本实用新型涉及一种农业动力机。尤其是一种多功能水田拖拉机产品。为使拖拉机适用于水田耕作，经过长期努力，已经作了很多改进，所有这些现有的改进技术，从水田土壤动力学上分析，可以归纳为以下四个力系：

1、摩擦力系：如改进轮胎花纹、四轮驱动，以改善驱动轮的附着性能。

2、啮合力学：如水田叶轮、三角齿水田铁轮、网格式水田铁轮、镶塑料水田铁轮、机耕船水田轮等，使驱动轮陷至硬板层，利用硬板层土壤的物理机械强度，以提高拖拉机通过性能和牵引性能。

3、作业与行走分置力系：如叶轮旋耕机，直接驱动旋耕机旋耕，驱动叶轮行走，以提高作业效率。

4、螺旋力系：如中国专利87205242双轴差螺旋水耕机。

按照水田土壤动力学的原理，任何结构形式的拖拉机进入水田耕作，要发挥牵引效率，必须解决驱动机构的作用力与土壤的反作用力之间的平衡问题。在浅泥脚的水田中耕作，这些驱动机构均依靠硬板层土壤的抗压、抗剪强度，以解决驱动机构的作用力与土壤的反作用力的平衡问题。在深泥脚的水田中耕作，这些驱动机构难以触及硬板层土壤，而耕作层土壤的抗压、抗剪强度很低，难以使驱动机构的作用力与土壤的反作用力取得平衡；因而摩擦力系、啮合力系结构的水田拖拉机发生沉陷、打滑，难以发挥牵引效率；作业与行走分置力系结构的水田拖拉机，也需要硬板层土壤的依托以制止沉陷和取得推进力，对于深泥脚水田也不适用；中国专利87205242双轴差水耕机，利用负重船体解决船机沉陷；利用两根螺纹相反，转轴中心线平行和同时向外侧旋转的差 距螺旋体，作为水耕机前进和耕耘的一体结构，为水田水耕提供了一种机型。但该技术的缺点是：1、不能牵引犁、耙、耖、耥等作业机作业；2、跨越田埂需要人力扛抬；3、不能乘坐操作，劳动强度较大。

本实用新型的目的是为了克服上述技术存在的缺点而提供的一种水田水耕的拖拉机产品，它适用于水田进行水耕作业（耕作层土壤浸水泡烂，含水率达30％以上），能够牵引犁、耙、耖、耥作业，尤其适用于深泥脚水田如湖田、冬水田一类水田，耕作层土壤愈是湿软，耕作效率愈高；能够自行跨越田埂，可以乘坐操作，机动、灵活、舒适；它在江河中作为摩托船使用，在陆路上作为摩托车或小汽车使用，为河网地区提供一种水陆两栖的交通工具。

本实用新型的目的是这样实现的：本实用新型系由发动机、传动机构、螺旋推进器、陆路行驶轮、液压装置、底架、船体、电气与仪表、操作装置、牵引与悬挂装置构成；通过使用铝合金、工程塑料使其具有漂浮于水面、浮滑于泥桨层的整机结构重量，通过螺旋推进器进行旋耕并能牵引犁、耙、耖、耥作业，它适用于水田进行水耕作业；由于自身重量轻，在江河中可作为摩托船使用；备有可以升降的陆路行驶轮，在陆路上可作摩托车或小汽车使用；是集水田耕作、江河、陆路行驶于一体的动力机。

