CN1040477A - 农作车车架及相应车轮轨系的设计方案 - Google Patents

Abstract

农作车车架及相应车轮轨系的设计方案是关于农田作业机械化方法的一种新方案。它主要包括：变架及固架农作车车架，与它们相应的凹槽式车轮、转碗和T字形等转向轨以及断面为超半圆形、等腰梯形等行驶轨的设计、行驶轨的交叉式以及非交叉式的设置方式、土石结构轨系的构筑方法和供农具在车上主动转向的圆盘设计。变架农作车可在轨距宽窄不一的轨道上行驶及转各种弯道，适用于大块及小块、方形及一切非方形田的作业；固架农作车可在直轨上行驶及转直角弯。适用于小块及大块的各种方形田。

Description

本发明是关于实现农田作业机械化方法的一种新的方案。

的用拖拉机悬挂装载或牵引着各式农具在田中作业的方法不可避免地存在着①农机在作业中的偏行，②农机作业的深度不一致，③农机转弯困难，④农机对土壤的严重刨刮和压实等诸多弊病。

尽管有学者提出用拖拉机在田中行驶时留出两条不作业地带以作农机行驶的固定通道，或在田中用多孔石作填料构筑成低于或平行于田面的通道以作农机行驶作业的固定通道的方法来进行农田作业，但这些方法仍避免不了上述①、③两方面的缺点。

而传统的将飞机用于农田作业的方法，虽然在某些项目，例如直播、喷施化肥、农药等方面具有不可否认的优越性，但我们又遗憾地看到其适用范围的明显局限性。它仅限于可用在某些项目，相当多的重要项目，例如田间的犁、耙、收获等工作则根本无法进行;而且，迄今为止，飞机的作业方法还直接受地理环境的限制，它只适用于大面积的平原地区，而我们知道，非平原地区的农田面积在整个地球上农田总面积中所占的比例是不容我们有丝毫忽视的。除此之外，飞机的作业方法还受气候的限制。

综上所述，从问题的实质看，彻底解决农田作业机械化所面临的困难的最根本、最可靠的方法只有采用在田中设置其轨道面高于田面的固定通道方法，尽管这要付出较大的代价，但除此别无他法。

基于这些状况，苏、澳、美、英、日、波兰等一些国家于是兴起了农田作业桥（也叫桥式车）的研究，并取得了一些令人振奋的成就，例如，有不少学者报道已经实验证实，采用桥式车作业后，用工量成倍的减少，而作物的产量却有成倍的增加。

但是，已有的桥式车在田中的轨道或水泥路上行驶作业的方法，由于其桥身的建造规模往往太大（横跨作业区的跨度约10-30m）的限制，更主要的是由于其桥式车车架、行走系的结构及供其行驶的轨道、道路的构筑设置存在的问题，一则使桥式车转弯性能和农具转向性能不良，因而只适用于大块的方形田的作业，它们对于小块田以及非方形田的作业均表现出无能为力;二则使轨道道路的构筑成本巨大及一旦建成便不易修改，影响了桥式车作业方法的应用推广。

本发明的目的，是为了提供一类方便车体转弯、农具转向的，从而既适用于方形田的作业，又适用于各种非方形田的作业，既适用于大块田的作业，又适用于小块田作业的农作车的车架及与它们相应的车轮、轨系的设计方案，并在相应的轨系设计中，提供一种较为简便价廉又易改建的轨道构筑方法。

本发明的主要内容是：变架农作车车架及相应车轮和轨系的设计、固架农作车车架及相应车轮和轨系的设计。下面分别叙述它们的设计方案，并对其意义和用途进行分析说明。

一，变架农作车车架及相应车轮、轨系的设计以及它们的意义和用途：

（一）变架农作车车架的设计：

车架主要由水平安置的横架件和垂直安置的竖架件组成。

1.横架件：横架件主要由内、外套件，内套件等长伸缩调节齿轮、横-竖连接套、挡圈、中央轴组成。车架的平面主要由若干横架件组成。位于车架平面边缘的叫周边横架件，位于周边横架件内侧的叫中间横架件。中间横架件主要起承载部份机构的作用。周边横架件除有承载部分机构的作用外，还起着规定农作车车架平 面形状的作用。每一横架件的长度都是可伸缩的。每一件横架件的基本结构均由三节或三节以上的数节套件组成。套件可是圆筒、条盒、扁盒状，最中心的套件可以是实心的。按套件横断面形状细分，套件有回字形，口字形，口字内花键形（ ），花键形（ ），口字内单圆形（

