四梁双向翻转犁设计与研制

候小云，李建峰

（石嘴山市农业综合执法支队，宁夏 石嘴山 753000）

1 项目背景及意义

宁夏耕地面积达129.9×104hm2，由于包产到户经营几十年，地块大小不一，长期的不合理耕作，使土壤品质恶化，犁底层逐渐加厚、透气性能变差、蓄水作用下降，严重影响粮食产量及农民收入，为了推广作物秸秆还田，改善土壤结构，需要对土壤进行深松深翻，打破犁底层，深翻深度一般在30cm以上，起到固水、蓄水、透气作用，利于作物秸秆深埋腐化。但目前生产使用的耕地用犁，因纵向尺寸较大，在耕地时地头残留未耕地多，需由人工完成翻耕，每天劳动效率低且成本高，加之壮劳力又不断去务工，严重制约生产的发展，广大农民急盼生产效率高、地头残留少、结构合理、适宜小块田作业的耕地机械。经多年生产实践，研制了一部适合宁夏土壤特点的四梁双向翻转犁，对促进宁夏机械化耕地作业具有积极的意义。

四梁双向翻转犁设计研制，用各种名牌的900-954型拖拉机作为动力，四梁双向翻转犁悬挂于拖拉机后方组成作业机组，机组前进作业时，拖拉机的液压悬挂机构下降使四梁双向翻转犁入土达到要求耕深，机组耕地到了地块另一端时，拖拉机的液压悬挂机构上升使四梁双向翻转犁升起，并在四梁双向翻转犁上的液压缸作用下翻转180°，另一组犁在拖拉机的液压悬挂机构下降使四梁双向翻转犁入土达到要求耕深，实现同向翻垡，达到地表平整，四梁双向翻转犁犁架采用方钢焊接而成，结构合理，强度较高，结实耐用。

通过大量调研，国内在相关领域还没有同类结构的犁，尤其对小地块的作业发展趋势，随劳动力缺乏而迫切需求机械化作业程度高的机械。国际方面，主要用大地块的大型双向翻转犁，不适应我国部分地区小地块的作业国情。

2 结构设计与工作原理

2.1 结构设计

四梁双向向翻转犁设计申报实用新型专利，结构与工作原理如图1所示，四梁双向翻转犁结构主要它由悬挂架总成、犁架总成、铧式犁、犁柱、液压系统组成，犁架总成（30）是四梁双向翻转犁的基础，在犁架总成（30）的前端安装犁架横梁（35），在犁架横梁（35）中部安装翻转犁旋转滚筒（43），犁架横梁（35）与翻转犁旋转滚筒（43）交角处安装三角加强筋（39、40、46），翻转犁旋转滚筒（43）中安装翻转犁中心轴（42），翻转犁中心轴（42）后端安装翻转犁中心轴调整螺母（49）前端安装翻转犁中心轴端盖（41），在翻转犁旋转滚筒（43）前端右侧安装液压缸下吊环支承座（44）、（45），在翻转犁旋转滚筒（43）右边安装第一梁（47），在翻转犁旋转滚筒（43）左后边安装第二梁（50），在第一梁（47）与第二梁（50）之间安装第一梁加强板（48），在翻转犁旋转滚筒（43）左边安装第二梁（50）的第二梁加强筋（38），在第二梁（50）左边安装第三梁（52），在第二梁（50）与第三梁（52）之间安装第二梁加强板（51），在第二梁加强筋（38）左边安装第三梁加强筋（36），在第二梁加强筋（38）与第三梁加强筋（36）、犁架横梁（35）之间安装三角加强筋（37），在第三梁（52）左边安装第四梁（54），在第三梁（52）与安装第四梁（54）之间安装第三梁加强板（53），在第四梁（54）前边与犁架横梁（35）之间安装第四梁加强筋（33），在第三梁加强筋（36）与第四梁加强筋（33）、犁架横梁（35）之间安装三角加强筋（34）。犁架四梁结构如图2