附图描述本实用新型的实施例：

图1、多功能水田拖拉机总体结构示意图

图2、传动机构系统图

图3、螺旋推进器结构图

图4、螺旋叶片图

图5、螺旋角与叶片倾角图

图6、多功能水田拖拉机结构重量图

图7、多功能水田拖拉机材质图

图8、水田土壤动力学总体平衡图

图9、江河行驶原理图

图10、陆路行驶原理图

本实用新型下面（结合附图）作进一步说明：

图1描述多功能水田拖拉机的总体结构，由发动机［1］、传动机构［2］、螺旋推进器左［3］、右［4］、陆路行驶前导轮［5］、驱动轮左［6］、右［7］、液压装置［8］、底架［9］、船体［10］、电气与仪表［11］、操作装置［12］、牵引与悬挂装置［13］构成；将发动机［1］、传动机构［2］、螺旋推进器左［3］、右［4］、陆路行驶前导轮［5］、驱动轮左［6］、右［7］、液压装置［8］、电气与仪表［11］、牵引与悬挂装置［13］均按装于底架［9］上，底架［9］与船体［10］之间配置减震装置，螺旋推进器左［3］、右［4］装配于船体［10］底下，前导轮［5］装配于船体［10］前方、驱动轮左〔6〕、右〔7〕装配于船体〔10〕后部两侧，牵引悬挂装置〔13〕装配于船体〔10〕尾部；在水田中耕作和在江河中行驶，前导轮［5］、驱动轮左［6］、右［7］，与船体［10］底面持平，使用螺旋推进器左［3］、右［4］，如牵引犁铧可与双铧犁相配；与螺旋推进器左［3］、右［4］的参数相同再增加一组螺旋推进器，可与四铧犁相配；在陆路上行驶，通过液压装置［8］将前导轮［5］、驱动轮左［6］、右［7］降至螺旋推进器以下15cm，使其成为三轮摩托车，两组螺旋推进器结构的拖拉机，前导轮增为一对，配置于船体［10］前部两侧，使其成为超轻、微型小汽车；在跨越 田埂时和在陆路上行驶需要加速时，可同时使用螺旋推进器和陆路行驶轮两套装置；并使用铝合金、工程塑料使整机结构重量漂浮于水面、浮滑于泥浆层之上。

图2描述传动机构，发动机［1］的功率，通过主离合器［14］、变速器［15］、中央传动［16］、转向离合器左［17］、右［18］、螺旋推进器末级链传动左［19］、右［20］、螺旋推进器制动器左［21］、右［22］、螺旋推进器驱动链轮左［23］、右［24］、陆路行驶离合器［25］、差速器［26］、陆路行驶末级链传动左［27］、右［28］、陆路行驶驱动链轮左［29］、右［30］，驱动螺旋推进器左〔3〕、右〔4〕和陆路行驶轮左〔6〕、右〔7〕；螺旋推进器制动器左〔21〕、右〔22〕与旋转推进器末级链传动左［19］、右［20］结合布置，脚踩制动；陆路行驶前导轮［5］、与驱动轮左［6］、右［7］的制动器布置在轮毂上，采用转向手把转向，手闸制动；两组螺旋推进器的传动机构需增加一组与末级链传动左［19］、右［20］和驱动链轮左［23］、右［24］相同的机构；全套传动机构将水田、江河与陆路两套行走装置和田、水、路三种速度结合为一体，三种速度选择如下：

作业项目 旋耕带犁耕 km/h 旋耕带耙、耖、耥 km/h 江河行驶 r/min 陆路行驶 km/h 速度范围 3～6 6～9 250～375 15～50

三种速度按4个档次结合如下：

档次 水田耕作 km/h 江河耕作 r/min 陆路行驶 km/h 一档 3 250 16.65 二档 4.5 375 25.65 三档 6 33.30 四档 9 50.61

图3描述螺旋推进器的结构，由螺旋轴［31］、螺距［32］、螺旋叶片［33］、叶片切距［34］、推进器半径［35］、推进器长度［36］、驱动装置［37］、支承装置［38］、驱动装置密封〔39〕支承装置密封［40］构成。多功能水田拖拉机在水田中耕作和在江河中行驶，它的驱动机构为螺旋推进器，一台拖拉机配置一组或两组螺旋推进器，一组推进器与双铧犁相匹配，两组推进器与四铧犁相匹配；一个螺旋推进器设4－6个螺距，一个螺距设2－3个叶片，螺旋推进器装配于船体［10］底下，按前进方向前端支承，后端驱动，驱动和支承装置［37］、［38］力求达到小型和流线型，以降低滑行阻力，同时要有良好的密封装置［39］、［40］，避免泥水的浸入；一组螺旋推进器由左［3］、右［4］构成，按前进方向其螺旋线均向外侧旋转，推进器左［3］、右［4］的各项参数相同。螺旋推进器的螺旋运动，构成拖拉机在水田中的速度。