），圆形（◎），口字内双圆形（

），口字内凸圆形（

），凸圆形（ ），口字内凹圆形（

），凹圆形（ ）等形式。其中的口字内单圆形及圆形形式横套件中的外套件是可绕轴心旋转的，其余形式的外套件是不能绕轴心旋转的。每件横架件中位于最外侧的套件叫中央套件，其内面的套件叫内套件。在一件横架件中，内套件可有两件或两件以上，由外到内依次可称内套件1.内套件2……。每件横架件在伸缩时，中央套件是不主动相对于内套件伸缩的，横架件长度的改变是由中央套件内的内套件从中央套件的两端同时等长伸缩实现的。为了使中央套件内的内套件能同时等长地从中央套件的两端伸缩，内套件上的一侧可为纵向地有齿，以便配合安装在中央套件上的内套件等长伸缩调节齿轮进行自动调节控制。内套件等长伸缩调节齿轮可以是二个齿轮或二个齿轮以上齿轮组合而成的轮系，并可借用链条传动参与组合。为了在必要时可锁定部份或全部横架件使不能伸缩，在横架件的各套件上可有锁定孔以便用插销锁定，但也可用控制中央套件上的内套件等长伸缩调节齿轮的方法对横架件的长度进行锁定。横架件中套件间的相对移动，可采用滚动式的，也可为滑动式的。为了防止套件过度伸出，安置有挡圈。为了便于在横架件的中央套件上安装机件，横架件的中央套件的表面最好为平面。中间横架件的中央套件的平面形状可有方形、圆形、不规则形等多种形式。有交叉的中间横架件的中央套件可为可绕轴心旋转的，也可为不可绕轴心旋转的。 但无交叉的中间横架件的中央套件必须是不可绕轴心旋转的。中间横架件如为两件或两件以上而且相互间有交叉的可在中央套件的交叉点开孔，孔中插入中央轴活动连接，该中央轴可用作安装一些其他部件用（例如将圆盘的中央孔套在此轴上等），内套件有齿的一侧可开贯穿滑槽。相互有交叉的中间横架件，为了使交叉的上、下横架件的中央套件能自由相对移动，可在下层中央套件的上部或上层中央套件的下部安置滚珠或滚柱。每件周边横架件的两端，均有一内套件的外侧端借连接套与竖架件的外竖套的上部以转动副的方式相连接，这种连接套可称之为横-竖连接套。竖架件的外竖套能在此连接套中作360度平面范围内的任意角转动。为了使车架稳固不倾斜，这些连接套应尽量为管筒状（即套壁的高度要足够）而且坚实，连接套的内壁与其相邻接的竖架件外竖套外壁间的间隙要尽可能小，也就是说衔接的精确度要尽可能高，但此种邻接既可是直接的，也可是间接式的-即可采用滑动式或滚动轴承式的。横-竖连接套的上下端有挡圈。为了使与同一竖架件相连接的两件或三件的横架件当与竖架件连接后高度一致，横-竖连接套可分为单圈式的及双圈式的两种。可根据变架农作车的种类，灵活选用横-竖连接套的种类。例如在周边横架件为四件，中间横架件为两件且这两件需作十字形交叉时，周边横架件的横-竖连接套可均用单圈式的，使该变架农作车的周边横架件与竖架件连接后，左右侧的周边横架件相对于前后侧的周边横架件的高度不同，以便使两端与周边横架件的中央套件相连接的该两件需作十字形交叉的中间横架件一件高、一件低，便于交叉安置。

某些中间横架件的端头也需有内套件的外侧端借连接套与竖架件的外竖套的上部相连接。如上所述，某些中间横架件的端头，需 有内套件的外侧端与周边横架件的中央套件相连接，这种连接也是活动性的转动副式的连接。横架件的件数、组合形式及横架件上的其它一些有关设施决定着变架农作车的分类。变架农作车的种类：如按横架件的层数分，有双层的及单层的两种;依横架件上有无供农具主动转向的圆轨和圆盘，分有盘式和无盘式两种;如根据车轮数分，可有三轮型、四轮型两种。如依周边横架件的件数和组合形式分，以单层横架件的变架农作车为例，有两件的ㄒ字形、三件的三角形（△）和四件的方形（□）、

字形四大类。如依周边横架件与中间横架件的合计总件数和组合形式分，以单层横架件的变架农作车为例，则可分四件的双三角型（ ），五件的日字形、斜日字形（

）、用字形，六件的田字形及目字形，七件的双目字形（

），八件的口井字形（

）等多种类型。以上各型变架农作车的结构和性能，除有盘式与无盘式的有较大区别外，其余的其实质均相近似。

2.竖架件：装配好了的竖架件的大体外形是柱状，它与地面垂直安置。竖架件主要由外竖套、内竖套及其上的锁定孔、插销、车轮转向绞索（或链）套环、农具作业幅宽调节器拉钩套环组成。外竖套及内竖套可均为圆筒，也可为其他样式，不论是什么样式，其原则是：①外竖套的上部的外形必须是圆柱形，②内、外竖套均必须是空心体，且内竖套的上部约至少2/3的外形与外竖套的内空形状相一致以便相互套叠和伸缩。内竖套套入外竖套的中空内。内竖套的下部中空供安装车轮用，其余中空供安装液压马达及与其相联的软管用。每一竖架件的高度都是可调的，并可固定的，即内、外竖套的相套叠部份可在一定范围内相对上下移动，并开有锁定孔，以便按作业需要升高或降低与其相连接的横架件的高度（如当犁、 耙、种时降低，作物茎杆较高时施药时提高），并在锁定孔内插入插销将内外竖套联结成一整体固定横架件高度。当然也可用液压装置的方式调节控制竖架件的高度。竖架件高度的升降具体地是由将外竖套相对于内竖套升高或降低实现的。外竖套的上端附近安有车轮转向绞索套环和农具作业幅宽调节器拉钩套环。这些套环也可作调整横架件高度时不使外竖套下落使用。

