耕地機(jī)械與玉米聯(lián)合收獲機(jī)械.ppt

耕地機(jī)械,引言,第一節(jié)主要農(nóng)業(yè)技術(shù)要求和農(nóng)機(jī)具,第二節(jié)耕層土壤的動(dòng)力學(xué)特性,第三節(jié)鏵式犁的一般構(gòu)造和工作原理,第四節(jié)犁體曲面,第五節(jié)犁的牽引阻力,第六節(jié)鏵式犁的總體配置,第七節(jié)犁耕機(jī)組,第八節(jié)牽引犁和半懸掛犁犁耕機(jī)組,第九節(jié)旋耕機(jī),引言耕地是大田農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最基本也是最重要的工作環(huán)節(jié)之一。其目的就是在傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)耕作栽培制度中通過(guò)深耕和翻扣土壤，把作物殘茬、病蟲(chóng)害以及遭到破壞的表土層深翻，而使得到長(zhǎng)時(shí)間恢復(fù)的低層土壤翻到地表，以利于消滅雜草和病蟲(chóng)害，改善作物的生長(zhǎng)環(huán)境。,目前所使用的耕地機(jī)械，由于其作業(yè)的工作原理不同類型主要分為三大類：鏵式犁圓盤犁鑿形犁,鏵式犁應(yīng)用歷史最長(zhǎng)，技術(shù)最為成熟，作業(yè)范圍最廣，鏵式犁是通過(guò)犁體曲面對(duì)土壤的切削、碎土和翻扣實(shí)現(xiàn)耕地作業(yè)的。,視頻,圓盤犁是以球面圓盤作為工作部件的耕作機(jī)械，它依靠其重量強(qiáng)制入土，入土性能比鏵式犁差，土壤摩擦力小，切斷雜草能力強(qiáng)，可適用于開(kāi)荒、粘重土壤作業(yè)，但翻垡及覆蓋能力較弱，價(jià)格較高。,視頻,鑿形犁，又稱深松犁。工作部件為一鑿齒形深松鏟，安裝在機(jī)架后橫梁上，鑿形齒在土壤中利用擠壓力破碎土壤，深松犁低層，沒(méi)有翻垡能力。,根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不同要求、自然條件變化、動(dòng)力配備情況等，鏵式犁在形式上又派生出一些具有現(xiàn)代特征的新型犁：雙向犁、柵條犁、調(diào)幅犁、滾子犁、高速犁等。,視頻,圓盤犁和鑿形犁在歐洲國(guó)家應(yīng)用較多，在中國(guó)雖有應(yīng)用，但量較少，本章重點(diǎn)介紹鏵式犁的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、設(shè)計(jì)方法和理論分析等。本章除課堂教學(xué)外，尚有二個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)類型和結(jié)構(gòu)；懸掛犁的調(diào)整。一個(gè)課程設(shè)計(jì)犁體曲面測(cè)繪。,第一節(jié)主要農(nóng)業(yè)技術(shù)要求和農(nóng)機(jī)具,一、農(nóng)業(yè)技術(shù)要求,二、少耕法,三、耕作機(jī)具,一、農(nóng)業(yè)技術(shù)要求,耕地作業(yè)耕深、覆蓋、碎土整地作業(yè)旱地與水田整地作業(yè)的農(nóng)業(yè)要求差別很大，應(yīng)分別情況區(qū)別對(duì)待，基本的要求有：靶深、碎土等,二、少耕法,少耕法是一種改變以犁耕為中心的耕作方法，可大大減少或完全免去耕耘作業(yè)，把作物種子直接播在前作莖稈覆蓋的土壤中。這種耕作法，主要是為了和干旱、風(fēng)蝕及水蝕作斗爭(zhēng)。早在幾百年前，我國(guó)東北地區(qū)應(yīng)用扣、耕作法，特別是原壟種法，即為適應(yīng)春寒的一種少耕法。50年代在蘇聯(lián)推廣的馬爾采夫耕作法，是采用無(wú)壁犁的深松耕作，也屬于少耕法。60年代美國(guó)也發(fā)展了這一耕作法。70年代我國(guó)黑龍江省亦進(jìn)行了深松耕作法的試驗(yàn)和推廣；80年代我國(guó)南方水稻地區(qū)正進(jìn)行著少耕法的試驗(yàn)和推廣工作，并相應(yīng)的研制了少耕法機(jī)械化配套農(nóng)業(yè)機(jī)械。,三、耕作機(jī)具,、播前耕作耕地作業(yè)：鏵式犁、圓盤犁整地作業(yè)：圓盤耙、釘齒耙、水田耙、鎮(zhèn)壓器、驅(qū)動(dòng)耙、耢等耕耙聯(lián)合作業(yè)：懸耕機(jī)、耙耕機(jī)、回轉(zhuǎn)鍬、播后耕作中耕培土作業(yè)：中耕機(jī)（水田旱地兩類）、培土器施肥、開(kāi)溝、筑埂等作業(yè)：中耕培土施肥機(jī)、筑埂機(jī)、開(kāi)溝機(jī)等、少耕法淺松或深松作業(yè)：深松（鑿形）犁、通用耕作機(jī)（深松、淺松、除草播種、施肥、灑藥等聯(lián)合作業(yè)：聯(lián)合種植機(jī)（深松、鎮(zhèn)壓、播種、施肥灑藥等）。,思考題1、鏵式犁的基本構(gòu)造和類型？2、主犁體的結(jié)構(gòu)及各部件的功用？,第二節(jié)耕層土壤的動(dòng)力學(xué)特性,一、耕層土壤的物理特性二、耕層土壤的動(dòng)力特性,一、耕層土壤的物理特性土壤的主要物理力學(xué)性質(zhì)有以下幾方面：（一）容重（二）濕度（又稱含水量）,二、耕層土壤的動(dòng)力特性,（一）土壤與金屬間的摩擦系數(shù)（二）土壤的堅(jiān)實(shí)度（又稱貫入阻力）（三）土壤的凝聚力和附著力（四）土壤的抗剪強(qiáng)度（五）犁耕土壤比阻,（一）土壤與金屬間的摩擦系數(shù),為克服在耕作機(jī)械工作部件工作表面上產(chǎn)生的土壤與金屬間的摩擦力，大約消耗拖拉機(jī)牽引功率的一半。摩擦力F通常按下列公式計(jì)算：FfN式中f摩擦系數(shù)；N正壓力。,（二）土壤的堅(jiān)實(shí)度（又稱貫入阻力）,當(dāng)壓縮非密實(shí)土壤時(shí)，使其壓痕的容積為1厘米3時(shí)所需的力稱為單位壓實(shí)力q0（公斤厘米3）。當(dāng)以一定斷面形狀（圓形、錐形等）的柱塞壓入土壤，其壓陷深度為h0時(shí)，作用在土壤上的平均壓力稱為土壤的堅(jiān)實(shí)度p0p0q0h0（kgcm2）,（三）土壤的凝聚力和附著力,土壤同金屬接觸面之間的附著力，幾乎完全是因水膜的表面張力所造成的。因此，附著力也與土壤質(zhì)地、含水量、接觸面的材料和光潔度等因素有關(guān)。土壤沿著耕地機(jī)械工作表面的滑移阻力T=F+F=N+NA式中土壤對(duì)鋼的摩擦系數(shù)N作用在工作表面上的法向載荷附著系數(shù)N由水膜吸附作用而產(chǎn)生的法向載荷A吸附水膜的面積當(dāng)摩擦力和附著力大于土壤凝聚力和內(nèi)摩擦力時(shí)，農(nóng)具的工作表面就會(huì)粘土。工作部件表面粘土，不但會(huì)使耕作質(zhì)量變壞，而且會(huì)增加牽引阻力。,（四）土壤的抗剪強(qiáng)度,耕層土壤在耕作機(jī)械工作部件（如犁體、中耕鏟等）作用下，往往出現(xiàn)剪切破壞，其剪應(yīng)力大致服從庫(kù)倫定律：=c+tg式中剪應(yīng)力（kN/cm2）剪切面上的法向壓應(yīng)力（正應(yīng)力）；c單位粘結(jié)力（kN/cm2），是同類粒子間相互結(jié)合在一起的作用力；tg土壤與土壤之間的摩擦系數(shù)，又稱土壤的內(nèi)摩擦系數(shù)；土壤的內(nèi)摩擦角。,（五）犁耕土壤比阻,為判別耕層土壤耕作難易程度，常常采用犁耕土壤比阻Kt，kNcm2或kPa。但Kt值大小不僅和土壤的物理性質(zhì)有關(guān)，而且很大程度取決于犁的結(jié)構(gòu)（犁體曲面和小前犁曲面幾何參數(shù)和形狀，犁鏵銳鈍程度，犁重以及是否有犁刀等）和耕速。一般可采用空間測(cè)力或單犁體的線性測(cè)力，測(cè)得與前進(jìn)方向相反的犁耕阻力分量Rx，在此測(cè)力犁上一般不裝犁側(cè)板，所以Rx是有效阻力。