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摘要：耕整机部分与播种机部分的连接机构是耕播联合作业机整体仿形的关键部件。该联接部件有多种形式，现有耕播联合作业多采用刚性联接与弹性联接。本文设计机具则采用补偿式三点悬挂连接机构，该机构既保证了播种机的单体仿形，同时又保证了播种机的整体仿形。
关键词：连接机构；补偿机构
中图分类号：S2244文献标识码：A
基金项目：适用于东北地区保护性耕作机具的技术开发（项目编号：20130411009XH）
为本文通讯作者引言
耕播联合作业是北方垄作近几年发展起来的耕作技术之一[1]，即春季在留茬地上一次性完成耕整地及播种作业。其主要优点是减少土壤翻动次数，保护土壤墒情，利于作物生长。耕整连合作业机与播种机单独作业机具均已研发成功，耕播机其关键部件之一是耕整机与播种机之间的连接部件，由于农田地表的起伏，对机具的作业质量具有一定的影响，要想保证耕整及播种的稳定性，要求两机具相连接的部件既要有一定的刚性又要使后面的播种机相对耕整机仿形[2]。
1刚性连接机构的设计分析
在耕播联合作业机连接方式上具有多种形式的连接方式[3]，采用刚性连接（如图1），将播种机前梁5与耕整机后梁1通过刚性部件连接起来，使2个机具形成一个刚体，此方法结构简单，稳定性好，整机在联合作业时机具稳定性良好。
图1耕播联合作业机（刚性连接）
通过机具在试验中检测结果数据汇总绘制如图2所示曲线图，从图上曲线来看，刚性连接的耕播联合作业机的仿形效果受到限制，在地表起较大的耕地中播种与覆土效果都很难达到要求。将通过刚性连接的耕播联合作业机简化进行仿形分析（见图3）。
通过质点化机具可以看出耕播联合作机采用刚性连接时，播种机与耕整机形成一个刚性整体，在进行耕播作业时，整台机具处于一体状态前进，当地表出现起伏时耕整机依靠地轮相对拖拉机进行仿形作业，而此时播种机由于与耕整机处于刚性连接，因此出现播种机整机提前仿形作业现象，虽然播种机的四连杆机构使播种单体具有仿形功能，但是当地表起伏过大时，四连杆（图3中，YK，YF，FS，KS）的仿形达不到农艺要求，甚至有时出现播种机地轮悬空现象，造成漏播，播种质量无法保证。
2弹性连接机构
1.耕整联合作业机2. 前连接件3.后连接件4. 调节拉杆5.弹簧（压簧）6.播种机在保留刚性连接优点的基础上又设计了弹性连接机构，它由固定在耕整连合作业机后梁上的前连接件、固定在播种机前梁上的后连接件、调整拉杆及弹簧组成，前后连接件由原来的刚性连接改为转动连接，调整拉杆插在前连接件的斜板的长孔内，用螺母将串在拉杆上的弹簧压紧。當地面起伏时，后面播种机前部分可绕前后连接件的转动连接点上下运动（上仿形可压缩弹簧，反之亦然），保证地轮与地面紧密接触，从而保证了播种机正常作业。但经试验证明该连接机构同样存在着问题，就是在地表起伏时要实现仿形需压缩弹簧，由于弹簧所需力量过大使仿形相对滞后，而且当局部起伏过大时也会造成播种仿形轮悬空出现漏播现象。从试验结果分析来看该连接部件也不能达到理想状态。
3补偿式三点悬挂连接机构[4，5]
它是在弹性连接理论的基础上，经过反复的研究试验改进，设计出这种新型连接机构。机构由拉杆2及左右对称安装的一对铰接件4、上连接件3组成。由于补偿式连接机构在补偿仿形变量时所受阻力较小，因此在进行补偿时不会出现滞后现象。当补偿点处于最大位置时，机具处于刚性连接状态，可保证机具在运输过程中的安全性。
1.耕整机2.拉杆3.上连接件4.下连接件5.播种机图6三点补偿连接耕播机
多功能智能耕播机补偿式结构的运动机构简图如下（图7）。
图72BGZ-4多功能智能耕播机机构简图
从运动机构简图来看，后面的播种机相对于前面的耕整机其仿形主要是通过C点的运动使后面的播种机绕着O点做旋转运动，来改变播种机与耕整机的相对高度。以实现播种机相对耕整机进行整体仿形作业。由于播种机与A点属于刚性整体因此可将
当C点绕O点逆时针旋转时A点也随之向上运动，也就是播种机相对于耕整机向上仿形，当C点绕O点顺时针旋转时A点也随之向下运动，也就是播种机相对于耕整机向下仿形，这样可以使播种机在耕地地表出现起伏时及时的做出相对耕地地表仿形运动以保证播种合格率。假设耕整机
与播种在同一水平线时C点为正常工作点。D点为C点在进行补偿时绕O点逆时针转过α角时所到达的点。在C点绕O点旋转到D点的同时，A点也绕O点旋转到B点，因此三角形COD与三角形AOB为相似三角形，所以角AOB与角COD相等。为了便于计算定义为α角，将0C定义为L1，CD定义为x，OA定义为L2，AB定义为y。在三角形COD中有