（二）与变架农作车车架相应的车轮的设计：

车轮借轮轴安装在竖架件内竖套的下部中空内。每只车轮均为驱动轮。关于车轮的驱动方式问题：在作了详细的研究之后，发现如采用机械式的，因将使结构复杂且工作性能不十分可靠及存在对车架的稳定性的不利因素等其他弊端而不适宜;如采用液压式的，则简便而可靠，可以免除与车轮驱动有关的机械式制动器、离合器、变速器、倒档机构（但如欲用较小的液压泵和液压马达而低速时获得较大的车轮驱动扭矩，可将液压系统与多速齿轮箱结合使用）。液压马达可安装在车轮内部或内竖套的中空内。横架件上的油泵发出的动力可经由软管传递到各个车轮相关的液压马达。车轮的轮面有由凹槽壁、凹槽底组成的纵向凹槽（即车轮的大体外形近似于哑铃状，也可称这种车轮为凹槽式车轮），车轮以此凹槽骑跨在轨上行驶。凹槽的宽度为等于与其相应的轨的宽度。凹槽的深度以一般情况下不易出轨为宜，因此凹槽如为或近似圆形则凹槽为超半圆的深度。凹槽的形状与与其相应的轨道的轨面相吻合。为了增加车轮对轨的附着力，除凹槽壁与轨外侧沿的接触部分为金属质外，凹槽与轨面接触的其余部份为橡胶质。为了便于车轮能在公路和田块之间的路上行驶，凹槽壁的周面即触地部分为橡胶质。车轮的所有橡胶部分可为充气轮胎。车轮的直径以车轮转向时不刮倒周围作物为宜。每只车轮 均可随外竖套的转动而作任意角度转向。车轮的主动转向与定向由操纵台发出的转向拉杆经转向绞索（或绞链）转动与定住竖架件的内、外竖套实现。车轮的被动转向是在车轮主动转向机构规定了大方向的前提下由轨道导向实现。

（三）变架农作车其他机构在车架上的安置：

1.架驶座与操纵台：依变架农作车的种类及适用范围和特征，架驶座与操纵台的安置有以下几种：一种是安置在中间横架件的中央套件上，适用于无盘式变架农作车，缺点是占据了农作车部分中央承载平面。第二种是安置在中间横架件中央套件上的圆轨上的圆盘上，适用于有盘式变架农作车，其缺点也是占据了车架部分中央承载平面。第三种是安置在周边横架件或中间横架架件与竖架件外套相连接的连接套的外侧延展部分上，此较适用于三轮式变架农作车。第四种是安置在一侧的周边横架件的中央套件上，此可用于各    作车，此方式的伏点与第三种方式一样，即不占据农作车的中央承载平面。

2.原动机构：原动机构指内燃机或电动机或蒸气机或太阳能发动机。其安置位置一般与操纵台、架驶座相同，即都可在同一部件上，以使操纵台与中央传动主动件等被操纵机构的相关位置稳定利于操纵控制。如果不是这样，那么与之有关的操纵杆等操纵件就必须是长度可调的。

3.原动机的变速机构：安装在原动机构的动力输出端。原动机所产生的动力通过变速箱传递给中央传动主动件。变速机构也可采用魔轮式的。变速机构所在部件与原动机同。

4.中央传动主动件：指原动机构的变速机构的动力输出端，安装位置同原动机构。

5.车轮液压驱动系统的油泵：安装位置与中央传动主动件相同。

6.车轮液压驱动系统的油泵与各驱动轮液压马达间的传动件：是具有足够长度的软管，由油泵通向各竖架件的内竖套内。

7.农具安装：其安置必须是可替换式的，多数农具应是悬挂式的。农具的具体的安装位置，要依变架农作车的种类及其他一些构件的安置位置而定。如果驾驶座、操纵台未占据车架平面的中部，各种农具可在车架主平面的整个范围内选择安置。驾驶座、操纵台安置在中间横架件中央套件上的无盘式变架农作车的农具安置位置是：收获时置于车架平面的前部、侧部和后部，其他作业时置于车架平面的后部和侧部。有盘式变架农作车的农具是安置在圆轨上的圆盘上。圆轨设置在中间横架件的中央套件上，与中央套件紧固联结。圆轨和中央轴支承着圆盘，圆盘可作360度的顺时和反时旋转（圆轨、圆盘的设计与固架农作车车架部份所述的圆轨和圆盘相同）。动力机构启动圆盘，加上圆盘上的液压或机械式农具的升降装置的作用，农具便可按作业需要象旋转炮塔上的炮筒一样左右前后转动和升降。

8.动力输出装置：指中央传动主动件与农具之间的传动件，既可采用机械式的，也可采取液压式的，其安置一般与农具同在一个部件上。

9.农具作业幅宽的调节机构：安置在变架农作车上的农具必须是作业幅宽可调式的。农具的作业幅宽由在农具的两端从农具作业幅宽调节器发出的栓件栓在左右两竖架件外竖套上的栓环上，由两侧竖架件的间距进行控制调节。

10、车架上机构的繁化与简化：如欲实现变架农作车的行驶作 业完全自动化，必须在车架上安置电脑，光电控制设备及向电脑输入预编好的行程作业程序。反之，如欲实现人力的变架农作车，则可保留液压系统简化其他一些机构。

