耕整地機(jī)械課件

1、第二章 耕整地機(jī)械引 言第一節(jié)鏵式犁第二節(jié)圓盤耙第三節(jié)旋耕機(jī)引 言 耕地是大田農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最基本也是最重要的工作環(huán)節(jié)之一。其目的就是在傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)耕作栽培制度中通過深耕和翻扣土壤，把作物殘茬、病蟲害以及遭到破壞的表土層深翻，而使得到長時(shí)間恢復(fù)的低層土壤翻到地表，以利于消滅雜草和病蟲害，改善作物的生長環(huán)境。 目前使用的耕地機(jī)械，根據(jù)工作原理的不同，可以分為三大類： 鏵式犁 圓盤犁 鑿形犁 鏵式犁應(yīng)用歷史最長，技術(shù)最成熟，作業(yè)范圍最廣。鏵式犁通過犁體曲面對(duì)土壤的切削、碎土和翻扣實(shí)現(xiàn)耕地作業(yè)。鏵式犁 圓盤犁以球面圓盤作為工作部件，依靠其重量強(qiáng)制入土，入土性能比鏵式犁差，土壤摩擦力小，切斷雜草能力強(qiáng)，適用

2、于開荒、粘重土壤作業(yè)，但翻垡及覆蓋能力較弱。圓盤犁鑿形犁鑿形犁，又稱深松犁，工作部件為一鑿齒形深松鏟，安裝在機(jī)架后橫梁上。利用鑿形齒對(duì)土壤的擠壓力破碎土壤，深松犁底層，沒有翻垡能力。 根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件的變化和不同要求，鏵式犁又派生出一些具有現(xiàn)代特征的新型犁：如雙向犁、柵條犁、調(diào)幅犁、高速犁等。 圓盤犁和鑿形犁在歐洲國家應(yīng)用較多；在中國雖有應(yīng)用，但數(shù)量較少。本章重點(diǎn)介紹鏵式犁的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和設(shè)計(jì)方法等。除課堂教學(xué)外，尚有二個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)：類型和結(jié)構(gòu)，懸掛犁的調(diào)整；一個(gè)課程設(shè)計(jì)：犁體曲面測(cè)繪。第一節(jié)鏵式犁 一、鏵式犁的類型 二、鏵式犁的基本構(gòu)造 三、鏵式犁的翻垡原理一、鏵式犁的類型（一）鏵式犁的

3、類型牽引式運(yùn)輸狀態(tài)下，機(jī)具的重量全部由機(jī)具本身來承擔(dān)。懸掛式運(yùn)輸狀態(tài)下，機(jī)具的重量全部由拖拉機(jī)來承擔(dān)。半懸掛犁運(yùn)輸狀態(tài)下，機(jī)具的重量前半部分由拖拉機(jī)承擔(dān)，后半部分由機(jī)具承擔(dān)。（二）鏵式犁的基本構(gòu)造犁架牽引懸掛裝置耕深調(diào)節(jié)裝置犁體組成：犁體、犁架、耕深調(diào)節(jié)裝置、牽引懸掛裝置等。犁體是鏵式犁的主要工作部件。（三）鏵式犁的工作原理一、矩形土垡的翻轉(zhuǎn)過程二、矩形土垡寬深比k的確定三、菱形土垡的翻轉(zhuǎn)過程四、竄垡過程一、矩形土垡的翻轉(zhuǎn)過程理想土垡的翻轉(zhuǎn)過程： a1、土垡塊在翻轉(zhuǎn)過程中始終保持矩形斷面； 2、始終有一個(gè)棱角與溝底相接觸，即只有滾動(dòng)而無滑動(dòng) 。理想土垡的翻轉(zhuǎn) 土垡在翻轉(zhuǎn)過程中是要變形的，為了研

4、究的方便，作如下假設(shè)： ab 土垡翻轉(zhuǎn)過程中要達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，不要出現(xiàn)回垡，這取決于犁耕時(shí)土垡斷面的深度a和寬度b。 ab二、矩形土垡寬深比k的確定 土垡（向右）翻轉(zhuǎn)后的重心落在支撐點(diǎn)右邊為穩(wěn)定狀態(tài)，落在支撐點(diǎn)上為臨界（不穩(wěn)定）狀態(tài)，落在支撐點(diǎn)左邊則會(huì)出現(xiàn)回垡或立垡。 回垡臨界穩(wěn)定b1ab2aab3 以臨界狀態(tài)為例，確定土垡翻轉(zhuǎn)過程中不產(chǎn)生回垡的基本條件。baABCDEb ABCAED， AB/AC=AE/DE AC=b，AE=b，DE=a， 設(shè)b/ak，則：k4k210，即：k1.27 sina/b1/k，52 理想土垡的寬深比k應(yīng)大于1.27，或臨界覆土角應(yīng)小于52 。實(shí)際耕作時(shí)，土垡在翻轉(zhuǎn)

5、過程中有變形，有的變形很嚴(yán)重。對(duì)于寬幅犁、含水率高、粘重土壤，k1.27；對(duì)于窄幅犁、含水率低、砂性土壤，k1.27。 三、菱形土垡的翻轉(zhuǎn)過程 菱形犁體的脛刃向未耕地凸出，溝墻呈圓弧狀，耕翻的土垡斷面近似為菱形（圖244a）。這種犁的特點(diǎn)是可以縮短犁體之間的縱向距離，犁溝較寬，阻力較小。 耕地時(shí)菱形土垡始終繞一個(gè)棱角翻轉(zhuǎn)，直至土垡頂邊和前趟已翻土垡的底邊相靠貼（圖244c）。土垡翻轉(zhuǎn)至直立位置以前，其重心即已偏離支承點(diǎn)、向已耕地偏離，有利于穩(wěn)定鋪放。四、竄垡過程 土垡在“竄垡型”犁體曲面上的運(yùn)動(dòng)過程與前述滾垡過程不同。當(dāng)土垡被犁體的鏵刃和脛刃切開后，不是繞某一棱角滾翻，而是沿著犁體曲面向上竄升

