刀辊传动方式

二 矩形土垡宽深比K的确定
我们观察这样一种现象：设土垡 断面深度为a，宽度为b1、b2、b3，在 翻转到某个时刻为土垡的临界状态。
a b1 a b2 b3 a
回垡
临界
稳定铺放
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。http://www.mainaimoban.com
第四节 犁体曲面
一、三面楔的工作原理
二、犁体曲面的形成原理
三、高速犁体曲面
一、三面楔的工作原理
犁体曲面是由犁铧和犁壁 所形成的曲面。犁体的切 土、碎土和翻土作用都是 由犁体曲面来完成的。可 以把犁体曲面简化成由几 个简单的两面楔（工作面 和支承面）复合成的一个 三面楔。犁体的工作过程 可以看成几个二面楔沿水 平面运动时对土壤的合成 作用。由于楔子在土壤中 的安放位置不同，它对土 壤的作用也不同。图2－46 中的a、b和c分别表示两面 楔的起土、侧向推土和翻 土作用。
耕速与牵引阻力有以下关系：
（三）高速型犁面的特点
高速型犁体可以从常速的熟地型（碎土型）、通 用型和翻垡犁体通过试验和个性设计出来，使之适应 高速作业。 高速型犁体曲面的基本特点是：犁体较长，铧刃 角较小，纵剖和横剖曲线族较为平坦，犁翼部分后掠 和扭曲较大。这样，可使土壤的垂直与侧向分速不致 比常速增大过多，并改善翻垡性能。此外，犁体的最 大高度也略高于常速犁，使土垡不致在高速时飞越项 边线。http://www.mainaimoban.com
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 凿形犁
铧式犁应用历 史最长，技术最为 成熟，作业范围最 广，铧式犁是通过 犁体曲面对土壤的 切削、碎土和翻扣 实现耕地作业的。
视频
圆盘犁是以 球面圆盘作为工 作部件的耕作机百度文库械，它依靠其重 量强制入土，入 土性能比铧式犁 差，土壤摩擦力 小，切断杂草能 力强，可适用于 开荒、粘重土壤 作业，但翻垡及 覆盖能力较弱， 价格较高。
二、犁体曲面的形成原理
（一）水平直元线法形成犁面的原理 （二）倾斜直元线法形成犁体曲面的原理 （三）曲元线法形成犁体曲面的原理
三、高速犁体曲面
（一）发展高速犁的必要性
提高耕作机组生产率的主要途径有两方面，即增加机具的 工作幅宽或提高机组的耕作速度。在拖拉机功率相同的条件下， 增加耕速比加大耕作幅宽更为有利。因提高耕速后，可采用耕幅 较窄的犁，从而降低金属耗量，减小购置费用，同时可采用轻型 的轮式拖拉机。这样不但可减小轮胎下陷量，降低胎轮的滚动阻 力，减小胎轮对耕层土壤的压实和破坏程度，而且还可提高机组 对不平地面的适应性，改善机组的机动性。 犁耕速度是不断提高的。50年代一般耕速为4－6km／h，60 年代提高到7－9km／h，目前高速犁的耕速为8－10km／h，有的 可达12km／h。近几十年，大约每10年可提高耕速3km／h。因些， 高速型犁体曲面的研究工作，已引起国外的普遍重视。
a
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 。
——理想土垡的翻转
a
b
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（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，或者说是取决于曲 面的设计参数。
Kt
x
ab
式中 a—测力犁的耕深 b—测力犁的单铧幅宽
思考题
1、犁体曲面的主要类型？
2、理想土垡翻转的假设条件？ 3、土垡宽深比的概念？它对工作 质量有何 影响？
第三节
铧式犁的一般构造和工 作原理
一、铧式犁的类型 二、铧式犁的基本构造 三、铧式犁的翻垡原理
一、铧式犁的类型
（一）、铧式犁的类型
