耕作机配重方法与轻型多用耕作机 本发明涉及一般农业机械，一种农用耕作机的配重方法及轻型多用耕作机。随着我国农业经济体制的改革—家庭联产承包责任制的实现，农村出现了众多的、分散的小果园、小农田。尤其我国耕地大部分是山丘区，极需转移、操作轻便、功能多的小型耕作机。由拖拉机使用重量计算公式Gs＝Pge/λφ(见湖北农技学院拖拉机教研室编《拖拉机设计》。Gs-拖拉机使用重量；Pge-额定牵引力；λ-使用重量分配系数；φ-附着利用系数)知道耕作机在低速，重负荷下工作时，靠其必要的使用重量才能发挥出足够的牵引力。因此在本发明作出之前，耕作机为了满足在低速深耕时的需要，采用在耕作机上加载配重铁，往轮胎中注水及选用较重的柴油机作动力等增加使用重量的方法配重，而使耕作机比较笨重，不利于转移和园田耕作。如已有的小型耕作机安徽产TY-51手扶拖拉机、机重300公斤；日本产“双幅履带式”耕作机重200公斤以上；四川仁寿产“铁轮型耕作机”，机重100公斤。中国专利ZL92220083.1超轻型耕整机采用带有防滑齿板的链条驱动、行走。该机虽然轻巧灵便(重约30公斤)，但是体重较轻，常发生打滑现象，难以进行农田深耕，并且作用单一，链轮常因塞进石子、树枝而使链条损伤和脱落。
本发明的目的是设计一种方便于田间转移，山地行走，方便于园田耕作，又适用于农田深耕的多功能、小功率适合农业家庭使用的轻型耕作机。
本发明的目的是通过下述设计方案实现的。
方案A：采用一种新的耕作机配重方法：由动力机、机架、传动装置、操纵装置、行走耕作装置等组成的耕作机。一种在该耕作机上加载重物，使其增加一定地使用重量的配重方法。本配重方法的特征在于：加载重物是泥土；在耕作机上设有能盛土的容器，或能驮(托)载泥土袋子的驮(托)架，或其它能载土的器具，可以于耕作现场取土配重。
本配重方法的优点是：可以将耕作机设计得较轻，方便于田间转移，山地行走，方便于园田浅耕及农田中耕，除草等作业，当农田深耕时，可根据牵引阻力大小，就地取土配重。此法不仅经济实用，而且可以把耕作机上盛土器具用于运输，一机多用。
方案B：一种由动力机、机架、操纵扶架、传动、行走装置等构成的耕作机。该机的特点是：只有一个驱动轮子，安装在一个悬臂轴上；根据耕作机的不同工作状态，配装陆地行走，农田犁耕不同的驱动轮子。运输和深耕时，在机架上安装一个和机架与驱动轮相配合的车斗，采用方案A的配重方法配重，机架上还设有安装水泵、植保机械的结合面。
本方案的优点是：行走方便灵活，尤其适用于堤岗、山路羊肠小道及有农作物的田中行走；尤其适用于高梁、玉米等高秸作物的中耕，除草等作业。
方案C：一种由动力机、机架、操纵扶架、传动、行走装置等构成的耕作机。该机的特点是：有两个驱动轮子，两个轮子之间的距离可以调整，两个轮子的半轴有同步锁紧装置机架下部有动力传动装置，深耕时，机架上放有车斗，采用方案A的配重方法配重；运输时将驱动轮子装于半轴端部，机架上放置相对车斗较宽的车架。机架上设有安装水泵，植保机械的结合面。
本方案的优点是：机身平稳并适应于不同行距的作物耕作，尤其适应深耕和运输。
方案D：一种由动力机、机座、操纵装置、传动、行走装置等构成的耕作机，该机的特点是：行走装置由装有防滑齿的履带或链条及与之配合的齿盘及其张紧装置组成；操纵装置由可以前后调整操作角度的操作杆构成，位于机座后侧斜上方；动力机安装在机座后侧面上。机座上有安装水泵、植保机械的结合面；深耕时采用方案A的配重方法配重。
本方案优点是：机型小巧、灵活，有利于果园树冠下和蔬菜暖房中耕作。
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是方案B实施例结构示意图，也是摘要图。
图2是方案C实施例结构示意图，图3是其传动系统局部简图。
图4是方案D实施例结构示意图。
图1、图2、图4也是方案A实施例。
