CN103802619B - 一种新型四轮驱动水旱两用拖拉机 - Google Patents

Abstract

一种新型四轮驱动水旱两用拖拉机，其特征在于，包括四个胶轮和四个叶轮，其中每一个胶轮和一个叶轮构成一组轮胎共组成四组轮胎，每组轮胎都是胶轮在外侧而叶轮在内侧，每一组轮胎的胶轮及叶轮均通过转轴连接至同一个减速箱上，通过减速箱与驱动轴连接，每组轮胎连同其减速箱能够绕驱动轴摆动，通过液压摆缸控制减速箱和轮组的位置，从而实现水旱作业两种不同工况下的胶轮与叶轮下落和提升转换；从而实现在旱地行走或作业时，通过四个胶轮驱动，水田行走或作业时，通过四个叶轮驱动。本发明的新型四轮驱动水旱两用拖拉机适用于水田、旱地作业，同时能在水旱两种工况间自如转换。

Description

一种新型四轮驱动水旱两用拖拉机

技术领域

本发明属于农用机械技术领域，具体涉及一种新型水田、旱地间转换作业自如的四轮驱动水旱两用拖拉机。

背景技术

南方丘陵水网地区，耕地高度不一，地块狭小分散，水田旱地杂陈，机械化耕作制约因素较多，对作为农用动力机械的拖拉机提出了更多的功能要求。首先，拖拉机必须能够在水田、旱地作业；其次，拖拉机必须能够在具有高差的地块间自如转场。轮式拖拉机在水田作业，易陷入泥泞，应用受到很大限制。船式拖拉机，虽然能较好地在水田作业，但旱地适应性差，年度使用率受到限制。相对而言，南方地区农机装备结构性矛盾更为突出，同时适应水田旱地作业的农机动力装备缺乏、配套机具少、自动化水平低。

水旱两栖农机动力装备的发展情况是：1、船式拖拉机（或机耕船），是一种中国特有的农业机械，在20世纪60年代从我国南方水田地区在拖拉机基础上发展起来。它利用浮式工作原理，承担一般拖拉机驱动和承重两种功能，在深泥脚水田中作业有着良好的适应性。船式拖拉机在水田的使用率，平均每马力作业量比轮式拖拉机高2.5～3倍，年工作量合计都在200亩~480亩。在南方有些省,船式拖拉机的耕地面积已达总耕地面积的30%～40%。

早期的船式拖拉机，耕作机具与拖拉机合为一体，称为“机耕船”。随着功能的改进，机耕船采用常规拖拉机的形式，设置动力传动轴与农机具相连，船体与农机具分离，和拖拉机一样成为具有独立完善功能的农机动力机械，在水田旱地承担与常规拖拉机一样类型的多种工作任务。

船式拖拉机在70年代得到了大面积的推广使用，成为水田地区的主要耕作机械。多年来,船式拖拉机的发展，结构由简单到复杂、与农机具的结合由一体式转变为分离式、功能由单一到综合，其名称也由机耕船过渡到船式拖拉机。

2、履带式农机动力装备。履带式农机动力装备以履带式拖拉机为代表。与轮式拖拉机相比，履带式拖拉机具有较好的附着性能，能发挥较大的牵引力，适合重负载作业。在潮湿泥泞的地带，因接地比压小，对农田碾压破坏程度轻，特别适合在低、湿地作业，而且除田间作业外，还在农田基本建设中发挥作用。

橡胶履带式拖拉机近年来得到充分发展和应用，成为农田作业的动力机械之一，在泥脚较浅的水田中有一定的优势。同时，橡胶履带整体式农业机械应用较广，如橡胶履带式插秧机、水稻联合收割机、及旋耕机等。

3、浮箱履带式水陆两用挖掘机，适用于在松软、泥泞地区和滩涂、沼泽地带行驶和作业。从20世纪60年代开始，日本、德国、美国等一些国家，在借鉴水陆两用登陆车技术的基础上，陆续研制成了浮箱履带式滚轮链条型水陆两用挖掘机用于工程建设。在参考进口机型的基础上，国内有关单位开展了水陆两用挖掘机的研制工作，先后有水利部长春机械研究所、郑州机械研究所等单位开发了相关产品，主要应用于农田水利及其它工程建设。

