冯志刚，闫腾飞

(1.新疆农业大学 机电工程学院，乌鲁木齐 830052；2.新疆新轴轴承有限公司，乌鲁木齐 830054；3.东风商用车新疆有限公司，乌鲁木齐 830011)

农用地膜具有增温保墒、抗旱节水、提高肥力、抑制杂草等作用，其使用为提高作物产量带来了革命性突破[1]。自20世纪80年代以来，我国地膜覆盖面积和使用量一直位居世界第一。地膜通常为聚乙烯材料，降解周期长，随着地膜使用量的增加，地膜残留带来的污染问题也变得越发严重。目前，在耕地平整、耕作、收获等方面基本实现了机械化，由于耕地里存在大量残膜，农业机械在工作时经常会发生残膜卷入农机旋转机构，特别是卷入农机轴承内部，造成轴承失效[2]，影响农机使用效率。

耕地残膜卷入农机旋转机构造成农机损坏是近年新出现的问题，且处于快速上升阶段，主要是由于回收技术落后导致残膜在耕地中存量越来越多，在残膜回收技术还未有效提高之前，有必要研究如何解决残膜缠绕农机轴承问题。在此以联合整地机碎土器和震压轮为例，提出抗残膜缠绕农机轴承设计方案。

1 防残膜缠绕农机轴承设计方案

经分析和实地验证，可通过增加防护罩(图1)提高农机轴承防残膜缠绕能力[3]，防护罩设计为弧形，轴承座外径面设计为同曲率的弧形，与防护罩形成同心圆，防护罩与轴承座之间留有3～5 mm的间隙。

图1 防残膜缠绕农机轴承结构示意图Fig.1 Structure diagram of anti-residual film winding agricultural bearing

联合整地机碎土器和震压轮(图2)主要起碎土和平地作用，是牵引型表土耕作机具中应用最广泛的农机具。联合整地机碎土器和震压轮工作时跨度长、扰度大、跳动剧烈，一般采用具有调心功能的带座外球面球轴承，该结构轴承安装在碎土器和震压轮两端。为提高轴承防残膜缠绕能力，增加了防护罩，如图3所示，该结构轴承由带偏心套外球面轴承、圆弧形防护罩、骨架油封、轴承座等组成。防护罩采用冲压结构，成本低，适应于大批量生产，根据计算和实际试验选用2～3 mm热轧钢板可以满足工作强度要求。

图2 联合整地机碎土器和震压轮Fig.2 Soil pulverizer and vibrating roller of combined soil preparation machine

1—三唇密封圈；2—轴承座；3—外球面轴承；4—骨架油封；5—圆弧状防护罩；6—偏心套图3 联合整地机碎土器和震压轮轴承结构示意图Fig.3 Structure diagram of bearings for soil pulverizer and vibrating roller of combined soil preparation machine

轴承通过偏心套与长轴锁为一体，防护罩与偏心套通过焊接固定。工作时长轴带动内圈旋转，进而带动防护罩旋转[4-6]。

为提高轴承密封性能，对轴承密封结构进行优化：轴承座内径面与内圈外径面之间安装骨架油封[7]，骨架油封右侧安装卡簧实现定位；将轴承两端单唇密封圈改为三唇密封圈，如图4所示。

图4 三唇密封圈结构示意图Fig.4 Structure diagram of three lip seal ring

2 结构优点

1)农机工作时传动轴带动内圈旋转，防护罩与内圈一起旋转，防护罩可对靠近轴承的残膜、杂草进行切割、撕裂、隔离。残膜需绕过防护罩，从轴承座和防护罩外端间隙处才能进入轴承，减小了残膜缠绕轴承概率。

2)防护罩形状为外张口形圆弧，工作时处于旋转状态，将进入防护罩的砂石、泥土从底部抛出。

3)防残膜缠绕集成式农机轴承由防护罩、骨架油封、三唇密封圈组成密封系统，进一步提高了轴承密封性能，延长了轴承使用寿命[8-9]。

4)将带偏心套外球面球轴承、密封装置及轴承座等零件集成为一体，方便了用户安装，提高了结构强度。

3 结束语

针对残膜缠绕农机轴承及密封性能不足的问题，通过增加防护罩、优化密封结构来增强农机轴承防残膜缠绕能力。防残膜缠绕集成式农机轴承在联合整地机上应用效果良好，正逐步将其应用到播种机、收获机等农业机械上，以减少残膜对农业机械的破坏，提高生产效率，降低运行成本。