第二章 耕地机械

第一节 概述
一、土壤的耕作方法

精耕细作 少耕

免耕
第一节 概述
二、耕地的目的 耕地是农业生产的重要环节，为 作物生长创造适宜土壤条件，是作物
丰收的基础。
二、耕地的目的

改善土壤结构。土壤松碎，利于生长。


消灭杂草和病虫害。
覆盖残茬，增加土壤有机质，提高肥力。
改良土壤。
三、耕地的农艺要求
作用：改善入土性能；耕深稳定；拖拉机后轮增重效果好
旱耕
水耕
(a)南方系列“翻20 ” (b)北方系列犁“BT30”
3）犁侧板
犁的入土过程分析
旱耕
梯形
凿形
4）犁托、犁柱
2、小前犁
3、犁刀
4、犁架
5、安全装置 1）摩擦销式安全装置
2）单体式犁体安全装置
四、铧式犁的工作过程
直接参与加工土壤的工作部 件主犁体通过犁柱、犁架、 牵引或悬挂装置与拖拉机相 连，在拖拉机的作用下按一 定速度向前运动。主犁体运 动过程中由犁铧的铧刃在水 平方向切出土垡的底边，由 犁体胫刃切出土垡的立边， 由犁铧和犁壁构成的犁体曲 面使被切断的土垡上升、破 碎并翻转。
A.直柱型犁曲面
扭柱型 犁曲面
B.扭柱型犁曲面
六、犁体曲面
（一）犁体曲面的设计方法 碎土型
翻土型 推土型
（果园培土用）
推土型（开
沟、窄幅深耕用）
元线角γ 的不同变化规律
六、犁体曲面
（一）犁体曲面的设计方法
螺旋型
•倾斜直元线型犁体曲面
用一直元线（不保持水平状态而是有 一定角度变化关系）按照既定的导线
结构、特点：垡块始终向地块的一边翻倒，地表不留沟垄，耕后地表平整。
二、铧式犁的构造（续） 调幅犁：
调幅原理：改变犁主梁与前进方向的夹角 α小，幅宽减小；α大，幅宽增大 特点：犁的幅宽可以调节，以适应土壤条件及耕作要求改变时， 对拖拉机牵引力需求的变化，提高拖拉机的工作效率，降低油耗。
二、铧式犁的构造（续）
（4）滑切的特点 2.贯入 4 .弯扭 6 .碾压 3 .劈裂 5 .撞击 7 .搓剪
六、耕作机械的碎土方式
粘性土壤受楔面弯曲断裂
干硬粘土被楔面劈开而断裂
脆性沙土受楔面剪压而破裂
第二节
铧式犁
视频1
一、铧式犁的种类与特点 铧式犁的功用： 最古老的耕地机具，最常用耕地机具。 通过对土壤的耕翻，使土壤松、碎， 覆盖残茬，消灭杂草和病虫害，提高土壤 有机质含量，改善土壤机构，增加土壤肥 力，为作物播种创造联良好条件。
并按规定的程式运动而形成的犁体曲
面称为倾斜直元线型曲面
A.螺旋型犁曲面
B.单叶双曲面型犁曲面
单叶双曲 面型
六、犁体曲面
（一）犁体曲面的设计方法
•曲元线型犁体曲面
用一始终处于横向铅垂状态的平面曲线作为元线，使 之沿着位于犁底平面上的一条导线按既定的规律运动， 可形成符合要求的犁曲面
六、犁体曲面
（二）高速犁体曲面
单叶双 曲面
六、犁体曲面
（一）犁体曲面的设计方法 几何形成法(犁体曲面几何动线做图设计法）
•水平直元线型犁体曲面
•倾斜直元线型犁体曲面
•曲元线型犁体曲面
六、犁体曲面
（一）犁体曲面的设计方法
直柱型 犁曲面
•水平直元线型犁体曲面
用一始终保持水平状态的直线（元线） 按照规定途径运动而形成的犁体曲面 称为水平直元线型曲面
3、窜垡过程
土垡上窜——扭转——弯
曲——腾空翻转——重
力——落地撞击特点：碎 土能力强，即使是粘性大 的水稻田也能断条成为短 垡，适合南方水稻田使用 窜垡过程：切土、窜垡、扣垡 宽深比k无要求，一般0.75~1.25
六、犁体曲面
（一）犁体曲面的设计方法 1.试验测绘法 2.几何形成法√ 3.数学分析法
犁曲面的特性曲线
（1）碎土曲线（2）翻土曲线（3）推土曲线
2、翻垡原理
思考：滚垡结果有几种情况发生？与什么因素有关？
抬 切 翻
稳定状态
δ—覆盖角
不稳定的平衡（立垡）状态
回垡状态
2、翻垡原理
分析临界状态k=b/a=1.27
δ=arcsin(a/b)=52°
稳定翻垡的条件：k≥1.27
2、翻垡原理 结论：
农田作业机械
农艺工序： 耕

