农业机械的结构及原理

第一篇农业机械的结构与原理

绪论（3学时）

农业机械在农业现代化中的作用，农业机械的作业特点，农业科学、耕作制度和农业机械化的关系，农业机械学研究的主要领域，国内外农业机械的发展趋向，本课程的任务和学习方法。

要点：基本概念、国内外农业机械的发展趋向。

思考题：

1、精确农业的概念？

2、精确农业的工作过程？

3、精确农业的工艺流程图？

第一章耕地机械（8学时）

第一节铧式犁的基本构造和类型

一、铧式犁的主要类型

目前耕地机械的主要类型为铧式犁、圆盘犁、凿型犁。铧式犁的主要类型为牵引犁、半悬挂犁和悬挂犁等，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。

二、铧式犁的基本组成

铧式犁主要由组成：犁架、主犁体、耕深调节装置、支撑行走装置、牵引悬挂装置等。主犁体为铧式犁的核心工作部件。

三、铧式犁的型号表达方式

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

四、主犁体的结构及功用犁铧：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。

第二节犁体曲面的工作原理

一、犁体曲面的类型

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，犁体曲面可分为：翻土型、碎土型和通用型（又称：螺旋型、熟地型、半螺旋型）。二、犁体曲面的的工作原理

从两面楔到三面楔的工作过程，理想土垡的翻转过程，理想土垡的宽深比的确定。

第三节犁体曲面的形成原理及设计方法

一、犁体曲面的形成原理

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，所应用的犁体曲面的形状是经过长时间积累、不断修改、不断完善而形成的，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，用做图原理来形成犁体曲面。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。

二、犁体曲面的设计要点

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、导曲线、元线角的变化规律是水平直元线形成犁体曲面的三大要素。犁体曲面的设计要点：1.首先了解当地农业生产中耕地作业的基本要求；2.根据农业要求确定可能出现的最大耕深；3.根据土壤性状及土垡稳定铺放原则确定宽深比K；4.根据作业要求确定犁体曲面的工作性能；5.进行设计计算和绘制设计工作图。

第四节犁体外载及犁耕牵引阻力

一、犁体外载特性

由于犁体曲面是一个既不规则又不对称的空间任意曲面，犁耕过程中，土壤对曲面的作用力成为一空间任意力系，在一般情况下，他们不可能简化成为一个合力。

二、犁耕牵引阻力及高略契金有理公式

犁耕牵引阻力：耕作时，作用在犁上的总阻力的纵向水平分力。该力与拖拉机前进方向相反，可由拖拉机的牵引力来平衡。高略契金有理公式的正确表达及主要含义。该公式的最大贡献是考虑了速度对犁耕牵引阻力的影响，但公式经常用

作理论分析，实用价值不大，一般用犁耕土壤比阻法来表示犁耕牵引阻力的大小。

三、犁耕土壤比阻的概念

犁耕土壤比阻：单位耕作横断面上的纵向水平分力。

四、影响牵引阻力的因素和减少阻力的措施

1、影响牵引阻力的因素犁体曲面形状表、曲面光滑程度、刃锋锐程度、耕深与耕宽、前进速度、土壤状况等。

减少阻力的主要措施：降低无效阻力、设计合理的犁体曲面、改变犁体曲面的结构形式、正确的挂结和调整。

第五节悬挂犁悬挂参数的正确选择

一、耕深调节与耕宽调节

耕深调节与耕宽调节的基本概念：高度调节、位置调节和力调节；耕宽调节不是调节机组的工作幅宽，而是为防止漏耕和重耕进行的悬挂犁挂接调节。

二、悬挂参数的正确选择纵垂面内悬挂参数的确定：纵垂面内悬挂参数的合理选择是决定铧式犁能否正常入土和耕深稳定的关键。纵垂面内的悬挂参数主要是指上悬挂点与2个下悬挂点连线的垂直距离的大小。只有机构瞬心在机构前方时才能保证机组正常入土工作。

犁的入土行程：指机组的最后一个犁体从铧尖触地始至达到规定耕深时止所经过的水平距离。

水平面内悬挂参数的确定：水平面内的悬挂参数是指拖拉机2个下拉杆与农机具2个下悬挂点连接时，2个悬挂点在水平面内的投影，四边形机构的瞬心位置对犁耕机组的工作质量也有较大的影响。只有机构瞬心在机构前方时才能保证机组耕宽的稳定性。

结论：为了调整的方便及机构自身平衡的需要，在设计悬挂机组结构参数及使用调整时，纵垂面内的四连杆机构和在水平面内的四连杆机构的运动瞬心都必须在机构的前方。

要点：犁体曲面的形成原理和设计方法，作用在犁体上的力和犁耕牵引阻力，纵垂面、水平面悬挂参数的选择。

思考题：

1、土垡宽深比的定义及应用价值？

2、铧式犁的类型及主要组成？

3、犁耕牵引阻力的定义及其组成？

第二章整地机械（6学时）

第一节圆盘耙及其理论计算

一、圆盘耙的类型

圆盘耙一般按照牵引方式、耙片形状、耙片直径、耙组配置等进行分类。其中牵引方式和耙片直径是主要分类方式。

二、一般结构和工作过程

结构组成：耙组、耙架、牵引架、偏角调节装置等。工作过程：耙地机组在牵引动力的作用下，圆盘耙片受重力和土壤反力的作用边滚动边切入土壤并达到预定耙深，由于耙片偏角的作用，耙组同时完成了切割土壤，切断杂草和翻扣的工作。

三、圆盘耙片的结构参数和基本计算

耙片直径、耙片厚度、球面半径、轴向安装间距的确定及基本计算公式。根据不产生漏耙及不产生堵塞的基本条件确定耙片轴向安装间距。

四、圆盘耙的牵引阻力

第二节旋耕机及其理论计算

一、旋耕机的基本构成

旋耕机是一种工作部件主动旋转，以铣切原理加工土壤的耕耘机械。基本组成：机架、传动装置、刀辊、挡土罩、平地拖板等。

二、旋耕机的工作原理

旋耕机刀片在动力的驱动下一边旋转，一边随机组直线前进，在旋转中切入土壤，并将切下的土块向后抛掷，与挡土板撞击后进一步破碎并落向地表，然后被拖板拖平。

三、旋耕机的作业特点

旋耕机的作业特点具有碎土能力强、平整度高、对土壤的适应性好、纵向尺寸短、耕深小、功耗大、幅宽小、效率低。

五、旋耕机作业质量控制