总结国内外的现状，水旱两栖农机动力装备的研究与开发突出的问题是：

1）水旱两栖农机动力装备研究投入不足。目前高校和科研院所在这方面的研究较少。国内对船式拖拉机的研究，主要集中在1990年代以前，受当时技术条件、分析手段和方法的限制，其理论研究主要以简化的力学分析为主，缺少现代计算机辅助工程仿真分析和结构动力学分析。

2）现有的船式拖拉机的研发，主要是在一些农机企业内进行，其设计较多地采用传统设计方法，沿用旧有的结构形式，先进性和新颖性不足，制约了南方丘陵水网地区农机动力装备的技术水平和发展进程。

3）虽然现有农机动力机械能在水田、旱地等区域进行作业，但在南方丘陵水网地区使用，仍然存在适应性较差的问题。尤其是对于不同的工况条件，缺少适当的监测手段，更缺少必要的控制策略和手段，以保证其处于最优的状态下完成作业，从而提高工作效率，降低运行成本。

有鉴于此，有必要提供一种新型四轮驱动水旱两用拖拉机，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是：为了克服现有水旱两栖农机动力装备存在的问题，提出一种新型水田、旱地间转换作业自如的四轮驱动水旱两用拖拉机。

本发明所采用的技术方案是：一种新型四轮驱动水旱两用拖拉机，所述拖拉机的组成部件包括：发动机、发动机离合器、发动机变速箱、转向离合器、方向机、座椅、同步齿形带、刹车系统、四个胶轮、减速箱、四个叶轮、船体、液压摆缸、齿圆、前桥、后桥、液压控制系统和电气控制系统，其特征在于：

在船体上通过刚体结构固定发动机、发动机离合器、发动机变速箱为整个系统提供机械动力和液压动力；在座椅上前方和下方为方向机和转向离合器，方向机和转向离合器控制行进方向；通过同步齿形带，动力从前桥传递到后桥，四个胶轮和四个叶轮其中每一个胶轮和一个叶轮构成一组轮胎共组成四组轮胎，每组轮胎都是胶轮在外侧而叶轮在内侧，每一组轮胎的胶轮及叶轮均通过转轴连接至同一个减速箱上，通过减速箱与驱动轴连接，每组轮胎连同其减速箱能够绕驱动轴摆动，通过液压摆缸控制减速箱和轮组的位置，从而实现水旱作业两种不同工况下的胶轮与叶轮下落和提升转换；在旱地工作时，液压控制系统驱动液压摆缸，通过液压摆缸的齿条带动齿圆逆时针转动到旱地作业位置，实现减速箱的摆动从而实现胶轮落下，叶轮抬起的切换；在水田工作时，液压控制系统驱动液压摆缸，通过液压摆缸的齿条带动齿圆顺时针转动到水田作业位置，实现减速箱的摆动从而实现胶轮抬起，叶轮落下的切换，从而实现在旱地行走或作业时，通过四个胶轮驱动，水田行走或作业时，通过四个叶轮驱动；每组轮胎的输出轴上均有刹车系统，能够快速制动。

如上所述的新型四轮驱动水旱两用拖拉机，其特征在于，所述拖拉机还包括驱动齿轮、滑动齿轮、驱动轴、减速箱体、动力切换离合器、齿轮组、胶轮驱动轴和叶轮驱动轴；在旱地作业时，液压控制系统控制驱动齿轮驱动滑动齿轮，通过动力切换离合器，将驱动轴的动力通过齿轮组传递到胶轮驱动轴上；在水田作业时，液压系统控制驱动齿轮驱动滑动齿轮，通过动力切换离合器，将驱动轴的动力通过齿轮组传递到叶轮驱动轴上。

如上所述的新型四轮驱动水旱两用拖拉机，其特征在于，所述拖拉机包括排气管、发动机罩、外罩、农具悬挂和后视镜，发动机罩和排气管在发动机上方，外罩和后视镜在拖拉机中部，农具悬挂在拖拉机尾部。

