农机具多功能万向轮的研制

河南一拖（洛阳）中成机械有限公司 王永亮 朱月青 屈晓玮 银广

1 研究背景

农业是国民经济的基础，这是不以人的意志为转移的客观经济规律。农业生产力发展的水平和农业劳动生产率决定了农业为其他部门提供剩余产品和劳动力的数量，进而制约着这些部门的发展规模和速度[1]。只有农业发展了，国民经济其他部门才能得以进一步的发展。据中国农机工业协会对21家拖拉机主要企业（约占拖拉机行业产量产值的85%以上）和18家主要收获机械企业（约占收获机行业产量产值的80%以上）的统计，1-5月份，110hp以下拖拉机销售出现较大负增长，而110hp以上拖拉机销售情况较好，其中110～119hp段拖拉机同比增长26.2%，120～139hp段同比增涨141.18%；5kg/s以下轮式自走式谷物联合收割机同比负增长，而5kg/s以上轮式自走式谷物联合收割机销售情况较好。大型农业机械市场景气度明显高于中小型机械。

大型农业机械机具是未来农业机械化发展的必然趋势，国外农机厂家大举进军中国市场也证明了这点。但中国的农业现状和国外有很大出入，所以不能直接把国外的农机具完全引用过来，要根据自身的实际情况开发出适合国内需求的自主产品，本文就大型农机具使用过程中出现的诸多问题进行了研究。

大型农机具的推广和大量使用，给农民朋友带来了很大的收益，同时也出现了一系列的问题，在解放劳动力、提高生产效率的同时也给用户到来了很多烦恼。

2 解决方法

以旋耕机为例，150hp以上拖拉机所配套的旋耕机幅宽为3m左右，由于这些大型农机具的宽度远比拖拉机的宽度大，这就使得拖拉机在驶向田间的路上运输很成问题，如图1所示。

图1 大型农机具的运输

由于机具幅宽较大，运输途中问题众多，如遇到行驶车辆无法让车，容易撞到路边树木或其他障碍物，转角拐弯困难，这些问题给大型机具的运输带来很大烦恼，这就使得研究一种运输装置显得尤为重要。解决方法有：（1）将大幅宽的旋耕机做成折叠式的，此方法技术要求较高，传动不太稳定，造价较高。目前此方法不容易被农民接受的主要原因是价格问题。（2）给旋耕机加装运输轮，此方法简单易实现，造价低，农民容易接受，如图2所示。

图2 加装运输轮运输

3 结构特点

该运输装置主要由悬挂组件、支撑组件、万向轮组件和机具连接、收起组件组成。这些组件和农机具的连接采用螺栓连接，便于拆卸运输和检修。随着绿色设计思想的兴起，可拆性设计作为绿色设计的一个重要组成部分，已被接受和应用，并取得长足发展[2]。

4 工作原理

运输时将悬挂组件连接到拖拉机上，万向轮装置放下并固定，将支撑组件收起便可，万向轮装置可保证运输途中机具的自由转向，并保证倒车时不受机具影响。待运输至工作地点时，只需将支撑件放下，让支撑件和万向轮组件支撑机具，卸下拖拉机悬挂并连接至机具工作悬挂点，然后将支撑组件和万向轮组件收至待用状态即可不影响机具工作，如图3所示。

图3 运输装置工作原理示意图

5 关键技术和创新点

5.1 万向轮的作用

目前大部分旋耕机都没有设置地轮、运输轮、限深轮，万向轮的设计可以同时实现上述3种轮子的作用。该万向轮有运输、限深等功能，实现了一轮多用，满足作业要求的同时，简化了整机的结构。该结构同样适用于播种机械、动力驱动耙、秸秆机、双轴灭茬、联合整地机械等幅宽较大的农机具。

5.2 万向轮结构的确定

5.2.1 万向轮结构类型的确定

在这次设计中，考虑到行驶过程中需要转弯、倒车等，轮体的结构采用带倾斜角度的设计，以满足转弯或倒车时能保证轮子可以360°自由转动，实现‘万向’。同时考虑到不在运输时需将轮子收起，而设计了翻转结构和需要用于限深的可上下调整结构，实现了一轮多功能的设计。

5.2.2 轮胎直径的确定

设计要求万向轮具有多功能性，轮胎直径太小，会出现机具拖地、无法运输等现象，直径太大会出现调节困难，资源浪费等问题。为满足各项工作要求，在本次设计中，轮胎外径选择550mm，宽度为230mm。

5.3 万向轮的功能

5.3.1 万向轮的限深功能

该设计用于需要限深的农机具时，如联合整地机、动力驱动耙等，可将农机具另外一端也设计相同轮体结构，通过调节上下销轴孔便可实现限深功能。

5.3.2 万向轮的运输功能

对于大多数幅宽较大、运输困难的农机具都可运用此结构，如机具本身需要限深功能，可按限深功能里的设计方法；如对于一些不需限深轮的机具而言，只需按前面图示结构设计即可。运输时可将万向轮放下固定，连接另外一端的悬挂组件即可实现。机具到达田间，只需将万向轮组件旋转至机具工作时的状态即可。

6 实验情况和前景

该结构经过试验和改进，结构性和功能性良好。试验结果表明，该装置能够解决运输、限深等问题。目前国家对农业的扶持政策和对大型农机具的补贴力度，充分证明该装置的多功能性具有很好的推广应用前景。

[1]陈丽英.对我国农业发展现状的思考[N].福州大学学报(社会科学版),1997年04.

[2]雷文斌.农业机械设计中的可拆卸性设计[J].农业机械,2013年06上,139-140.