則犁耕的有效土壤比阻,式中a測(cè)力犁的耕深b測(cè)力犁的單鏵幅寬,思考題1、犁體曲面的主要類型？2、理想土垡翻轉(zhuǎn)的假設(shè)條件？3、土垡寬深比的概念？它對(duì)工作質(zhì)量有何影響？,第三節(jié)鏵式犁的一般構(gòu)造和工作原理,一、鏵式犁的類型二、鏵式犁的基本構(gòu)造三、鏵式犁的翻垡原理,一、鏵式犁的類型,（一）、鏵式犁的類型,牽引式運(yùn)輸狀態(tài)下，機(jī)具的重量全部由機(jī)具本身來(lái)承擔(dān)。,懸掛式運(yùn)輸狀態(tài)下，機(jī)具的重量全部由拖拉機(jī)來(lái)承擔(dān)。,半懸掛犁運(yùn)輸狀態(tài)下，機(jī)具的重量前部分由拖拉機(jī)承擔(dān)，后半部分由機(jī)具承擔(dān)。,鏵式犁的工作特點(diǎn),鏵式犁的類型與特點(diǎn)視頻,（二）、鏵式犁的基本構(gòu)造,組成：犁架、主犁體、耕深調(diào)節(jié)裝置、支撐行走裝置、牽引懸掛裝置等。主犁體為鏵式犁的核心工作部件。,（三）、鏵式犁的翻垡原理,一矩形土垡的翻轉(zhuǎn)過(guò)程二矩形土垡寬深比K的確定三菱形土垡的翻轉(zhuǎn)過(guò)程四竄垡過(guò)程,一矩形土垡的翻轉(zhuǎn)過(guò)程,理想土垡的翻轉(zhuǎn)過(guò)程：,1、土垡塊在翻轉(zhuǎn)過(guò)程中始終保持矩形斷面；,2、始終有一個(gè)棱角與溝底相接觸，既只有滾動(dòng)而無(wú)滑動(dòng)。,理想土垡的翻轉(zhuǎn),因?yàn)橥鳞以诜D(zhuǎn)過(guò)程中是要變形的，為了研究的方便，我們作了如下假設(shè)：,土垡翻轉(zhuǎn)的目的是為了徹底的翻扣地表雜草和病蟲(chóng)害，實(shí)現(xiàn)土垡的穩(wěn)定鋪放既徹底翻扣（不要出現(xiàn)回垡現(xiàn)象）是犁體曲面工作和設(shè)計(jì)時(shí)的關(guān)鍵所在。是否回垡主要取決于曲面的形狀，或者說(shuō)是取決于曲面的設(shè)計(jì)參數(shù)。,二矩形土垡寬深比K的確定,我們觀察這樣一種現(xiàn)象：設(shè)土垡斷面深度為a，寬度為b1、b2、b3，在翻轉(zhuǎn)到某個(gè)時(shí)刻為土垡的臨界狀態(tài)。,回垡,臨界,穩(wěn)定鋪放,b1,a,b2,a,a,b3,當(dāng)土垡翻轉(zhuǎn)至最終位置時(shí)，如果支撐點(diǎn)在右側(cè)，則可保證為穩(wěn)定鋪放，在正上方則為臨界狀態(tài)（不穩(wěn)定狀態(tài)），在左側(cè)可產(chǎn)生回垡現(xiàn)象。很顯然，在耕深不變的情況下，耕寬的改變可對(duì)土垡的穩(wěn)定鋪放產(chǎn)生重要的影響。通過(guò)正確的確定土垡的尺寸，決定犁體曲面的大小和形狀，以保證土垡的穩(wěn)定鋪放。,我們以臨界狀態(tài)為研究對(duì)象，確定土垡翻轉(zhuǎn)過(guò)程中不產(chǎn)生回垡的基本條件，為犁體曲面的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。,ABCADE故有對(duì)應(yīng)邊成比例，并設(shè)b/a=k，則導(dǎo)出：,AB/AC=AE/DE,AC=b，AE=b，ED=a,k4-k2-1=0,k1.27,我們稱b/a=k為理想土垡的寬深比。實(shí)際上土壤是不均質(zhì)的，土垡在翻轉(zhuǎn)過(guò)程中是要變形的，有的變形很嚴(yán)重，含水率高的粘重土壤變形較小，k1、27，對(duì)沙質(zhì)土，土壤很難成形，犁體通過(guò)后立刻堆積，k1、27，一般k=1。,三菱形土垡的翻轉(zhuǎn)過(guò)程,菱形犁體的脛刃向未耕地凸出，溝墻呈圓弧狀，耕翻的土垡斷面近似為菱形（圖244a）。這種犁的特點(diǎn)是可以縮短犁體之間的縱向距離，犁溝較寬，阻力較小。,耕地時(shí)菱形土垡始終繞一個(gè)棱角翻轉(zhuǎn)。直至土垡頂邊和前趟已翻土垡的底邊相靠貼（圖244c）。土垡翻轉(zhuǎn)至直立位置以前，其重心即已偏離支承點(diǎn)（向已耕地偏離），有利于穩(wěn)定鋪放。,四竄垡過(guò)程,土垡在“竄垡型”犁體曲面上的運(yùn)動(dòng)過(guò)程與前述滾垡過(guò)程不同。如圖245所示，當(dāng)土垡被犁體的鏵刃和脛刃切開(kāi)后，不是繞某一棱角滾翻，而是沿著得體曲面向上竄升，同時(shí)略有扭轉(zhuǎn)和側(cè)移。當(dāng)土垡上竄到一定高度后，扭轉(zhuǎn)和彎曲加大，并騰空翻轉(zhuǎn)。土垡離開(kāi)犁壁后，在重力和落地后的撞擊作用下，土垡內(nèi)的剪切裂紋發(fā)生斷裂，并形成較短的垡塊，稱為斷條。,第四節(jié)犁體曲面,一、三面楔的工作原理二、犁體曲面的形成原理三、高速犁體曲面,一、三面楔的工作原理,犁體曲面是由犁鏵和犁壁所形成的曲面。犁體的切土、碎土和翻土作用都是由犁體曲面來(lái)完成的。可以把犁體曲面簡(jiǎn)化成由幾個(gè)簡(jiǎn)單的兩面楔（工作面和支承面）復(fù)合成的一個(gè)三面楔。犁體的工作過(guò)程可以看成幾個(gè)二面楔沿水平面運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)土壤的合成作用。由于楔子在土壤中的安放位置不同，它對(duì)土壤的作用也不同。圖246中的a、b和c分別表示兩面楔的起土、側(cè)向推土和翻土作用。,二、犁體曲面的形成原理,（一）水平直元線法形成犁面的原理（二）傾斜直元線法形成犁體曲面的原理（三）曲元線法形成犁體曲面的原理,三、高速犁體曲面,（一）發(fā)展高速犁的必要性提高耕作機(jī)組生產(chǎn)率的主要途徑有兩方面，即增加機(jī)具的工作幅寬或提高機(jī)組的耕作速度。在拖拉機(jī)功率相同的條件下，增加耕速比加大耕作幅寬更為有利。因提高耕速后，可采用耕幅較窄的犁，從而降低金屬耗量，減小購(gòu)置費(fèi)用，同時(shí)可采用輕型的輪式拖拉機(jī)。這樣不但可減小輪胎下陷量，降低胎輪的滾動(dòng)阻力，減小胎輪對(duì)耕層土壤的壓實(shí)和破壞程度，而且還可提高機(jī)組對(duì)不平地面的適應(yīng)性，改善機(jī)組的機(jī)動(dòng)性。犁耕速度是不斷提高的。50年代一般耕速為46kmh，60年代提高到79kmh，目前高速犁的耕速為810kmh，有的可達(dá)12kmh。近幾十年，大約每10年可提高耕速3kmh。因些，高速型犁體曲面的研究工作，已引起國(guó)外的普遍重視。,（二）高速型犁體曲面的基本要求,常速犁（耕速在7kmh以下）用于高速作業(yè)時(shí)，往往會(huì)使作業(yè)攝影師降低，如土壤拋擲過(guò)遠(yuǎn)，犁溝太寬，還會(huì)導(dǎo)致阻力陡增。耕速與牽引阻力有以下關(guān)系：式中Pv在耕速v（kmh）時(shí)的牽引阻力（kN）；P在耕速為4.83kmh時(shí)的牽引阻力（kN）；V犁耕速度（kmh）。,（三）高速型犁面的特點(diǎn),高速型犁體可以從常速的熟地型（碎土型）、通用型和翻垡犁體通過(guò)試驗(yàn)和個(gè)性設(shè)計(jì)出來(lái)，使之適應(yīng)高速作業(yè)。高速型犁體曲面的基本特點(diǎn)是：犁體較長(zhǎng)，鏵刃角較小，縱剖和橫剖曲線族較為平坦，犁翼部分后掠和扭曲較大。這樣，可使土壤的垂直與側(cè)向分速不致比常速增大過(guò)多，并改善翻垡性能。此外，犁體的最大高度也略高于常速犁，使土垡不致在高速時(shí)飛越項(xiàng)邊線。,第五節(jié)犁的牽引阻力,一、土壤對(duì)犁體曲面的反作用力二、犁的牽引阻力三、減少牽引阻力的途徑,一、土壤對(duì)犁體曲面的反作用力,土壤施加于犁體曲面上各部位的反作用力，其大小和方向是隨犁體曲面的部位而變化的。由于土垡在犁體曲面上的運(yùn)動(dòng)方向在不斷改變，因而曲面各處所產(chǎn)生的摩擦力的大小和方向也各不相同。