6、，同時(shí)略有扭轉(zhuǎn)和側(cè)移。當(dāng)土垡上竄到一定高度后，扭轉(zhuǎn)和彎曲加大，并騰空翻轉(zhuǎn)。土垡離開犁壁后，在重力和落地后的撞擊作用下，土垡內(nèi)的剪切裂紋發(fā)生斷裂，并形成較短的垡塊，稱為斷條。南方犁體，扣垡，架空四、犁體曲面（一）三面楔原理 （二）犁體曲面的形成原理（三）高速型犁體曲面犁體曲面由犁鏵和犁壁組成的犁體工作表面，具有切土、翻土、碎土等功能。鏵刃線（AG）：犁鏵的刃口，水平切開土垡。脛刃線（ABC）：犁體左邊的刃線，垂直切土，切出溝墻。犁胸：犁體曲面的中部， 起連續(xù)碎土和翻土作用。犁翼：犁體曲面的尾部， 使土壤能夠順暢流出。 犁體曲面的類型北方：旱地犁，滾垡型犁體螺旋型、半螺旋型、熟地型、圓柱形，翻土性

7、能減弱，碎土性能增強(qiáng)南方：滾垡型，滾竄結(jié)合型，竄垡型翻土型、碎土型、通用型（滾竄結(jié)合）、竄垡型（一）三面楔原理 一個(gè)兩面楔從不同的方向和位置切入土壤時(shí)，可以分別對(duì)土壤產(chǎn)生起土、側(cè)向推土和翻土作用。 鏵式犁的切土、碎土和翻土作用都是由犁體曲面完成的。鏵式犁的犁體曲面可以簡(jiǎn)化成一個(gè)偏斜放置的兩面楔，楔角為，楔刃與前進(jìn)方向偏斜角，形成三面楔，同時(shí)具有起土、側(cè)向推土和翻土作用。（二）犁體曲面的形成原理1、水平直元線法形成犁體曲面的原理2、傾斜直元線法形成犁體曲面的原理3、曲元線法形成犁體曲面的原理水平直元線法形成犁體曲面犁體曲面可以看作是由直線或曲線在空間按一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)形成的，這種直線或曲線稱為“元線

8、”。水平直元線法：一條直元線在空間平行運(yùn)動(dòng)可以形成圓柱面。若一條直元線AB平行于水平面xoy，它沿著一條位于鉛垂面內(nèi)的圓弧曲線（導(dǎo)線）MM自下而上移動(dòng)，并且AB與溝壁平面xoz構(gòu)成的元線角也按一定規(guī)律=f（z）變化，則形成扭柱形曲面。因此，當(dāng)導(dǎo)線M M的形狀及其位置、直元線的起始角0及角沿高度的變化規(guī)律確定后，水平直元線的運(yùn)動(dòng)即可唯一地確定。這類曲面的特點(diǎn)是，如果將犁體放在工作位置，并用一保持水平的直尺去靠貼它，則直尺邊會(huì)與曲面完全貼合。（三）高速型犁體曲面1、發(fā)展高速犁的必要性 提高耕作機(jī)組生產(chǎn)率的主要途徑有兩方面，即增加機(jī)具的工作幅寬或提高機(jī)組的耕作速度。在拖拉機(jī)功率相同的條件下，提高耕作

9、速度比增大幅寬更有利。因?yàn)樘岣吒俸?，可以采用耕幅較窄的犁，從而降低金屬耗量，減輕機(jī)具重量，因此可采用較輕型的拖拉機(jī)。這樣不但可減小行走裝置下陷量，降低滾動(dòng)阻力，減小行走裝置對(duì)土壤的壓實(shí)和破壞，還可提高機(jī)組對(duì)不平地面的適應(yīng)性，改善機(jī)組的機(jī)動(dòng)性。 犁耕速度是不斷提高的。50年代一般為46kmh，60年代提高到79kmh，目前高速犁的耕速為810kmh，有的可達(dá)12kmh。近幾十年，大約每10年可提高耕速3kmh。因些，高速犁犁體曲面的研究工作，已引起國外的普遍重視。2、高速型犁體曲面的基本要求 常速犁（耕速在7kmh以下）用于高速作業(yè)時(shí)，往往會(huì)使作業(yè)質(zhì)量降低，如土壤拋擲過遠(yuǎn)，犁溝太寬，還會(huì)導(dǎo)致阻

10、力陡增。耕速與牽引阻力有以下關(guān)系：pv耕速為v（kmh）時(shí)的牽引阻力（kN）；p耕速為4.83kmh時(shí)的牽引阻力（kN）；v犁耕速度（kmh）。3、高速型犁體曲面的特點(diǎn)高速型犁體可以從常速熟地型（碎土型）、通用型和翻垡型犁體通過試驗(yàn)和個(gè)性化設(shè)計(jì)而設(shè)計(jì)出來，使其適應(yīng)高速作業(yè)。高速型犁體曲面的特點(diǎn)是：犁體較長，鏵刃角較小，縱剖和橫剖曲線族較為平坦，犁翼部分后掠和扭曲較大。這樣，可使土壤的垂直與側(cè)向分速不致比常速增大過多，并改善翻垡性能。此外，犁體的最大高度也略高于常速犁，使土垡不致在高速時(shí)飛越頂邊線。五、犁的牽引阻力（一）土壤對(duì)犁體曲面的反作用力（二）犁的牽引阻力（三）減少牽引阻力的途徑（一）土壤

11、對(duì)犁體曲面的反作用力 土壤施加于犁體曲面上各部位的反作用力，其大小和方向隨犁體曲面的部位而變化。由于土垡在犁體曲面上的運(yùn)動(dòng)方向不斷改變，因而曲面各處所產(chǎn)生的摩擦力的大小和方向也各不相同。因此要想求出犁體曲面上的受力分布情況，無論是用計(jì)算方法或是用試驗(yàn)方法都有一定的困難。但是土壤對(duì)犁體曲面上的反作用力又極為重要，不僅在設(shè)計(jì)犁時(shí)作為零件強(qiáng)度計(jì)算和總體受力平衡的依據(jù)，而且在使用犁時(shí)也是操作調(diào)節(jié)的依據(jù)。 目前，對(duì)犁體曲面受力情況主要從兩個(gè)方面研究：一是探求整個(gè)犁體曲面上總的受力情況，找出它合力的大小、方向及其作用線，以便進(jìn)行犁的強(qiáng)度校核和犁的牽引平衡；二是探求犁體曲面各部位所受土壤反力的分布情況，用來