图1中：1、车斗；2、犁套；3、螺栓；4、犁具；5、机架；6、轮毂；7、轮子；8、螺钉；9、塔轮；10、传动箱；11、塔轮；12、动力机；13、框架；14、扶架；15、油门旋钮；16、手柄。
图1中：一种由动力机(12)、机架(5)、操纵扶架(14)传动、行走装置等组成的耕作机。只有一个驱动轮子(7)，当耕作机陆地行走时配装胶轮，犁耕时配装带有“人”字防滑齿的铁轮。轮子(7)由螺钉(8)固定在轮毂(6)上，轮毂(6)装配在一个悬臂轴上，该装置配换轮子方便。传动装置中，由塔轮(11)、(9)变速；离合器为离心式安装在塔轮(9)的内腔中；减速机构为行星减速器安装在轮毂(6)内腔中。犁具(4)由螺栓(3)固定在机架上的犁套(2)中，动力机(12)装在立体框架(13)中，框架中有安装水泵、植保机械的结合面，框架安装在机架(5)上，框架(13)中的机械可以于耕作机上作业，也可以连同框架一起取下作业。操纵扶架(14)由一对对称的操作杆构成，其一端固定在机架上，另一端有操纵手柄(16)。油门旋钮(15)由控制线和动力机油门联接，控制动力机转速及耕作机行进、停止。当耕作机用于运输和深耕时，于机架上装有和机架，驱动轮子相配合的车斗(1)采用方案A的方法取土配重。本实施例中车斗近似梯形，经折算有效数值上、下底为0.8米、0.5米、高0.4米、宽0.3米，容积为0.0078立方米，可盛装干土约170公斤(经试验一般干性土壤重2200公斤每立方米)。一般水稻田的土壤质地多为粘土或轻粘土，其犁耕比阻K分别为3.92-5.88牛顿/平方厘米和5.8-7.84牛顿/平方厘米(中国展望出版社农业机械化工程1987年版)当犁耕深度a为14厘米，耕宽b为12厘米时，犁耕阻力：
P阻＝Kab(3.92--7.84)×14×12＝658.6--1317.1(牛顿)
本实施例耕作机重约40公斤，犁耕时加装一定量配重土后，驱动轮承重约150公斤即Gs＝150公斤＝1470牛顿。驱动轮驱动力按附着力及叶轮对土壤的机械作用力计算：P驱动＝P附＋P叶；其中P附＝φ×Gs；式中φ附着利用系数，割茬地钢轮φ＝0.7(中国农业机械出版社，实用机械设计手册上册第5页)即P附＝φ×Gs＝0.7×1470＝1029(牛顿)。
驱动轮防滑齿叶片作用于土壤，而土壤的反作用力作用于叶片，有径向和切向两个分力，对驱动力起作用的为切向分力，在工作过程中，这个分力是变化的取其近似值计算：P叶＝q×叶片面积×1.5片；式中：q—土壤比压，壤土稻茬田q＝(48.8--53.9)×1000帕(华南农业大学苏显添等，珠江三角州水电土壤承压特性探讨)已知叶片面积＝0.07×0.11＝0.0077(平方米)
即P叶＝(48.8--53.9)×1000×0.0077×1.5＝563.6----622.5(牛顿)
所以P驱动＝P附＋P叶＝1029＋(563.6--622.5)＝1592.6--1651.5(牛顿)
轮子的滚动阻力为P轮阻＝f.Gs式中：f—滚动阻力系数，割茬地钢轮f＝0.15，即P轮阻＝f.Gs＝0.15×1470＝220.5(牛顿)
P阻＋P轮阻＝(658.6--1317.1)＋220.5＝879.1--1537.6(牛顿)
可见P驱动＞P阻＋P轮阻 满足耕深要求
动力机功率N＝P牵.V/n总 P牵＝P阻＋P轮阻＝879.1--1537.6牛顿
V--犁耕速度，本例中低速取0.486米/秒(相当于牛耕速度)
n总—总传动效率0.8
P牵.V(B79.1--1537.6)×0.486N＝＝534.1--934.1(瓦)
n总 0.8
本实施例中选用IE40PF汽油机1.18千瓦(重约6公斤)满足要求。
图2、图3中：21、犁具；22、螺检；23、犁套；24、横梁；25、U型螺栓；26、车斗；27、螺钉；28、机架；29、框架；30、操纵扶架；31、离合、制动手柄；32、扶手；33、自行车后部；34、转向把柄；35、变速杆；36、动力机；37、吊架；38、传动箱；39、转向拐臂；40、驱动轮；41、轮毂；42、半轴；43、齿轮；44、齿轮；45、齿轮；46、制动器；47、轴。