视频
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。
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第一节
主要农业技术要求和农机具
一、农业技术要求 二、少耕法 三、耕作机具
一、农业技术要求
１．耕地作业
耕深、覆盖、碎土
２．整地作业
旱地与水田整地作业的农业要求差别很大，应分别情况 区别对待，基本的要求有：靶深、碎土等．
二、少耕法
少耕法是一种改变以犁耕为中心的耕作方法，可 大大减少或完全免去耕耘作业，把作物种子直接播在 前作茎秆覆盖的土壤中。这种耕作法，主要是为了和 干旱、风蚀及水蚀作斗争。早在几百年前，我国东北 地区应用扣、耕作法，特别是原垄种法，即为适应春 寒的一种少耕法。50年代在苏联推广的马尔采夫耕作 法，是采用无壁犁的深松耕作，也属于少耕法。60年 代美国也发展了这一耕作法。70年代我国黑龙江省亦 进行了深松耕作法的试验和推广；80年代我国南方水 稻地区正进行着少耕法的试验和推广工作，并相应的 研制了少耕法机械化配套农业机械。
（三）土壤的凝聚力和附着力
土壤同金属接触面之间的附着力，几乎完全是因水膜的 表面张力所造成的。因此，附着力也与土壤质地、含水量、 接触面的材料和光洁度等因素有关。土壤沿着耕地机械工作 表面的滑移阻力 T=F+F′=μN+μ′N′A′ 式中 μ—土壤对钢的摩擦系数 N—作用在工作表面上的法向载荷 μ′—附着系数 N′—由水膜吸附作用而产生的法向载荷 A′—吸附水膜的面积 当摩擦力和附着力大于土壤凝聚力和内摩擦力时，农 具的工作表面就会粘土。工作部件表面粘土，不但会使耕作 质量变坏，而且会增加牵引阻力。
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）、铧式犁的翻垡原理
一 二 三 四 矩形土垡的翻转过程 矩形土垡宽深比K的确定 菱形土垡的翻转过程 窜垡过程
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一 矩形土垡的翻转过程
理想土垡的翻转过程：
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。
半悬挂犁——运输状态下，机具的重量前部 分由拖拉机承 担，后半部分由机具承担。
铧式犁的工作特点
铧式犁的类型与特点—视频
（二）、铧式犁的基本构造
牵引悬 挂装置 机架
行走限 深装置
主犁体
（五）犁耕土壤比阻
为判别耕层土壤耕作难易程度，常常采用犁耕土壤 比阻Kt，kN／cm2或kPa。但Kt值大小不仅和土壤 的物理性质有关，而且很大程度取决于犁的结构 （犁体曲面和小前犁曲面几何参数和形状，犁铧锐 钝程度，犁重以及是否有犁刀等）和耕速。一般可 采用空间测力或单犁体的线性测力，测得与前进方 向相反的犁耕阻力分量Rx，在此测力犁上一般不装 犁侧板，所以Rx是有效阻力。则犁耕的有效土壤比 阻 R '
四 窜垡过程
土垡在“窜垡型”犁体曲 面上的运动过程与前述滚 垡过程不同。如图2—45所 示，当土垡被犁体的铧刃 和胫刃切开后，不是绕某 一棱角滚翻，而是沿着得 体曲面向上窜升，同时略 有扭转和侧移。当土垡上 窜到一定高度后，扭转和 弯曲加大，并腾空翻转。 土垡离开犁壁后，在重力 和落地后的撞击作用下， 土垡内的剪切裂纹发生断 裂，并形成较短的垡块， 称为断条。
三 菱形土垡的翻转过程
菱形犁体的胫刃向未耕地凸出，沟 墙呈圆弧状，耕翻的土垡断面近似为 菱形（图2－44a）。这种犁的特点是 可以缩短犁体之间的纵向距离，犁沟 较宽，阻力较小。 耕地时菱形土垡始 终绕一个棱角翻转。 直至土垡顶边和前趟 已翻土垡的底边相靠 贴（图2－44c）。土 垡翻转至直立位置以 前，其重心即已偏离 支承点（向已耕地偏 离），有利于稳定铺 放。