因此要想求出犁體曲面上的受力分布情況，無(wú)論是用計(jì)算方法或是用實(shí)驗(yàn)方法都有一定的困難。但是土壤對(duì)犁體曲面上的反作用力又極為重要，不僅在設(shè)計(jì)犁時(shí)作為零件強(qiáng)度計(jì)算和總體受力平衡的依據(jù)，而且在使用犁時(shí)也是操作調(diào)節(jié)的依據(jù)。目前，對(duì)犁體曲面受力情況主要從兩個(gè)方面研究：一是求整個(gè)犁體曲面上總的受力情況，找出它的合力的大小、方向及其作用線，以便進(jìn)行犁柱及犁梁的強(qiáng)度校核和犁的牽引平衡；二是探求犁體曲面各部位所受土壤反力的分布情況，用來(lái)確定犁壁和犁鏵的磨損部位。這兩方面的研究，目前都是用實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定。前者采用六分力測(cè)定法，后者常采用電阻應(yīng)變儀測(cè)定。,二、犁的牽引阻力,犁的牽引阻力是指土壤作用在犁上的總阻力沿前進(jìn)方向的水平分力。這部分阻力直接關(guān)系到耕地機(jī)組的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。所以它是犁的主要性能指標(biāo)之一。在滿足作業(yè)要求的情況下，應(yīng)盡量減小牽引阻力。犁的牽引阻力的計(jì)算，不僅是強(qiáng)度核算的依據(jù)，同時(shí)也是合理配置機(jī)組動(dòng)力的依據(jù)。,三、減少牽引阻力的途徑,關(guān)于減少犁的牽引阻力的問(wèn)題，過(guò)去和現(xiàn)在世界各國(guó)都進(jìn)行了大量的工作，目前在理論研究上和生產(chǎn)實(shí)際上所探討和采用的方法和措施，有以下幾方面：（一）機(jī)務(wù)技術(shù)措施1選擇適耕期選擇土壤含水量適宜、殘根腐爛適度的時(shí)間進(jìn)行耕地。此時(shí)土壤的強(qiáng)度較小，易于松散破碎，可減少牽引力。2保持鏵尖和鏵刃銳利銳利的鏵尖和鏵刃，切割破碎的能力強(qiáng)，刺入并切開(kāi)土壤時(shí)所受的阻力較小，因此，勤摩鏵刃和勤換犁鏵，保持鏵尖和鏵刃鋒利，可以顯著地減少犁的牽引力。,3減少摩擦力保持犁體曲面以及側(cè)板、犁底、輪子等與土壤接觸的部分光潔平滑（例如，犁閑置時(shí)，在這些地方涂上廢機(jī)油或黃油，不使生銹；不以鐵錘敲擊犁體曲面等）。減少犁與土壤之間的摩擦，可以減少犁的牽引力。4正確裝配零件犁鏵、犁壁、犁側(cè)板等工作部件安裝的位置正確，接縫嚴(yán)密，犁體上埋頭螺釘與安裝件表面平坦光滑，減少對(duì)土垡的阻礙，讓土垡順利滑動(dòng)，可以減少犁的牽引力。5正確調(diào)整牽引線在前面曾闡明當(dāng)牽引線在縱向鉛垂面上的傾角T和水平面上的偏角T，調(diào)整到一適宜的位置，即調(diào)整到使T和T分別等于其摩擦角時(shí)，犁的牽引阻力最小。因此，在耕地時(shí)，正確調(diào)整牽引線，也是減少牽引力的重要方法之一。,（二）設(shè)計(jì)制造方面的措施,從設(shè)計(jì)制造方面來(lái)減少犁的阻力，現(xiàn)有方法有三個(gè)方面：1良好的犁體曲面設(shè)計(jì)是減少阻力的重要因素。曲面形狀塑造得好，各項(xiàng)參數(shù)選擇得當(dāng)，對(duì)減少犁的阻力有很大的影響。犁體曲面除了滿足翻土、碎土等性能要求而外，欲使其阻力較小，還須1）對(duì)土壤的擠壓較小，土垡能在犁面上順利滑過(guò)；2）在翻垡過(guò)程中，垡片重心的提升高度小，因而位能變化小；3）土垡在翻轉(zhuǎn)過(guò)程中發(fā)生的位移?。?）土垡運(yùn)動(dòng)時(shí)的絕對(duì)速度小，所消耗的動(dòng)能小。這樣，所需的牽引力也就較小。2用兩種軟硬不同的材料制造犁鏵，使刃口能夠自己磨銳，這種自磨刃犁鏵經(jīng)過(guò)熱處理后，表面部分的材料硬度和耐磨性很大，背面的材料則較軟，不耐磨。這樣，當(dāng)犁鏵在耕地時(shí)，表面磨損慢，背面磨損快，因而可以使刃口始終保持鋒銳。3采用非金屬特殊材料。目前有些國(guó)家已用特制的塑料薄膜敷貼在犁壁上，此種塑料與土壤的摩擦系數(shù)很小，且甚耐磨，這樣可以減少犁的阻力,（三）新方法和新原理的探討,探討一些新方法和新原理來(lái)減少犁的阻力，目前也有一些進(jìn)展。1在減少摩擦阻力方面有兩種方法。一是改固定部件為轉(zhuǎn)動(dòng)部件，使滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦；一是犁體曲面上加潤(rùn)滑劑。在前一種方法中有將犁壁制成由許多滾柱組成的曲面；有的曲面上嵌設(shè)滾珠者，但因制造復(fù)雜及其他技術(shù)問(wèn)題沒(méi)有解決，現(xiàn)在尚未推廣。利用滾輪來(lái)代替犁側(cè)板的犁，則已在生產(chǎn)中使用。匈牙利曾設(shè)計(jì)了一種利用一個(gè)能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的錐形滾筒來(lái)代替犁壁翼部的滾子犁。滾筒系同不粘土的材料作成。據(jù)試驗(yàn)這種犁可以減少1015的牽引力。在犁曲面上加水作潤(rùn)滑劑以減少阻力的辦法，據(jù)試驗(yàn)可以減少阻力30。加水的方法是將犁體曲面上的螺釘中央通一小孔，孔的開(kāi)口處是一向土垡運(yùn)動(dòng)方向傾斜的縫，（傾斜是為了避免為泥土堵塞）。水箱置于機(jī)架上，用軟管在犁壁背面與螺釘連通。據(jù)實(shí)驗(yàn)，這種方法在透水性差的粘土中效果較好，在砂土中則較差。,2應(yīng)用振動(dòng)技術(shù)。世界各國(guó)在對(duì)土壤加工時(shí)，應(yīng)用振動(dòng)技術(shù)已逐漸廣泛。根據(jù)各國(guó)的試驗(yàn)表明，在鏵式犁的犁鏵或其他耕作土壤機(jī)具的工作件上加裝振動(dòng)器，可以減輕牽引阻力約525，并且改善碎土質(zhì)量。振動(dòng)式的犁可以減輕阻力的原因是因?yàn)檎駝?dòng)件在頻率較高時(shí)，它強(qiáng)大的振動(dòng)力可以破壞土壤分子的粘結(jié)力。也有人認(rèn)為土壤在受到較高頻率的振動(dòng)之后，會(huì)發(fā)生“振動(dòng)液化現(xiàn)象”，使土壤的內(nèi)摩擦力和抗剪強(qiáng)度均大大降低，因而可以減少阻力。根據(jù)初步試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：振動(dòng)犁所需的振動(dòng)頻率和振幅，應(yīng)隨機(jī)組前進(jìn)速度增加而增加。當(dāng)犁的前進(jìn)速度小于1ms時(shí)效果較好，振動(dòng)頻率以20003000Hs，振幅以0.53mm為宜。至于工作件的定向振動(dòng)問(wèn)題（即振動(dòng)件的振動(dòng)方向問(wèn)題），目前尚在研究中。振動(dòng)犁的振動(dòng)件因需要消耗動(dòng)力，故在總的能量消耗上是否經(jīng)濟(jì)亦無(wú)定論。,3電滲作用的試驗(yàn)。電滲作用（圖260）的原理是將犁刀和犁鏵作為直流電的正極（）和負(fù)極（），通以直流電，因?yàn)橥寥朗菍?dǎo)體，故電流在土中通過(guò)后由于電滲作用，土壤中的毛細(xì)管水向負(fù)極集結(jié)使犁鏵表面形成一層水膜，起著潤(rùn)滑劑的作用，減少了摩擦阻力。同樣，土壤由于有電流通過(guò)，土壤中的凝膠體變?yōu)槿苣z體，降低了土壤分子的凝結(jié)力，因而降低了它的強(qiáng)度。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，此法在潮濕土壤中效果較好，當(dāng)水分為20左右，電壓為1260V時(shí)，阻力減少約20。