cosα=2L21-x22L21（1）
式中x——补偿量
在三角形AOB中有
cosα=2L22-y22L22（2）
由（1）、（2）可得（3）
y=L1L2x（3）
由（3）式可以看出y是x的线性函数，而L1L2是该函数的比例因子即斜率，线性函数的倾斜角取决于该函数的斜率，斜率越大倾斜角越大，函数的增速也就越大。在耕播联合作业机上仿形中，L1L2的比值决定了仿形量变化的快慢，同时也决定了当x变化一定量时y的变化值。L1与L2在的值是由设计补偿连接件时决定的，因此我们可以在设计补偿式连接件时将L1与L2设计成可调式以适应不同起伏地表的播种作业要求。与刚性连接性和弹性连接件相同的地况进行了补偿式三点悬挂耕播联合作业机的生产试验，根据试验数据绘制出所图9所示曲线图。图9补偿式连接结构试验曲线图
从图2、图5、图9，3个曲线图对比分析来看，在平整地表上进行耕播作业时，刚性连接、弹性连接、补偿式连接3种形式所得到的结果差别不大，当在地表起伏较大的地表作业时，补偿式连接机构播种合格率和覆土合格率都高于刚性连接和弹性连接。
4结论
经过大量试验可以得出以下结论：
41在地表相对平坦的平原地区进行耕播联合作业时，无论通过那种连接方式都能很好的保证耕播联合作业。
42在地表相对起伏较大的地区，如果要想实现耕播联合作业则必须应用与该地区相符合的连接方式的耕播联合作业机。
43补偿式连接机构不但能够保证播种机的单体仿形。同时也可在地表起伏较大时实现播种机相对于耕整机的整体仿形，可更好的满足农艺要求。
参考文献
[1]贾洪雷，马成林，孙裕晶，等.耕整种植连合作业工艺及配套机具[J].农业机械学报，2004，35（06）：62-64.
[2]贾洪雷.北方蓄水保墒耕作体系及连合少耕机具的研究应用[J].中国节水农业科技论坛，2004：381-386.
[3]中国农业机械化科学研究院.农业机械设计手册（上册）[M].北京：机械工业出版社，1988.
[4]分置式耕播联合作业机连接机构的研究[J].农业机械学报，2006，37（12）：54-57.
[5]李宝筏，刘安东，包文青.东北垄作滚动圆盘式耕播机[J].农业机械学报，2006，37（05）：57-59.
作者简介：李春胜，男，硕士，研究方向：农业机械。
关键词：连接机构；补偿机构
中图分类号：S2244文献标识码：A
基金项目：适用于东北地区保护性耕作机具的技术开发（项目编号：20130411009XH）
为本文通讯作者引言
耕播联合作业是北方垄作近几年发展起来的耕作技术之一[1]，即春季在留茬地上一次性完成耕整地及播种作业。其主要优点是减少土壤翻动次数，保护土壤墒情，利于作物生长。耕整连合作业机与播种机单独作业机具均已研发成功，耕播机其关键部件之一是耕整机与播种机之间的连接部件，由于农田地表的起伏，对机具的作业质量具有一定的影响，要想保证耕整及播种的稳定性，要求两机具相连接的部件既要有一定的刚性又要使后面的播种机相对耕整机仿形[2]。
1刚性连接机构的设计分析
在耕播联合作业机连接方式上具有多种形式的连接方式[3]，采用刚性连接（如图1），将播种机前梁5与耕整机后梁1通过刚性部件连接起来，使2个机具形成一个刚体，此方法结构简单，稳定性好，整机在联合作业时机具稳定性良好。
图1耕播联合作业机（刚性连接）
通过机具在试验中检测结果数据汇总绘制如图2所示曲线图，从图上曲线来看，刚性连接的耕播联合作业机的仿形效果受到限制，在地表起较大的耕地中播种与覆土效果都很难达到要求。将通过刚性连接的耕播联合作业机简化进行仿形分析（见图3）。
通过质点化机具可以看出耕播联合作机采用刚性连接时，播种机与耕整机形成一个刚性整体，在进行耕播作业时，整台机具处于一体状态前进，当地表出现起伏时耕整机依靠地轮相对拖拉机进行仿形作业，而此时播种机由于与耕整机处于刚性连接，因此出现播种机整机提前仿形作业现象，虽然播种机的四连杆机构使播种单体具有仿形功能，但是当地表起伏过大时，四连杆（图3中，YK，YF，FS，KS）的仿形达不到农艺要求，甚至有时出现播种机地轮悬空现象，造成漏播，播种质量无法保证。
2弹性连接机构