整
种
管
收


第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章
耕地机械（12） 种床整备机械（4） 种植机械（8） 田间管理机械（4） 收获机械（14） 谷物清选、干燥（4） 录像
第二章 耕地机械
视频
铧 式 犁
第二章 耕地机械
视频
圆 盘 犁
第二章 耕地机械
视频
五、土壤类型与特性（续） 4、土壤力学特性
1 ）土壤的强度 ①抗剪强度：在外力作用下，土粒之间出现相对位移，阻止这种相对位移
的土壤内部阻力，叫抗剪强度。凝聚力和内摩擦力是决定因素。
②抗压强度：受压状态下土壤抵抗破坏的能力。 ③抗拉强度：土壤抵抗拉伸破坏的阻力，是土壤内部粒子之间的相互作用 力，即破坏凝聚力。 ④抗弯扭强度：抵抗弯扭的能力
外摩擦：土壤与工作部件表面之间的摩擦
4）凝聚力和附着力 凝聚力：土粒之间的结合力
附着力：土壤与工件表面之间的吸附作用
降阻减粘的技术和方法：
土壤的电渗作用
六、耕作机械的碎土方式
1．刃切：
（1）原理： （2）刃切的分类： β2 β1 γ
（3）滑切的条件：α＜ 90°-φ
α＜ 90°-φ，滑切力大于摩擦力，滑切角越小，滑切作用越大
垡条断裂，顺序翻到犁沟内，架空性能好，适于水田需架空晒垡的 田块。
通用型（滚窜结合型）：以滚为主，综合滚垡和窜垡的特点，
先窜后翻，窜翻结合，使覆盖、碎土、架空三者得兼。适于水田耕 作（水田干耕和旱耕）。
犁曲面
通常根据外形既能初步确定犁面的工作性能： 一般犁胸较陡，翼部扭曲较小者，碎土性能好，翻土能 力弱（水田（不易碎）、畜力犁（阻力小））； 犁胸平坦，翼部较长且扭曲大者，碎土性能差，翻土能 力强，适合于机力犁。
气相—土壤颗粒之间的空隙；
液相—空隙中的水分。
五、土壤类型与特性 2、土壤的分类：按土壤颗粒的大小及含量分： 砂土 砂壤土 易碎性： 易 耕作阻力：小 壤土 粘壤土 粘土 难 大
五、土壤类型与特性（续） 3、土壤物理特性 1）土壤的体积密度：单位体积土壤的质量。
m ＝ V
（g/cm3）
2）土壤的孔隙度：土壤中孔隙体积占总体 积的百分比。

<耒耜经>记载：“耕之土曰垡。 垡犹块也，起其垡者铧也；复其垡 者壁也。草之生也布于垡。不复之 无以绝其根”
五、铧式犁的翻垡和碎土原理
1、三面楔碎土原理
1、三面楔碎土原理
α α
起土： α 将土垡铲起
β
β
θ
推土： θ 横向推土
β 将土垡翻转 翻土：
β
αθ
犁体曲面：由三个两面楔α 、 β 、 θ 构成，且α 、 β 、 θ 按某种规律逐渐变化形成的曲面
1.发展高速犁的必要性
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
高速型犁体曲面的研究工作，已引起国外的普遍重视。
六、犁体曲面
（二）高速犁体曲面
2.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，往往会使作业质 量降低，如土壤抛掷过远，犁沟 太宽，还会导致阻力陡增。 耕速与牵引阻力有以下关系：

适时耕翻，不误农时。 耕深适宜，保持一致。 翻垡覆盖性良好。要求翻垡完整，耕后 不出现回垡、立垡现象。 耕后土壤应疏松破碎，以利于蓄水保肥。 不重耕，不漏耕，沟底平整。