（四）与变架农作车车架、车轮相应轨系的设计：

包括供变架农作车车轮行驶的行驶轨及转向用的转向轨及其配件的设计，以及行驶轨在田中的设置方式、轨的构造材料和建筑方法、轨在田中的固定方式。

1.行驶轨的形状：行驶轨的横切面是：如是土石结构的为等腰梯形（

）、等腰圆顶梯形（ ），其他材料的可为圆顶方形（ ）、蘑菇形（

）、圆形（○）、超半圆形（

）。为增加附着力，轨面为糙面。轨面高于田面5-60厘米。为了方便农田排水、灌水、行驶轨间隔性地开设过水洞。

2.转向轨及其配件：转向轨分ㄒ字形转向轨、一字形转向轨及转碗三种。ㄒ形转向轨正视为ㄒ字形，其水平部分与垂直部分相交处为紧固结构。ㄒ形转向轨水平部分的横断面形状种类、在田中安装后的轨面高度及轨面要求与行驶轨相同。ㄒ形转向轨水平部分的两端为凸弧斜切面。与ㄒ形转向轨水平部分两端相衔接的行驶轨的端头是凹弧斜切面。ㄒ形转向轨的垂直部分为圆柱状，且下端为水平切面或呈圆珠状。转向轨的配件包括ㄒ形转向轨的配件、一形转向轨配件、转碗的配件以及安全挡件。ㄒ形转向轨的配件为平底或平底上有滚珠的竖孔件，竖孔底及壁必须坚实。此竖孔件的下部埋入田中，其上部竖孔的开口处高于田面，装配时ㄒ形转向轨的垂直部分插入此竖孔中。车轮驶至ㄒ形转向轨的水平部分上面停住后可转向，转向时，ㄒ形转向轨的垂直部分随车轮一起旋转当ㄒ形转向轨水平部分的斜切面端头与行驶轨的斜切面端头吻合，车轮即可驶 入新的行驶轨中。一字形转向轨的实质是ㄒ形转向轨的另一形式。一形转向轨是在一根长约10-30厘米的短轨的中部开一个不贯穿的洞，其配件为一实体性的底座上有一根垂直向上的坚实的固定的轴，装配时该轴的上端插入一字形转向轨中部的洞中，一字形转向轨即可绕该轴作旋转运动。一字形转向轨的横断面形状及在田中安装后轨面高度与ㄒ形转向轨水平部分相同。转碗为浅碗状的一短段凹轨，该“浅碗”的直径略大于车轮的厚度，车轮在这圆形浅碗状凹坑内可转动。转碗依是否有缺口而分为有缺口无缺口的两种，依是否随在其上转向的车轮而旋转又可分为固定性的及活动性的两种。固定性地安置在田中的转碗除必要时应该设置安全挡件外不需其他配件。活动性的转碗为当车轮在其上转向时转碗随车轮一起旋转，此种转碗必须是有缺口的，由于车轮转向时它要旋转，因此其下部必须有允许其旋转的配件。固定性的转碗也可为有缺口的。安全挡件是为了使车轮不致在弯道处、特别是在弯度较大的弯道处驶过头出轨而在ㄒ形、一形转向轨或转碗的端头外的田中安置的对车轮起阻挡性作用的挡体，此挡体垂直固定埋入田中，高度略超过车轮半径，宽度等于或略大于车轮厚度。

3.行驶轨在田中的设置方式：分为交叉轨和非交叉轨两大类。交叉轨是指轨道有交叉的轨。交叉轨依其两轨相交叉所形成的交角是直角还是斜角而分为直角弯式交叉轨及斜角弯式交叉轨两类。直角弯式交叉轨（例如 形）适用于方形田。斜角弯式交叉轨有多种类型，但其基本形式是斜交叉的斜开字形（如

等）。斜角弯式交叉轨适用于面积形状的周边为直线性或近似直线性相交而有明显交角的非方形田。非交叉轨分为并行式双轨和一 根到底式的环轨两种（一根到底式的环轨具有涡线性质）。并行式双轨适用于窄小的方形田和窄小的非方形田。一根到底式的环轨分为交角弯式环轨及非交角弯式环轨两种。交角弯式环轨即指有交角性弯道的环轨，交角弯即指轨道的弯道是由轨道突然改变方向形成的弯道。交角弯式环轨的弯道是由弯道处前后轨道的明显交角所形成的。依弯道处的轨道交角是直角还是斜角，又将交角弯式环轨分为直角弯式交角性环轨（例如回形针形： ）及斜角弯式交角性环轨（例如开口三角形：

、开口梯形：

）两种。直角弯式交角性环轨适用于方形田，斜角弯式交角性环轨适用于面积形状的周边为直线性或近似直线性相交的有明显交角的非方形田。非交角弯式环轨即指其弯道处的轨道的方向是逐渐改变的，没有明显的交角，没有由轨道突然改变方向所形成的转折性弯道。非交角弯式环轨的弯道为弧形、圆形或近似弧形、圆形的弯道。非交角弯式环轨适用于面积形状的周边为或近似为弧形、圆形相交的非方形田。对于面积形状的周边既有交角性相交又有弧形、圆形或近似弧形、圆形相交的非方形田，可综合性地选择设置交叉轨和环轨，也可单用环轨。在具体的某一块田中，可单用上述轨道设置中的某一种，也可根据田面形状选择上述轨道设置中的二种或二种以上的方式综合性地对行驶轨进行设置。概括而言，依田的平面形状及在该田中行驶作业的变架农作车的种类，行驶轨在田中的设置可按以下原则实行：①在方形田中，如用有盘式变架农作车作业，应设置直角弯式交叉轨;如用无盘式变架农作车作业，可设置直角弯式环轨，也可设置直角弯式交叉轨，也可两者结合设置。②在周边有明显交角的非方形田中，如用有盘式变架农作车作业，应设置斜角弯式交叉轨;如用无盘式变架农作车作业，可设置斜角弯式环轨，也可设置斜角弯式交叉轨， 也可两者结合设置。③在周边为或近似弧形、圆形相交的非方形田中，应设置非交角弯式环轨，其终端也可结合设置少量交叉轨，无盘及有盘式变架农作车均可在其上作业。④在窄小的方形及非方形田中，应设置并行式双轨，无盘及有盘式变架农作车均可在其上作业。由上述六种行驶轨的设置中可以看出，非交叉轨适用性最强，可用于一切形状的田;同时也可看出，无盘式变架农作车能适用于各种非交叉轨和交叉轨，因此也适用于一切形状的田。当然，有盘式变架农作车也适用于各种交叉和非交叉轨和一切形状的田，但它的结构比无盘式复杂。交叉轨和非交叉轨的优缺点：交叉轨的优点是车身转弯快;缺点是农具作业将受到两轨距间的中间轨的干涉。非交叉轨的优点是：农具作业区域始终无中间轨干涉;缺点是无盘式变架农作车在非交叉轨中的环轨上作过渡式转弯较费时。