12、確定犁壁和犁鏵的磨損部位。這兩方面的研究，目前主要采用試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定。前者采用六分力測(cè)定法，后者常采用電阻應(yīng)變儀測(cè)定。犁體外載犁耕阻力犁體受到的土壤阻力，可以按照不同要求，分別用六分力法、坐標(biāo)平面分阻力法和力螺旋法表示。六分力法：將x、y、z三個(gè)方向測(cè)得的阻力向某點(diǎn)簡(jiǎn)化，用主矢量的3個(gè)分量和主矩的3個(gè)分量來表示。這種方法適用于解析法分析犁耕機(jī)組的性能。將力向鏵尖A簡(jiǎn)化，得到主矢量的3個(gè)分量Rx、Ry、Rz和主矩的3個(gè)分量Mx、My、Mz 。坐標(biāo)平面分阻力法：將犁體外載用3個(gè)坐標(biāo)平面內(nèi)的3個(gè)分阻力Rxz、Rxy、Ryz表示 。這種方法適用于圖解法分析犁耕機(jī)組的性能。3個(gè)分阻力Rxz、Rxy、R

13、yz與前述3個(gè)分力Rx、Ry、Rz及3個(gè)分力矩Mx、My、Mz的關(guān)系為：力螺旋法：一般情況下（R與M不垂直）空間任意力系可以合成為力螺旋（一個(gè)力及一個(gè)與其平行的力偶矩），所以犁體受到的阻力可以看成是前述3個(gè)分力及3個(gè)分力矩的合力及合力矩形成一個(gè)力螺旋。力螺旋法給人以比較直觀的空間概念 。（二）犁的牽引阻力 犁的牽引阻力是指土壤作用在犁體上的總阻力沿前進(jìn)方向的水平分力。這部分阻力直接關(guān)系到犁耕機(jī)組的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，所以它是犁的主要性能指標(biāo)之一。在滿足作業(yè)要求的情況下，應(yīng)盡量減小牽引阻力。犁的牽引阻力的計(jì)算，不僅是強(qiáng)度校核的依據(jù)，同時(shí)也是合理配置機(jī)組動(dòng)力的依據(jù)。犁耕牽引阻力的計(jì)算常用的是根據(jù)犁耕比

14、阻計(jì)算： Pkab P牽引阻力 a耕深 b耕寬k犁耕比阻，即土垡單位橫斷面積的阻力。與土壤性質(zhì)、機(jī)具性能、作業(yè)速度等多種因素有關(guān)，是一個(gè)綜合系數(shù)。（三）減少牽引阻力的途徑 減小犁的牽引阻力，過去和現(xiàn)在許多國家都進(jìn)行了大量的研究。目前在理論研究和生產(chǎn)實(shí)際上探討和采用的方法和措施，主要有以下幾方面：1、機(jī)務(wù)技術(shù)措施（1）選擇適耕期：選擇土壤含水量適宜、殘根腐爛適度的時(shí)間進(jìn)行耕地，此時(shí)土壤強(qiáng)度較低，易于松散破碎，可減小牽引阻力。（2）保持鏵尖和鏵刃鋒利：鋒利的鏵尖和鏵刃，切割破碎能力強(qiáng)，刺入并切開土壤時(shí)受到的阻力小，因此，勤磨鏵刃和勤換犁鏵，可顯著減小犁的牽引阻力。（3）減少摩擦力：保持犁體曲面以及

15、犁側(cè)板、犁踵、輪子等與土壤接觸部分光潔平滑（例如，犁閑置時(shí)，在這些地方涂上廢機(jī)油或黃油，不使生銹；不以鐵錘敲擊犁體曲面等），減少犁與土壤之間的摩擦，可以減小犁的牽引阻力。（4）正確裝配零件：犁鏵、犁壁、犁側(cè)板等工作部件安裝位置正確，接縫嚴(yán)密，犁體上埋頭螺釘與安裝件表面平坦光滑，減少對(duì)土垡的阻礙，讓土垡順利滑動(dòng)，可以減小犁的牽引阻力。（5）正確調(diào)整牽引線：當(dāng)牽引線在縱垂面的傾角和水平面的偏角調(diào)整到適當(dāng)位置、即調(diào)整到使其分別等于相應(yīng)的摩擦角時(shí)，犁的牽引阻力最小。因此在耕地時(shí)，正確調(diào)整牽引線，也是減少牽引阻力的重要方法之一。2、設(shè)計(jì)制造方面的措施（1）良好的犁體曲面設(shè)計(jì)是減小牽引阻力的重要保證。犁體

16、曲面除滿足翻土、碎土、覆蓋等性能要求而外，還需：A.對(duì)土壤的擠壓小，土垡能在犁面上順利滑過；B.翻垡過程中，土垡重心的提升高度小，因而位能變化??；C.土垡在翻轉(zhuǎn)過程中的位移??；D.土垡運(yùn)動(dòng)時(shí)的絕對(duì)速度小，所消耗的動(dòng)能小；這樣牽引阻力也就比較小。（2）采用兩種軟、硬不同的材料制造犁鏵，使刃口能夠自磨銳。這種自磨刃犁鏵經(jīng)過熱處理后，表面部分材料的硬度大、耐磨性好，背面的材料則較軟、不耐磨。耕地時(shí)，犁鏵表面磨損慢，背面磨損快，可以使鏵刃保持鋒利。（3）采用非金屬特殊材料。目前有些國家已用特制的塑料薄膜敷貼在犁壁上，這種塑料與土壤之間的摩擦系數(shù)小，耐磨性高，這樣可以減少犁的牽引阻力。3、新方法和新原理

