第一章耕地机械

第一章耕地机械

耕地是大田农业生产中最基本也是最重要的工作环节之一。其目的就是在传统的农业耕作栽培制度中通过深耕和翻扣土壤，把作物残茬、病虫害以及遭到破坏的表土层深翻，而使得到长时间恢复的低层土壤翻到地表，以利于消灭杂草和病虫害，改善作物的生长环境。

就目前所使用的耕地机械，由于其作业的工作原理不同类型主要分为三大类：铧式犁、圆盘犁和凿形犁。其中，铧式犁应用历史最长，技术最为成熟，作业范围最广，并根据农业生产的不同要求、自然条件变化、动力配备情况等，铧式犁在形式上又派生出一些具有现代特征的新型犁：双向犁、栅条犁、调幅犁、滚子犁、高速犁等。圆盘犁和凿形犁在欧洲国家应用较多，在中国虽有应用，但量较少，本章重点介绍铧式犁的基本结构、工作原理、设计方法和理论分析等。本章除课堂教学外，尚有二个实验实习——类型和结构；悬挂犁的调整。一个课程设计——犁体曲面测绘。

第一节铧式犁的基本构造和类型

一、组成：犁架、主犁体、耕深调节装置、支承行走装置、牵引悬挂装置等。其中，主犁体为铧式犁的核心工作部件，本章所涉及到的内容主要是针对他的。

二、类型：牵引式——运输状态下，机具的重量全部由机具本身来承

担。

悬挂式——运输状态下，机具的重量全部由拖拉机来承

担。

半悬挂式——运输状态下，机具的重量前部分由拖拉机承

担，后部由机具来承担。

此处可用机构简图形式简要介绍他们各自的工作特点。

三、表达方式：

1、部颁农机序列标准：1—耕整机械

2—种植施肥机械

3—田间管理和植保机械

4—收获机械

5—种子加工机械

6—农副产品加工机械

7—装卸运输机械

8—排灌机械

9—畜牧机械

举例说明：

目前，国内耕作机械中铧式犁一般单犁体耕宽b=20-30cm ，a=18-25cm ，最大耕宽为40cm ，最大耕深为50cm 。

四、主犁体的结构及用途

犁铧——切开土垡、引导土垡上升至犁壁

犁壁——破碎和翻扣土垡

犁侧板——平衡侧向力

犁柱——联结犁架与犁体曲面

犁托——联结犁体曲面与犁柱

犁踵——耐磨件，防止犁侧板尾部磨损，可更换。

cm 犁铧数量

第二节犁体曲面的工作原理

一、曲面类型

前面我们已经介绍过，犁铧与犁壁共同组成了犁体曲面，由于曲面的参数不同、性能不同，曲面可分为：翻土型、碎土型和通用型（教材称：螺旋型、熟地型、半螺旋型）。

翻土型——犁铧起土角较小，犁胸部平缓，易于引导土垡上升，但翼部扭曲较为明显，目的在于将上升至曲面顶部的土垡实现翻扣。这种形式的曲面，土垡的运动轨迹为一条螺旋线，故又称螺旋犁。他主要用于开荒、深翻、消灭杂草和病虫害。

碎土型——犁胸部较陡，翼部几乎为直立状，土垡沿曲面上升过程中表现为上压下挤，从而使土垡破碎。一般用于土壤状况较好、杂草较少且以松土为主的耕地作业，故又称熟地型犁。

通用型——形状和性能基本界于翻土型和碎土型之间，故又称半螺旋型，目前包括山东在内的华东、华中地区应用较多。

二、犁体曲面的工作原理

犁体曲面由铧刃线、胫刃线、接缝线、顶边线和翼边线组成。铧刃线在水平面开出沟底，胫刃线在沿前进方向上铅垂面内开出沟墙，形成一耕宽为b，耕深为a的矩形断面土垡条。很显然，犁体曲面的功能就是起土、碎土和翻土。图为理想土垡的翻转过程：

因为土垡在翻转过程中是要变形的，为了研究的方便，我们作了如下假设：1、土垡块在翻转过程中始终保持矩形断面；2、始终有一个棱角与沟底相接触，既只有滚动而无滑动，我们称为理想土垡的翻转。实现土垡的稳定铺放既彻底翻扣（不要出现回垡现象）是犁体曲面工作和设计时的关键所在。是否回垡主要取决于曲面的形状，或者说是曲面的设计参数。我们观察这样一种现象：设土垡断面深度为a ，宽度为b2，在翻转到某个时刻为土垡的临界状态。

当土垡翻转至最终位置时，如果支撑点在右侧，则可保证为稳定铺放，在正上方则为临界状态（不稳定状态），在左侧可产生回垡现象。很显然，在耕深不变的情况下，耕宽的改变可对土垡的稳定铺放产生重要的影响。通过正确的确定土垡的尺寸，决定犁体曲面的大小和形状。

我们以临界状态为研究对象，

确定土垡翻转过程中不产生回垡的基本

条件，为犁体曲面的设计提供依据。

∵△ABC ∽△ADE 故有对应边成比例，并设b/a=k ，则导出： AB/AC=AE/DE ，AB=√a 2+b 2 ，AC=b ，AE=b ，ED=a

k 4-k 2-1=0，k ≈1、27，我们称b/a=k 为理想土垡的宽深比。实际上土壤是不均质的，土垡在翻转过程中是要变形的，有的变形很严重，含水率高的粘重土壤变形较小，k ≥1、27，对沙质土，土壤很难成形，犁体通过后立刻堆积，k ≤1、27，一般k=1。

第三节 犁体曲面的形成原理及设计方法

一、曲面的形成原理

犁体曲面的形状对加工土壤的质量有至关重要的影响，目前曲面的形状是经过长时间积累、不断修改、不断完善的，是一个空间任

意曲面，不可能用数学的方法来真实的描述，只能是用近似的方法，A

E

用做图原理来形成犁体曲面，可近似的认为：犁体曲面的形成原理是由动线在空间按照一定的规律运动而成。目前在设计犁体曲面时所用的方法有三种：水平直元线法、倾斜直元线法、翻土曲线法。其中，水平直元线法技术最为成熟，应用最广。水平直元线法的设计特点是：

动线为水平直元线，始终平行于水平面，在向上运动的过程中始终与铅垂面N内导曲线相靠贴，且与沟底的水平夹角θ是随着元线的高度变化的，其元线角的变化规律为θ=f（z），即在水平直元线形成曲面的过程中，有三个因素控制了动线在空间的姿态，从而决定了曲面的形状——始终平行于水平面的水平直元线，导曲线、元线角的变化规律θ=f（z）。，这三个因素我们通常称之为水平直元线形成犁体曲面的三大要素。

需要特别指出的是，导曲线所在的位置对犁体曲面的性能有较大的影响，当导曲线在铧尾处时，所形成的犁体曲面为翻土型的，在距铧尖2/3处时为碎土型，界于二者之间的为通用型。我们将在犁体曲面测绘课程设计时联合讲解具体的设计方法和测绘方法。