速度V＝螺距S×螺旋轴转速r／min

设螺距［32］：15～25cm，发动机转速r／min：2000，则理论速度km／h：18～30，经变速后可以满足水田各种耕作速度的需要。通过控制螺旋推进器左［3］、右［4］两侧不同的速度造成转向力矩实现转向。

图4描述螺旋叶片结构，由叶片外园弧长［41］、叶片底园弧长［42］、叶片高度［43］构成，叶片外园为钝边［44］、叶片两侧为锐口［45］、叶片底园与螺纹连接的两角作抛物线［46］，螺旋叶片是截取螺旋面的一个部份，它的参数可以通过以下计算取得：

$\mathrm{叶片外园弧长\; =}\frac{\sqrt{{\mathrm{(2\times r\times \pi )}}^2{\mathrm{+s}}^2}\mathrm{÷X}}{2}$

$\mathrm{叶片底园弧长\; ＝}\frac{\sqrt{{\mathrm{(2\times ri\times \pi )}}^2{\mathrm{+S}}^2}\mathrm{÷X}}{2}$

叶片高度＝r－ri

x为螺距的叶片数，r为螺旋推进器半径，ri为螺纹外径半径。螺旋叶片所截取的螺旋面，近似于切距［34］所截取螺旋面的1／2，是使被螺旋叶片剪切后的土壤能从两叶片中间通过，取得尽可能小的阻力；螺旋叶片与螺纹连接的两角作抛物线［46］以减少叶片间堵泥和缠草，使其具有自洁性；叶片外园为纯边［44］，以利爬越田埂；两侧为锐口，以利降低旋耕阻力；螺旋推进器叶片的螺旋运动，叶片按切距［34］破土前进，按理论螺旋叶片是在同一个轨迹上运动，但实际上由于叶片与土壤的旋合状况、牵引阻力、叶片倾角等因素，各个叶片都在破土前进，结果是叶片的螺旋运动将土壤切得稀烂；经过螺旋推进器旋耕后的土壤，可以成倍地降低犁耕比阻；经过旋耕带犁耕的土壤，兼有旋耕和犁耕的优点，经过旋耕带耙、耖、耥作业的土壤，可以提高蓄水和通气能力，加施底肥，可以均匀地搅拌肥料，提高土壤的肥力，从而提高耕作质量，有利于增产稻谷。

图5描述螺旋角和叶片倾角，螺旋轴［31］上有螺旋线［47］，螺旋推进器左 ［3］、螺旋线［47］为左螺旋线，右［4］螺旋线［47］为右螺旋线，螺旋角［48］取决于螺距［32］；为使拖拉机取得较高的作业速度，螺距［32］一般取＞15cm，但当螺距＞15cm时，螺旋角［48］即＞45°，按前进方向土壤对于叶片的反推力即随着螺旋角［48］的增大而减少，为使螺旋叶片所旋合的土壤能够有效地平衡叶片的推力和土壤的反推力，叶片底园角度与螺旋线［47］角度相同，将叶片外园前角拨回一定的倾角［49］，使其接近于45°螺旋角；使螺旋叶片在空气中旋转时，其水平方向半为提升力、半为推进力；叶片的排列是将整个推进器的叶片组合在一起排列的，要求达到叶片外园构成均匀的接地点，利于爬越田埂，叶片相叠构成均匀的螺旋叶面，利于均匀地旋合土壤；叶片倾角与叶片排列均为从土壤中取得良好的推进力：螺旋推进器的叶片构成众多的螺旋叶面，它们旋合的园柱形土壤构成的纵向抗剪切能力，即土壤能够承受的反推力＞叶片的推力，以求充分发挥拖拉机的牵引效率。