,第六節(jié)鏵式犁的總體配置,一、犁的總耕幅和鏵數(shù)二、犁體間距三、拖拉機(jī)輪距與犁的工作幅寬四、第一鏵的配置五、犁的梁架高度,一、犁的總耕幅和鏵數(shù),總耕幅根據(jù)拖拉機(jī)的有效牽引力P來(lái)確定。假設(shè)所在地區(qū)的土壤耕作比阻為k，要求的耕深為a，單個(gè)犁體的幅寬為b，則犁的鏵數(shù)（多鏵犁的犁體數(shù)）可用下式算出：因Pnkab故n取整數(shù)。在P、b、n確定后，為了考慮這臺(tái)犁的適應(yīng)能力，可將前式寫成：c為一已知的常數(shù)。上式表明，一臺(tái)犁耕機(jī)組在作業(yè)時(shí)，如果土壤的比阻較大，則犁的耕深要適當(dāng)減小，否則牽引力P不足；如果要求耕得較深，則只能在土壤比阻較小的地方使用。二者之間是一個(gè)等軸雙曲線函數(shù)關(guān)系。即kac將上式按拖拉機(jī)的額定牽引力繪成曲線如圖261所示。這就可以清楚地看出該機(jī)組對(duì)不同耕深和不同土壤的適應(yīng)能力。不同牽引力可獲得不同的曲線。,二、犁體間距,多鏵犁相鄰兩犁體間的間距是犁的一個(gè)重要參數(shù)。間距太小，沒(méi)有足夠的空間讓垡片通過(guò)就會(huì)造成堵塞；間距太大，則將增加犁的長(zhǎng)度，這不僅浪費(fèi)鋼材，對(duì)于牽引式犁還將使轉(zhuǎn)彎半徑增大，對(duì)于懸掛式犁則因重心后移，會(huì)影響機(jī)組的縱向穩(wěn)定性。因此，在保證垡片能順利通過(guò)的前提下，犁的間距盡量縮小。犁體間距的表示方法，國(guó)內(nèi)外都不一致。有的用縱向間距S（相鄰犁體在縱向鉛垂面上的投影距離），有的用鏵尖距Ss（相鄰犁體的鏵尖點(diǎn)或兩對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離），有的用犁體配置角（各犁體在犁上所形成的斜線與犁的前進(jìn)方向線的夾角）來(lái)表示（圖262），它們之間的關(guān)系為：tg=b/s，sin=b/ss。,三、拖拉機(jī)輪距與犁的工作幅寬,一般的輪式拖拉機(jī)，因受牽引力限制，輪距總是大于犁的耕幅，為此，通常是讓拖拉機(jī)一側(cè)的輪子走在犁溝內(nèi)。拖拉機(jī)的輪胎內(nèi)側(cè)在橫的方向應(yīng)與溝墻保持=12cm的間隙，犁的阻力中心應(yīng)處于拖拉機(jī)的中心線上（或很靠近）。這樣可使機(jī)組具有較好的牽引穩(wěn)定性。如若差距較大應(yīng)對(duì)拖拉機(jī)輪距進(jìn)行調(diào)整使之符合下列關(guān)系式：BT=B+E+2+b/2此處Br是拖拉機(jī)傾斜后的輪距投影，b4是阻力中心與脛刃邊的距離，b為單鏵幅寬。對(duì)于輪子不能進(jìn)入犁溝內(nèi)的履帶拖拉機(jī)或后輪是兩輪并聯(lián)的大型輪式拖拉機(jī)，當(dāng)輪子或履帶在未耕地上時(shí)，輪胎或履帶外側(cè)與溝墻線保持的距離應(yīng)不小于10cm，以免壓塌溝墻。這時(shí)，犁的阻力中心，亦應(yīng)處于拖拉機(jī)的中心線附近，以免產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)力矩。,四、第一鏵的配置,無(wú)論是輪子走在溝內(nèi)的機(jī)組，或履帶走在未耕地上的機(jī)組，第一鏵的橫向位置均應(yīng)將鏵翼末端置于溝墻線上，使第一鏵的切垡寬度正好等于b。第一鏵的縱向位置，對(duì)于輪子走在溝內(nèi)的懸掛式機(jī)組，鏵尖與輪子外緣的縱向投影距離e一般不小于犁體的幅寬b（圖265）。對(duì)于牽引式或半懸掛機(jī)組則應(yīng)考慮機(jī)組在900牽引時(shí)，拖拉機(jī)不會(huì)與犁架碰撞。,五、犁的梁架高度,犁的梁架高度是指犁架下表面至犁底平面的空間高度。為了保證垡片在犁架下面順利翻轉(zhuǎn)，不產(chǎn)生擁土堵草現(xiàn)象。一般是根據(jù)矩形土垡的厚度（按最大耕深計(jì)算）加割茬高度的對(duì)角線高度計(jì)算，即式中：H為梁架空間高度，b為犁體耕寬，max為最大耕深，h為割茬高度。對(duì)于采用直犁柱和主斜梁結(jié)構(gòu)的犁，因垡片主要是在主斜梁的下方翻轉(zhuǎn)，故H的數(shù)值應(yīng)適當(dāng)加大。而對(duì)于鉤形犁柱的梁架，則因垡片是在梁架外側(cè)翻轉(zhuǎn)，故可比前者略小。,第七節(jié)犁耕機(jī)組,一、懸掛犁機(jī)組二、懸掛犁的懸掛參數(shù)選擇和掛結(jié)調(diào)節(jié)原理,一、懸掛犁機(jī)組,（一）懸掛犁的掛接方式懸掛犁一般采用后懸掛型式，通常以三點(diǎn)懸掛方式和拖拉機(jī)相結(jié)合。所謂三點(diǎn)懸掛，就是用三根桿分別把拖拉機(jī)后部的三個(gè)點(diǎn)和犁上的三個(gè)點(diǎn)鉸接起來(lái)，而使二者成為一體。,（二）工作狀態(tài)與縱垂面內(nèi)的受力分析,1“浮動(dòng)”狀態(tài)油缸內(nèi)無(wú)壓力，懸掛犁由地面支承，隨地形起伏而浮動(dòng)。2“位調(diào)節(jié)”狀態(tài)作業(yè)機(jī)下降到所要求的耕深時(shí)，利用液壓系統(tǒng)將機(jī)構(gòu)鎖定，使作業(yè)機(jī)與拖拉機(jī)結(jié)成一個(gè)整體，作業(yè)機(jī)與拖拉機(jī)在縱的方向不能產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這種方式在地面平坦時(shí)，即使土質(zhì)軟硬不一，也可使耕深較為一致。但在地面起伏不平時(shí)，作業(yè)機(jī)隨拖拉機(jī)的頭尾起伏而上下波動(dòng)，難以保證作業(yè)質(zhì)量。“位調(diào)節(jié)”狀態(tài)的機(jī)構(gòu)受力,二、懸掛犁的懸掛參數(shù)選擇和掛結(jié)調(diào)節(jié)原理,犁與拖拉機(jī)通過(guò)懸掛機(jī)構(gòu)結(jié)成一個(gè)懸掛犁機(jī)組，進(jìn)行耕地作業(yè)，目前三點(diǎn)懸掛機(jī)構(gòu)的應(yīng)用較廣泛。懸掛犁的懸掛參數(shù)有下懸掛軸至犁體支持面的距離h，上下懸掛點(diǎn)的距離H（犁架立柱高度），懸掛軸的長(zhǎng)度B以及兩下懸掛點(diǎn)與犁梁的相對(duì)位置。在設(shè)計(jì)或掛結(jié)調(diào)整懸掛犁時(shí)，合理地選擇這些參數(shù)，對(duì)保證犁耕質(zhì)量，提高機(jī)組的牽引性能有很大的影響。,在犁入土?xí)r，能使犁平穩(wěn)而迅速地達(dá)到預(yù)定的耕深，入土行程短；在犁耕過(guò)程中，當(dāng)土質(zhì)不均勻或地表起伏時(shí)，犁具有良好的耕深耕寬穩(wěn)定性。如有偏差，迅速地自動(dòng)糾正；機(jī)組有良好的牽引性能和直線行駛性；能進(jìn)行耕深耕寬等調(diào)整，犁的縱軸與機(jī)組前進(jìn)方向一致，多鏵犁前后犁體耕深相同；在運(yùn)輸狀態(tài)，有足夠的運(yùn)輸高度，縱向穩(wěn)定性和通過(guò)性好。,在選擇懸掛參數(shù)時(shí)，應(yīng)滿足以下要求：,（一）縱垂面懸掛參數(shù)的選擇,1入土性能,3牽引性能,4運(yùn)輸通過(guò)性,5確定縱垂面懸掛參數(shù)的要點(diǎn),2耕深穩(wěn)定性,（二）水平面懸掛參數(shù)的選擇,在水平面內(nèi)的懸掛參數(shù)，應(yīng)滿足耕寬穩(wěn)定、機(jī)組直線行駛和操作省力的要求。