由大馬力拖拉機牽引作業(yè)。主要由懸掛牽引架、翻轉(zhuǎn)油缸、主犁體、副犁體、固定座、主梁、限深輪、調(diào)幅裝置等部件組成[3],全犁結(jié)構(gòu)如圖1。

該犁的主犁體采用柵條式結(jié)構(gòu),重量輕、阻力小,翻垡順利;6 組柵條式主犁體通過犁體支架安裝在主梁上;犁體總成通過液壓油缸進行180°翻轉(zhuǎn);耕深可由限深輪調(diào)節(jié),限深輪同時兼做運輸輪,便于拖拉機運輸牽引。

1.2 工作原理

柵條翻轉(zhuǎn)犁由左右兩組對稱主副犁體組成[4],工作時,土垡受到犁鏟和犁壁的切割作用,土層被松動、破碎、翻轉(zhuǎn);拖拉機完成單趟犁耕作業(yè)之后,通過翻轉(zhuǎn)油缸使犁體翻轉(zhuǎn)180°,使土垡向同一方向翻轉(zhuǎn),減小表層土壤起伏波動[5],還可逐年降低坡地的坡度,使條田更有利于機械作業(yè)和作物生長。

2 主要部件組成

2.1 犁體結(jié)構(gòu)

為了保證犁體強度和優(yōu)化制造工藝,犁體大梁選用120×100×8 mm 規(guī)格鋼管。柵條犁犁體采用主、副梁三角形設計,主梁上安裝6 組主犁體,副梁用于調(diào)節(jié)幅寬。三角形結(jié)構(gòu)增加了犁體強度和工作平穩(wěn)性,有效減緩犁耕時土壤對犁體的沖擊力。主副梁與牽引架之間采用螺栓連接,便于運輸組裝和拆卸維修,由于沒有固定式三角形框架的焊接高溫變形,提高了制造和安裝精度。

2.2 柵條主犁體

主犁體由犁尖、犁鏟、主犁壁、柵條犁壁、支撐桿、犁柱等配件組成,如圖2,由?12 沉頭螺栓連接,犁尖、犁鏟等易磨損耗件均可快速更換。犁體組件采用高硼鋼制作,具有良好的柔韌延展性,犁體曲面不易變形。所有組件均經(jīng)過完全強化硬化處理,保證其洛氏硬度達到50Hrc 以上。

2.3 懸掛裝置

柵條翻轉(zhuǎn)犁由輪式拖拉機后置式三點懸掛裝置懸掛牽引,如圖3,下牽引板選用20 mm 厚的Q460 板材以加強牽引架整體強度。上牽引板上的螺栓固定孔位,中心間距設定為20 mm 的上中下三組,使用不同孔位可以調(diào)節(jié)牽引軸與懸掛軸之間的距離,便于根據(jù)農(nóng)藝要求調(diào)整耕深范圍。

2.4 限深地輪

安裝限深地輪的目的是為了調(diào)控犁體入土深度,可以對機具起到平衡和支撐作用,并兼做運輸輪。選用10.0/75-15.3 型通用農(nóng)用輪胎,輪胎寬度254mm,輪輞直徑389 mm。符合歐美設計標準,堅固耐用,價格適中,便于批量生產(chǎn)。

2.5 調(diào)幅裝置

在副梁前端使用8根?18×150 mm 螺栓,套管選用100×80×8mm方管,用于調(diào)節(jié)限位裝置的位置,調(diào)整好位置后由鎖緊螺栓鎖定,即可確定相應犁耕幅寬,如圖4。在不同的位置鎖定限位裝置,即可獲得不同的犁體擺動角度,從而完成柵條犁耕幅的調(diào)節(jié)。根據(jù)配套拖拉機的最大功率,耕作土壤的墑情、土質(zhì)、堅實度,和農(nóng)藝要求確定合適的犁耕幅寬。通過調(diào)節(jié)懸掛裝置和限位螺栓,改變犁體牽引角度,從而調(diào)整犁耕阻力中心和拖拉機牽引瞬心的相互位置。當拖拉機牽引瞬心和后橋中心與犁耕阻力在一條直線上時,即處于最佳工作狀態(tài)。此時,犁耕的側(cè)向力被完全平衡和消除,拖拉機充分發(fā)揮輸出功率。

2.6 翻轉(zhuǎn)油缸

翻轉(zhuǎn)柵條犁體所需的油缸最大推力為53 kN,由下式可計算出油缸直徑:

式中D—油缸直徑(m);P—拖拉機液壓系統(tǒng)工作壓力,為10 MPa。

查液壓油缸工程手冊,所選油缸規(guī)格型號為:SG1-E90×1250S-E,油缸直徑為90 mm,活塞推桿直徑為55 mm,額定壓力16 MPa(圖5)。該型油缸操作簡便,翻閥順利,翻轉(zhuǎn)到位,沒有發(fā)生任何卡滯現(xiàn)象,表現(xiàn)出很強的適用性。

3 試驗測試與結(jié)果分析

3.1 試驗環(huán)境

2019 年10 月在新疆第八師石河子對柵條式液壓雙向翻轉(zhuǎn)犁進行性能試驗檢測,試驗地為小麥種植收獲后條田,面積約為500 hm2,配套動力為凱斯紐荷蘭225 型拖拉機,試驗地土壤為新疆堿性沙壤土[6],屬旱田熟地。

3.2 主要技術指標

外形尺寸(長×寬×高,mm)配套動力(kW)掛結(jié)形式整機質(zhì)量(kg)主犁體結(jié)構(gòu)形式工作犁體(組)耕深深度(mm)作業(yè)速度(km/h)純小時生產(chǎn)率(hm2)7 400×1 400×850≥140后三點懸掛1 550柵條式6 320 9.56 1.15

通過對柵條犁耕作業(yè)后土壤進行現(xiàn)場挖掘測量,翻耕土壤土質(zhì)疏松、翻垡均勻,給作物根系生長發(fā)育創(chuàng)造了良好的自然生態(tài)空間?,F(xiàn)場測量表明該型犁平均耕深為320 mm,達到了國際上深耕犁的先進水平,該型翻耕犁的研制成功對大馬力拖拉機在新疆地區(qū)的推廣應用有著積極的推動促進作用。

4 結(jié)論

在拖拉機牽引力不變的情況下,增加作業(yè)速度進行犁耕,作業(yè)效率更高、穩(wěn)定性更好,阻力更小。大馬力拖拉機牽引鏵式犁高速耕作,能量消耗最少,拖拉機燃油經(jīng)濟效益最大。翻耕犁高速耕作時,不僅可以提高工作效率,而且由于土壤阻力小可以減少犁體的金屬磨損、消耗和大梁受力變形[7],延長了農(nóng)機具使用壽命,降低維修保養(yǎng)費用,最終以較低的投入獲得最大的產(chǎn)出,取得良好的經(jīng)濟效益。該型犁與進口、國產(chǎn)大馬力拖拉機配套使用,在田間實地試驗中,柵條犁作業(yè)速度快、牽引阻力小、行走平穩(wěn)、翻垡均勻、犁耕深度大,取得了良好效果。伴隨著新疆兵團農(nóng)業(yè)領域大馬力拖拉機的逐漸普及,柵條式液壓翻轉(zhuǎn)犁將會有著廣闊的市場前景,產(chǎn)生較好的社會經(jīng)濟效益。

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