農(nóng)業(yè)機械學(xué)第三章

第三章整地機械Scarificationmachine第一節(jié)、引言（introduction）第二節(jié)、圓盤耙(discharrow)第三節(jié)、旋耕機(RotaryTiller/rotarycultivator)第二章土壤耕作機械Soiltillagemachine第一節(jié)、引言整地作業(yè)包括耙地、平地和鎮(zhèn)壓。有的地區(qū)還包括起壟和作畦。耕地后土垡間存在著很多大孔隙。土壤的松碎程度與地面的平整度還不能滿足播種和栽植的要求。所以必須進行整地，為作物的發(fā)芽和生長創(chuàng)造良好的條件。在干旱地區(qū)用鎮(zhèn)壓器壓地是抗旱保墑，保證作物豐產(chǎn)的重要農(nóng)業(yè)技術(shù)措施之一。有的地區(qū)應(yīng)用釘齒耙進行播前、播后和苗期耙地除草。整地機械包括耙（圓盤耙、水田耙和釘齒耙）、耢???、鎮(zhèn)壓器、起壟犁和作畦機等。整地機械的種類很多，根據(jù)不同作業(yè)的需要有以下幾種類型：釘齒耙、圓盤耙、懸耕機、滾軋耙、鎮(zhèn)壓器等。其中，釘齒耙目前多用于畜力作業(yè)，圓盤耙和懸耕機機械化應(yīng)用較多。第一節(jié)、引言1、圓盤耙簡介2、圓盤耙類型3、圓盤耙的作用與構(gòu)造4、球面圓盤耙片工作分析和參數(shù)確定5、圓盤耙的受力分析第二節(jié)圓盤耙懸掛圓盤耙1、圓盤耙簡介牽引圓盤耙齒形耙1、圓盤耙簡介1、圓盤耙簡介旋耕鎮(zhèn)壓聯(lián)合作業(yè)機在工作1、圓盤耙簡介1、圓盤耙簡介圓盤耙始于40年代，是替代釘齒耙的主要機具之一，目前國內(nèi)外廣泛采用，其主要特點：被動旋轉(zhuǎn)，斷草能力較強，具有一定切土、碎土和翻土功能，功率消耗少，作業(yè)效率高，既可在已耕地作業(yè)又可在未耕地作業(yè)，工作適應(yīng)性較強。1）按與與動力的的連接方方式分：：牽引式、、懸掛式式和半懸懸掛式。。2、圓盤盤耙的類類型2）按耙耙片的直直徑分：：重型耙（（660mm））中型耙（（560mm））輕型耙（（460mm））2、圓盤盤耙的類類型3）按耙耙片的外外緣形狀狀分：全緣耙缺口耙全緣耙片片易于加加工制造造，缺口口耙片入入土能力力強，易易于切斷斷雜草、、作物殘殘茬等，，但成本本高。2、圓盤盤耙的類類型4）按耙耙組的配配置方式式分單列耙、、雙列列耙、組組合耙、、偏置耙耙、對置置耙。2、圓盤盤耙的類類型3、圓盤盤耙的作作用與構(gòu)構(gòu)造犁耕后的的碎土和和平地，，也可用用于攪土土、除草草、混肥肥，收獲獲后的淺淺耕、滅滅茬，播播種前的的松土，，播種后后的蓋種種等。1）作用2）組成：：耙組、耙耙架、牽引引架、偏角角調(diào)節(jié)裝置置等。耙組耙架牽引架偏角調(diào)節(jié)裝裝置3、圓盤耙耙的作用與與構(gòu)造3、圓盤耙耙的作用與與構(gòu)造（1）耙組組：耙組是圓盤盤耙的主要要工作部件件，由5～～10片圓圓盤耙片穿穿在一根方方軸上，耙耙片之間用用間管隔開開，保持一一定間距，，最后用螺螺母擰緊、、鎖住而成成。如圖2-47，，耙組通過過軸承及其其支座與梁梁架相連接接，工作時時所有耙片片隨耙組一一起轉(zhuǎn)動。。每個耙片片的凹面都都一個刮土土板，安裝裝在刮土器器橫梁上。。耙片分全緣緣耙片和缺缺口耙片兩兩種，缺口口耙片在耙耙片外緣有有6－12個三角形形、梯形或或半圓形缺缺口。3、圓盤耙耙的作用與與構(gòu)造2．耙架用來安裝圓圓盤耙組、、調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)和牽引架架（或懸掛掛架）等部部件。有鉸鉸接耙架和和剛性耙架架兩種。有的耙架上上還裝有載載重箱，以以便必要時時加配重，，以增加和和保持耙的的深度。推移。3、圓盤耙耙的作用與與構(gòu)造3．角度調(diào)調(diào)節(jié)器用于調(diào)節(jié)圓圓盤耙的偏偏角，以適適應(yīng)不同耙耙深的需要要。角度調(diào)調(diào)節(jié)器的型型式有絲杠杠式、齒板板式、液壓壓式、插銷銷式等。