旋耕机械的水平调节结构方案分析
咸培栋 高威
摘 要：? 旋耕机在我国农业耕整地作业中应用十分广泛，它不仅能够实现细碎土壤的要求，还能做到翻耕土地后的表面平整。针对于现阶段三点式悬挂可能对旋耕机作业过程中在水平方向形成的不利影响，分析了旋耕机水平自动调节功能实现的可能性，并对两种可行性方案进行了对比和分析。
关键词：? 旋耕机;水平调节;结构;方案
中图分类号：? S222.3????????? 文献标识码：? A
doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.12.050
0 引言
旋耕整地是我国农业耕整地的重要方式之一，它能够同时实现土壤疏松和平整土地的农艺要求。无论是旱田还是水田，优质的土壤都是农作物萌发和生长的必须条件，尤其对于水田而言，土壤表面的平整程度能够显著减少灌溉用水量，保证养料播施的均匀程度。在现代化的农业生产中，旋耕机广泛地应用于小麦、玉米、水稻等粮食作物的耕整地作业中，有效完成土壤的切碎作业并提升耕整地的作业效率。由于传统的旋耕机与拖拉机的衔接方式多采用三点式悬挂连接，使旋耕机与拖拉机在水平方向上基本成为一体式结构，这就导致拖拉机在作业中因轮子进入坑洼而失去水平时，会引起旋耕机在水平方向上的姿态也发生改变，导致耕深和水平效果的不一致，在一定程度影响了作业的质量。
1 旋耕机械的水平调节结构
1.1 三点式悬挂的优缺点分析
三点式连接除需要将拖拉机的动力输出轴与旋耕机进行可靠连接外，还需要通过旋耕机上的两套带有液压油缸和拉杆的提升臂与拖拉机进行可靠的固定，这种结构有效的解决了旋耕机作业过程中需要升降调整的问题，同时具有连接稳定可靠的优点。但是由于三点式悬挂使拖拉机与旋耕机成为了相对固定的整体，因此，当地面不平时会出现旋耕机与拖拉机一同倾斜的问题，导致旋耕作业出现耕深不一致、地表不平整的问题，对后续的农业生产作业产生一定的不良影响。
1.2 旋耕机水平自动调节的可能性
由于旋耕机在作业过程中平衡性能对作业质量的影响很大，尽可能的提高旋耕机在各种地况作业时的水平程度，是旋耕机优化与改进的一个重要的方向。三点式悬挂主要通过各杆件连接组成，而使旋耕机在水平方向与拖拉机成更整体的主要零件，就是可以人工调节长度的拉杆。若能够通过自动伸缩结构来替代此拉杆，就可能实现旋耕机的水平方向自动调节。机械上常用的可控制自动伸缩装置包括了电控导轨、液压油缸以及气缸等几大类，它们都能够实现通过控制改变长短的作用，也就是说，通过控制可伸缩机构，当拖拉机发生水平歪斜的时候使旋耕机仍保持原有的状态运行，减少在旋耕过程中对土壤造成的起伏不平。同时，由于可控制的伸缩结构在静止时仍具备较高的刚性，因此也可同时保证旋耕机械连接的可靠性。
2 可行性方案分析
2.1 双侧调节方案
双侧调节就是使用两个相同的液压缸来代替三点式悬挂两侧的长度可调拉杆，也就是使用液压缸提升臂和机体实现铰接。当拖拉机发生倾斜时，为避免影响悬挂农机的正常作业，安装在左右两侧的液压油缸分别快速的进行伸长与缩回动作，以弥补拖拉机倾斜角度对悬挂机具在水平方向上造成的影响，从而保证农机具始终保持水平状态。由于使用了双侧液压油缸代替拉杆的方式进行自动调节，就必须要考虑到农机具提升或下降的时候，升降油缸与调节油缸之间工作的匹配关系，使两套油缸不会因为干涉而影响各自动作的实现。
2.2 单侧调节方案
单侧调节就是只将三点式悬挂的一个长度可调拉杆更换为可伸缩的双作用液压缸，而另一侧仍使用拉杆进行固定，工作时通过单侧液压缸的伸缩来实现悬挂机具水平方向的调整。当拖拉机的左侧轮胎下陷时，此时，若液压油缸也安装在左侧，则油缸应进行伸长运动，使牵引机具的左侧升高，以弥补左侧下陷对水平方向的影响。同理，当拖拉机的右轮下陷或左轮被垫起时，油缸应进行相应的缩短运动，使农机具仍保持水平状态。
3 方案优缺点对比
无论是单侧调节方案还是双侧的调节方案，都可以在理论上实现旋耕机械的水平调节要求，采用双侧油缸进行调节，旋耕机在调整的过程中始终围绕着中心进行旋转，在整个调整的过程中，机械的重心不容易发生改变。而使用单侧调节方案时，由于采用调整拉杆的一端是固定的，在重心调整时，旋耕机是以调整拉杆为中心进行转动，这时，中心的位置就会随着旋耕机位置的改变而改变。由于中心位置的改变会造成旋耕机耕作深度的不一致，从而影响旋耕机械的实际作业质量。因此，若采用单向调节的方式，必须要考虑增加纵向方向的机械结构进行弥補，以解决重心位置发生改变的问题。而采用双油缸调节的方式则避免了重心调整的问题，在机械结构上更为简单，但在控制方式上，由于需要通过两个液压油缸来实现水平方向的调整，这在硬件选择和算法上都更为复杂。
4 结语
综上所述，两种方案从理论上来说都可行，而在实际操作过程中都具有各自的优缺点。由于旋耕机械的作业环境恶劣，对电子控制系统的反应和可靠程度要求非常高，综合考虑，采用双侧的调节方式在机械结构和可靠程度上更占优势，更适合旋耕机水平调节的相关要求。
