水稻联合收割机新型履带行走底盘的原理及设计

Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ

ＭａｎｕｆａｃｔｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｏ．１０，２０１０

水稻联合收割机新型履带行走底盘的原理及设计

张玉峰。梁兆新，朱湘璇，叶才学，鲁华

（广西农业机械研究院，广西南宁５３０００７）

摘要：设计一种适用于水田泥脚深度２００舢下作业的水稻联合收割机履带行走底盘，介绍了其工作原理，对其驱动轮转速、履带行

走功率、齿轮、箱体等主要零部件进行设计，确定合理的结构参数、工作参数以及性能指标。关键词：水稻收割机；履带行走底盘；差速；原理；设计

中图分类号：Ｓ２２５．３

文献标识码：Ａ

文章编号：１６７２—５４５Ｘ（２０１０）１０－００６８－０２

水稻夏收时，为了抢季节夏种，收获机在水田中作业。而目８、２６、２７、２８和制动装置３．４、５组成，离合器轴主动齿轮９与前国内外生产的履带水稻收割机，其行走转向机构都是刹住一上一级传动轴２的齿轮１啮合，离合器轴主动齿轮９通过左边，另—边行走转向，这样带来转向负荷大、机件履带磨损大、不离合器１０与左离合器齿轮１１连接，左离合器齿轮１１与左末灵活、转弯半径大、在水田作业中转向履带壅泥、容易下陷、大都端传动齿轮１２啮合的同时又和行星齿轮装置中与左太阳轮８不能适应在２００ｌｌｌｍ的水田泥脚深度下作业，通过性差等一系同轴一体的左齿７啮合，离合器轴主动齿轮９通过右离合器列问题成为了当前阻碍南方（含广西区）水稻联合收割机发展的２５与右离合器齿轮２４连接，右离合器齿轮２４与右末端传动因素。

齿轮１８啮合的同时又和行星齿轮装置中与右太阳轮２７同轴液压驱动实现转向差动，能解决上述问题，但只用于履带一体的右齿轮２６啮合，行星齿轮装置的系杆齿轮６与制动器军用车上。因其造价太高，没有在农机上应用。机械式差动转轴４上的齿轮５啮合，制动器轴４上装有制动器３。

向，国内外都在技术攻关，有些技术也由于机构复杂而且没有实用价值，目前乃束之高阁。在此介绍一种新型的水稻联合收

割机履带行走底盘的工作原理及设计计算。

１

技术方案及工作原理

１．１

技术方案

利用机械差速原理，在原水稻履带联合收割机配套的底

盘齿轮传动箱基础上，去掉原双边刹车机构。在齿轮离合驱动齿轮与后驱动齿轮中间，增加制动及差动转向连动机构：在离图１主要部件结构示意图

１．３工作原理

该行走转向装置是变速箱的组成部分。在变速箱中，左离合器齿轮与左末端传动齿轮啮合的同时，又和行星齿轮装置中与左太阳轮同轴一体的左齿轮啮合；右离合器齿轮与右末端传动齿轮啮合的同时，又和行星齿轮装置中与右太阳轮同轴一体的右齿轮啮合，行星齿轮装置的系杆齿轮与制动器轴行走转向装置是变速箱的组成部分，主要由承传动力源上的齿轮啮合。工作时，动力源经变速箱前部变速，再传至该转向装置上一级传动轴齿轮，然后传到离合器轴主动齿轮，离合器轴主动齿轮通过左离合器和右离合器，分别带动左离合器齿轮和右离合器齿轮转动，左离合器齿轮、右离合器齿轮，

分别通过左末端传动齿轮、右末端传动齿轮驱动左行走驱动

事科研管理、农业机械研制工作；朱湘璇（１９８４一），男（土家族）．广西南宁人，助理工程师，主要从事农业机械研制工作；ｎｔ才学（１９７４一）。男。广西宾阳人，高级工程师，主要从事农业机械研制工作；鲁华（１９ｒ７７＿）。男（壮族），湖南邵东人，工程师，主要从事农业机械研制工作。

万方数据

合器轴左离合器齿轮和右离合器齿轮之间，并联一套行星齿轮装置，通过左右离合器、行星齿轮装置和制动器的配合，使履带式行走底盘实现输出轴左右差动，驱动履带左右反向驱动转向，实现左、右行走履带的正反转。解决行走底盘存在转向不灵活、转弯半径大、壅泥、易出故障等问题。提高水稻收割机在水田中的通过性能，从而提高整机的可靠性，使平均无故障工作时间达到或超过国家标准。１．２主要部件结构

