第二节 犁体曲面的工作原理

第二节 犁体曲面的工作原理
一、犁体曲面的类型 二、犁体曲面的的工作原理
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，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）。
翻土型
通用型 碎土性能增强 翻土性能增强
碎土型
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。
设临界宽深比 K b a
则有：
1 1
K

1 K
2

1
整理得： K 4 K 2 1 0 , K 1.27
临界覆土角
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 般取K=1。
我们观察下面这样一种现象：设耕作的土垡断面深度为a，宽度
分别为b1、b2、b3，在翻转到某个时刻时为土垡的临界状态。a
a
b3
b1ห้องสมุดไป่ตู้
a
b2
回垡状态
临界状态
稳定状态
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，以保证土垡的稳定铺放。
犁体曲面由铧刃线、胫刃线、接缝线、顶边线和 翼边线组成。
顶边线
胫刃线
接缝线
翼边线
a
b 铧刃线
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。
1、三面楔原理 从两面楔到三面楔的工作过程
从两面楔到三面楔的工作过程
L
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。
L
通用型——形状和性能基本介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
（1）窜垡
分切土、窜垡、扣垡三个阶段
比较适合南方水田地区晒垡要求，宽深比不受 太多要求，K=0.75--1.25；
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。
B
B’
C
C’
a
A
G A’
D
D’
b
b
当土垡横断面的对角线BD垂直于沟底时，因 A’D’=BC=a, DD’=CD=b, 所以△DA’D’ ∽ △BCD, 因此有：
AD DC DD BD
a
b

b a2 b2
从两面楔到三面楔的工作过程
2、翻垡原理
（1）滚垡
分切土、抬垡、翻垡三个阶段
理想土垡的翻转过程：
a
b
FLASH
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。
土垡翻转的目的是为了彻底的翻扣地表杂草和病虫 害，实现土垡的稳定铺放既彻底翻扣是犁体曲面设计和 工作的关键。当土垡翻转结束，土垡在犁通过后又重新 翻回到犁沟中，被称为回垡。是否出现回垡现象主要取 决于曲面的形状，或者说是取决于曲面的设计参数。