4.轨的构造材料和建筑方法：行驶轨可为金属、水泥、陶瓷、木料、竹、烧结砖、硬塑料、石料、土。ㄒ形及一形转向轨和转碗可为金属、水泥、陶瓷、木料、硬塑料、石料。ㄒ形及一形转向轨的配件可用水泥、木料、硬塑料、烧结砖、石料。滚珠可为金属、石料、水泥、陶瓷。安全挡件可为水泥、石料。

可以多用土石结构的轨道。土石结构的轨道即指行驶轨为将土夯实而成的高于田面的硬土埂（其硬度当车轮多次碾压后还会增高），在急及较急的弯道处安置石质转碗或石质的ㄒ形、一形转向轨，必要时安置石质的安全挡件;行驶轨每间隔一定距离用石块搭一个过水洞;为了增强土轨的坚固性和减少车轮在其上摩擦以及雨水浇淋造成的泥土损失，可在轨上植草。土石结构的行驶轨和转向轨及其配件既可用于方形田也可用于非方形田，既可供各式变架农作车使用也可供固架农作车使用。土石结构的整个轨系可以根本不用金属 及其他非土石材料而大大减少轨道的用材成本，因其构筑的容易性又可大大减少轨道的建筑用工成本，而且一旦情况变化要将轨道改型或改建也非常容易。

5.轨在田中的固定方式：根据轨的构成材料的不同可选择采用地面构筑间有孔洞式、深根式、深根间有孔洞式、架桥式、插定式。例如用土石构成的行驶轨可用地面构筑间有孔洞式，钢筋混凝土的行驶轨可用深根间有孔洞式、插定式，金属木料竹料的行驶轨可用架桥式。转向轨的基座、石洞的基座及安全挡件的基座可用深根式。

（五）变架农作车车架及相应车轮、轨系设计的意义和用途：

这些设计为变架农作车的研制成功和推广应用打下了基础，以这些设计为基础研制而成的变架农作车将具有以下工作性能：

由于变架农作车的横架件的长度是可伸缩的，变架农作车的车架形状可在行驶中依照轮距的改变而改变，变架农作车的轮距即可随轨距的改变而改变，因此，变架农作车可在轨距宽窄不一的不规则轨道上行驶，这使变架农作车可在非交叉的一根到底式的非交角弯式环轨上行驶并转各种弯。当单纯为了使变架农作车在轨距不规则的轨道上能更顺利地行驶时，可以将变架农作车两侧的横架件的长度锁定，然后只驱动前轮或只驱动后轮将变架农作车拉着走或推着走（此是指四轮式的。如是三轮式的，则只须锁定三角形车架平面的任意一只角，然后三轮驱动或一侧双轮驱动便可）。变架农作车允许驾驶员根据需要使某些或某只车轮停驶而某些或某只车轮行驶，变架农作车的每只车轮都可在转向轨上作任意角转向，因此，变架农作车既可在交叉轨上用侧身式的转弯方法以及环转式的转弯方法转直角弯及各种斜角弯，也可在非交叉的交角弯式环轨上用将车轮在同侧轨道上向弯道的一方逐步过渡的过渡式转弯方法转各种交角弯。 由于变架农作车上的作业幅宽可调式农具的作业幅宽可由两侧的竖架件或可伸缩的横架件控制调节，变架农作车可在轨距不规则的轨道上行驶，变架农作车的全部横架件的长度也可锁定从而使变架农作车能在轨距不变的轨道上行驶，变架农作车可以是某只或某些车轮停驶而某些或某只车轮行驶，因此，变架农作车能对斜角地头及地段作业，能在转弯时作业，能在轨距规则及不规则的轨道上行驶作业，变架农作车的农具的作业幅宽的调节可符合作业要求，能对方形及非方形田的全部面积进行全面积作业而不留空白。当变架农作车在各种非交叉轨上行驶作业时，由于其前进方向始终不变，故变架农作车上的农具不需转向。当变架农作车在各种交叉轨上行驶作业时，农具的转向就由前述的将农具安放在横架件上的圆轨上或圆盘上的方法解决;应当特别指出的是，前述的变架农作车在交叉轨上的环转式转弯方法即指变架农作车可在交叉轨中的纵向轨与横向轨所组成的口字形或近似口字形的密闭式轨道上以三只车轮或四只车轮同时或先后绕该种轨道环转行驶的方法将整个车身掉转方向，从而也使农具转向，这一特性可使变架农作车能方便地对任何形状的田的最后地块进行作业，也使无盘式变架农作车可在各种交叉轨上转弯行驶作业。由于变架农作车上安置的农具是可替换式的，因此变架农作车许可根据当时的作业需要选择安置各种农田作业农具。此外，可用在轨上作标记结合锁定变架农作车车架的方法使变架农作车在方形田的同一地段的前后两次及多次的农具作业行迹相一致;可用在轨上作标记以及锁定变架农作车车架平面的任意一只角的方法使变架农作车在非方形田的同一地段的前后两次及多次的农具作业行迹相一致。对于平原区域的方形田，可尽量延伸直轨，即直轨可从此一块直接延伸到彼一块。使高度差别不大的田块块块 相连，有利于减少横轨和弯道，提高农作车工作效率。