的离合器轴主动齿轮９、左离合器ｌＯ、右离合器２５、左离合器

齿轮１１、右离合器齿轮２４、左末端传动齿轮１２、１３、１５、左行走

驱动轴１６、左行走履带或轮胎１７、右末端传动齿轮１８、２３、２ｌ、右行走驱动轴２０、右行走履带或轮胎２２、行星齿轮装置６、７、

收稿日期：２０１０－０７—１６

作者简介：张玉峰（１９ｒ７６一），男（壮族），广西南宁人，工程师，主要从事农业机械研制工作；梁兆新（１９５３一），男，广西贵港人．高级工程师，主要从

轴和右行走驱动轴，从而驱动行走履带（或轮胎），同时左离合器齿轮又带动行星齿轮装置中与左太阳轮同轴一体的左齿轮转动。右离合器齿轮带动行星齿轮装置中与右太阳轮同轴一体的右齿轮转动，正常行走时，行星齿轮装置中与左太阳轮同轴一体的的左齿轮和与右太阳轮同轴一体的右齿轮转速、转向相同，同时带动系杆齿轮转动，系杆齿轮带动制动器轴转动。

在行走过程中，向制动器轴施加制动力，可实现行走的制动。行走过程中，需要左转弯时，将左离合器分离，切断从离合器轴主动齿轮传至左侧的动力，左离合器齿轮停止转动，左行走驱动轴也停止转动，而右行走驱动轴继续转动，从而实现左转向。如果同时在制动器轴上施加制动力，使制动器轴停止转动，行星齿轮装置的系杆齿轮也停止转动，此时右离合器齿轮继续带动行星齿轮装置中与右太阳轮同轴一体的右齿轮转动，行星齿轮装置中与右太阳轮同轴一体的右齿轮通过行星齿轮装置中的右太阳轮、行星轮带动行星齿轮装置中与左太阳轮同轴一体的左齿轮反向转动，行星齿轮装置中与左太阳轮同轴一体的左齿轮又通过左离合器齿轮、左末端传动齿轮带动左行走驱动轴反向转动。使行走装置的左履带（或轮胎）反向行走，实现快速左转向。当需要右转弯时，其工作原理是一样的。