17、的探討（1）減小摩擦阻力。一是將固定部件改為轉(zhuǎn)動(dòng)部件，使滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦。如：將犁壁制成由許多滾柱組成的曲面，有的在曲面上嵌設(shè)滾珠，但這種方法因制造復(fù)雜及其他技術(shù)問題，現(xiàn)在尚未推廣。利用滾輪來代替犁側(cè)板的犁，則已在生產(chǎn)中使用。我國及匈牙利等國曾設(shè)計(jì)了一種利用一個(gè)能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的錐形滾筒來代替犁壁翼部的滾子犁，滾筒用不粘土的材料制成，據(jù)試驗(yàn)這種犁可以減少1015的牽引阻力。 二是在犁體曲面上加潤滑劑。如：在犁體曲面上加水作潤滑劑，據(jù)試驗(yàn)可以減少阻力30。加水的方法是在犁體曲面上螺釘?shù)闹醒腴_一小孔，孔的開口處是一條向土垡運(yùn)動(dòng)方向傾斜的縫（傾斜是為了避免泥土堵塞）。水箱置于機(jī)架上，用軟管在犁壁背面與螺

18、釘連通。據(jù)試驗(yàn)，這種方法在透水性差的粘土中效果較好，在砂土中則較差。（2）應(yīng)用振動(dòng)技術(shù)。世界各國的試驗(yàn)表明，在鏵式犁犁鏵或其他土壤耕作機(jī)具工作部件上加裝振動(dòng)器，可以減小牽引阻力約525，并能改善碎土質(zhì)量。振動(dòng)可以減小阻力的原因是因?yàn)檩^高頻率的振動(dòng)可以破壞土壤分子的粘結(jié)力，也有人認(rèn)為土壤在受到較高頻率的振動(dòng)后，會(huì)發(fā)生“振動(dòng)液化現(xiàn)象”，使土壤的內(nèi)摩擦力和抗剪強(qiáng)度降低，因而可以減少阻力。 初步試驗(yàn)表明：振動(dòng)犁所需的振動(dòng)頻率和振幅，應(yīng)隨機(jī)組前進(jìn)速度增加而增加。當(dāng)犁的前進(jìn)速度小于1ms時(shí)效果較好，振動(dòng)頻率以20003000Hz、振幅以0.53mm為宜。至于工作部件的定向振動(dòng)（即振動(dòng)件的振動(dòng)方向）問題，目

19、前尚在研究中。振動(dòng)部件因需要消耗動(dòng)力，故在總的能量消耗上是否經(jīng)濟(jì)亦無定論。（3）電滲作用。電滲作用的原理（圖260）是將犁刀和犁鏵分別作為直流電的正極（）和負(fù)極（），通以直流電。因?yàn)橥寥朗菍?dǎo)體，電流通過土壤時(shí)由于電滲作用，使土壤中的毛細(xì)管水向負(fù)極集結(jié)，在犁鏵表面形成一層水膜，起著潤滑劑的作用，減少摩擦阻力。此外，由于有電流通過，土壤中的凝膠體變?yōu)槿苣z體，降低了土壤分子的凝結(jié)力和土壤強(qiáng)度。根據(jù)試驗(yàn)，此法在潮濕土壤中效果較好，當(dāng)水分為20左右、電壓為1260V時(shí)，阻力約減少20。六、鏵式犁的總體配置（一）犁的總耕幅和鏵數(shù)（二）犁體間距（三）拖拉機(jī)輪距與犁的工作幅寬（一）犁的總耕幅和鏵數(shù)犁的總耕幅應(yīng)

20、根據(jù)拖拉機(jī)的有效牽引力P來確定。假設(shè)犁耕的土壤比阻為k，要求的耕深為a，單個(gè)犁體的幅寬為b，則犁的鏵數(shù)（多鏵犁的犁體數(shù)）n可用下式算出： 因 Pnkab， 故 nP/（kab）， n 應(yīng)取整數(shù)上式表明，一臺(tái)犁耕機(jī)組作業(yè)時(shí)，如果土壤比阻較大，則犁的耕深要適當(dāng)減小，否則牽引力P不足；如果要求耕得較深，則只能在土壤比阻較小的地方使用。二者之間是一個(gè)等軸雙曲線函數(shù)關(guān)系。 即 kac，c 為一常數(shù)。將上式按拖拉機(jī)的額定牽引力繪成曲線如圖261所示。由此可以看出犁耕機(jī)組對(duì)不同耕深和不同土壤的適應(yīng)能力。不同牽引力的拖拉機(jī)可獲得不同的曲線。（二）犁體間距多鏵犁相鄰犁體的間距是犁的一個(gè)重要參數(shù)。間距太小，沒有足

21、夠的空間讓土垡通過會(huì)造成堵塞；間距太大，則將增加犁的長度，不僅浪費(fèi)材料，對(duì)于牽引犁還將使轉(zhuǎn)彎半徑增大，對(duì)于懸掛犁則因重心后移，會(huì)影響機(jī)組的縱向穩(wěn)定性。因此，在保證土垡能順利通過的前提下，犁的間距應(yīng)盡量縮小。 犁體間距有不同的表示方法（圖262）。如：縱向間距S（相鄰犁體在縱向鉛垂面的投影距離），鏵尖距Ss（相鄰犁體的鏵尖點(diǎn)或兩對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離），犁體配置角（各犁體形成的斜線與犁前進(jìn)方向之間的夾角）等。它們之間的關(guān)系為（b為單個(gè)犁體的幅寬）： tgb/s， sinb/Ss（三）拖拉機(jī)輪距與犁的工作幅寬如果犁的總耕幅小于拖拉機(jī)輪距，耕地時(shí)，拖拉機(jī)一側(cè)的輪子就要走在犁溝內(nèi)，應(yīng)與溝墻保持12cm的間隙