1耕寬穩(wěn)定性2機(jī)組的直線行駛性能,（三）懸掛犁的掛結(jié)與調(diào)整,1掛結(jié)原則2耕深調(diào)節(jié)3耕寬調(diào)整4偏牽引調(diào)整5正位調(diào)整6縱向水平調(diào)整7橫向水平調(diào)整,第八節(jié)牽引犁和半懸掛犁犁耕機(jī)組,一、牽引犁機(jī)組二、半懸掛犁機(jī)組,一、牽引犁機(jī)組,（一）在縱垂面內(nèi)的受力和影響工作性能的因素（二）在水平面內(nèi)的受力和影響工作性能的因素,二、半懸掛犁機(jī)組,就牽引方式來(lái)說(shuō)，半懸掛犁分為三拉桿牽引與兩拉桿牽引兩種類型。當(dāng)拖拉機(jī)上拉桿裝有傳感器時(shí)，犁通過(guò)懸掛頭架與拖拉機(jī)上下拉桿鉸接為三拉桿牽引。當(dāng)拖拉機(jī)下拉桿裝有傳感器時(shí)，犁只與拖拉機(jī)的兩個(gè)下拉桿鉸接為兩拉桿牽引。二者前端均有水平橫軸與鉛垂立軸，犁可在水平面與縱垂面繞軸擺動(dòng)，有兩個(gè)自由度。半懸掛犁均裝有尾輪與限深輪。高度調(diào)節(jié)機(jī)組的限深輪裝在犁的前部，力調(diào)節(jié)機(jī)組的限深輪裝在犁的后部，均走未耕地。,第九節(jié)旋耕機(jī),一、總言二、旋耕機(jī)類型三、橫軸式旋耕機(jī)械的理論分析四、刀齒類型及排列五、橫軸旋耕機(jī)的功率消耗六、橫軸式旋耕機(jī)組總體分析,一、總言,旋耕機(jī)是一種由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的土壤耕作機(jī)具。其切土、碎土能力強(qiáng)，能切碎秸桿并使土肥混合均勻。一次作業(yè)能達(dá)到犁耙?guī)状蔚男Ч?，耕后地表平整、松軟、能滿足精耕細(xì)作的要求。旋耕機(jī)作業(yè)時(shí)，拖拉機(jī)的動(dòng)力以扭矩的形式直接作用于工作部件，不需要很大的牽引力，避免了拖拉機(jī)由于受附著力的限制，功率不能充分利用的問(wèn)題。我國(guó)南方地區(qū)多用于秋耕稻茬田種麥，水稻插秧前的水耕水耙。它對(duì)土壤濕度的適應(yīng)范圍較大，凡拖拉機(jī)能進(jìn)入的水田都可進(jìn)行耕作。我國(guó)北方地區(qū)大量用于打茬，起到秸桿還田、鏟茬肥田的作用。另外，還適于鹽堿地的淺層耕作，以抑制鹽分上升，圍墾荒地滅茬除草，牧場(chǎng)草地淺耕再生等作業(yè)。,二、旋耕機(jī)類型,旋耕機(jī)的類型很多，按其工作部件的運(yùn)動(dòng)方式可分為水平橫軸式、立軸式等幾種。（一）水平橫軸式旋耕機(jī)（二）立軸式旋耕機(jī),水平橫軸式旋耕機(jī)工作時(shí)（圖286），刀片一方面由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，一方面隨機(jī)組前進(jìn)作等速直線運(yùn)動(dòng)。刀片在切土過(guò)程中，首先將土垡切下，隨即向后方拋出，土垡撞擊到罩殼與拖板而細(xì)碎，然后再落回到地表上。由于機(jī)組不斷前進(jìn)，刀片就連續(xù)不斷地對(duì)未耕地進(jìn)行松碎。,（一）水平橫軸式旋耕機(jī),圖（287）是曲刃彎刀式旋耕機(jī)，主要由機(jī)架、傳動(dòng)系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)刀軸、刀片、耕深調(diào)節(jié)裝置、罩殼等組成。刀軸和刀片是主要工作部件，由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸來(lái)的動(dòng)力經(jīng)萬(wàn)向節(jié)傳給中間齒箱，再經(jīng)側(cè)邊傳動(dòng)箱驅(qū)動(dòng)力軸回傳。,圖288是釘齒式旋耕機(jī)。釘齒為一直圓鋼制成，沿輥軸直徑方向1800貫穿并予以固定。圖289是星輪式旋耕機(jī)。刀輥由多個(gè)帶釘齒的星輪組成。星輪盤面不與刀輥軸線垂直，每個(gè)星輪的偏斜方向均不同。圖290是滾籠式旋耕機(jī)。旋轉(zhuǎn)滾筒由若干個(gè)籠形部件沿軸向排列組成。用于水稻插秧前平整田面。有較好的耥平和起漿效果。圖291所示為梳齒式旋耕機(jī)。將多個(gè)齒棍縱向固定在扭曲的人字形長(zhǎng)刀片上。碎土性能好，且溝底平坦。,圖292是幾種有翻土功能的旋耕刀。圖292a所示的轉(zhuǎn)柄旋耕刀能將切下的土成形垡片翻轉(zhuǎn)約1800，它的刀柄裝在與刀軸一起旋轉(zhuǎn)的套管上，套管的里面還有一個(gè)靜止的心軸。心軸有導(dǎo)槽，鋤柄上的橫銷嵌入導(dǎo)槽中。當(dāng)旋耕刀切下土塊并將其帶到一定高度時(shí)，刀柄上的橫銷就碰到導(dǎo)槽的斜凸部分，迫使刀柄偏轉(zhuǎn)。于是刀面?zhèn)葍A將土塊翻轉(zhuǎn)落下。圖292b所示為帶有托土板的旋耕刀盤。當(dāng)?shù)洱X切下土塊時(shí)，托土板正好托住土塊的上端將其送到后方翻轉(zhuǎn)落下。圖292c是帶有彈性拖板的旋耕刀。當(dāng)?shù)镀腥胪林袝r(shí)，彈性拖板隨切縫彎曲進(jìn)入縫中，將切下的土塊托帶到后方一定高度然后彈片伸直使土塊翻轉(zhuǎn)落下。,圖293所示是錘片碎土滅茬機(jī)的多種錘片。這種機(jī)具的整機(jī)結(jié)構(gòu)與一般水平橫軸式旋耕機(jī)相同，只是工作部件是錘片而不是刀齒。錘片用活動(dòng)鉸鏈與轉(zhuǎn)軸聯(lián)結(jié)。利用高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的慣性力來(lái)打碎禾茬、硬土塊或草皮層。還有一種新創(chuàng)造的水平橫軸式旋耕機(jī)，它的刀齒不需要另外的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，而由旋耕刀輥?zhàn)陨眚?qū)動(dòng)，如圖294所示，這種旋耕機(jī)有兩個(gè)刀輥，一前一后。工作時(shí)機(jī)組前進(jìn)，前刀輥的刀齒入土后，土壤阻力迫使前刀輥轉(zhuǎn)動(dòng)并通過(guò)鏈條帶動(dòng)后刀輥旋轉(zhuǎn)。利用鏈傳動(dòng)的速比關(guān)系，后刀輥的轉(zhuǎn)速比前刀輥快約三倍。后刀輥的刀齒將土壤弄松碎并向后拋送。前刀輥因要帶動(dòng)后刀輥工作，所需扭矩較大，致使入土的刀齒在土中產(chǎn)生向前的局部滑移。這種滑移現(xiàn)象的實(shí)際效果是前刀輥的刀齒一方面向前耕松一些土壤，另一方面獲得扭矩驅(qū)動(dòng)后刀輥旋轉(zhuǎn)。而前刀輥將土壤弄松成大土塊，也使后刀輥的負(fù)荷減輕。對(duì)于土質(zhì)不同和耕作要求不同時(shí)，可以調(diào)整前后刀輥的相對(duì)入土深度，使彼此協(xié)調(diào)工作可以獲得滿意的結(jié)果。,（二）立軸式旋耕機(jī),刀齒或刀片繞立軸旋轉(zhuǎn)的旋耕機(jī)，其突出功能就是可以進(jìn)行深耕，一般都能達(dá)到3035cm，較深的能達(dá)到40-50cm，而且可使整個(gè)耕層土壤疏松細(xì)碎，但前進(jìn)速度較慢,圖295是安裝在手扶拖拉機(jī)前面的槳葉式旋耕機(jī)（亦稱旋槳式犁）。它的葉輪象一個(gè)豎立著的船用螺旋槳，工作時(shí)，葉片旋轉(zhuǎn)將土壤鏟起，并向一側(cè)拋出，耕后象鏵式犁一樣留有耕溝。因其向一側(cè)拋土，故側(cè)向力較大。工作幅寬約等于葉輪的外緣直徑，耕作的最大深度可略大于葉輪高度。一般耕深2030cm。圖296所示的這種立軸爪式旋耕機(jī)是英國(guó)人所制，他們稱為“Gyro-tiller”。兩個(gè)轉(zhuǎn)盤相對(duì)旋轉(zhuǎn)，刀齒位于轉(zhuǎn)盤周邊，軸向固定（略微前傾），一般耕深3050cm。圖297所示是日本常用的立軸刀籠式旋耕機(jī)。25個(gè)傾斜的窄條形刀片構(gòu)成一個(gè)圓形刀籠旋轉(zhuǎn)切土。刀籠高度約3035cm，一般耕深2030cm。圖298是一種立軸轉(zhuǎn)齒式旋耕機(jī)。