２主要部件设计

２．１

收割作业时底盘驱动轮转速其作业行走速度范围为：

ｙｍａｘ＝潞＝等黜嚣詈＝器等吐・㈣最大行走速度ｙｎ讧ｎ＝器＝｛：曼詈詈舌器＝丽８０

最小行走速度０００＝ｏ．５６（ｍ，Ｂ）

式中，

收割机割幅６．＝１．５ｍ‘

谷粒含有率￡＝ｏ．４；

喂人量吼＝４５００ｋ加。

谷粒最高和最低产量：Ｑｍａｘ＝６０００ｋｇ，ｈｍ２；Ｑ

Ｊ『＼ｒ＝面Ｖｃ＝警糌＝器＝７０．６（ｒ／ｍｉｎ）

ｒａｉｎ＝３０００ｋｇ，ｈｍ２。

其驱动轮转速平均转速为式中，

履带驱动轮节圆直径Ｄ＝０．２２９ｍ；田＝０．９８。２．２履带行走功率

虬行走动力

‘’掣

＝箜生＝业堕堂＝４．３９（ｋＷ）１０２

。

１０２

式中。

收割机总质量倪＝１８００ｋｇ；

万方数据

《装备制造技术）２０１０年第ｌＯ期

平均行走速度Ｖ。＝（１．１＋０．５６）／２＝０．８３

ｍ／ｓ；

履带在水田行走阻力系数眈＝０．３。

２．３转向机构齿轮设计计算

本设计多采用标准９ｌ手扶机标准件，本底盘变速箱在９ｌ机箱体基础上，增加差转和刹车机构而成，当动力输出为

２０００

ｒ／ｒａｉｎ，配上１４２主皮带轮，驱动轮的齿数Ｚ＝８，履截节

距为Ｐ＝０．０９ｍ时，各档的行走速度为

Ｖ＝２０００×０．９８

Ｘ

Ｚ×Ｐ，６０矗

式中，

厶为各档位行走总传动比；Ｏ．９８为皮带打滑，按２％计算。得出计算结果如表１。

表１各档位传动比与速度表

底盘变速箱的行走速度分３个低档和３个高档，根据经验以及多次的试验，我们发现对于产量６０００ｋｇｌ（ｈｍ２）的水稻，较适合用低３档的速度进行收割，而对于３

０００

ｋｇｌ（ｈｍ２）

以下的水稻，则为提高收割效率，可用高２档进行收割作业。由此计算出差转机构各齿轮的参数如图２。

图２差转机构各齿轮的参数图

２．４箱体布局

由于设计上多采用标准９ｌ手扶机标准通用件，本底盘变速箱在９ｌ机箱体基础上增加差转和刹车机构部分，而构成结构紧凑、美观、可靠的一体变速差转箱体（如图３）。

豳３变速差转箱体

３

结束语

该水稻联合收割机新型履带行走底盘工作原理可行，设

计方案合理，结构紧凑，维修方便。开创了履带行走变速器用

（下转第７９页）

６９

《装备制造技术）２ＤＩＤ年第１０期

３安装与调试

首先按照要求，把专机ＰＬＣ输入与输出线路接好；连接好

主电路，控制回路；把接近开关、磁性开关安装到适当位置；将程序输入Ｐ【Ｃ。

启动电源。把ＳＡ调到各个操作档，这时ＭＯ应该接通，监

术、气动技术，自行设计开发的Ｎｌ主缸初加工专机，实现了自动化程度高、安全性高的设计目的。该项目在设计开发上具创新性，且有一定的难度，在技术的运用上和功能的实现上达到了国内的先进水平，为公司自行设计先进设备迈出了第一步，

也做好了人才储备，其没计思路与经验可推广子汽车零部件

行业其他产品设计开发上。由于目前市场上没有同类产品可

控ＰＬＣ的程序ｓｏ的状态应该接通；点动ｓＢ４或ｆｉＢ５使ｙ轴

汽缸上下移动。这时特别注意ＳＰｌ一ＳＰ３位置是否合适，如不

比，其经济价值现尚难于估计，但同原工艺的安全性相比，其

安全性的价值无法估量。

合适，调整到合适位置；用同样方法，点动ＳＢ６、ＳＢ７，调整好

ＳＰ４一ＳＰ７位置。

手动调试结束后，把ｓＡ调到原点回归档，这时Ｍ１应该接通，监控控ＰＩＥ的程序ｓ１的状态应该接通。启动原复按钮，各汽缸自动判断当前位置自动回原位。ｙ轴先回，Ｘ轴后回。

把ＳＡ调到循环运行一次档，这时Ｍ３应该接通，监控控ＰＩＥ的程序Ｓ２的状态应该接通。启动原复按钮，Ｍ８０４１接通，专机开始自动运行回到原点，等待下次启动。

爹考文献：

【ｌ】深圳三菱公司．ＦＸＩＳ，ＦＸＩＮ，ＦＸ２Ｎ。ＦＸ２ＮＣ编程手册ｆＫＪ．三菱公

司原版，２００８．

【２】张运剐，宋小春，郭武强．三菱Ｄｃ２ＮＰＬＣ技术与应用【Ｍ】．北京：人

民邮电出版社，２００４．

【３】宋伯生，陈东旭．ＰＬｃ应用及实验教程【Ｍ】．北京：机械工业出版社，

２００２．

４结束语

实践证明。由公司技术人员综合运用ＰＩＥ可编程控制技

【４】赖寿宏．微型计算机控制技术［ＭＩ．北京：机械工业出版社，２００１．【５】廖常初．可编程序控制器应用技术【Ｍ】．重庆：重庆大学出版社，

２００５．

ＴｈｅＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎａｂｏｕｔＣｏｎｔｒｏｌ

ＴｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆＰＬＣｂａｓｅ

ＰＡＮ

ｏｎ

Ｎ１ＰｒｅｌｉｍｉｎａｒｙＷｏｒｋｉｎｇＰｒｏｊｅｃｔ

Ｘｉａｏ－ｈｏｎｇ，ＹＵＷｅｎ－ｔａｏ，ＺＥＮＧＱｉｎｇ－ｗｅｎ

（Ｂｒａｋｅｓ

Ｆａｃｔｏｒｙ，Ｌｉｕｚｈｏｕ

ＷｕｌｉｎｇＭｏｔｏｒｓＵｎｉｔｅｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＬｉｕｚｈｏｕＧｕ衄ｇｄ５４５００７，Ｃｌｌｉｌｌａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴＩ［１ｉＢｐａｐｅｒｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅＰＬＣｐｌｑ刃皿ｍｉｎｇｌａｎｇｕ８８ｅ，ｔｈｅＳＦＣｌａｎｇｕａｇｅｏｆＰＩＥｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｉｓｐｒｏｊｅｃｔｄｅ－

ｓｉｇｎｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｐｒｏｃｅｓｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＰＬＣ；ＦＸ２Ｎｏｆｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ；ａｕｔｏｍａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ；ＳＦＣｌａｎｇｕａｇｅ