22、。如果犁的總耕幅大于拖拉機(jī)輪距，耕地時(shí)，拖拉機(jī)輪子走在未耕地上，輪子外側(cè)應(yīng)與溝墻線保持10cm的距離，以免壓塌溝墻。要使犁的阻力中心通過（或接近于）掛接點(diǎn)（瞬心）和拖拉機(jī)牽引中心（動(dòng)力中心）形成的牽引線，使機(jī)組具有較好的牽引性能（耕寬穩(wěn)定性，直線行駛性）。（七）犁耕機(jī)組一、懸掛犁機(jī)組二、懸掛犁懸掛參數(shù)的選擇和掛接調(diào)整（一）懸掛犁機(jī)組 1、懸掛犁的掛接懸掛犁通常以三點(diǎn)懸掛方式和拖拉機(jī)掛接，即通過拖拉機(jī)后部的上、下拉桿和犁上的三個(gè)懸掛點(diǎn)鉸接起來，使二者成為一體。2、工作狀態(tài)與縱垂面受力分析（1）“浮動(dòng)”狀態(tài) 油缸內(nèi)無壓力，懸掛犁由地面支承，隨地形起伏而浮動(dòng)。（2）“位調(diào)節(jié)”狀態(tài) 通過液壓懸掛系統(tǒng)控

23、制犁和拖拉機(jī)的相對(duì)位置來調(diào)節(jié)耕深。當(dāng)位調(diào)節(jié)手柄放在某一位置后，犁和拖拉機(jī)的位置即相對(duì)固定，連接成剛體。適合在土地平坦的地區(qū)耕作，即使土壤阻力變化較大，也能保持耕深一致 。（3）“力調(diào)節(jié)”狀態(tài) 根據(jù)耕地阻力的大小由液壓懸掛系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)耕深。當(dāng)力調(diào)節(jié)手柄放在某一位置時(shí)便得到某一耕深。若阻力增大，犁會(huì)自動(dòng)升起一些，使耕深減少；若阻力減小，則耕深會(huì)自動(dòng)增加，以保持犁耕阻力基本不變，使拖拉機(jī)負(fù)荷穩(wěn)定，適合于土質(zhì)比較均勻、阻力變化不大的土壤。 （二）懸掛犁懸掛參數(shù)的選擇和掛接調(diào)整選擇懸掛參數(shù)時(shí)，應(yīng)滿足：入土?xí)r，能使犁平穩(wěn)而迅速地達(dá)到預(yù)定耕深，入土行程短；耕地時(shí)，若土壤軟硬不均勻或地表起伏，犁具有良好的耕深

24、、耕寬穩(wěn)定性。如有偏差，能夠迅速自動(dòng)糾正；機(jī)組具有良好的牽引性能和直線行駛性；犁的縱梁與機(jī)組前進(jìn)方向一致，多鏵犁前、后犁體耕深相同，能進(jìn)行耕深、耕寬調(diào)整；在運(yùn)輸狀態(tài)，有足夠的運(yùn)輸高度，縱向穩(wěn)定性和通過性好。1、縱垂面懸掛參數(shù)的選擇 （1）入土性能（2）耕深穩(wěn)定性（3）牽引性能（4）運(yùn)輸通過性入土性能犁的入土性能如何，關(guān)系到耕地質(zhì)量和生產(chǎn)效率。犁的入土性能常以入土行程作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。入土行程通常是指最后一鏵從鏵尖著地至該犁達(dá)到要求耕深時(shí)所前進(jìn)的距離。犁的入土行程越短，入土性能越好。多鏵犁總?cè)胪列谐梯^長，欲使犁及時(shí)入土，可采取縮短懸掛機(jī)構(gòu)上拉桿的辦法增大犁的入土角，以縮短入土行程。入土角一般取58。

25、 犁的入土角和入土行程的調(diào)整a. 正確 b. 不正確 c. 犁的入土行程. 入土角 L1. 前后犁間距L2. 后犁入土行程 L. 總?cè)胪列谐?、水平面懸掛參數(shù)的選擇（1）耕寬穩(wěn)定性（2）直線行駛性耕寬調(diào)整工作時(shí)，犁應(yīng)當(dāng)保持正確的直線行進(jìn)狀態(tài)，并使耕寬符合規(guī)定。如果犁架在水平面內(nèi)歪斜，或者犁相對(duì)于拖拉機(jī)的橫向位置不當(dāng)，都會(huì)產(chǎn)生漏耕或重耕。產(chǎn)生漏耕（耕寬偏大）時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)懸掛軸，使犁作順時(shí)針方向偏轉(zhuǎn)，鏵尖偏向已耕地，犁架后部向未耕地方向移動(dòng)，則犁側(cè)板向未耕地的壓力增大，土壤的水平反力將推動(dòng)犁側(cè)板向已耕地方向移動(dòng)，耕寬減小，克服漏耕。反之，則耕寬增加，克服重耕。 經(jīng)上述調(diào)整后，如仍有漏耕或重耕，或者犁耕

26、爛泥田時(shí)，因土壤反力太小，采用上述方法難于進(jìn)行調(diào)整，則可橫向移動(dòng)懸掛軸，直接改變第一鏵相對(duì)于拖拉機(jī)的位置，以克服漏耕或重耕。 3、懸掛犁的掛接與調(diào)整（1）掛接原則（2）耕深調(diào)整（3）耕寬調(diào)整（4）正位調(diào)整（5）偏牽引調(diào)整（6）縱向水平調(diào)整（7）橫向水平調(diào)整掛接原則根據(jù)土壤條件、耕作要求、機(jī)組類型及其技術(shù)狀態(tài)，分別選擇上、下懸掛點(diǎn)不同的位置。首先滿足入土性能要求，同時(shí)也利于其他調(diào)整。使犁的縱梁與前進(jìn)方向平行，左右位置適當(dāng)；盡可能做到正牽引，避免偏牽引、斜牽引；犁架縱向、橫向保持水平，使多鏵犁前后、左右耕深一致。第二節(jié)圓盤耙耕地后土垡間有很大的空隙，土塊較大，地面不平，不能滿足播種和栽植的要求，所