摘 要：? 旋耕机在我国农业耕整地作业中应用十分广泛，它不仅能够实现细碎土壤的要求，还能做到翻耕土地后的表面平整。针对于现阶段三点式悬挂可能对旋耕机作业过程中在水平方向形成的不利影响，分析了旋耕机水平自动调节功能实现的可能性，并对两种可行性方案进行了对比和分析。
关键词：? 旋耕机;水平调节;结构;方案
中图分类号：? S222.3????????? 文献标识码：? A
doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.12.050
0 引言
旋耕整地是我国农业耕整地的重要方式之一，它能够同时实现土壤疏松和平整土地的农艺要求。无论是旱田还是水田，优质的土壤都是农作物萌发和生长的必须条件，尤其对于水田而言，土壤表面的平整程度能够显著减少灌溉用水量，保证养料播施的均匀程度。在现代化的农业生产中，旋耕机广泛地应用于小麦、玉米、水稻等粮食作物的耕整地作业中，有效完成土壤的切碎作业并提升耕整地的作业效率。由于传统的旋耕机与拖拉机的衔接方式多采用三点式悬挂连接，使旋耕机与拖拉机在水平方向上基本成为一体式结构，这就导致拖拉机在作业中因轮子进入坑洼而失去水平时，会引起旋耕机在水平方向上的姿态也发生改变，导致耕深和水平效果的不一致，在一定程度影响了作业的质量。
1 旋耕机械的水平调节结构
1.1 三点式悬挂的优缺点分析
三点式连接除需要将拖拉机的动力输出轴与旋耕机进行可靠连接外，还需要通过旋耕机上的两套带有液压油缸和拉杆的提升臂与拖拉机进行可靠的固定，这种结构有效的解决了旋耕机作业过程中需要升降调整的问题，同时具有连接稳定可靠的优点。但是由于三点式悬挂使拖拉机与旋耕机成为了相对固定的整体，因此，当地面不平时会出现旋耕机与拖拉机一同倾斜的问题，导致旋耕作业出现耕深不一致、地表不平整的问题，对后续的农业生产作业产生一定的不良影响。
1.2 旋耕机水平自动调节的可能性
由于旋耕机在作业过程中平衡性能对作业质量的影响很大，尽可能的提高旋耕机在各种地况作业时的水平程度，是旋耕机优化与改进的一个重要的方向。三点式悬挂主要通过各杆件连接组成，而使旋耕机在水平方向与拖拉机成更整体的主要零件，就是可以人工调节长度的拉杆。若能够通过自动伸缩结构来替代此拉杆，就可能实现旋耕机的水平方向自动调节。机械上常用的可控制自动伸缩装置包括了电控导轨、液压油缸以及气缸等几大类，它们都能够实现通过控制改变长短的作用，也就是说，通过控制可伸缩机构，当拖拉机发生水平歪斜的时候使旋耕机仍保持原有的状态运行，减少在旋耕过程中对土壤造成的起伏不平。同时，由于可控制的伸缩结构在静止时仍具备较高的刚性，因此也可同时保证旋耕机械连接的可靠性。
2 可行性方案分析
2.1 双侧调节方案
双侧调节就是使用两个相同的液压缸来代替三点式悬挂两侧的长度可调拉杆，也就是使用液压缸提升臂和机体实现铰接。当拖拉机发生倾斜时，为避免影响悬挂农机的正常作业，安装在左右两侧的液压油缸分别快速的进行伸长与缩回动作，以弥补拖拉机倾斜角度对悬挂机具在水平方向上造成的影响，从而保证农机具始终保持水平状态。由于使用了双侧液压油缸代替拉杆的方式进行自动调节，就必须要考虑到农机具提升或下降的时候，升降油缸与调节油缸之间工作的匹配关系，使两套油缸不会因为干涉而影响各自动作的实现。
2.2 单侧调节方案
单侧调节就是只将三点式悬挂的一个长度可调拉杆更换为可伸缩的双作用液压缸，而另一侧仍使用拉杆进行固定，工作时通过单侧液压缸的伸缩来实现悬挂机具水平方向的调整。当拖拉机的左侧轮胎下陷时，此时，若液压油缸也安装在左侧，则油缸应进行伸长运动，使牵引机具的左侧升高，以弥补左侧下陷对水平方向的影响。同理，当拖拉机的右轮下陷或左轮被垫起时，油缸应进行相应的缩短运动，使农机具仍保持水平状态。
3 方案优缺点对比
无论是单侧调节方案还是双侧的调节方案，都可以在理论上实现旋耕机械的水平调节要求，采用双侧油缸进行调节，旋耕机在调整的过程中始终围绕着中心进行旋转，在整个调整的过程中，机械的重心不容易发生改变。而使用单侧调节方案时，由于采用调整拉杆的一端是固定的，在重心调整时，旋耕机是以调整拉杆为中心进行转动，这时，中心的位置就会随着旋耕机位置的改变而改变。由于中心位置的改变会造成旋耕机耕作深度的不一致，从而影响旋耕机械的实际作业质量。因此，若采用单向调节的方式，必须要考虑增加纵向方向的机械结构进行弥補，以解决重心位置发生改变的问题。而采用双油缸调节的方式则避免了重心调整的问题，在机械结构上更为简单，但在控制方式上，由于需要通过两个液压油缸来实现水平方向的调整，这在硬件选择和算法上都更为复杂。
4 结语
综上所述，两种方案从理论上来说都可行，而在实际操作过程中都具有各自的优缺点。由于旋耕机械的作业环境恶劣，对电子控制系统的反应和可靠程度要求非常高，综合考虑，采用双侧的调节方式在机械结构和可靠程度上更占优势，更适合旋耕机水平调节的相关要求。