絲杠式用于于部分重耙耙上。結(jié)構(gòu)構(gòu)復(fù)雜，但但工作可靠靠。齒板式在輕輕耙上使用用，調(diào)節(jié)比比較方便，，但桿體容容易變形，，影響角度度調(diào)節(jié)。插銷式結(jié)構(gòu)構(gòu)簡單，工工作可靠。。調(diào)整時，，將耙升起起，撥出鎖鎖定銷，推推動耕組橫橫梁使其繞繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，到合適適位置時，，把鎖定銷銷插入定位位孔定位，，一般在中中耙與輕耙耙上采用。。液壓式用于于系列重耙耙上，雖然然結(jié)構(gòu)復(fù)雜雜，但工作作可靠，操操作容易。。3、圓盤耙耙的作用與與構(gòu)造4．牽引或或掛接裝置置對于懸掛式式圓盤耙，，其懸掛架架上有不同同的孔位，，以改變掛掛接高度。。對于牽引式式圓盤耙，，其工作位位置和運輸輸位置的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換是通過過起落機構(gòu)構(gòu)實現(xiàn)的。。起落過程程由液壓油油缸升降地地輪來完成成，耙架調(diào)調(diào)平機構(gòu)與與起落機構(gòu)構(gòu)連動，在在起落過程程同時改變變掛接點的的位置，保保持耙架的的水平。在在工作狀態(tài)態(tài)，可以轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動手柄，，改變掛接接點的位置置，使前后后列耙組的的耕深一致致。3、圓盤耙耙的作用與與構(gòu)造4、圓盤耙耙片工作分分析和參數(shù)數(shù)確定（一）圓盤盤耙片作業(yè)業(yè)過程⑴耙片在空空間的位置置對土壤作作用的影響響：以地面為作作業(yè)面，圓圓盤回轉(zhuǎn)平平面與地面面垂直為基基本工作條條件，則有有下列幾種種作用效果果：Vmα=0°時時，只有滾滾動沒有拖拖動，能切切斷雜草和和土塊，但但無翻土能能力，且難難以達到預(yù)預(yù)定的耙深深。α=90°時，耙片只只有拖動沒沒有滾動，，有強烈的的翻土能力力，但斷草草能力幾乎乎為零，且且很容易造造成土壤堆堆積和堵塞塞現(xiàn)象。Vm90o4、圓盤耙耙片工作分分析和參數(shù)數(shù)確定0＜α＜90°時，既有滾滾動又有拖拖動，是整整地過程所所需要的工工作狀態(tài)。。Vmα⑵工作過程程：耙地機組在在牽引動力力的作用下下，圓盤耙耙片受重力力和土壤反反力的作用用邊滾動邊邊切入土壤壤并達到預(yù)預(yù)定耙深，，由于耙片片偏角的作作用，耙組組同時完成成了切割土土壤，切斷斷雜草和翻翻扣的工作作。4、圓盤耙耙片工作分分析和參數(shù)數(shù)確定（二）圓盤盤耙片的結(jié)結(jié)構(gòu)參數(shù)和和基本計算算1）耙片直直徑：D=kamax式中：k——經(jīng)驗系數(shù)數(shù)，4～6；amax——最大設(shè)計計耙深，cm；2）圓盤球球面半徑：：R=D/2sinψ式中：ψ——扇形半角角，21～～27°4、圓盤耙耙片工作分分析和參數(shù)數(shù)確定3）耙片厚厚度充分考慮直直徑大小、、工作負(fù)荷荷等因素，，一般用下下式來確定定：δ=（0.008～0.012）D重耙：δ=5mm中耙：δ=4mm輕耙：δ=3.5mm4、圓盤耙耙片工作分分析和參數(shù)數(shù)確定4）耙片軸軸向安裝間間距b的確確定耙片間距對對圓盤耙設(shè)設(shè)計安裝和和使用耙組組、保證其其正常工作作是非常重重要的。軸軸向間距的的大小直接接影響耙組組在耕作橫橫斷面內(nèi)的的對土壤加加工和處理理的程度、、碎土質(zhì)量量。間距太太小易造成成土壤堵塞塞，太大易易產(chǎn)生漏耙耙。要解決決好這一矛矛盾，耙片片軸向安裝裝間距的合合理選擇是是至關(guān)重要要的。