图6描述多功能水田拖拉机整机结构重量。整机结构重量Gj［50］通过船体排水量Pt／kg［51］，加上船体的土壤支承面积Dm／cm2［52］，乘以土壤单位面积抗压强度kg／cm2［53］，减去作业时附加重量GF／kg［54］取得；整机结构重量Gj［50］，在江河中行驶漂浮于水面，在水田中耕作浮滑于泥浆层之上不致于沉陷，整机加给土壤支承面单位面积的压强〔53〕不超过0.02Kg／cm2，滑行阻力近似使用重量的1／10，如超过这个压强，船机开始沉陷，随之增加旋耕深度、旋耕阻力和滑行阻力；在水田中耕作，整机结构重量Gj［50］与滑行阻力成正比，与挂钩牵引力成反比，降低整机结构重量Gj［50］可以降低滑行阻力和提高挂钩牵引力，要求每马力结构重量将其限制在15kg／ps以下，直至降到 10kg／ps以下。

图7描述多功能水田拖拉机的材质特征：除螺旋推进器左［3］、右［4］、液压泵［55］、陆路行驶前导轮升降液压缸［56］、驱动轮升降液压缸左［57］、右［58］、悬挂装置液压缸［59］、螺旋推进器驱动链条左［60］、右［61］、陆路行驶驱动链条左［62］、右［63］暂使用钢为材料外，发动机［1］、主离合器［14］、变速器［15］、中央传动［16］、转向离合器左［17］、右［18］、螺旋推进器制动器左［21］右［22］、陆路行驶离合器［25］、差速器［26］、陆路行驶前导轮轮毂［64］、驱动轮轮毂左［65］右［66］、底架［9］、牵引与悬挂装置［13］均使用铝合金为材料；副燃油箱［67］、水箱［68］、空气滤清器［69］、机罩［70］、主燃油箱［71］、驾驶座［73］、乘坐座左［74］、右［75］、工具箱［76］、以及船体［10］、主离合器［14］、变速器［15］、中央传动［16］、转向离合器左［17］、右［18］、螺旋推进器制动器左［21］、右［22］、陆路行驶离合器［25］、差速器［26］的壳体均使用工程塑料与复全材料，采用吹模或注模成型加工工艺；通过应用铝合金、工程塑料、复合材料，使结构重量降至每马力10kg／ps以下。考虑到塑料模具、高强度铝合金的制造成本，降低结构重量问题可取两个步骤解决，第一、将其摩托车化，选用摩托车的发动机及其部体，再配置螺旋推进器、液压装置、底架、船体、操作机构，进行中试，然后定型生产；第二、设计制造电子控制直喷轻型柴油发动机、采用陶瓷、铝钛、铝硅合金等轻质材料制造发动机，降低重量和降低油耗；并标明部件材质，以利回收使用。

图8描述多功能水田拖拉机在水田作业时的总体平衡和牵引计算、其式如下：

$\mathrm{Z\; =}\underset{}{\overset{}{\Sigma }}{\mathrm{(X}}_2{\mathrm{+\; P}}_2\mathrm{+\; F}{}_2\mathrm{)\; \le M1\; =}\frac{\mathrm{716.2\times }\frac{N}{n}\mathrm{\times i\; \times ni}}{r}{\mathrm{\le N}}_j\mathrm{=\; ym(2r\pi \times c}{}_X\mathrm{)\times jk}$

z－拖拉机运动阻力总和f.kg

xz－螺旋推进器叶片旋耕阻力f.kg

pz－挂钩牵引阻力f.kg

Fz－船机滑行阻力f.kg

M1－推进器螺旋轴扭力f.kg

N－发动机额定功率ps

n－发动机标定传速r／min

i－传动比

ni－传动效率

r－螺旋推进器半径

Nj－螺旋推进器旋合的土壤纵向剪切力f.kg

ym－螺旋推进器旋合的土壤圆面积cm2

Cx－螺旋推进器旋合的土壤长度cm

jk－土壤单位面积抗剪强度kg／cm2

按上式M1＞Z选择发动机功率，一组螺旋推进器与双铧犁相配，发动机功率不小于12ps，力求有较大的扭矩，两组螺旋推进器与四铧犁相配，发动机功率不小于20ps；按照Nj＞M1选择螺旋推进器旋合土壤的参数，使犁耕作业的档次处于Z≤M1≤Nj的状态，以求充分发挥牵引效率；一组螺旋推进器与双铧犁相配，耕深18cm，耕幅40cm，可以取得平衡；两组螺旋推进器与四铧犁 相配，耕深18cm～20cm，耕幅80cm，可以取得平衡。

