(中国一拖大拖装配厂 工艺部 河南洛阳 471000)
摘要：水田作业轮式拖拉机多是从旱田用拖拉机或水旱兼用型拖拉机进行改造后使用，实际作业中受水田环境影响常容易出现各种问题，本文即从当下水田作业轮式拖拉机使用现状以及出现的种种问题入手，分析在结构质量控制、行进结构设计以及耕作控制形式选择等方面的主要优化侧重点，希望为水田作业轮式拖拉机设计提供一定的理论借鉴依据。
关键词：水田作业；轮式拖拉机；设计探讨
前言：水田农业种植受益高，并结合新时代高产栽培技术的推进，有了更进一步的发展，尤其是近些年水稻种植投入产出比的不断提高，更刺激北方旱改水工程，就以东北地区水田发展而言，基本可以实现1:2的水田与传统土豆种植受益比，北方越来越多低洼旱田被更改为水田，再加上本身南方地区水田面积就尤为广阔，所以水田作业机械化更应受重视，对于促进我国水田农业发展以及现代化农业生产模式的构建都有重要促进作用。水田作业轮式拖拉机是其中基础应用器械，在水田田地整理中广泛应用，所以更应结合农业生产需要深入推进其设计优化。
1、水田作业拖拉机的基本概述
1.1应用基本概念
水田作业拖拉机是一种在水稻田作业中用途十分广泛的农用机械，应装配水田行走构件，如履带、高花纹轮胎等，保证在水田土壤中的牵引性能良好发挥，具备防陷、防泥水、易转向、易越埂行进等能力，以在水田作业中更加顺利。所以在进行水田作业拖拉机的设计时需要重视其中四方面关键内容：首先机械结构设计时要对整机质量严格控制，其次注意转弯灵活性的调整，再者确保拖拉机在操作中具有良好的通过性，最后还要加强整机密封性。此外水田与旱田有其他不同之处，如旋耕作业要求水田拖拉机有很好的旋耕能力；再者水田作业中也常会伴随旱耕作业的内容，再加上水稻种植技术要求、水田田地常分散破碎、土壤类型差异等因素都对机械实际操作有很大影响，再者在本文讨论中的轮式拖拉机设计在很多因素上的限制可能更大，所以在拖拉机设计中要更加注意这些方面的考虑，确保更适应水田整理需要[1]。
1.2水田作业拖拉机使用现状
我国水田作业拖拉机的设计与使用自上世纪五十年代即已开始，先后设计多种不同马力的规格型号，其中也包括各类等级、水旱兼备的一般用途式，如大功率式、船式拖拉机等都有更广泛应用，在水田作业便捷性有很大促进作用。但实际水田作业管理中却有很多问题，目前轮式拖拉机的使用中还多是旱田作业类型，我国在水田中使用的轮式拖拉机中常用旱田改造或者兼备型拖拉机简单装配水田用轮胎等构件为常见类型，受作业环境、拖拉机性能等方面的限制，具体操作中适应性方面容易出现不少问题。如最常见的就是拖拉机结构密封性不足，防水能力差导致水田应用中容易受多方面限制，而且还有如整体机械质量太高、接地比压不合理、拖拉机轮胎抓地能力不强、转向灵活度不足等都会造成水田硬底层损害严重、烂泥田承压能力淡薄、田埂阻碍较强、托底陷车等诸多问题。但整体而言，轮式拖拉机本身在通用性上更好，而且功率较大，在我国各农事作业中属于主要动力机械，所以更需结合水田作业特点研究出更科学合理的应用模式，促进水田作业效率提升[2]。
2、与旱田轮式拖拉机之间的区别分析
水田作业轮式拖拉机设计与旱田有很大区别，我们必须要对两者之间差异性有完整的了解，再结合水田作业应用常见问题的总结分析，查漏补缺，克服已知不足，才能保证设计及应用更加有效。
从其耕作设计结构上就可发现很大差异，旱田型是以带犁设计为主，实施牵引耕作，而水田型是以带旋耕机设计为主，实施旋耕作业，这方面结构上的差异化就已经导致整机设计需要聚焦各有侧重点。旱田牵引型作业设计中，拖拉机所带犁配件会受到水平、垂直以及横向三项分力，在具体设计中需要将这简化后的三项分力综合考虑：横向分力虽小，常不进行考虑，但受其他力影响下，本身导致犁左右摇摆情况很可能加重；垂直分力在拖拉机行进中有趋其前轮上抬的影响；水平分力存在拖动拖拉机后滑的干扰性，在力矩分析中会使机械后轮质量有所加强。在这些分力的影响下，旱田拖拉机会进行一定的结构修改，以更加适应旱田带犁作业。水田旋耕型作业设计中，犁刀同样受横向、垂直与水平三项分力，不过在水平分力中有很大区别，其可造成拖拉机前滑，在力矩分析中是以后轮上抬影响为主。
究其二者作业对象及具体耕作对象上的差异化，主要是因本身运动方式有很大区别，设计思路也有很多不同之处。牵引与旋耕受力分析而言，前者会导致机械前轮减载、后轮加载，而后者则造成前轮加载、后轮减载，这与牵引阻力影响以及旋耕有向上提升力有关。这也就导致了在整机设计中，水田旋耕拖拉机在作业时后轮接地压力得以减小，在设计问题分析时，关键要侧重在旋耕机带来的向上抬升力的阻止，结合水田耕地要求严格控制整机质量；而旱田牵引拖拉机作业时，更多考虑机械后轮承重增大问题，具体如何增大，而又需要增大多少最为合适，需科学分析设计。
3、水田作业轮式拖拉机设计分析