图2、图3中：一种由动力机(36)、机架(28)、操纵扶架(30)、传动、行走装置等构成的耕作机，有两个驱动轮子(40)，通过轮毂(41)、夹紧螺钉(27)安装在驱动半轴(42)上。松开夹紧螺钉(27)，驱动轮(40)可以沿半轴(42)移动，即可无级调整两轮间距离，以适应不同作业对轮距的不同要求。根据不同作业状态，耕作机配有不同的轮子，陆地行走配用胶轮，犁耕时配用带有“八”字防滑齿的轮子。机架(28)用以联接、支撑和固定各机构。传动箱(38)装于机架(28)下方。传动箱中，一对半轴(42)通过半轴齿轮(43)、转向齿轮(44)在弹簧压力下同主传动终端齿轮(45)内啮合，使两个半轴同步锁紧，从而两个驱动轮子同步锁紧，以保证耕作机能够直线行驶。转向时，操作转向把柄(34)通过拉线带动转向拐臂(39)转动，使转向拨叉拨动转向齿轮(44)，使啮合着的内齿分离，从而切断一侧驱动轮的动力实现转向。制动器(46)安装在中央传动轴(47)上，离合器安装在传动箱被动皮代轮的内腔中，用同一手柄(31)分段操纵。动力机(36)安装在立体框架(29)中，框架(29)中还设有水泵，植保机械的结合面，框架安装在吊架(37)中，框架连同其上的机械装置，可以在耕作机上作业，也可以一同取下作业。双向犁具(21)可以安装在机架后部或前部的横梁上，其在横梁上的位置可以通过“U”型螺栓(25)调整。操纵扶架(30)由一对对称的操作杆组成。当耕作机用于深耕时，可以在机架(28)上放置一个车斗(26)，可以取土配重。本实施例中车斗长0.8米，宽0.4米，高0.6米，可盛装干土约400公斤。运输时可将驱动轮子移至半轴外端，在机架上放置一个较该车斗宽的车架，以利装载各种货物。当耕作机用于高作物中耕时，可配用大直径驱动轮，以提高轮轴对地距离。该机可以徒步操纵，也可以于吊架(37)上铰接一个自行车尾部(33)(即将自行车前轮、前叉、手把去掉)即成为一架助力人力车。该机还可以与自行车或摩托车前部刚性联接即成为一架机动三轮车。
图4中：51托架；52、机座；53齿盘；54、弹簧销；55、扶架；56、油门旋钮；57、扶把；58、手柄；59、支轴；60、塔轮；61、动力机；62、链条；63、塔轮；64、驱动齿盘；65、导向齿盘；66、张紧装置；67、前导齿盘；68、护板；69、犁具；70、框架。
图4中：一种耕作机是由动力机(61)、机座(52)、操纵扶架(55)、传动装置、驱动行走装置等组成的。驱动行走装置由带有防滑齿的链条(62)和与链条相啮合的齿盘(64)、(65)、(67)等组成，前导齿盘(67)轴上有弹性张紧装置(66)，防止链条中夹杂石子，树枝拉伤链条及脱落，耕作机两侧链条(履带)外缘间的距离为0.03-0.15米，较适宜于犁耕开沟起垅。驱动齿盘(64)内腔中装有行星减速器，塔轮(63)内腔中装有离心式离合器，动力机(61)安装在立体框架(70)中，框架上有安装水泵、植保机械的结合面，框架安装在机座后侧面上，操纵扶架(55)为一对对称的操作杆，其下湍同安装在机座(52)后侧斜上方的弧形齿盘(53)铰接。扶架(55)上有弹簧销(54)同齿盘(53)外缘的牙齿啮合。握紧手柄(58)通过拉线拉起弹簧销(54)，即可前后调整扶架的操作角度。犁具(68)安装在前护板(67)上。深耕时机座(52)上方可安放空桶或托架(51)取土配重。托架(51)是一个上面呈鞍形的立体框架，可以托及驮装泥土袋子。机座等部件宜选用轻金属合金及非金属制造。
上述各实施例耕作机宜选用0.75-2.2KW的动力机，选用1.18-1.5KW的汽油机尤为适宜。耕作机重约25-65公斤极方便于园田耕作，又适用于农田深耕，极方便于田间转移山地行走，又可用于运输、灌溉、植保及其它作业，经济实用，定会受到广大山区和平原农户的欢迎。