它的工作部件是由兩個(gè)釘齒構(gòu)成“門”字形的轉(zhuǎn)子。多個(gè)轉(zhuǎn)子橫向排列成一排。兩個(gè)相鄰的轉(zhuǎn)子由兩個(gè)齒輪直接嚙合驅(qū)動(dòng)。因此，每個(gè)轉(zhuǎn)子與左、右相鄰轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反。轉(zhuǎn)子在安裝時(shí)，相鄰轉(zhuǎn)子的“門”形平面均互相垂直，故可互不干擾，并使相鄰釘齒的活動(dòng)范圍有較大的重疊量以防止漏耕。由于釘齒的圓周速度比機(jī)器前進(jìn)速度要大得多（2倍以上），故每個(gè)釘齒在地面上經(jīng)過(guò)的路線都是長(zhǎng)輻擺線，因而釘齒有較好的碎土效果。,三、橫軸式旋耕機(jī)械的理論分析,各種驅(qū)動(dòng)式耕耘機(jī)械，由于其工作原理各不相同，因而工作部件的運(yùn)動(dòng)情況，也不相同。下面著重對(duì)目前使用較為廣泛的橫軸類旋耕機(jī)械的有關(guān)理論進(jìn)行一些分析。,（一）刀齒的運(yùn)動(dòng)軌跡,1刀齒運(yùn)動(dòng)軌跡方程旋轉(zhuǎn)耕耘機(jī)的刀齒，無(wú)論其為何種形狀，它在工作時(shí)的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)均系由兩種運(yùn)動(dòng)合成。如圖299所示一種運(yùn)動(dòng)是由于安裝刀齒的軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)刀齒繞軸心旋轉(zhuǎn)所形成的圓周運(yùn)動(dòng)，另一種運(yùn)動(dòng)是機(jī)器不斷前進(jìn)時(shí)所具有的直線運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)耕耘機(jī)在工作時(shí)，這兩種運(yùn)動(dòng)同時(shí)在刀齒上產(chǎn)生，刀齒的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)就是由這兩種運(yùn)動(dòng)合成的結(jié)果。,在圖299中假設(shè)u、vm均為等速運(yùn)動(dòng)，則刀齒上任意點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，均系一有規(guī)律的曲線。如圖2100所示，在刀齒旋轉(zhuǎn)前進(jìn)的過(guò)程中，設(shè)刀齒軸心所在的位置原為O0，某一刀齒(O0m0)的端點(diǎn)為m0。該刀齒按圖中箭頭所示的方向轉(zhuǎn)過(guò)1的角度時(shí)，軸的中心由O0前進(jìn)至O1（這種情況稱為正轉(zhuǎn)），此時(shí)刀齒端點(diǎn)的位置則由m0移至m1；當(dāng)?shù)洱X連續(xù)再轉(zhuǎn)過(guò)2時(shí)，軸的中心將再前進(jìn)一段距離而至O2，此時(shí)刀齒端點(diǎn)的位置則由m1移至m2，如此繼續(xù)下去，當(dāng)機(jī),R。,器走過(guò)距離S即刀軸中心經(jīng)過(guò)O1、O2、O3、而至On時(shí)，刀齒端的軌跡即為m1、m2、m3、mn所連成的曲線。如果S為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一周時(shí)機(jī)器前進(jìn)的距離，則此時(shí)刀齒繞其軸心旋轉(zhuǎn)一周后其運(yùn)動(dòng)軌跡亦完成了一個(gè)行程周期，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)、機(jī)器繼續(xù)前進(jìn)時(shí)，刀齒端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡即為此段曲線的重復(fù)出現(xiàn)。顯然，在圖2100所示情況下，S2R。,R。,當(dāng)?shù)洱X的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑R、旋轉(zhuǎn)角速度以及機(jī)器的前進(jìn)速度vm已知時(shí)，刀齒的運(yùn)動(dòng)軌跡可根據(jù)上述原理用作圖法繪出。關(guān)于刀齒運(yùn)動(dòng)軌跡的方程式，可建立如圖2101所示的坐標(biāo)系。設(shè)位于坐標(biāo)軸y上的刀齒A0O以角速度經(jīng)過(guò)t秒鐘轉(zhuǎn)動(dòng)后，其角位移為，此時(shí)刀齒軸心移動(dòng)的距離為x0，刀齒端點(diǎn)的位置則移至m點(diǎn)，點(diǎn)m的水平位移為x，鉛垂位移為y。,則因=t，或t=/故x0=vmt=vm/。又因=u/R，所以x0=Rvm/u,刀齒的軌跡曲線系由運(yùn)動(dòng)的m點(diǎn)所形成，故其曲線的方程式為,此式為參數(shù)方程式，消去參變數(shù)后得,此曲線即解析幾何上的擺線，亦稱旋輪線(Cycloid)。,將x0代入并整理得：,（1）當(dāng)u/vm=1時(shí)，方程變?yōu)?此式系一標(biāo)準(zhǔn)的擺線，S=2R。具有這種運(yùn)動(dòng)特性的刀齒只能象自由輪的輪爪一樣刺入土中，不能起到松碎土壤的作用。,2.刀齒軌跡的性能特征從刀齒運(yùn)動(dòng)的軌跡方程式得知，刀齒運(yùn)動(dòng)軌跡曲線的形狀與刀齒的半徑R、圓周線速度u以及機(jī)器前進(jìn)速度vm有關(guān)。由于R、u和vm的不同，此曲線具有以下的特性：,（2）當(dāng)u/vm=1時(shí)，刀片端點(diǎn)在任何位置的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)水平位移的方向均與機(jī)器前進(jìn)方向相同，故刀齒不能撥土向后。刀齒對(duì)土壤的作用還不如被動(dòng)式牽引機(jī)具的作用大。這種曲線數(shù)學(xué)上稱為短輻擺線。S2R,（3）當(dāng)u/vm=1時(shí)，刀齒轉(zhuǎn)動(dòng)到一定部位，它的端點(diǎn)絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的水平位移就會(huì)與機(jī)器前進(jìn)的方向相反，因而能以刀齒的刃口切削土壤。具有這種運(yùn)動(dòng)的曲線稱長(zhǎng)輻擺線（圖2102），此種擺線具有一個(gè)繞扣。MN為繞扣的橫弦。當(dāng)vm/u值愈小時(shí)，繞扣的橫弦愈大。若vm=0（即機(jī)器停止前進(jìn)時(shí)）則繞扣即為一圓，其最大橫弦等于2R。,（二）刀齒的切削速度,刀齒端點(diǎn)在旋轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中，所經(jīng)各處的速度是不同的。將方程對(duì)時(shí)間求導(dǎo)數(shù)得：,刀片端點(diǎn)的絕對(duì)速度為：,從上式可知，當(dāng)?shù)洱X端點(diǎn)處于最低位置即t=2n時(shí)，絕對(duì)速度最小vmin=vmu，在vmu時(shí)，方向?yàn)樗较蚝?；?dāng)?shù)洱X端點(diǎn)處于最高位置即t=(2n+1)時(shí)，絕對(duì)速度最大，vmax=vm+u，方向?yàn)樗较蚯啊?刀齒運(yùn)動(dòng)軌跡曲線的繞扣大小與vm/u的值有關(guān)。vm/u的值愈大時(shí)，繞扣愈??；反之，則繞扣愈大。若vm/u=0（即機(jī)器停止前進(jìn)時(shí)），則繞扣與軌跡曲線均為一個(gè)半徑為R的圓。繞扣的最大橫弦MN可以從圖2104中得知，因刀齒在最大橫弦N點(diǎn)處其絕對(duì)速度的方向是垂直向下。