图1 四梁双向向翻转犁结构与工作原理

悬架总成如图3，是由悬架底梁（56）、悬架立柱（2）及上下悬挂座组成，在悬架底梁（56）的左前端安装左悬挂点外支座（1）与左悬挂点内支座（55），在悬架底梁（56）的左后端安装 左侧纵向耕深调节螺栓支座（32）与左侧纵向耕深调节螺栓（31），在悬架底梁（56）中部加工有翻转犁中心轴（42）的轴承安装孔（64），在悬架底梁（56）上边安装悬架立柱（2），在悬架底梁（56）与悬架立柱（2）之间安装三角加强板（57、59），在悬架立柱（2）上边安装上悬挂点支座（3），在悬挂点支座（3）上安装上悬挂销（58），在悬架底梁（56）的右前端安装右悬挂点外支座（61）与右悬挂点内支座（60），在悬架底梁（56）的右后端安装右侧纵向耕深调节螺栓支座（62）与右侧纵向耕深调节螺栓（63）；犁柱（8）用犁柱固定板（24）与犁柱固定螺栓（15）安装在第一梁（47）上，在犁柱（8）的两端分别安装右犁铧总成（7）与左犁铧总成（25）；犁柱（10）用犁柱固定板（22）、（24）与犁柱固定螺栓（15）安装在第二梁（38）上，在犁柱（10）的两端分别安装右犁铧总成（9）与左犁铧总成（23）；犁柱（12）用犁柱固定板（20）、（21）与犁柱固定螺栓（15）安装在第三梁（52）上，在犁柱（12）的两端分别安装右犁铧总成（11）与左犁铧总成（19）；犁柱（14）用犁柱固定板（16）、（17）与犁柱固定螺栓（15）安装在第四梁（54）上，在犁柱（14）的两端分别安装右犁铧总成（13）与左犁铧总成（18）；翻转犁中心轴（42）由轴承安装孔（64）的前端装入，翻转犁中心轴（42）穿过轴承安装孔（64）中的圆锥滚子轴承（65）装入翻转犁旋转滚筒（43）中，翻转犁中心轴（42）的后端用翻转犁中心轴调整螺母（49）紧固定位，翻转犁中心轴（42）的前端由翻转犁中心轴端盖（41）定位；液压缸（6）的上吊环（4）用销（5）安装在上悬挂点支座（3）的后端支承孔上，液压缸（6）的下吊环用销安装在液压缸下吊环支承座（44、45）上；限深轮总成（26、28）安装在限深轮总成固定支座（27）上，限深轮总成固定支座（27）用限深轮总成固定支座U形螺栓（29）固定在第四梁加强筋（33）上，限深轮立柱（70）安装限深轮总成固定支座（27）上，限深轮轴（69）安装在限深轮立柱（70）上，限深轮轮毂（68）安装在限深轮轴（69）上，在限深轮轮毂（68）与限深轮轴（69）之间安装轴承（72），限深轮轮毂（68）上安装限深轮轮辐（67），限深轮轮辐（67）上安装限深轮轮体（66），限深轮轴（69）轴端安装紧固螺母（72），限深轮轮毂（68）端面安装密封盖（73）。

图2 四梁双向翻转犁犁架总成结构图

图3 四梁双向翻转犁悬挂架结构图

2.2 工作原理

2.2.1 工作的基本原理

四梁双向翻转犁工作的基本原理，是利用拖拉机作为动力，四梁双向翻转犁的悬挂架总成悬挂于拖拉机后方组成作业机组，机组前进作业时，拖拉机的液压悬挂机构使四梁双向翻转犁入土，使右犁铧总成（7、9、11、13）切入土壤到规定耕深，耕深可由限深轮总成（26、28）调节，机组前进，使土壤向右侧翻转，当到地头时，拖拉机的液压悬挂机构上升使四梁双向翻转犁升起，并在四梁双向翻转犁的液压缸（6）的作用下使犁架总成（30）的前端犁架横梁（35）中部安装的翻转犁旋转滚筒（43）绕翻转犁中心轴（42）转180°，使左犁铧总成（18、19、23、25）进入工作状态，左犁铧总成（18、19、23、25）在拖拉机的液压悬挂机构下降力作用下，入土耕作达到要求耕深，实现同向翻垡，达到地表平整，机组在田间往复移动，实现向一侧翻垡的耕地。