4、圓盤耙片片工作分析和和參數(shù)確定在橫斷面內(nèi)的的耙片對土壤壤的影響區(qū)域域形狀如下：：圓盤耙片在工工作時，從其其橫斷面看上上去為一橢圓圓形，由于b的存在，相相鄰兩圓盤加加工后的土壤壤橫斷面中間間有一凸起高高度h，當(dāng)h=a時表示示有嚴(yán)重的漏漏耙現(xiàn)象發(fā)生生，而h=0又是不可能能的，所以，，要求h≤a。因此，b的確定對凸凸起高度h的的大小有直接接的影響，必必須找出b與與h的函數(shù)關(guān)關(guān)系，以便保保證既不漏耙耙又不堵塞正正確合理的耙耙片軸向安裝裝間距。4、圓盤耙片片工作分析和和參數(shù)確定由圖所知：b=DhtgαDh——耙片片盤面在凸起起高度處的耙耙片弦長，Dh=？，，其大小可通通過沿耙片軸軸向的投影輔輔助圖獲得。。4、圓盤耙片片工作分析和和參數(shù)確定hAFBCDhD∵△ABC∽△ACF∴h（D－h(huán)）=Dh2/4，又∵b=Dhtgα∴b=2√h（D－h(huán)）tgα4、圓圓盤耙耙片工工作分分析和和參數(shù)數(shù)確定定∴b=2√h（D－h(huán)）tgα注意：：該公公式只只是一一定性性分析析式，，它只只是說說明了了b與與h函函數(shù)關(guān)關(guān)系，，并沒沒有進進行量量化處處理，，我們們做如如下舉舉例：：設(shè)：hmax≤≤a/2，，D=kamax=（4---6）amax，，取平平均值值k=5，，α=140～230，取取α=200，a=180mm，D=460mm，h=a/2=180/2=90mm，，則有有：b=132mm。4、圓圓盤耙耙片工工作分分析和和參數(shù)數(shù)確定定b=132mm可以嗎？4、圓圓盤耙耙片工工作分分析和和參數(shù)數(shù)確定定該值從從理論論上滿滿足了了圓盤盤耙不不產(chǎn)生生漏耙耙的要要求，，按照照這樣樣一個個參數(shù)數(shù)進行行耙片片安裝裝在實實踐中中如何何呢？？通過過田間間試驗驗表明明，由由不產(chǎn)產(chǎn)生漏漏耙所所確定定的b值過過小，，極易易發(fā)生生堵塞塞現(xiàn)象象。通過過田田間間試試驗驗表表明明，，由由不不產(chǎn)產(chǎn)生生漏漏耙耙所所確確定定的的b值值過過小小，，極極易易發(fā)發(fā)生生堵堵塞塞現(xiàn)現(xiàn)象象。。在在同同樣樣結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)參參數(shù)數(shù)條條件件下下，，不不產(chǎn)產(chǎn)生生泥泥土土和和雜雜草草堵堵塞塞的的經(jīng)經(jīng)驗驗b值值為為：：b≥≥（（1.5～～2））a4、、圓圓盤盤耙耙片片工工作作分分析析和和參參數(shù)數(shù)確確定定如果果該該經(jīng)經(jīng)驗驗公公式式與與前前面面我我們們已已經(jīng)經(jīng)求求得得的的不不產(chǎn)產(chǎn)生生漏漏耙耙現(xiàn)現(xiàn)象象的的耙耙片片最最大大軸軸項項安安裝裝間間距距：：b=2√h（D－h(huán)）tgα等價價的的話話，，這這是是我我們們最最希希望望出出現(xiàn)現(xiàn)的的結(jié)結(jié)果果，，這這使使得得理理論論與與實實踐踐獲獲得得了了統(tǒng)統(tǒng)一一。。事事實實并并非非如如此此，，將將已已知知量量a=180mm經(jīng)經(jīng)驗驗公公式式，，取取系系數(shù)數(shù)為為1.5，，得得：：b≥≥1.5××180≥≥270mm。。4、、圓圓盤盤耙耙片片工工作作分分析析和和參參數(shù)數(shù)確確定定驗證證結(jié)結(jié)果果表表明明，，不不產(chǎn)產(chǎn)生生漏漏耙耙的的條條件件與與不不產(chǎn)產(chǎn)生生堵堵塞塞的的條條件件不不能能同同時時滿滿足足，，即即出出現(xiàn)現(xiàn)了了二二種種結(jié)結(jié)果果：：不漏漏耙耙b≥（（1.5~2）a不堵堵塞塞這是是農(nóng)農(nóng)機機具具設(shè)設(shè)計計和和使使用用中中常常出出現(xiàn)現(xiàn)的的矛矛盾盾?。?、、圓圓盤盤耙耙片片工工作作分分析析和和參參數(shù)數(shù)確確定定b≤2tgα問題題措施施1、、如如何何解解決決這這一一矛矛盾盾？？