27、以還要進(jìn)一步進(jìn)行整地，以破碎土塊，平整地面，為作物發(fā)芽、生長創(chuàng)造良好的土壤條件。有的地區(qū)還要用鎮(zhèn)壓器壓地，壓緊土壤，壓實(shí)表土，以保持土壤水分，利于作物根系發(fā)育。 常用的整地機(jī)械有圓盤耙、釘齒耙、鎮(zhèn)壓器、聯(lián)合整地機(jī)、以及水田耙、起漿機(jī)等，近年來驅(qū)動(dòng)型機(jī)械（旋耕機(jī)、驅(qū)動(dòng)耙）在水田、旱地整地中的應(yīng)用也日趨廣泛。 圓盤耙主要用于旱地犁耕后的碎土和播種前的松土除草。它能夠切斷雜草和作物根茬，攪動(dòng)和翻轉(zhuǎn)表土，故也可用于收獲后淺耕滅茬，撒施肥料后土肥混合和覆蓋。有時(shí)為了搶農(nóng)時(shí)，也可用圓盤耙“以耙代耕”，還可用于牧草地田間管理。（一）按機(jī)重與耙片直徑重型耙（660mm）開荒、沼澤地等粘重土壤的耕后碎土，以及粘

28、壤土的滅茬。耙深可達(dá)18cm，牽引阻力約50008000N/m。中型耙（560mm）粘壤土耕后碎土，一般壤土滅茬。耙深可達(dá)14cm，牽引阻力約30005000N/m。輕型耙（460mm）一般壤土耕后耙地，輕壤土滅茬。耙深10cm左右，牽引阻力約20003000N/m。一、圓盤耙的類型（二）按機(jī)組掛接方式 圓盤耙牽引式、懸掛式和半懸掛式。重型耙多為牽引式，輕型和中型耙多為懸掛式。隨著拖拉機(jī)功率的增大，與大功率拖拉機(jī)配套的大型、寬幅圓盤耙及聯(lián)合整地機(jī)更多的采用半懸掛式。聯(lián)合整地機(jī)幅寬超過10m4、按耙組的配置方式分單列耙：?jiǎn)瘟?、單組已很少使用，單列、兩組、對(duì)置滅茬和聯(lián)合作業(yè)雙列耙：偏置式偏置作業(yè)，

29、側(cè)向力不平衡、單向轉(zhuǎn)彎；對(duì)置式側(cè)向力平衡，地表不夠平整（三）按耙組的排列二、圓盤耙的構(gòu)造和工作過程（一）圓盤耙的構(gòu)造 圓盤耙一般由耙組、耙架、角度調(diào)節(jié)裝置、牽引或懸掛裝置等組成。 幅寬較大的耙可做成折疊式。作業(yè)時(shí)，折疊部分展開放下，使耙寬增大。運(yùn)輸時(shí)，通過液壓系統(tǒng)使兩側(cè)耙組向上折疊，減小寬度，便于運(yùn)輸。 1.耙組 圓盤耙組由裝在方軸上的若干個(gè)耙片組成。耙片通過間管而保持一定間隔。耙組通過軸承和軸承支板而與耙組橫梁相連接。為了清除耙片上粘附的泥土，每個(gè)耙片凹面一側(cè)都裝有一個(gè)刮土鏟，其與耙片之間的間隙可調(diào)整。 耙片為一球面圓盤，在凸面周邊磨出刃口，有全緣耙片和缺口耙片兩種。缺口耙片外緣有612個(gè)三

30、角形、梯形或半圓形缺口，入土切碎能力較強(qiáng)，多用于粘重土壤、重型耙上，有的耙前列用缺口耙片，后列用全緣耙片。 2.耙架 用來安裝耙組、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和懸掛（牽引）裝置。有鉸接耙架和剛性耙架兩種。有的耙架上還裝有載重箱，以便需要時(shí)增加配重，以增加耙深，保持耙深一致。 3.角度調(diào)節(jié)裝置 用于調(diào)節(jié)圓盤耙的偏角，以調(diào)節(jié)耙深。偏角增大耙深加深，偏角減小耙深變淺。（二）圓盤耙的工作過程 圓盤耙工作時(shí)，耙片刃口平面（回轉(zhuǎn)平面）垂直于地面，并與機(jī)器前進(jìn)方向成一偏角，在牽引力作用下滾動(dòng)前進(jìn)，在重力作用下切入土壤一定深度。 耙片工作時(shí)向前運(yùn)動(dòng)，可以看作是滾動(dòng)和移動(dòng)的復(fù)合。耙片從A到C回轉(zhuǎn)一周，可分解為由A到B的滾動(dòng)和由B

31、到C的側(cè)向移動(dòng)。在滾動(dòng)中，耙片刃口切碎土塊、雜草和根茬。在側(cè)移時(shí)，進(jìn)行鏟土、推土，并使土壤沿曲面上升和跌落，從而又起到碎土、翻土和覆蓋等作用。實(shí)際上這兩種過程是同時(shí)進(jìn)行的。三、圓盤耙片工作分析和參數(shù)確定（一）偏角對(duì)圓盤耙作業(yè)的影響 圓盤耙工作時(shí)，圓盤回轉(zhuǎn)平面與地面垂直，根據(jù)偏角的不同，有下列幾種作用效果：Vm=0，只有滾動(dòng)沒有移動(dòng)，能切斷雜草和土塊，但無翻土能力，且難以達(dá)到預(yù)定的耙深。=90，只有移動(dòng)沒有滾動(dòng)，翻土能力強(qiáng)，但切斷雜草和破碎土塊的能力很弱，且易于造成土壤堆積和堵塞。 Vm90o090，既有滾動(dòng)又有移動(dòng)，是整地作業(yè)所需要的工作狀態(tài)。Vm 工作時(shí)，在牽引力作用下，圓盤耙片受重力和土壤

32、反力的作用邊滾動(dòng)邊切入土壤并達(dá)到預(yù)定耙深，由于偏角的作用，耙片同時(shí)完成切削、破碎土壤，切斷雜草和翻扣的工作。（二）圓盤耙片結(jié)構(gòu)參數(shù)和基本計(jì)算1、耙片直徑：Dk amax 式中：k經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，35 amax最大設(shè)計(jì)耙深，cm 2、圓盤球面半徑：RD/2sin式中：扇形半角，21273、耙片厚度 耙片厚度根據(jù)工作負(fù)荷的大小和圓盤直徑來選擇。=（0.0080.012）D 重耙：=5 mm 中耙：=4 mm 輕耙：=3.5 mm4、耙片間距 耙片間距太小易造成土壤堵塞，太大易產(chǎn)生漏耙。要解決這一矛盾，耙片軸向安裝間距的合理選擇至關(guān)重要。 要找出既不漏耙、又不堵塞的正確合理的耙片軸向安裝間距。耙片間距對(duì)作