由于机体自身重量轻，应将悬挂和拖带的作业机具结合在一起平衡，采用轻质材料，设计制造轻型机具；使在水田中作业的船体的支承面的压强分布均匀，螺旋推进器能够平顺地工作，无前翘和后翘的现象。

图9描述多功能水田拖拉机在江河中行驶的原理，前导轮［5］、驱动轮左［6］、右［7］与船体［10］底面持平，其整机形状构成犁状流线型，其浸入水中部分具有良好的密封性；一组螺旋推进器结构的船体［10］外形尺寸：长度［77］：1500mm（不包括凸出的的前导轮），宽度［78］：860mm（不包括两侧驱动轮），高度［79］：600mm，船体排水高度［80］：400mm，其载重量Zj［81］为排水量pe／kg减去整机结构重量Gj／kg，可得300kg；在江河中行驶时，要注意控制螺旋推进器左［3］、右［4］不同的速度，以控制船底两侧形成的涡凹保持相对的平衡，特别是要控制其不同速度以实现转向；两组螺旋推进器结构的拖拉机，其整机形状成为瘦长流线型，其船底两侧涡凹相对平衡和转向的原理与一组的相同；船体内后部有两个可折叠的乘坐座左［74］、右［75］，还有一个折叠式风雨蓬［82］。

图10描述多功能水田拖拉机在陆路上行驶的原理，通过液压油泵［55］、液压油箱［72］、分配器［83］、前导轮升降液压缸［56］、驱动轮升降液压缸左［57］、右［58］，将陆路行驶前导轮［5］、驱动轮左［6］、右［7］降至螺旋推进器左［3］、右［4］以下15cm，即离地间隙［86］，并将其锁定，使其成为三轮气垫摩托车；具有两组螺旋推进器结构的拖拉机，前导轮改为一对，配置于船体前部两侧，使其成为超轻、微型气垫小汽车，可将车速提高到每小时90公里，还需要 进一步提高车速时螺旋推进器可作为加速器使用，螺旋叶片造成车底气垫与涡流以提高速度；备有前大灯［84］和尾灯［85］。

本实用新型与现有的水田拖拉机相比，具有如下的优点：

1.本实用新型可以在任何稀烂的水田中耕作。不会沉陷和打滑；它深入于泥水中作业部件只有螺旋推进器，存在必要的磨损外，其余部件均受船体的保护，免受泥水的浸蚀；从根本上解决了拖拉机下水田作业长期存在的沉陷、打滑和机件的磨损问题。

2.本实用新型适用于任何水田进行水耕作业，尤其适用于湖田、冬水田这类深泥脚水田，耕作层土壤愈是泥泞湿软，耕作的效率愈高；土壤动力学问题，是通过耕作层土壤解决的，无掘起硬板层土壤，破环水田土层构造的现象。

3.本实用新型可牵引犁、耙、耖、耥作业，以旋耕带犁耕，兼两者的优点；以旋耕带耙、耖、耥作业，将两种作业合并于一次进行，提高了作业的效率和质量，经多功能水田拖拉机耕作的水田，可以提高土壤的蓄水和通气能力；如加施底肥，土和肥料掺和均匀，可以提高土壤肥力；使用多功能水田拖拉机耕作，能够继承和发展水稻栽培精耕细作的传统：为革新水稻栽培技术、增产稻谷提供了得力的措施。

4.本实用新型可以取得比现有水田拖拉机高得多的功率利用率，轮式水田拖拉机的功率利用率只能达到35％～45％而多功能水田拖拉机的功率利用率可达75％～80％，是一种高效益的水田耕作动力机。

5.本实用新型由于提高效率、节省工时，降低油耗，因而降低耕作成本。

6.本实用新型转向半径小，跨越田埂性能强，乘坐操作，机动、灵活，劳动 强度低。

7.本实用新型的整机结构重量，较现有拖拉机下降3～4倍，大量节省金属材料。

8.在江河中作为摩托船使用，在陆路上可作为三轮气垫摩托车或超轻、微型气垫小汽车使用，是一种水陆两栖的交通工具，应用极广。