综合以上，可将变架农作车工作性能的主要特征归纳为以下几点：

①    能转各种弯，并在转弯时作业，能适用于各种设置方式的轨道;

②    能在轨距规则及不规则的轨道上行驶并作业;

③    作业幅宽可调式农具的安置方向、转向以及作业幅宽的调节可符合作业的要求;

④    能对斜角地头及地段作业;

⑤    能对方形田及非方形田的全部面积进行作业而不留空白;

⑥    能使农具在方形及非方形田上的前后两次及多次作业的行迹相一致;

⑦    可在车架上根据需要安置犁、耙、种、施肥、施药、中耕、收获等各种农田作业农具;

⑧由于具有上述性能，所以变架农作车既适用于方形田的各种各种非方形田的各种作业;既适用于大块田的各种作业适用于小块田的各种作业;所以换言之，也可称变架农作车为万能农作车。

二、固架农作车车架及相应车轮、轨系的设计以及它们的意义和用途：

（一）固架农作车车架及与此车架相应的车轮的设计：

固架农作车的车架也主要由水平安置的横架件和垂直安置的竖架件组成。

固架农作车车架的平面形状为固定的方形，构成车架平面形状的横架件可以是一块整块的或上下两块各自为一整块的形状为固定 方形的底板。此方形底板的四个角上开有与竖架件上部外竖套的外周直径相等大的孔，此孔为圆管状。安装时，方形底板四只角上的此圆管状孔即活动性地套在四件竖架件外竖套的上部。安装后，固架农作车的四件竖架件可以在此孔内转动（即底板四角与竖架件是转动副的形式连接的），在田中轨道上，一部固架农作车的所有竖架件在此孔内的转动是在车轮转向机构的控制下同步地进行的。固架农作车的高度是可调的，随着竖架件的升高和降低，方形底板也升高和降低。每一竖架件的下部均安有驱动车轮。四只驱动车轮的触轨点的连线所构成的图形为方形，此方形图形的两条边线的长度必须与供其行驶用的纵向轨轨距和横向轨轨距相等，车轮在高于田面的轨道上行驶。固架农作车在行驶作业中及转弯时轮距始终不变，车架的平面形状不变，“固架”二字即由此而来。每一固架农作车必须有圆轨和一个圆盘。圆轨安装在底板上面的主平面上，圆轨与底板紧固联结。圆轨可为同心圆式的两个或多个，也可是单个。圆轨上是圆盘，圆盘的下面正对圆轨处有滚动行走装置供圆盘在圆轨上旋转。圆盘的中央孔套在与底板的中央紧固联结的中央轴上，圆盘可经盘转齿轮与中央轴的主动齿轮的啮合而绕此轴转动。圆盘上及底板上相对地开有孔洞，以便必要时插入插销固定圆盘使不能绕此轴转动。圆盘的转动也可经驱动圆盘的周沿或以链条，绞索驱动圆盘中心轴的方式实现。农具必须安装在圆盘上，圆盘象旋转炮塔一样可以作360度范围内的任意角转向，农具可提升、降下，并随圆盘一起旋转而改变作业方向。双层式固架农作车（即底板为两层，有若干支柱将上、下两层底板紧固连接）的原动机构、油泵、车轮转向机构安置在下层底板上;圆轨、圆盘、农具转向（实质是圆盘转向）机构安置在上层底板上;农具、动力输出机构安置在圆盘上; 驾驶座及操纵台可安置在下层或上层底板的一侧延展板上，也可安置在圆盘上。单层固架农作车的原动机、油泵、驾驶座、操纵台、车轮转向机构、农具、圆盘旋转机构、动力输出机构可均安置在圆盘上;也可只将农具和部分动力输出机构安置在圆盘上，而将部分动力输出机构及其余机构均安置在底板的一侧延展板上。固架农作车车架的另一种形式是竖架件的高度为固定的不可调的。前述的竖架件高度可调的固架农作车的竖架件及竖架件的高度调节方式、车轮、车轮驱动机构、动力输出机构，车轮转向机构、原动机构、农具的可替换性等设计均与变架农作车的相同，但固架农作车上的农具可以是作业幅宽不可调的。

（二）与固架农作车车架车轮相应的轨系的设计：

行驶轨的形状、转向轨及其配件、轨的构造材料和建筑方法、轨在田中的固定方式均跟与变架农作车车架车轮相应的轨系设计相同。但供固架农作车使用的行驶轨在田中的设置方式只有一种，即为直角弯式交叉轨（例如单横向轨：

，双横向轨： ）。供固架农作车行驶作业的此种直角弯式交叉轨具有以下特征：只适用于设置在方形田中;其所有行驶轨均为直轨;在方形田中的纵向轨轨距要一致，横向轨的轨距也必须一致;纵向轨轨距与横向轨轨距可以相同也可以不同。但纵向轨的轨距及横向轨的轨距必须与固架农作车的轮距相符（纵、横向轨轨距相等的轨道适用于轮距构图为正方形的固架农作车，纵、横向轨轨距不相等的轨道适用于轮距构图为长方形的固架农作车）;在轨的所有转弯处，均必须安置转向轨（不限哪一种）;转向轨的端头外侧田中必须安置安全挡件。如欲减少轨的数量，固架农作车在纵向轨行驶作业时，作业幅宽可为两轨间距的三倍，但这就必须安置作业幅宽可调式农具。