33、業(yè)的影響： 圓盤耙片工作時(shí)，沿前進(jìn)方向其橫斷面為一橢圓，相鄰兩圓盤加工后的土壤橫斷面中間有一凸起高度h。若h=a，說明有漏耙，而h=0又是不可能的，所以，要求0ha。 bDhtan Dh耙片在凸起高度h處盤面的弦長hAFBCDhD ABCACF （Dh/2）2h（Dh）又 bDh tan例：0ha，取ha/2 14 23，取20 Dka（35）a，取平均值 k4 取 中型耙a140mm 則 D460mm，ha/270mm 計(jì)算得： b120mmb=120mm可以嗎？田間試驗(yàn)表明：根據(jù)前式、即由不產(chǎn)生漏耙所確定的耙片間距b值過小，工作時(shí)極易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。 在同樣結(jié)構(gòu)參數(shù)條件下，不產(chǎn)生堵塞的經(jīng)驗(yàn)

34、b 值為： b（1.52）a 將a140mm代入，取系數(shù)為1.5，得：b 1.5140，即：b210mm 由此，不產(chǎn)生漏耙和不產(chǎn)生堵塞得到了兩種相互矛盾的結(jié)果： b2 tan 不漏耙b （1.5 2）a 不堵塞這是農(nóng)機(jī)具設(shè)計(jì)和使用中常出現(xiàn)的矛盾！問題：措施：1、如何解決這一矛盾？2、用取中間值的辦法？1、首先以不產(chǎn)生堵塞的條件b（1.52）a 確定圓盤耙片的軸向安裝間距，保證耙組能夠工作。2、采取前后兩列耙組、交錯(cuò)排列的方式，使整臺(tái)機(jī)具既不漏耙、又不堵塞。 所以，生產(chǎn)實(shí)際中使用的圓盤耙通常均為雙列耙。 四、圓盤耙受力與平衡（一）耙組受力分析 圓盤耙工作時(shí)，作用在耙組上的力除重力（作用在耙組的重

35、心）以外，還有土壤對(duì)每個(gè)耙片的阻力。一般情況下，可以認(rèn)為土壤阻力集中作用于耙組的中間耙片上。 作用在圓盤上的土壤阻力是一空間力系，可簡(jiǎn)化成在空間互不相交的兩個(gè)力R1和R2。阻力R1作用于圓盤刃口平面內(nèi)，與水平面成角，并可近似地認(rèn)為通過圓盤中心。阻力R2垂直于圓盤刃口平面，與溝底的距離約為耙深的一半，并可近似地認(rèn)為通過圓盤的垂直中心線。 將阻力R1分解為水平面內(nèi)R1xy和鉛垂方向 Rz，將阻力R2平移至圓盤軸心O，同時(shí)產(chǎn)生一附件力偶MN。在過圓盤軸心的水平面內(nèi)，R1xy和R2可以合成為Rxy，Rxy 又可沿機(jī)組前進(jìn)方向和側(cè)向分解為Rx和Ry。這樣，作用于耙組上的土壤阻力R1和R2就可以用三個(gè)分力

36、Rx、Ry、Rz和一個(gè)力偶MN表示。（二）圓盤耙在水平面內(nèi)的平衡 對(duì)置圓盤耙無論單列還是雙列，由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱，左、右耙組的側(cè)向力相互抵消，合力位于中心線上，并與拖拉機(jī)牽引力相平衡，不存在偏牽引，因此具有良好的直線行駛穩(wěn)定性。 偏置圓盤耙前、后兩列耙組位置不對(duì)稱，前列耙組和后列耙組阻力作用線的交點(diǎn)H偏于一側(cè)。若R1R2，其合阻力作用線平行于機(jī)組前進(jìn)方向。因此，牽引點(diǎn)應(yīng)位于通過H點(diǎn)并與前進(jìn)方向平行的直線上，耙組能穩(wěn)定前進(jìn)。若牽引點(diǎn)位置選擇不當(dāng)，則機(jī)具會(huì)在水平面內(nèi)出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變耙組偏角，使機(jī)具偏離正常工作狀態(tài)。 由于前列耙組在未耙地上工作，如果前、后列耙組偏角相同，會(huì)出現(xiàn)R1R2，這在堅(jiān)硬土壤上更

37、為明顯。為使前、后列耙組阻力相近，通常使后列耙組的偏角小于前列耙組。（三）圓盤耙在垂直面內(nèi)的平衡 圓盤耙組在垂直面內(nèi)受到的力主要有：耙組重力G，土壤對(duì)耙組的垂直反力Rz，土壤對(duì)耙組的軸向反力R2。 由于R2的作用形成一附加力偶，使耙組凹端耙深加大，而凸端耙深減小。為此，耙組重心常配置得靠近凸端，在凸端加壓或用吊桿將凹端上拉。（四）圓盤耙的阻力圓盤耙的阻力常以每米幅寬的阻力來計(jì)算 KR / B （N/m）式中 K圓盤耙單位幅寬的阻力，N/m R圓盤耙的牽引阻力，N B圓盤耙的工作幅寬，m 根據(jù)試驗(yàn)資料，K值的范圍為： 重型圓盤耙 K50008000 中型圓盤耙 K30005000 輕型圓盤耙 K

38、20003000 圓盤耙的阻力與土壤性質(zhì)、土壤濕度、耙深、偏角和耙片的技術(shù)狀態(tài)有關(guān)。因此，作業(yè)時(shí)應(yīng)保證圓盤耙有良好的技術(shù)狀態(tài)，偏角調(diào)整合適并適時(shí)耙地，以減少牽引阻力。第三節(jié) 旋耕機(jī)一、旋耕機(jī)類型二、水平橫軸式旋耕機(jī)運(yùn)動(dòng)分析三、旋耕刀五、橫軸旋耕機(jī)的功率消耗六、橫軸式旋耕機(jī)組總體分析旋耕機(jī)是一種由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的土壤耕作機(jī)具。其切土、碎土能力強(qiáng)，能切碎秸稈、殘茬并混合于土中。具有犁耙合一的作業(yè)效果，耕后地表細(xì)碎、平整，滿足精耕細(xì)作的要求。旋耕機(jī)作業(yè)質(zhì)量好，功效高。既能搶農(nóng)時(shí)、節(jié)省勞力，又可減少機(jī)具下地次數(shù)，減輕行走部件對(duì)土壤的壓實(shí)，在我國南北方均有廣泛應(yīng)用?？捎糜诖焊⑾母?、雙搶、秋耕，以及秸稈還田、