于是有sin=vm/u故最大橫弦距溝底的高度Hmax=RRsin=R(1-vm/u),（三）刀齒工作深度,可以看出，在最大橫弦的N點(diǎn)以上，刀齒沿水平方向的分速度vx為向前，N點(diǎn)以下則向后。因此一般用途的旋耕機(jī)刀齒入土處，均在N點(diǎn)以下，以利于向后拋土，減少功耗。為此，旋耕機(jī)的工作深度ha，通常是以不超過(guò)最大橫弦處為度。由前式可知，刀齒的半徑R較大或vm/u的比值較小時(shí)，刀齒的耕作深度可以較大,（四）切土進(jìn)距,在刀齒旋轉(zhuǎn)的同一縱向平面內(nèi)，前后兩相鄰刀齒的切土間距，稱為進(jìn)距。亦即在兩刀齒相繼切土的時(shí)間間隔內(nèi)，機(jī)器前進(jìn)的距離Sx（圖2105）。假設(shè)某旋耕機(jī)的刀盤上均布安裝z把刀齒，則刀盤旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，刀齒相繼切土的時(shí)間間隔為ts=2/(2)。在此時(shí)間內(nèi)，機(jī)器前進(jìn)的距離Sx即為切土進(jìn)距。,式中n為刀盤轉(zhuǎn)速。,旋耕機(jī)兩個(gè)縱向相鄰刀齒相繼切土后，耕層底部存在一個(gè)凸起部分。此凸起部分是沒(méi)有耕到的生土，其高度與刀齒的運(yùn)動(dòng)軌跡和進(jìn)距有關(guān)，而由前后兩刀齒軌跡的交點(diǎn)C確定。如圖2105所示，在交點(diǎn)C處，凸起高度hc=R(1sinc),此處，前一刀齒轉(zhuǎn)角c=arcsin(1hc/R)后一刀齒轉(zhuǎn)角c=2/z+2c,（五）溝底凸埂高度,此時(shí)刀輥中心的移動(dòng)距離為,此處=u/R,又因,令上兩式相等并整理后得,上式即為凸起高度hc與u、vm、R和z的關(guān)系式。但利用此式求hc的數(shù)值亦很麻煩，為了簡(jiǎn)便，溝底凸埂高度也可用下述方法近似地計(jì)算，即利用軌跡方程式：,當(dāng)?shù)臄?shù)值不大時(shí)，可以認(rèn)為sin=,故,因xc=sx/2,且sx=2Rvm/(zu),代入上式并化簡(jiǎn)得,故,上面所計(jì)算的凸起高度是假定在旋耕刀齒切土?xí)r，所切下的垡片和溝底的土壤均能按刀齒所經(jīng)過(guò)的軌跡，保持完整的幾何形狀而推導(dǎo)出來(lái)的理論公式。實(shí)際上凸埂并不能形成圖中所示的尖角狀，這是由一垡片被刀齒從土體切下時(shí)，其尾部與土體連接處因強(qiáng)度減弱，刀齒接近尾部時(shí)即因受剪切或撕拉而斷裂，因而不能形成純幾何圖形上的那種尖角。試驗(yàn)表明，凸埂高度的實(shí)際值只有理論值的1213左右。,四、刀齒類型及排列,1刀齒的類型橫軸旋耕機(jī)的刀齒有剛性和彈性兩大類。剛性刀按其外形分，有直刀、L形刀、彎刀、鑿形刀齒等類型。其中直刀齒有釘齒型、直棍型、直刀片型等，刀體平直，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要用于對(duì)已耕翻的土地進(jìn)行碎土作業(yè)；L形發(fā)、彎刀和鑿形刀則可用于初耕。,2刀齒排列,研究刀齒排列和配置其目的是使旋耕機(jī)在作業(yè)時(shí)達(dá)到不堵塞、不漏耕、刀軸受力均勻、耕后地表平整等要求。,軸向相鄰刀齒（或刀盤）的間距，以不產(chǎn)生實(shí)際的漏耕帶為原則，一般均大于單刀幅寬。相繼入土的刀齒的軸向距離愈大愈好，以免發(fā)生干擾和堵塞。左刀和右刀應(yīng)盡量交替入土，以保證刀輥的側(cè)向穩(wěn)定。一般鑿形刀齒、直刀齒、彈齒等按復(fù)螺旋線排列；中央傳動(dòng)式刀輥，可分左、右段排列，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)參數(shù)。刀盤或座應(yīng)便于刀齒安裝。旋耕刀齒在排列時(shí)能最大限度地兼顧到上述要求即為最佳排列。,為此，旋耕刀齒在刀軸上的排列應(yīng)遵從下述原則：在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，若配置兩把以上的刀齒，每把刀的進(jìn)距應(yīng)相等，使之切土均勻。整個(gè)刀軸回轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中，在同一相位角上，應(yīng)當(dāng)只有一把刀入土（受結(jié)構(gòu)限制時(shí)，可以是一把左刀和一把右刀同時(shí)入土），以保證工作穩(wěn)定和刀軸負(fù)荷均勻。,（一）單刀的阻力和扭局矩,五、橫軸旋耕機(jī)的功率消耗,常用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定一把刀齒在切土過(guò)程中的扭矩變化來(lái)考察阻力變化的過(guò)程。實(shí)驗(yàn)測(cè)定的結(jié)果表明（圖2109），正轉(zhuǎn)刀齒從開(kāi)始入土到切至垡片中段部位時(shí)，扭矩迅速增加到最大值，然后慢慢減少，到切削終了時(shí)因向后拋土，故仍存在一定的扭矩。,鉤狀鑿形刀的受力與彎刀有所不同。由圖2109b可以看出：刀齒入土后阻力迅速增大，當(dāng)?shù)洱X轉(zhuǎn)過(guò)一定角度（約200）時(shí)，達(dá)到最大值。在此階段內(nèi)土壤受擠壓。在轉(zhuǎn)角約為25400的區(qū)段內(nèi)，切削阻力保持在最大值上。此階段為土壤受擠壓達(dá)到極限應(yīng)力后開(kāi)始破裂并保持繼續(xù)受力、繼續(xù)破裂的過(guò)程。在此以后，阻力逐漸減小至零。此階段為切下垡片剩余部分的過(guò)程。最大的切削阻力與垡片的最大厚度不相重合。最大阻力的出現(xiàn)比垡片的最大厚度要遲到大200轉(zhuǎn)角。這是因土壤被壓縮產(chǎn)生形變的結(jié)果。在完全切下垡片以后的一段時(shí)間內(nèi)，仍有阻力存在。此時(shí)刀齒不再切削土壤，能量的消耗由土粒動(dòng)量的改變（拋土）所引起。,反轉(zhuǎn)旋耕時(shí)的扭矩變化與正轉(zhuǎn)時(shí)不同。反轉(zhuǎn)時(shí)從開(kāi)始切土到切土終了的過(guò)程中，扭矩是從0開(kāi)始逐漸增大，刀齒接近地表時(shí)，扭矩達(dá)最大值，然后急劇下降至零（圖2110）。實(shí)驗(yàn)表明，反轉(zhuǎn)旋耕在切削量與正轉(zhuǎn)相等時(shí)，反轉(zhuǎn)的扭矩峰值較正轉(zhuǎn)小，總功耗亦較小。這是因?yàn)榉崔D(zhuǎn)時(shí)，刀片自下而上切土，使垡片向不受約束的地表區(qū)破裂，土壤在這種狀態(tài)下強(qiáng)度較低，故所需功耗較小。,（二）整機(jī)作業(yè)功耗,目前對(duì)旋轉(zhuǎn)耕耘機(jī)功耗的計(jì)算常用以下兩種方法。,綜合計(jì)算這種方法是以kWh所切碎的土方量來(lái)計(jì)算功率。即,式中a為耕深；B為工作幅寬；v為前進(jìn)速度；K為系數(shù)，（切碎單位體積的土方量所消耗的功），由實(shí)驗(yàn)測(cè)得。此系數(shù)受力齒形狀、土壤種類以及刀齒距離等的影響。其數(shù)值的變化頗大。,2分別計(jì)算這種計(jì)算方法是將刀齒在工作中的各個(gè)過(guò)程進(jìn)行分別計(jì)算。一些實(shí)驗(yàn)表明，旋轉(zhuǎn)耕耘機(jī)所消耗的功率是下述各項(xiàng)的總和。即N=Nq+Np+NT+NfNn式中Nq為刀齒切削土壤所消耗的功率，此值約占40；Np為土塊被旋轉(zhuǎn)刀齒拋出所需的功率，此值約占2030；NT為機(jī)器前進(jìn)所需的功率，約占1015；Nf為傳動(dòng)及摩擦所消耗的功率，約占10；Nn為土壤沿機(jī)組前進(jìn)方向作用于刀輥上的反力所消耗的功率（此功率有幫助機(jī)器前進(jìn)的作用）。