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解析林用整地圆盘耙构造和优化
摘要：林用圆盘耙是一种机引平作碎土工具在林业苗圃等地区的整地作业中被广泛使用，本文通过详细分析林用整地圆盘耙及耙组的构成、使用，耙深的调整及常出现的故障，以及对圆盘耙结构所做优化，对耙组轴承的安装方法做了具体介绍，为使用此类圆盘耙的人员提供参考借鉴。
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林用圆盘耙是一种机引平作碎土工具，广泛应用于林业苗圃等地区的整地作业。林用圆盘耙根据使用土壤的性质可分为轻型耙、中型耙和重型耙。轻型耙多用于土质疏松地区耕后碎土及休闲地灭草作业，最大更深为10cm；中型耙主要用于较黏土壤耕后碎土及沙壤土的以耙代耕作业，最大更深为14cm；重型耙用于沼泽地、草层厚的生荒地及黏重土壤地区的碎土，最大更深为18cm[1]。按照林用圆盘耙组的挂接方式可分为牵引式、悬挂式和半悬挂式。由于圆盘耙的入土方式主要是靠自重，所以重型耙的自重不能过轻，同时因受牵引拖拉机悬挂系统提升能力和机组纵向稳定性的限制，故多使用牵引式。悬挂式圆盘耙多为中、轻型耙[2]。
1、林用圆盘耙组的构成
圆盘耙都是以耙组形式作为工作部件，耙组的结构大致相同，其由方轴、耙片、间管、轴承、内外垫铁和螺母等组成，其结构示意图如图1所示。
图1 圆盘耙组结构示意图
每个耙片的凹陷侧设有刮土铲，刮土铲固定于同一横梁上。所有耙片均穿在方轴上，耙片的中心孔为方孔，与方轴的方孔相配合。耙片之间用间管隔开，保持一定间距。间距越大，沟底不平度越大，但太小时耙片之间容易堵塞。一般重型耙和中型耙间距为230mm，轻型耙间距为200mm。耙组凸面端部设有外垫片，凹面端部设有内垫片，用螺母在方轴端部拧紧。整个耙组随方轴一起转动。轴承所在处采用短间管，轴承座与耙组横梁连接。耙片为球面圆盘，其圆盘耙片和缺口耙片结构示意图如图2所示。
图2 耙片结构示意图
一般采用i=20°。圆盘直径根据耙深、土壤类型选择，按照轻、中、重型耙可分别选择直径为460mm、560mm、660mm的三种耙片。中、重型耙片的球面曲率半径为750mm，耙片材质一般采用65锰（厚度为δ=5mm）的钢板经冲压制成，并经过热处理工艺使其硬度达到HRC42~49。或采用低碳钢经渗碳制造而成，渗碳层厚度为0.5~1mm。间管采用低碳钢制成。轴承是耙组的重要部件，其承受来自地面的径向载荷和工作中的轴向载荷，工作条件十分恶劣，尘土大，极易磨损，因此要求具有极强的耐磨性和很好的密封性。轴承采用的是外球面、内方孔、深滚道、多层密封的滚动轴承，滚动轴承及轴承座的结构示意图如图3所示。轴承两端有三层薄铁、三层橡胶起密封作用。轴承安装在轴承座内有球面配合，使轴能适应耙片的工作要求。轴承座内的油槽可以加注润滑脂，润滑脂可以一个季度加注一次，大大节约了保养时间，使用性能好，滚动阻力小，耐磨性好。方轴采用A5普通碳素钢制成，一端为大头，另一端有螺纹把滚动耙片和间管用螺母拧紧，并用锁片锁紧固定。
图3 滚动轴承及轴承座结构示意图
2、一林用圆盘耙机组的构成
圆盘耙机组由耙组及辅助工作部件耙架、偏角调节机构、配重箱、牵引装置和行走轮组成。圆盘耙架由角钢或方钢制成。分前后耙架，互相铰接，后列耙架上有配重盘。这种铰接耙架结构较复杂，金属用量多，刚度和强度不如刚性耙架，但由于是铰接结构，耙组对地面的适应性较好。刚性耙架结构简单、易于制造、成本低、抗弯抗扭强度高。一般采用16Mn（规格为100mm×10mm×8mm）冷弯方钢管经焊接而成，耙架的形状为梯形。刚性耙架通用性好，有一定平整地面的作用，但对地面的适应性较差。偏角调节机构由齿板、上下滑板、卡子组成。圆盘耙机组上有四组行走轮，长距离运输时可将行走轮调至各耙组下方。采用旋转专用丝杠的方式调整升降行走轮。