1.耕整联合作业机2. 前连接件3.后连接件4. 调节拉杆5.弹簧（压簧）6.播种机在保留刚性连接优点的基础上又设计了弹性连接机构，它由固定在耕整连合作业机后梁上的前连接件、固定在播种机前梁上的后连接件、调整拉杆及弹簧组成，前后连接件由原来的刚性连接改为转动连接，调整拉杆插在前连接件的斜板的长孔内，用螺母将串在拉杆上的弹簧压紧。當地面起伏时，后面播种机前部分可绕前后连接件的转动连接点上下运动（上仿形可压缩弹簧，反之亦然），保证地轮与地面紧密接触，从而保证了播种机正常作业。但经试验证明该连接机构同样存在着问题，就是在地表起伏时要实现仿形需压缩弹簧，由于弹簧所需力量过大使仿形相对滞后，而且当局部起伏过大时也会造成播种仿形轮悬空出现漏播现象。从试验结果分析来看该连接部件也不能达到理想状态。
3补偿式三点悬挂连接机构[4，5]
它是在弹性连接理论的基础上，经过反复的研究试验改进，设计出这种新型连接机构。机构由拉杆2及左右对称安装的一对铰接件4、上连接件3组成。由于补偿式连接机构在补偿仿形变量时所受阻力较小，因此在进行补偿时不会出现滞后现象。当补偿点处于最大位置时，机具处于刚性连接状态，可保证机具在运输过程中的安全性。
1.耕整机2.拉杆3.上连接件4.下连接件5.播种机图6三点补偿连接耕播机
多功能智能耕播机补偿式结构的运动机构简图如下（图7）。
图72BGZ-4多功能智能耕播机机构简图
从运动机构简图来看，后面的播种机相对于前面的耕整机其仿形主要是通过C点的运动使后面的播种机绕着O点做旋转运动，来改变播种机与耕整机的相对高度。以实现播种机相对耕整机进行整体仿形作业。由于播种机与A点属于刚性整体因此可将
当C点绕O点逆时针旋转时A点也随之向上运动，也就是播种机相对于耕整机向上仿形，当C点绕O点顺时针旋转时A点也随之向下运动，也就是播种机相对于耕整机向下仿形，这样可以使播种机在耕地地表出现起伏时及时的做出相对耕地地表仿形运动以保证播种合格率。假设耕整机
与播种在同一水平线时C点为正常工作点。D点为C点在进行补偿时绕O点逆时针转过α角时所到达的点。在C点绕O点旋转到D点的同时，A点也绕O点旋转到B点，因此三角形COD与三角形AOB为相似三角形，所以角AOB与角COD相等。为了便于计算定义为α角，将0C定义为L1，CD定义为x，OA定义为L2，AB定义为y。在三角形COD中有
cosα=2L21-x22L21（1）
式中x——补偿量
在三角形AOB中有
cosα=2L22-y22L22（2）
由（1）、（2）可得（3）
y=L1L2x（3）
由（3）式可以看出y是x的线性函数，而L1L2是该函数的比例因子即斜率，线性函数的倾斜角取决于该函数的斜率，斜率越大倾斜角越大，函数的增速也就越大。在耕播联合作业机上仿形中，L1L2的比值决定了仿形量变化的快慢，同时也决定了当x变化一定量时y的变化值。L1与L2在的值是由设计补偿连接件时决定的，因此我们可以在设计补偿式连接件时将L1与L2设计成可调式以适应不同起伏地表的播种作业要求。与刚性连接性和弹性连接件相同的地况进行了补偿式三点悬挂耕播联合作业机的生产试验，根据试验数据绘制出所图9所示曲线图。图9补偿式连接结构试验曲线图
从图2、图5、图9，3个曲线图对比分析来看，在平整地表上进行耕播作业时，刚性连接、弹性连接、补偿式连接3种形式所得到的结果差别不大，当在地表起伏较大的地表作业时，补偿式连接机构播种合格率和覆土合格率都高于刚性连接和弹性连接。
4结论
经过大量试验可以得出以下结论：
41在地表相对平坦的平原地区进行耕播联合作业时，无论通过那种连接方式都能很好的保证耕播联合作业。
42在地表相对起伏较大的地区，如果要想实现耕播联合作业则必须应用与该地区相符合的连接方式的耕播联合作业机。
43补偿式连接机构不但能够保证播种机的单体仿形。同时也可在地表起伏较大时实现播种机相对于耕整机的整体仿形，可更好的满足农艺要求。
参考文献
[1]贾洪雷，马成林，孙裕晶，等.耕整种植连合作业工艺及配套机具[J].农业机械学报，2004，35（06）：62-64.
[2]贾洪雷.北方蓄水保墒耕作体系及连合少耕机具的研究应用[J].中国节水农业科技论坛，2004：381-386.
[3]中国农业机械化科学研究院.农业机械设计手册（上册）[M].北京：机械工业出版社，1988.
[4]分置式耕播联合作业机连接机构的研究[J].农业机械学报，2006，37（12）：54-57.
[5]李宝筏，刘安东，包文青.东北垄作滚动圆盘式耕播机[J].农业机械学报，2006，37（05）：57-59.
作者简介：李春胜，男，硕士，研究方向：农业机械。