,（三）旋耕作業(yè)的比功耗,旋耕機(jī)在作業(yè)時(shí)，設(shè)其耕深為a，耕寬為B，機(jī)組前進(jìn)速度為vm，所消耗的總功率為Np，則其比功耗,可見(jiàn)整機(jī)的比功耗是指旋耕機(jī)作業(yè)時(shí)，切削單位體積的土壤所消耗的能量。kr的數(shù)值可通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定出Np、B、a、vm后求得。至于單個(gè)刀齒的比功耗，則可根據(jù)刀齒旋轉(zhuǎn)一周所切下的垡片體積S與刀齒的扭矩M求得。即,比功耗的大小，常用來(lái)比較不同旋耕機(jī)或不同刀齒的性能優(yōu)劣。,（四）影響旋耕機(jī)功耗的主要因素,影響旋耕機(jī)功耗的因素很多，除土壤性質(zhì)和作業(yè)要求方面的因素而外，還有旋耕機(jī)本身的諸多因素，其中主要的有：,1刀輥圓周速度的影響2切土進(jìn)距的影響3耕深的影響4滾筒直徑的影響5切土角的影響,六、橫軸式旋耕機(jī)組總體分析,（一）整機(jī)工作幅寬,旋耕機(jī)的工作幅寬是由與旋耕機(jī)配套的拖拉機(jī)的功率和作業(yè)深度以及土壤的比阻決定的。前面的公式可以寫成：Np=krBavm對(duì)于某一配套機(jī)組，拖拉機(jī)的功率Np為一定值。該機(jī)組以某種工作部件在某種土壤上作業(yè)，其比功耗kr亦為定值，于是上式可寫成Bavm=Np/kr=constB、a、vm三個(gè)因素是可以選擇的量。,（二）刀輥傳動(dòng)方式,許多旋耕機(jī)由于配套拖拉機(jī)的功率較小，使得旋耕機(jī)的幅寬達(dá)不到拖拉機(jī)的外側(cè)輪距寬度而不得不進(jìn)行偏置，因而也就采用從側(cè)邊傳動(dòng)而不采用中央傳動(dòng)。顯然，中央傳動(dòng)較側(cè)邊傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，平衡穩(wěn)定性亦較好，至于采用中央傳動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)齒輪箱下面存在的漏耕問(wèn)題。目前解決辦法是：縮小齒輪箱的橫向?qū)挾?。安裝除去漏耕帶的鋤鏟。安裝傾斜旋轉(zhuǎn)的刀齒。,在公式N=Nq+Np+NT+NfNn中對(duì)功率的分配已作敘述。式中最后一項(xiàng)功率Nn是土壤沿機(jī)組前進(jìn)方向作用于刀輥上的反力所消耗的功率。正轉(zhuǎn)旋耕時(shí)，此功率有幫助推動(dòng)機(jī)組前進(jìn)的作用，可取代部分或全部NT（機(jī)器前進(jìn)所需的功率），故取負(fù)號(hào)；反轉(zhuǎn)旋耕時(shí)此功率阻止機(jī)器前進(jìn)，故恒為正。正轉(zhuǎn)時(shí)，若NnNT，則由拖拉機(jī)的驅(qū)動(dòng)輪所產(chǎn)生的功率NT與土壤對(duì)力輥的反作用功率Nn共同推動(dòng)機(jī)組前進(jìn)；若NnNT，那就會(huì)在機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)寄生功率，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，造成功率內(nèi)耗，這是應(yīng)當(dāng)避免的。反轉(zhuǎn)旋耕不會(huì)產(chǎn)生寄生功率，但如果Nn太大，也可能造成驅(qū)動(dòng)輪打滑。,（三）整機(jī)功率分配,玉米聯(lián)合收獲機(jī)械,第一節(jié)概述第二節(jié)玉米聯(lián)合收獲機(jī)和玉米割臺(tái)第三節(jié)摘穗器第四節(jié)剝皮裝置和莖桿粉碎裝置第五節(jié)我國(guó)玉米聯(lián)合收獲機(jī)發(fā)展及現(xiàn)狀,第一節(jié)概述,一、玉米收獲的特點(diǎn)玉米是我國(guó)主要糧食作物之一，年種植面積約0.24億hm2。目前，我國(guó)已形成三大玉米生產(chǎn)區(qū)：北方玉米區(qū)，包括遼、吉、黑、冀等省，播種面積占40；黃淮海平原春夏玉米區(qū)，包括魯、豫、蘇等省，播種面積占25；西南丘陵玉米區(qū)，包括云、黔等省，播種面積占15。由于其種植范圍很廣，各地作物品種和氣候條件不同，以及農(nóng)藝作業(yè)方法的差異，收獲時(shí)的玉米莖稈和籽粒水分差別較大。氣候干燥地區(qū)，玉米莖稈和籽粒含水量較小，果穗上的苞葉干軟、膨松，果穗易于摘落和剝皮，一般可將果穗直接脫粒。但在低溫多雨地區(qū)，莖稈和籽粒含水量較大（30以上），果穗上的苞葉青濕，一般要求先摘掉果穗并剝皮晾曬，直到水分下降到一定程度時(shí)方可脫粒。在脫粒時(shí)如水分過(guò)大，將造成籽粒大量破碎，難以保管，如不能及時(shí)烘干，會(huì)霉?fàn)€變質(zhì)。,二、機(jī)械化收獲玉米的方法（一）分段收獲法：分段收獲有兩種不同的作業(yè)程序：（1）用割曬機(jī)將玉米割倒、鋪放，經(jīng)幾天晾曬后，待籽粒濕度降到2022，用機(jī)械或人工摘穗和剝皮，然后運(yùn)至場(chǎng)上用脫粒機(jī)脫粒。（2）用摘穗機(jī)在玉米生長(zhǎng)狀態(tài)下進(jìn)行摘穗（稱為站稈摘穗），然后將果穗運(yùn)到場(chǎng)上，用剝皮機(jī)進(jìn)行剝皮而后脫粒，或?qū)⒐胫苯用摿！Ｇo稈用機(jī)器切碎或圓盤耙耙碎還田。（二）聯(lián)合收獲法：聯(lián)合收獲法有幾種不同的收獲工藝：（1）用玉米聯(lián)合收獲機(jī)，一次完成摘穗、剝皮（或脫粒，此時(shí)籽粒濕度應(yīng)為2529）、莖稈放鋪或切碎拋撒還田等項(xiàng)作業(yè)，然后將不帶苞葉的果穗運(yùn)到場(chǎng)上，經(jīng)晾曬（或不經(jīng)晾曬）后進(jìn)行脫粒。,（2）用谷物聯(lián)合收獲機(jī)換裝玉米割臺(tái)，一次完成摘穗、剝皮（脫粒、分離和清選）等項(xiàng)作業(yè)。在地里的莖稈用其他機(jī)械切碎還田，有的玉米割臺(tái)裝有切割器，先將玉米割倒，并整株喂入聯(lián)合收獲機(jī)的脫粒裝置進(jìn)行脫粒、分離和清選。（3）用割曬機(jī)（或人工）將玉米割倒，并放成人字形條鋪，經(jīng)幾天晾曬后，用裝有拾禾器的谷物聯(lián)合收獲機(jī)拾禾脫粒。三、國(guó)內(nèi)外玉米收獲機(jī)械的發(fā)展概況（一）國(guó)內(nèi)情況自70年代以來(lái)，生產(chǎn)了兩種玉米聯(lián)合收獲機(jī)（4YW2；4YL2）并研制了玉米割臺(tái)；80年代以來(lái)研制了青貯玉米聯(lián)合收獲機(jī)及小型單行玉米聯(lián)合收獲機(jī)等。90年代隨著小麥聯(lián)合收割機(jī)的進(jìn)一步成熟和跨地區(qū)生產(chǎn)作業(yè)大大提高機(jī)具使用率給農(nóng)機(jī)戶帶來(lái)的豐厚利潤(rùn)，在小麥聯(lián)合收割機(jī)大發(fā)展的帶動(dòng)下，玉米聯(lián)合收獲機(jī)的開(kāi)發(fā)、研制和生產(chǎn)形成了一定的高潮，主要機(jī)型有4YW1（懸掛式）、4YW2（懸掛式）、4YZ3、4YZ4等。這些機(jī)具主要是與小型四輪和中型輪式拖拉機(jī)懸掛配套。,（二）國(guó)外情況在機(jī)械化程度較高的歐洲和美洲的某些國(guó)家，用機(jī)械收獲玉米已有2070年的歷史，一般到50年代和60年代已基本實(shí)現(xiàn)了玉米收獲機(jī)械化，他們所走過(guò)的道路大致相同，即先推廣玉米收割機(jī)、剝皮機(jī)和脫粒機(jī)；繼而發(fā)展玉米摘穗機(jī)和玉米聯(lián)合收獲機(jī)。近年來(lái)由于谷物烘干設(shè)備的大量采用，玉米割臺(tái)的迅速推廣，多