本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明的新型四轮驱动水旱两用拖拉机适用于水田、旱地作业，同时能在水旱两种工况间自如转换；能自行调整以适应不同泥脚深度和承载能力的水田；在公路和湖田滩涂可作为运输工具使用；机、电、液一体化，并具有一定的智能化水平；高工作效率及良好的可操作性。

附图说明

图1是本发明总体结构示意图；

图2是换轮过程示意图；

图3是胶轮位置转换结构示意图；

图4是叶轮位置转换结构示意图；

图5是减速箱结构示意图；

图6是旱地工作状态示意图；

图7是图6的俯视图；

图8是水田工作状态示意图。

以上图中序号注释如下：1.发动机，2.发动机离合器，3.发动机变速箱，4.转向离合器，5.方向机，6.座椅，7.同步齿形带，8.刹车系统，9.胶轮，10.减速箱，11.叶轮，12.船体，13.液压摆缸，14.齿圆，15.驱动齿轮，16.滑动齿轮，17.驱动轴，18.减速箱体，19.动力切换离合器，20.齿轮组，21.胶轮驱动轴，22.叶轮驱动轴，23.排气管，24.发动机罩，25.外罩，26.农具悬挂，27.后视镜。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内。

如下图1、图2所示，四轮驱动水旱两用拖拉机主要组成部件是：发动机1、发动机离合器2、发动机变速箱3、前桥、后桥、方向机5和转向离合器4、船体12、减速箱10、胶轮9、叶轮11、刹车系统8、液压控制系统和电气控制系统。

在整体流线型船体12上通过刚体结构固定发动机1、发动机离合器2、发动机变速箱3为整个系统提供机械动力和液压动力。在座椅6上前方和下方为方向机5和转向离合器4，它们控制行进方向。通过同步齿形带7，动力从前桥传递到后桥，每个轮子输出轴上均有刹车系统8，能够快速制动。液压摆缸13、齿圆14是实现换轮动作的关键零部件。四个胶轮9、减速箱10组成了旱地行走机构，四个叶轮11、减速箱10组成了水田行走机构。液压摆缸13和齿圆14组成了换轮位置切换机构。驱动齿轮15、滑动齿轮16、驱动轴17、减速箱体18和动力切换离合器19组成了换轮动力切换机构。发动机罩24和排气管23在发动机上方，外罩25和后视镜27在拖拉机中部，农具悬挂26在拖拉机尾部。

发动机1通过发动机离合器2和发动机变速箱3将动力传至前桥，前桥通过同步齿形带7将动力传至后桥，后桥中间有差速器，后桥通过减速箱10将动力传至胶轮9和叶轮11。方向机5通过液压缸控制前桥左右两个转向离合器4，实现转向。刹车通过液压缸对四个刹车系统8控制，实现四个刹车系统8单个或同时进行刹车。

旱地行走或作业时，通过四个胶轮9驱动；水田行走或作业时，通过四个叶轮11驱动。一个胶轮9和一个叶轮11为一个轮组，分别安装在减速箱10上，通过减速箱10与驱动轴连接。每组轮组连同其减速箱10可以绕驱动轴摆动，通过液压摆缸13控制减速箱10和轮组的位置，从而实现水旱作业两种不同工况下的胶轮9与叶轮11下落和提升转换。每个减速箱10上有一个液压缸控制的离合器，在不同工况下可分别将动力传递至胶轮9或叶轮11。并能够根据泥脚深浅，通过控制机构调整叶轮11的入泥深度。此外，驾驶员座椅6可以前后移动来自动调节重心，以利于拖拉机行走作业的平顺性。