二、耕层土壤的动力特性
（一）土壤与金属间的摩擦系数 （二）土壤的坚实度（又称贯入阻力） （三）土壤的凝聚力和附着力 （四）土壤的抗剪强度 （五）犁耕土壤比阻
（一）土壤与金属间的摩擦系数
为克服在耕作机械工作部件工作表面上产生 的土壤与金属间的摩擦力，大约消耗拖拉机牵引 功率的一半。 摩擦力F通常按下列公式计算：
三、耕作机具
１、播前耕作
耕地作业：铧式犁、圆盘犁 整地作业：圆盘耙、钉齿耙、水田耙、镇压器、驱动耙、耢
等
耕耙联合作业：悬耕机、耙耕机、回转锹
２、播后耕作
中耕培土作业：中耕机（水田旱地两类）、培土器 施肥、开沟、筑埂等作业：中耕培土施肥机、筑埂机、开沟 机等
３、少耕法
浅松或深松作业：深松（凿形）犁、通用耕作机（深松、浅 松、除草
播种、施肥、洒药等联合作业：联合种植机（深松、镇压、 播种、施肥洒药等）。
思考题 1、铧式犁的基本构造和类型？ 2、主犁体的结构及各部件的功用？
第二节
耕层土壤的动力学特性
一、耕层土壤的物理特性 二、耕层土壤的动力特性
一、耕层土壤的物理特性
土壤的主要物理力学性质有以下几方面：
（一）容重
（二）湿度（又称含水量）
第一章 耕地机械
引 言 第一节 主要农业技术要求和农机具 第二节 耕层土壤的动力学特性 第三节 铧式犁的一般构造和工作原理 第四节 犁体曲面 第五节 犁的牵引阻力 第六节 第七节 第八节 第九节 铧式犁的总体配置 犁耕机组 牵引犁和半悬挂犁犁耕机组 旋耕机
引言
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。 http://www.mainaimoban.com
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（四）土壤的抗剪强度
耕层土壤在耕作机械工作部件（如犁体、中耕铲 等）作用下，往往出现剪切破坏，其剪应力大致服从 库伦定律：
ι= c +σtgρ
式中 ι—剪应力（kN/cm2） σ—剪切面上的法向压应力（正应力）； c —单位粘结力（kN/cm2），是同类粒子间相互 结 合在一起的作用力； tgρ—土壤与土壤之间的摩擦系数，又称土壤的内 摩擦系数； ρ—土壤的内摩擦角。
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：
B
a
AB/AC=AE/DE
AB
b C
a b
2
2
AC=b，AE=b，ED=a
k4-k2-1=0 k≈1.27
A
D
b
E
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。
（二）高速型犁体曲面的基本要求
常速犁（耕速在7km／h 以下）用于高速作业时，往 往会使作业摄影师降低，如 土壤抛掷过远，犁沟太宽， 还会导致阻力陡增。
pv 2 0.83 0.007v 式中 Pv－在耕速v（km／h） p 时的牵引阻力（kN）；
P－在耕速为4.83km／h 时的牵引阻力（kN）； V－犁耕速度（km／h）。
视频
凿形犁，又称 深松犁。工作 部件为一凿齿 形深松铲，安 装在机架后横 梁上，凿形齿 在土壤中利用 挤压力破碎土 壤，深松犁低 层，没有翻垡 能力。
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。
F＝fN
式中 f—摩擦系数； N—正压力。
（二）土壤的坚实度（又称贯入阻力）
当压缩非密实土壤时，使其压痕的容积为1厘 米3时所需的力称为单位压实力q0（公斤／厘 米3）。当以一定断面形状（圆形、锥形等） 的柱塞压入土壤，其压陷深度为h0时，作用在 土壤上的平均压力称为土壤的坚实度p0 p0＝q0 h0 （kg／cm2）