奠奠奠奠奠奠奠受支奠奠女生奠受奠受奠支奠奠奠寞奠史奠奠．奠．奠寞生．奠．奠Ｊ电Ｊｔ．囊—奠一支一奠—奠＾奠＾奠—奠＾支＾赍怎

（上接第∞页）

齿轮传动方式，实现行走转向左右差动，原位转弯，解决行走底盘存在转向不灵活、转弯半径大、壅泥、易出故障等问题，提

参考文献：

【ｌ】江崎春雄．割捆机和联合收割机【Ｍ】，北京：机械工业出版社，１９８０．【２】成大先．机械设计手册（第３卷）【Ｍ】．北京：化学工业出版社，１９９８．

高水稻收割机在水田中的通过性能，从而提高整机的可靠性，

是一种新型实用的水稻联合收割机履带行走底盘。

ＴｈｅＰｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄＤｅｓｉｇｎｉｎｇｏｆｔｈｅＣｒａｗｌｅｒＴｒａｃｋＣｈａｓｓｉｓｏｆＲｉｃｅＣｏｍｂｉｎｅ

ＺＨＡＮＣ

Ｙｕ－ｆｅｎｇ，ＨＡＮＧＺｈａｏ－ｘｉｎ，ＺＨＵＸｉａｎｇ－ｇｕａｎ。ＹＥＣａｉ－ｘｕｅ，ＬＵＨｕａ

（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｕｓｎｇｘｉ姆－ｉｃｕｌｔｍｌＭａｃｈｉｎｅｒｙ，Ｎａｎｎｉｎ９５３０００７，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ

ｒｏｔａｔｉｎｇ

ａ

ｃｒａｗｌｅｒｈ＇ａｃｋｃｈａｓｓｉｓｏｆｆｌｅｅｃｏｒｎｈｌｎｅｓｍｔｅｄｔｏ

８删ｏｆ

Ｐａｄｄｙ

ｍｕｄｄｅｐｔｈｓｏｆ２００ｍｍａｎｄｉｔｓｐｒｉｎｃｉｐｌｅ．Ｄｅｓｉｇｎｔｈｅ

ｄｒｉ，，ｉｎｓ

ｗｈｅｅｌ，ｔｈｅｗａｌｋｉｎｇｐｏｗｅｒｏｆｃｒａｗｌｅｒｔｒａｃｋ，ｇｅａｒｓａｎｄｇｅａｒ－ｂｏｘ．Ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｉｔｓｒｅａｓｏｎａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐｓｒａｍｅｔｅｒ，

，

ｗｏｒｋｉｎｇｐ｜ｌ阳ｍｅｔｅｒａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｄｅｘ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｉｃｅｃｏｍｂｉｎｅ；ｃｒａｗｌｅｒｔｒａｃｋｃｈａｓｓｉｓ；ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ；ｐｆｉｎｅｉｐｉｅ；ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ

万方数据

７９

水稻联合收割机新型履带行走底盘的原理及设计

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

张玉峰， 梁兆新， 朱湘璇， 叶才学， 鲁华， ZHANG Yu-feng， LIANG Zhao-xin， ZHU Xiang-xuan ， YE Cai-xue， LU Hua广西农业机械研究院,广西,南宁,530007装备制造技术

EQUIPMENT MANUFACTURING TECHNOLOGY2010(10)1次

参考文献(2条)

1. 江崎春雄 割捆机和联合收割机 19802. 成大先 机械设计手册 1998

本文读者也读过(9条)

1. 蔡龙. 杨坚. 梁兆新. 张玉峰. 黄刚 水稻收割机履带转向行走机构的建模[期刊论文]-广西农业机械化2009(5)2. 潘维东. 庞丽东. 赵红霞. 李国臣. 邓欢 4LZ-1.2型水稻联合收割机的设计研究及工作参数分析[期刊论文]-安徽农业科学2010,38(26)

3. 梁炳祥 自走式履带联合收割机全液压驱动底盘设计方案[期刊论文]-现代农业装备2004(8)4. 王焕章 一种新型稻麦联合收割机[期刊论文]-农家顾问2004(6)

5. 王秀英. 李宝成. 杨宝珍. 鲍秉起. 董可宏. WANG Xiu-ying. LI Bao-cheng. YANG Bao-zhen. BAO Bing-qi. DONG Ke-hong 120型自走水稻收割机加宽割幅的研究[期刊论文]-农机化研究2007(7)

6. 张鸿琼. 李文哲. ZHANG Hongqiong. LI Wenzhe 新型履带自走式联合收割机转向与传动装置性能分析[期刊论文]-东北农业大学学报2006,37(5)

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9. 陈德峻. 魏灿苗. 徐建恒. 陈霓 履带自走式全喂入联合收割机结构设计的改进[期刊论文]-农业机械学报2002,33(1)

引证文献(1条)

1. 梁兆新. 黄海. 张玉峰 新型履带行走底盘在水稻联合收割机上的应用研究[期刊论文]-农业工程 2012(1)

引用本文格式：张玉峰. 梁兆新. 朱湘璇. 叶才学. 鲁华. ZHANG Yu-feng. LIANG Zhao-xin. ZHU Xiang-xuan. YE Cai-xue . LU Hua 水稻联合收割机新型履带行走底盘的原理及设计[期刊论文]-装备制造技术 2010(10)