39、旋耕滅茬、淺耕播種等作業(yè)。一、旋耕機(jī)類型旋耕機(jī)類型很多，按工作部件的運(yùn)動(dòng)方式可分為水平橫軸式、立軸式等幾種。（一）水平橫軸式旋耕機(jī)（二）立軸式旋耕機(jī)水平橫軸式旋耕機(jī)工作時(shí)，旋耕刀一面由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，一面隨機(jī)組前進(jìn)。旋耕刀在切土過程中，首先將土垡切下，隨即向后方拋擲。土垡與擋土罩相撞擊，進(jìn)一步破碎后再落到地面，并利用平土拖板將地面刮平，達(dá)到碎土充分，地表平整。（一）水平橫軸式旋耕機(jī)1懸掛架 2擋土罩 3平土拖板 4旋耕刀 5刀軸（一）水平橫軸式旋耕機(jī)（二）立軸式旋耕機(jī) 25個(gè)傾斜的窄條形刀構(gòu)成一個(gè)圓形刀輥繞直立刀軸旋轉(zhuǎn)切土。刀籠高度約3035cm，一般耕深2030cm。立軸式旋

40、耕機(jī)的特點(diǎn)是深耕，一般能達(dá)到3035cm，深的能達(dá)到4050cm，且不攪亂土層，有利于保持下層土壤水分。二、水平橫軸式旋耕機(jī)運(yùn)動(dòng)分析（一）旋耕刀運(yùn)動(dòng)方程 旋耕機(jī)工作時(shí)，旋耕刀一面旋轉(zhuǎn)，一面隨旋耕機(jī)前進(jìn)，其絕對(duì)運(yùn)動(dòng)是刀軸旋轉(zhuǎn)和旋耕機(jī)前進(jìn)兩種運(yùn)動(dòng)的合成，運(yùn)動(dòng)軌跡是擺線。 以刀軸旋轉(zhuǎn)中心為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，x軸正向和旋耕機(jī)前進(jìn)方向一致，y軸正向垂直向下。 設(shè)旋耕機(jī)前進(jìn)速度為vm，刀軸旋轉(zhuǎn)角速度為，開始時(shí)刀片端點(diǎn)位于前方水平位置與x軸正向重合，則旋耕刀端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程為： 上式表示旋耕刀端點(diǎn)的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡隨R、和 vm的不同而不同。將上式求導(dǎo)，可求得旋耕刀端點(diǎn)在x軸和y軸方向的分速度： 旋耕刀端點(diǎn)絕

41、對(duì)速度v的大小為： 其中R是旋耕刀端點(diǎn)的圓周線速度 令 R/ vm，稱為旋耕速度比，表示旋耕刀端點(diǎn)圓周速度與旋耕機(jī)前進(jìn)速度的比值， 的大小對(duì)旋耕刀運(yùn)動(dòng)軌跡和旋耕機(jī)工作性能有很大影響。 如果1，即Rvm，則不論旋耕刀運(yùn)動(dòng)到什么位置，均有vx0，即旋耕刀端點(diǎn)的水平分速度始終與旋耕機(jī)前進(jìn)方向相同，這時(shí)旋耕刀不能向后切土，而出現(xiàn)旋耕刀端點(diǎn)向前推土的現(xiàn)象，使旋耕機(jī)不能正常工作。 如果1，則當(dāng)旋耕刀轉(zhuǎn)動(dòng)到一定位置時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)vx0的情況，即旋耕刀端點(diǎn)絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的水平分速度與旋耕機(jī)前進(jìn)方向相反，從而使旋耕刀能夠向后切削土壤。只要旋耕刀開始切土?xí)rvx0，整個(gè)切土過程都能滿足這個(gè)條件。 1時(shí)刀端運(yùn)動(dòng)軌跡是余擺線。

42、余擺線有一個(gè)繞扣，MN是繞扣的最大橫弦。在最大橫弦以下均有vx0。越大，繞扣越大，1時(shí)，繞扣消失。旋耕機(jī)工作時(shí)，旋耕刀是以全部刃口切削土壤，為保證旋耕刀正常切土，刀刃上切土部分各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡都應(yīng)是余擺線，即其圓周速度大于旋耕機(jī)前進(jìn)速度。（二）耕作深度 設(shè)旋耕機(jī)耕深為H，當(dāng)旋耕刀端點(diǎn)開始切土?xí)r其縱坐標(biāo)為：yRHRsint 則：sint（RH）/ R， 代入vx vxvmRsint vm （RH） 要使vx0， 必須vm（RH） 即 或 旋耕機(jī)耕深H與速度比之間應(yīng)當(dāng)滿足上式。 旋耕速度比對(duì)旋耕機(jī)的工作性能有很大影響，的選擇既要保證旋耕機(jī)正常工作機(jī)滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)耕深要求，還要綜合考慮旋耕機(jī)結(jié)構(gòu)、功率消耗及生產(chǎn)率等其他因素。例如，增大R、不僅使機(jī)具結(jié)構(gòu)龐大，而且會(huì)增大旋耕刀切土扭矩及旋耕機(jī)功率消耗，減小vm又會(huì)降低機(jī)具生產(chǎn)率。 一般正轉(zhuǎn)旋耕機(jī)常用的速度比為：410。（三）切土節(jié)距 沿旋耕機(jī)前進(jìn)方向縱垂面內(nèi)相鄰兩把旋耕刀切下的土塊厚度，即在同一縱垂面內(nèi)相鄰兩把刀相繼切土的時(shí)間間隔內(nèi)旋耕機(jī)前進(jìn)的距離，稱為切土節(jié)距。 設(shè)