从上述水田作业与旱田作业轮式拖拉机结构设计对比分析中我们也对水田作业轮式拖拉机设计侧重点有所了解，基于水田作业特点来说更加重视在整机结构质量、机体控制形式选择以及行进结构设计等方面的合理性。
3.1机体结构质量控制
机体结构质量控制有其必要性，这与水田作业中硬底层保护有很大关系，而且在很多烂泥田中，由于其自身承压力比较低，为增强适应性也需保证整体结构质量的减轻，包括机械发动机、底盘及相关配件，而在机体整体结构质量控制中，也往往将这些方面作为主要减重考虑方向：首先是拖拉机发动机减重中，这点日本方面做得很好，以更小的缸径和行程实现整体转速依旧保持足够发动功率，进一步缩小了发动机整体结构尺寸，使其质量上更加轻便，这方面我们有很多可以参考的地方，在其与之配件中，以钢板小半架连接为减重重点，降低覆盖件的重量，同时配件中使用单作用离合、轻便新式材料以及分置式液压应用等等，都能有效降低发动机相关设备的整体质量；再者还有前驱桥的减重设计，在这方面我们要确认一个标准值，即保证前驱桥承重应保持在整机质量20%以上，才能避免在带旋耕机时避免操纵行进受影响，一般稳定在24%左右即可。从这两方面考虑之后，可以参考日本设计中常应用的结构比质量，维持在50kg/kW上下，基本
就机体质量而言满足大部分水田作业需要[3]。
3.2机体耕作控制形式选择
在机体耕作控制形式中，类型相对较多，以结合实际耕作需要合理选择为宜：其一，较常使用的力位综合控制完成水田耕地，该类型虽然可以实现在不同形式下均可保持良好稳定的耕作质量，但整体而言机构比较复杂，投入较大；使用位调节作业时，可以实现在不同土壤比阻下的耕作深度均匀性，而使用力调节作业时，遇到比阻变化波动大的土壤时，常容易造成耕作深度无法保证均匀性，所以考虑到水田插秧高产栽培技术中对于耕深均匀、地面平整的要求，位调节控制形式更能满足水田作业的标准。其二，强压入土式也是水田耕作常用方法之一，也能较好达到耕深均匀的标准，这种控制方式最主要的优点在于水田旱作中有很好的兼备性，在旋耕时也能使犁铧更容易入土，完成开沟类作业，再加上该种耕作控制方式机构比较简单，同时整体成本也更低，也是选择中常用类型。
3.3行进结构设计与选择
水田作业轮式拖拉机行进结构设计中主要包括前驱动桥和水田轮两方面。
在前驱动桥优化设计中，其一以中置油缸结构取代以往常见的侧置油缸结构，将前桥结构设计为更紧凑类型，这与以往国内常用大中拖拉机侧置油缸设计在水田作业中易出现各类问题有关，比如在耕作过程中容易出现夹草带泥情况，而前桥转向还会使泥土和杂草接触到油管油路，有很大不适应性，所以需要紧凑前桥结构，减少该类问题发生；其二是在前桥转向机动灵活性的调节上，前桥轮距限制下更依赖于前轮的偏转角设计，所以在转弯半径要求比较小时应注意调大前轮偏转角度，增加轮距，同时还要注意将前驱动轴从以往的过桥下或后桥下引出转变为转动箱内调整，能大大减少泥土杂草的干扰，避免在转向行进过程中受限。此外，还应考虑到水田作业环境限制下对底盘最好避免出现油管、电线等布置出现，确保管路设计合理性。
在水田轮设计与选择中，要考虑到水田环境下作业土壤承重力弱、机械强度小、附着力强等特点，确保水田轮设计选择合理性，以免出现下陷、打滑等情况。目前常用的水田轮中有如下几种：其一，水田铁轮具有便于配套、成本低、使用便捷等优点，但同时其刚性轮特性也容易出现经常性振动磨损、损害硬底层等问题，目前在使用中可以选择镶塑料轮刺提高水田轮的缓冲能力，降低磨损及水田土层损坏，也更能保持耕作使用与道路行进中平顺性，避免转移中频繁更换；其二，水田高花纹轮胎具有振动小、行进平稳、硬底层损害小等优点，但因为本身轮胎积泥性较高，在黏湿性土壤中常会出现泥土积附性严重等问题，据此可以选择使用窄胎体式调整结构，兼备水田铁轮和高花纹轮胎的特点，而且具有很好的脱泥性，在水田、湿田及一般性运输作业中都有良好的应用性能[4]。在水田轮具体使用中要结合不同作业类型以及耕作环境等因素综合考虑契合设计方案和选择方案，提高作业便捷性、实用性等。
4、结束语
总之，在对水旱田作业轮式拖拉机设计不同原理的对比分析中，我们更能对水田作业轮式拖拉机设计优化有更全面认知，结合当下不少同类型拖拉机使用中出现的诸多问题，更应注意从整体分析，从我国国内南北方不同地域水田作业特点、不同作物特点等方面入手详细调查，进而探究更加科学合理的水田作业轮式拖拉机设计，为现代化农业建设提供助力。
参考文献：
[1]饶向林. 水田适用大中功率拖拉机转向驱动桥研究[D].江苏大学,2016:03.
[2]张建锋,杨东山,史金钟,孙盼盼.我国水田动力机械发展概述[J].拖拉机与农用运输车,2016,43(02):12-15.
[3]李晨硕,邹娇蓉,李继光.水田作业轮式拖拉机的设计探讨[J].拖拉机与农用运输车,2017,44(06):7-10+17.
[4]杨文武,罗锡文,王在满,张明华,曾山,臧英.轮式拖拉机水田轮辙覆土装置设计与试验[J].农业工程学报,2016,32(16):26-31.