（三）固架农作车车架及相应车轮、轨系设计的意义和用途：

这些设计为固架农作车的研制和推广应用打下了基础，在此基础上研制而成的固架农作车将具以下工作性能：可在直角弯式交叉轨上作侧身式转弯，农具可在车上主动转向，适用于大块及小块方形田的各种作业。

与已有的桥式农田作业车车架及与其相应的行走系、轨道道路的设计相比，本设计方案主要有以下优点：

一、在本设计方案基础上研制而成的变架农作车能转各种弯道，农具不需主动转向，可适用于各种田面形状及各种面积的农田的作业;

二、在本设计方案基础上研制而成的固架农作车转弯迅速，农具可按作业需要主动转向，可适用于各种面积的方形田;

三、本设计方案提供的土石结构轨系构筑成本低廉、易改，因此有利于大面积推广应用。

附图说明：

图1为变架农作车的横架件结构示意图。图中，1为中央套件，2为内套件1，3为限圈，4为内套件2，5为横-竖连接套，6为中央轴，7为中央套件交叉点处的孔，8为内套件等长伸缩调节齿轮，9为内套件上有齿一侧的齿条，10为供固定限圈用的孔。横架件装配的程序为：将内套件1套入中央套件内，将限圈套入中央套件的右侧端头内面并固定，将内套件2套入内套件1内，将中央轴插入中央套件交叉点的孔内，最后安装内套件等长伸缩调节齿轮。内套件1及2有齿一侧的贯穿滑槽可使内套件从中央套件两端伸缩时不受中央轴的干涉。有关横架件的其他细小结构本图未画出。

图2为变架农作车竖架件纵向全剖视图及车轮结构示意图。图 中，11为外竖套，12为内竖套，13为锁定孔，14为插销，15为双圈式横-竖连接套，16为单圈式横-竖连接套，17为挡圈，18为车轮轴，19为车轮，21为车轮凹槽的底，22为车轮凹槽的内壁。

图3为图2中20的局部放大图。图中，23为车轮触轨面的橡胶质部分，24为车轮的金属质部分，25为车轮触地面的橡胶质部分。

图4为双圈式横-竖连接套结构示意图。图中，26为双圈式横-竖连接套的柄。

    为单圈式横-竖连接套结构示意图。图中27为单圈式横-竖连接套的柄。

图6为ㄒ字形转向轨及其配件的结构示意图。图中，28为ㄒ形转向轨的水平部分，29为ㄒ形转向轨的垂直部分，30为ㄒ形转向轨水平部分两端的凸弧形斜切面，31为ㄒ形转向轨的平底竖孔配件。

图7为一字形转向轨及其配件的结构示意图。图中，32为一字形转向轨的水平部分，33为一字形转向轨的实体性配件，34为32的剖面图，35为33的剖面图。

图8中，上图为无缺口的固定式转碗的外形图，图中，36为转碗的壁，37为转碗的浅碗状凹坑，38为圆形行驶轨;图8中，下图为上图的A-A剖视图。

图9为有缺口的固定式转碗的结构示意图。图中，39为转碗的缺口。

图10为圆顶等腰梯形行驶轨及转碗结构示意图。图中，40为圆顶梯形行驶轨。

图11、图12及图13为超半圆形行驶轨在农田中的插定式固定示意图。其中，图11为主视图，图12为图11的俯视图，图13为图11的A-A剖视图。此三图中，41为超半圆形行驶轨，42为竖插片，43为竖插孔，44为横插销。

图14、图15及图16为使用ㄒ形转向轨、断面为圆形的行驶轨、用架桥式固定方法在方形田中的直角弯式交叉轨的设置三视图。其中图14为主视图，图15为图14的俯视图，图16为左视图。图15中，45为将行驶轨与竖孔件固定联结的插销，46为将行驶轨与支件固定联结的插销，47为与ㄒ形转向轨水平部分端头相应的凹弧形斜切面。图16中，48为行驶轨的支件，起支持和固定行驶轨的作用。

图17、18、19、20、21、22、23均为俯视图。

图17为在方形田中的双横向轨的直角弯式交叉轨的设置示意图。图中箭头示农作车进出田方向，49为田埂，50为转碗，51为横向轨，52为纵向轨，53为田埂缺口。

图18为斜角弯式交叉轨在面积形状的周边为直线性相交而有明显交角的非方形田中的设置示意图。图中54为行驶轨。

图19为田形无盘四轮变架农作车在面积形状的周边为直线性相交而有明显交角的非方形田中的斜角弯式交角性环轨上以过渡式转弯方法转弯的程序示意图。图中，A、B、C、D各点分别代表变架农作车的四个驱动轮及它们某一时刻在轨上的轨迹。A B C D的虚线连线所组成的图形为变架农作车的车架平面。具体转弯程序如下：①A B C D分别行至A₁B₁C₁D₁使车架平面成A₁B₁C₁D₁;②A₁B₁同时前行分别至A₂B₂使车架平面成A₂B₂C₁D₁;③B₂及C₁驱动轮转向并各行至B₃C₂使车架平面成A₂B₃C₂D₁;④A₂及D₁分别驶至A₃D₂使 车架平面成A₃B₃C₂D₂;⑤A₃及D₂驱动轮转向以后，A₃B₃分别驶至A₄B₄使车架平面成A₄B₄C₂D₂转弯即告完成。