图3为胶轮9、叶轮11位置切换示意图，图4为胶轮9、叶轮11动力切换结构示意图。图5为是减速箱结构示意图。根据作业工况，在旱地工作时，液压系统驱动液压摆缸13，通过液压摆缸13的齿条带动齿圆14逆时针转动到旱地作业位置，实现减速箱10的摆动从而实现胶轮9落下，叶轮11抬起的切换；在水田工作时，液压系统驱动液压摆缸13，通过液压摆缸13的齿条带动齿圆14顺时针转动到旱地作业位置，实现减速箱10的摆动从而实现胶轮9抬起，叶轮11落下的切换。在位置切换的同时，如图4、图5所示，液压控制系统同时控制动力切换。在旱地作业时，液压控制系统驱动滑动齿轮16，通过动力切换离合器19，将驱动轴17的动力通过齿轮组20传递到胶轮驱动轴21上；在水田作业时，液压控制系统驱动滑动齿轮16，通过动力切换离合器19，将驱动轴17的动力通过齿轮组20传递到叶轮驱动轴22上。

如图6、图7、图8所示，图6为旱地作业时胶轮9、叶轮11的位置状态，图8为水田作业时胶轮9、叶轮11的位置状态。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (3)

1.一种新型四轮驱动水旱两用拖拉机，所述拖拉机的组成部件包括：发动机(1)、发动机离合器(2)、发动机变速箱(3)、转向离合器(4)、方向机(5)、座椅(6)、同步齿形带(7)、刹车系统(8)、四个胶轮(9)、减速箱(10)、四个叶轮(11)、船体(12)、液压摆缸(13)、齿圆(14)、前桥、后桥、液压控制系统和电气控制系统，其特征在于：

在船体(12)上通过刚体结构固定发动机(1)、发动机离合器(2)、发动机变速箱(3)为整个系统提供机械动力和液压动力；在座椅(6)上前方和下方为方向机(5)和转向离合器(4)，方向机(5)和转向离合器(4)控制行进方向；通过同步齿形带(7)，动力从前桥传递到后桥，四个胶轮(9)和四个叶轮(11)其中每一个胶轮(9)和一个叶轮(11)构成一组轮胎共组成四组轮胎，每组轮胎都是胶轮(9)在外侧而叶轮(11)在内侧，每一组轮胎的胶轮(9)及叶轮(11)均通过转轴连接至同一个减速箱(10)上，通过减速箱(10)与驱动轴连接，每组轮胎连同其减速箱能够绕驱动轴摆动，通过液压摆缸(13)控制减速箱和轮组的位置，从而实现水旱作业两种不同工况下的胶轮(9)与叶轮(11)下落和提升转换；在旱地工作时，液压控制系统驱动液压摆缸(13)，通过液压摆缸(13)的齿条带动齿圆(14)逆时针转动到旱地作业位置，实现减速箱(10)的摆动从而实现胶轮(9)落下，叶轮(11)抬起的切换；在水田工作时，液压控制系统驱动液压摆缸(13)，通过液压摆缸(13)的齿条带动齿圆(14)顺时针转动到水田作业位置，实现减速箱(10)的摆动从而实现胶轮(9)抬起，叶轮(11)落下的切换，从而实现在旱地行走或作业时，通过四个胶轮(9)驱动，水田行走或作业时，通过四个叶轮(11)驱动；每组轮胎的输出轴上均有刹车系统(8)，能够快速制动。

2.根据权利要求1所述的新型四轮驱动水旱两用拖拉机，其特征在于，所述拖拉机还包括驱动齿轮(15)、滑动齿轮(16)、驱动轴(17)、减速箱体(18)、动力切换离合器(19)、齿轮组(20)、胶轮驱动轴(21)和叶轮驱动轴(22)；在旱地作业时，液压控制系统控制驱动齿轮(15)驱动滑动齿轮(16)，通过动力切换离合器(19)，将驱动轴(17)的动力通过齿轮组(20)传递到胶轮驱动轴(21)上；在水田作业时，液压系统控制驱动齿轮(15)驱动滑动齿轮(16)，通过动力切换离合器(19)，将驱动轴(17)的动力通过齿轮组(20)传递到叶轮驱动轴(22)上。

3.根据权利要求1所述的新型四轮驱动水旱两用拖拉机，其特征在于，所述拖拉机包括排气管(23)、发动机罩(24)、外罩(25)、农具悬挂(26)和后视镜(27)，发动机罩(24)和排气管(23)在发动机(1)上方，外罩(25)和后视镜(27)在拖拉机中部，农具悬挂(26)在拖拉机尾部。