四、耕地机械的类型

铧式犁
旋耕机
圆盘犁
深松犁

联合作业机
五、土壤类型与特性 1、土壤的构成
固相—土壤的矿物质颗粒、有机质；
机架
行走限 深装置
主犁体
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。
4、构造 组成： 1）工作部件：主犁体 小前犁 犁 刀 2）辅助部件：犁 架 牵引、悬挂装置 调节装置 安全装置
三、铧式犁主要部件 1、主犁体
延长板
犁柱
滑草板
犁壁
犁铧
翼
胫刃
胸
犁托
五、土壤类型与特性（续） 4、土壤力学特性
2）土壤的坚实度（或承载能力、硬度、贯入阻力）：在垂直载荷下，土壤 不同深度的抗压能力，是表征土壤机械抗力（抗破坏、抗压缩、抗摩擦阻 力）的综合指标，该值越大，越难耕作
五、土壤类型与特性（续） 4、土壤力学特性
3）内摩擦和外摩擦 内摩擦：土壤内部、土粒与土粒之间的摩擦
工作曲面
底刃
犁侧板
作用：在水平方向和垂直方向切开土壤，并进行切土、翻土和碎土
1）犁铧 凿形铧 梯形铧 三角形犁铧
作用：入土、切土（切取土垡），并将土垡导向犁壁
1）犁铧
铧刃厚度
1）犁铧 犁铧的改进方法：
背面增加储备材料
凿形铧尖
组合犁铧
1）犁铧 犁铧的改进方法：
可翻转使用的铧尖
凿杆式铧尖
双金属自磨刃
式中 Pv－在耕速v（km／h）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）。
pv 2 0.83 0.007v p
Biblioteka Baidu 六、犁体曲面
（二）高速犁体曲面
3.高速型犁体曲面的特点
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
3）犁侧板
平板式
刀式
作用：承受并平衡耕作时产生的侧向力和部分垂直压力，使 犁体稳定沿直线前进
3）犁侧板
可上下浮动的尾板或尾轮
3）犁侧板
犁侧板的安装
1）水平间隙：在水平面内犁侧板的前端至沟墙的水平距离；
作用：使沟壁反力作用在侧板后端，保证工作稳定和耕宽稳定
3）犁侧板
犁侧板的安装
垂直间隙：在纵向垂直平面内犁侧板的前端至沟底的垂直距离
栅条犁
粘重土壤减少土壤与犁壁接触面积，易脱土。
二、铧式犁的构造（续）
耕耙犁 偏置犁
二、铧式犁的构造（续）
高速犁
普通犁耕作速度4.5~6km/h，超过7时为高速，因为作业速度高，同幅 宽需更大的牵引阻力，主要从犁体结构上满足，比如减小起土角等。
二、铧式犁的构造（续） 铧式犁的基本构造
牵引或悬 挂装置
犁曲面的工作原理：
犁曲面看作一个由各个角度不断变化的无数个小的三面楔构成，
通过曲面在土壤中的运动同时完成切土、推土、翻土、碎土的工
作，达到土壤耕作的目的。犁曲面的工作性能取决于α 、β 、θ 的变化规律。 α 角变化大，起土碎土性能好，β 角变化大，翻 土、碎土性能好，θ 角变化大，推土、碎土作用好。 α 、β 、 θ 按某种规律变化，规律不同，形成不同作用的犁体曲面。 α 为起土角，β 为翻土角，θ 为推土角
二、铧式犁的构造
1、牵引犁
二、铧式犁的构造（续） 2、悬挂犁
犁架 中央支杆
右支杆 左支杆
犁体
悬挂轴 犁刀 限深轮
二、铧式犁的构造（续）
二、铧式犁的构造（续）
3、半悬挂犁
液压油缸 机架 悬挂架
限深尾轮
犁体
地轮
二、铧式犁的构造（续） 3、半悬挂犁
二、铧式犁的构造（续）
双 向 犁
垄
沟
单向犁耕地方法
b/a=k为理想土垡的宽深比，土垡稳定翻转的条件： k≥1.27。实际上土壤不均质，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，对沙质土壤很难成形，所以常用的k值范 围为：轻沙壤土k=1.1-1.5;一般壤土k=1.3-2;粘重 土壤k=2-3
设计犁体曲面时首先根据农业技术要求确定铧式犁 的耕深a，然后根据k值的选择原则确定耕宽b。
Vk ＝ 100 % V
（％）
五、土壤类型与特性（续）
3）土壤的绝对湿度：土壤中水分含量与 干土质量比。
q q' W＝ 100% q'
4）土壤的饱和湿度：田间持水量，最大 相对湿度。
Wn Wmax
五、土壤类型与特性（续） 5）土壤的相对湿度：土壤绝对湿度与 饱和湿度比。
W Wo 100% Wn
旋 耕 机
第二章 耕地机械
视频
深 松 机
第二章 耕地机械
联合作业机具
视频
第二章
耕地机械
主要内容：

第一节 概述
第二节 铧式犁
第三节 圆盘犁
第四节 旋耕机
第五节 深松犁
第一节
概述
一、土壤的耕作方法
二、耕地的目的
三、耕地的农艺要求
四、耕地机械的类型
五、土壤类型与特性
六、土壤耕作机械的碎土方式
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顶边线。
2）犁壁
作用：将犁铧移来的土垡加以破碎和翻转 犁壁翼部的延长板保证耕深增大时的翻土性能
犁曲面：犁铧和犁壁构成不同形状的犁曲面，根据犁体耕翻时土垡运动的特点分
翻土型：土垡不完全离开沟底就地滚翻，翻垡覆盖性好，有一定
的碎土能力，适于北方旱耕及耕翻熟地。
碎土型：土垡沿犁体曲面上窜到一定高度，在自重和曲面作用下，