图20为田形无盘四轮变架农作车在交角及非交角弯均有的综合性环轨上对非方形田最后地段作业时的转弯方法程序示意图。图中，并行双虚线在后面说明，54所指为行驶轨（画粗一点是因为此处假设它是土轨），A B C D代表农作车四只车轮及它们在轨上的轨迹，图中最先出现的A轮所处位置的轨是一小段宽度大于车轮厚度、高度略低于其前后行驶轨的平轨。此刻转弯的总的原则是将四轮变架农作车当作三轮变架农作车用，具体方法依农具是在车架的前部还是后部而分为两种。第一种方法：农具在车架前部时的转弯方法;此时由于农作车的重心在前，可暂置A轮于不顾并允许其出轨，当作车架平面为BCD的三轮农作车转弯，停驶并刹住B轮，驱动CD轮使BCD三轮连线平面先后成BC₁D₁、BC₂D₂、BC₃D₃，D₃前行至D₄成BC₃D₄，然后C₃驶至C₄使成BC₄D₄，最后地段的作业即告完成。第二种方法：农具在车架后部时的转弯方法：使位于环轨终端处的B轮朝前驶出轨，使A轮驶至环轨终端处，然后停驶并刹住A轮，驱动CD轮完成转弯。从以上也可看出，三角形式或双三角式的三轮变架农作车的优点之一是在非方形田的环轨上转弯以及对非方形田的最后地段的作业较之田形四轮变架农作车方便一些。但如在非方形田的最后地段，将环轨与交叉轨结合设置，则四轮式变架农作车对这最后地段的作业也可用环转式转弯的方法方便地进行而不须上述较繁琐的转弯程序，图20中的并行双虚线即指出了这种综合性的轨道设置方法。

图21为直角弯式环轨在方形田中的设置示意图。虚线表示可设置出田轨，为了方便对最后地段的作业，在此种类型的轨道设置 中，在田块的最后地段，也可采用上述将环轨与交叉轨结合设置的方法。

图22为非交角弯式环轨在非方形田中的设置示意图，虚线意义与图21的相同。

图23为并行式双轨在窄小田中的设置示意图。

图24为俯视图，示意描述了田字形变架农作车车架的周边横架件中间横架件、竖架件的相互连接。图中，1（A）为周边横架件的中央套件，1（B）为中央横架件的中央套件，2为内套件1的外侧端头，4为内套件2的外侧端头，6为中间横架件中央套件交叉点处孔中的中央轴，12为竖架件的内竖套，11为竖架件的外竖套，16为单圈式横-竖连接套，55为中央横架件两端内套件的外侧端头与周边横架件中央套件的转动副式连接。在实际制造中，中间横架件的中央套件，特别是位于上方的中间横架件的中央套件可以尽可能宽，以增加平面便于安置和承载部件。

Claims (11)

1、农作车车架及相应车轮轨系的设计方案，其特征在于车架由横架件和竖架件组成；横架件组成车架的平面形状，车架的平面形状为可变的变架农作车式或固定不变的固架农作车式；凹槽式车轮设置在竖架件的下部，车轮以凹槽骑跨在高于田面的行驶轨上，借液压马达驱动在行驶轨上行驶；竖架件与横架件的连接为转动副式，竖架件可作任意角度转动，因此可带动车轮在转向轨和地面上作任意角度转向；竖架件高度为可调式；农具的转向可经随车转向及经在车架上安置圆轨和旋转圆盘实现；变架农作车车架平面的改变是随轮距的变化而变化的，其轮距可随轨距的改变而改变。

2、如权利要求1所述的变架农作车车架的横架件，其特征在于它是由数节套件组成，套件的相对伸缩形成横架件长度的改变，横架件长度的改变形成车架平面形状的改变，横架件的长度可随轮距的改变而改变。位于最外侧的套件即中央套件的两端有内套件的外侧端借横-竖连接套以转动副的形式与竖架件相连接。

3、如权利要求2所述的变架农作车车架横架件长度的改变，可经内套件等长伸缩调节齿轮调节。使内套件能同时等长地从中央套件的两端伸缩。

4、如权利要求1所述的固架农作车车架的横架件，其特征在于它是一块整块的或上下两块各自为一整块的形状为固定方形的底板，竖架件与底板四角以转动副的形式相连接。

5、如权利要求1及4所述的固架农作车横架件上，设有圆轨，圆轨上设有圆盘，农具在圆盘上可随圆盘旋转而转向。

6、如权利要求1、2、4所述的变架农作车及固架农作车的竖架件，其特征在于它是由内、外竖套组成，竖架件高度的改变是由内、外竖套相对运动实现的。

7、如权利要求1所述的与变架及固架农作车车架相应的凹槽式车轮，其凹槽的形状与与其相应的轨道的轨面相吻合;凹槽如为或近似圆形，则凹槽的深度为超半圆形。

8、如权利要求1所述的转向轨包括ㄒ字形转向轨、一字形转向轨及转碗。

9、如权利要求1所述的行驶轨的断面可为圆形、超半圆形、蘑菇形、圆顶等腰梯形、等腰梯形。

10、如权利要求1及8、9所述的转向轨可为石结构，等腰梯形、圆顶等腰梯形行驶轨可为土结构或石结构或土石结合的结构。

11、如权利要求1、9、10所述的行驶轨在田中的设置方式，有直角弯式交叉轨、直角弯式环轨、斜角弯式交叉轨、斜角弯式环轨、非交角弯式环轨、并行式双轨六种，在具体的某一田块中，可单用上述六种方式的某一种，也可根据田面形状选择上述六种中的二种或二种以上的方式综合性地对行驶轨进行设置。

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