3、圆盘耙组耙深的优化
3.1 调节偏角
根据土壤的条件和要求采用调节偏角的方法调节耙地深度。由于前列耙组所耙土壤较为坚硬，侧向力较大，为了平衡前列耙的侧向力，后列偏角应调得稍大于前列偏角，以获得较大的侧向力。调节方法是将耙组升起，松动耙组右端与耙架联结螺栓，拔出左端的插销，移动耙组，将插销插到所需孔位，然后拧紧螺栓。偏角越大，圆盘入土的隙角越大，入土能力增强；圆盘凹面与土壤接触面积越大，对土壤的推铲、翻转、搅拌作用也越强，耙深越大。
3.2 增加配重
在配重箱里增减配重也能调节耙深，但必须注意配重均匀分布。一般41片圆盘耙上的配重不得超过400kg，每片不能超过40kg。如耙组自重较大，不需增加配重即可达到所需的耙深范围。3.3调整牵引钩在牵引装置上的位置通过调整牵引钩在牵引装置上的位置也可以达到调整耙深的目的，但必须使耙架保持前后水平，以确保前后列耙耙深一致。
4、圆盘耙组耙地作业过程中常出现的故障
（1）土质过松导致耙组入土较深造成堵塞。此时应立即停车，将耙组升起，排除壅土将耙组偏角调小继续作业。
（2）土壤湿度过大使耙组耙片之间粘满土壤而堵塞。此时可将耙组升起，排除粘土后调小刮泥铲（也称刮泥刀）与耙片的间隙再进行作业，如仍然粘土则应停止作业。
（3）地面残枝、残株过多导致拖堆堵塞。可不停车将耙组升起越过堆积物。
（4）轴承转动不灵活导致作业不正常。如果是轴承支架安装不正确，可以松动耙组横梁上的紧固螺栓，通过轴承支架上的长孔调整其安装位置来解决。
5、耙组轴承的安装方法
耙组轴承的正确安装方法如下：在轴承座与轴承配合面涂润滑油，把轴承装入轴承座内。然后将装配好的轴承与轴承座一起套在轴上，推至所需位置处进行安装。固定轴承座的螺栓先不要拧紧，要让轴承外套在轴承座内能转动。同样装好同一根轴上的另一端轴承和座，将轴转动几圈，让轴承本身自动找正位置后再将轴承座螺栓紧固好。在任何情况下都不可以直接敲击轴承内环、外环、保持架、滚动体或密封件，应选择机械、加热或液压等方法处理，否则可能会对滚道造成损坏而降低轴承的使用寿命。
参考文献：
[1]郑金波.圆盘耙使用中易出现的问题与解决方法[J].现代畜牧科技,2017 (8):165-165.
[2]贾春水.简述圆盘耙田间作业操作规程及维修保养[J].现代化农业,2014 (2):49-50.
陈子斌,韩东,袁小军.林用整地圆盘耙结构分析及优化[J].林业机械与木工设备,2019,47(5):32-34.
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2020-08-26我要评论
期刊名称：森林工程
期刊人气：1673
主管单位：中华人民共和国教育部
主办单位：东北林业大学
出版地方：黑龙江
专业分类：农业
国际刊号：1006-8023
国内刊号：23-1388/S
邮发代号：14-170
创刊时间：1985年
发行周期：双月刊
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2020-03-03
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