四梁双向翻转犁的液压缸（6）的液压力由拖拉机液压系统（液压油泵）提供，它们之间用液压油管连接。

四梁双向翻转犁的耕深可由限深轮总成（26、28）调节，纵向耕深由左侧纵向耕深调节螺栓（31）与右侧纵向耕深调节螺栓（63）调节。

2.2.2 试制优化后的结构与工作基本原理

按照四梁双向向翻转犁申报专利设计的结构，采用CA D工程设计并进行机构动作模拟，各部机构运转良好，无干涉后按这一方案制做样机，样机在田间试验中发现了几个问题，一是纵向调平；二是限深轮达不到设计要求；三是农民反馈结构复杂且成本高。为解决以上问题，在样机的基础上进行了优化设计，试制的二代样机经过田间试验，解决了第一代样机存在的问题，满足了农业生产的需要，各项性能都达到了设计要求。

图4 四梁双向翻转犁三维结构示意图

2.3 主要参数与样机

（1）样机：样机 如图5所示。

图5 样机

（2）主要参数：长2.116m，宽1.595m可调，高1.6m；单程完成4铧，耕深可在30～40Cm之间可调。

2.4 性能试验

项目组在两块各50亩地块进行了试验，结论如下：

（1）结构设计合理，安装、调试、维护方便，安全措施完善。

（2）耕深可调，且调节方便准确，适应不同地块。

（3）机组作业质量满足设计要求。下图6为机组作业情况及数据测试。

（4）所达到的技术参数：

①单程耕宽120cm。

②耕深可在30～40cm之间可调。

③翻土均匀，无漏耕重耕。

④生产效率高，可达4000～4666.67m2/h（2000m2以下地块）。

犁铧 耕深数据A1 A2 A3 A4 A5 A6 1 31.5 31 32 32 30 29 2 32 32 32 32 31 30 3 32 31 31.5 31 30.5 31 4 32 30 31.5 29 30.5 29

⑤试验数据 试验数据如下表，耕深达到设计要求，能满足当地农艺要求。A1...A6为每铧犁在同一地块选择的六个点。

3 使用与维护

3.1 与拖拉机的安装

（1）本机与拖拉机采用三点悬挂，组成全悬挂式机组。

（2）挂接时，传动轴的两万向节叉必须处在一个平面内，上下挂点必须锁定。

图6 机组作业中

3.2 作业中的操作

（1）机组进入工作点后，在本机运转正常时，先使机具下降并起步，然后挂上作业档行进。

（2）犁入土由液压装置实现，地头液压控制翻转，操作简便。

（3）若出现犁被杂草堵塞，应及时停车，并使机械升起，然后切断动力传输，使发动机熄火，再去清理堵塞杂草。严禁在未切断动力和使发动机未熄火的情况下清理杂草。

3.3 地头转弯或倒车

（1）地头转弯时，要使本机升起，尽可能减少转急弯，应在不碾压已耕地的情况下，转弯尽量大一些。

（2）在倒车时，要使本机升起，尽量直倒，减少弯道倒车，防止犁因重而摇摆损坏机件造成事故。

3.4 维护

（1）每天出车前，必须检查机械各部连接是否松旷，必要时紧固。

（2）检查轴承是否紧固，有无松旷，必要时更换。

（3）作业中应定时察看机器运转情况，若有问题，应及时停车并切断动力（必须使发动机熄火）再排除故障。

（4）作业期结束的维护，每一个作业期结束后，必须对机械做全面的清理维护，清除工作部件间的杂草及泥土，涂机油防锈；加注润滑油；对所有紧固件进行紧固及防锈处理（涂机油即可）。

4 结语

基于拖拉机动力的四梁双向翻转犁设计合理、工作性能满足设计要求且造价低廉，操作维护方便。适于宁夏的需要，若有资金扶持并在宁夏及及地块较小的地区推广，将及大的推动农业的发展。