2、、取取中中間間值值？？1、、以以不不產(chǎn)產(chǎn)生生堵堵塞塞的的條條件件b≥≥（（1.5～2））a確確定定圓圓盤盤耙耙片片的的軸軸向向安安裝裝間間距距，，保保證證耙耙組組能能入入土土工工作作。。2、、采采取取配配置置相相互互交交錯錯排排列列的的前前后后2列列耙耙組組，，前前耙耙組組產(chǎn)產(chǎn)生生的的漏漏耙耙由由后后列列耙耙組組進進行行處處理理，，保保證證整整臺臺機機組組既既不不漏漏耙耙又又不不堵堵塞塞。。4、圓盤盤耙片工工作分析析和參數(shù)數(shù)確定措施結(jié)論：通通常在實實際生產(chǎn)產(chǎn)過程中中所應(yīng)用用的圓盤盤耙均為為雙列耙耙。4、圓盤盤耙片工工作分析析和參數(shù)數(shù)確定圓盤耙工工作中受受到的外外力包括括重力、、牽引力力和土壤壤阻力。。一般認(rèn)認(rèn)為土壤壤阻力集集中作用用于耙組組中間耙耙片上。。根據(jù)耙耙片外載載的測定定結(jié)果得得出，作作用在耙耙片上的的土壤阻阻力一般般為空間間力系，，可簡化化兩個不不相交的的力R1和R2，如圖圖2-51a所所示。5、圓盤盤耙的受受力分析析力R1作作用于耙耙片的刃刃口平面面上，并并與水平平面呈一一夾角φ，其作用用線通過過圓盤軸軸線后方方ρ處。力R2垂直于刃刃口平面面，其作作用線通通過圓盤盤入土部部分的重重心附近近，即距距溝底h=a/2（a為耙深深），離離耙片垂垂直中心心線l處處。由于于ρ與l值很很小，為為了簡化化分析，，設(shè)其為為零，則則R1和R2的作用線線方向如如圖2-51b所示。5、圓盤盤耙的受受力分析析（1）圓圓盤耙組組水平面面內(nèi)的平平衡。5、圓盤盤耙的受受力分析析（a）由由于左右右耙組對對稱，合合力位于于中心線線上，并并與牽引引線一致致。左右右耙組的的測向力力相互抵抵消，因因而不存存在片牽牽引，在在水平面面內(nèi)自動動平衡，，所以這這種對置置耙具有有很好的的穩(wěn)定性性。（b）偏偏置圓盤盤耙的平平衡由由于不不對稱，，前組和和后組阻阻力作用用線的交交點H偏偏于一側(cè)側(cè)（圖2-53a）若若牽引線線通該點點則穩(wěn)定定性好，，故牽引引此種耙耙工作時時，拖拉拉機的位位置可偏偏于一側(cè)側(cè)，而耙耙的位置置則偏于于另一側(cè)側(cè)。5、圓盤盤耙的受受力分析析5、圓盤盤耙的受受力分析析若將懸掛掛點由F轉(zhuǎn)到F”處，，則機具具相對拖拖拉機有有個逆時時針的阻阻力矩，，結(jié)果前前面耙片片的偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角變小小，后邊邊耙片的的偏轉(zhuǎn)角角增大，，最終會會在b所所示位置置重新達達到平衡衡。這樣樣雖然可可以耕作作，但是是拖拉機機懸掛點點一直受受到一個個側(cè)向力力的作用用，使得得耙組相相對拖拉拉機縱軸軸線的偏偏移量增增大。若懸掛點點轉(zhuǎn)到F‘處，，則機具具收到一一順時針針力矩，，促使前前面的耙耙片偏角角增大，，后邊耙耙組偏角角變小，，直到圖圖C位置置到達平平衡位置置，顯然然，這樣樣拖拉機機懸掛點點也會受受到一個個側(cè)向力力的作用用，使得得耙組相相對拖拉拉機縱軸軸線的偏偏移量減減小，有有時甚至至可以達達到無偏偏置狀態(tài)態(tài)。5、圓盤盤耙的受受力分析析從圖中還還可看出出，前后后列耙組組間的縱縱向距離離對平衡衡的影響響。如將將后列耙耙組向后后移L距距離，則則合力的的交點即即從H移移到H′′。只有有將牽引引線也相相應(yīng)地從從F0移移到F0′，才才能使耙耙組保持持原有偏偏角進行行工作，，并獲得得平衡。。5、圓盤盤耙的受受力分析析使耙組凹凹端耙深深加大，，而凸端端耙深減減小。為為此，耙耙組重心心常配置置的靠近近凸端，，或?qū)ν雇苟思訅簤夯蛴玫醯醺蓪及级松侠＃?）圓圓盤耙在在垂直面面內(nèi)的平平衡：圓圓盤耙組組在垂直直面內(nèi)的的受力如如圖2-54所所示，主主要作用用力是重重力G、、土壤對對耙組的的垂直分分力Rz、土壤壤對耙組組的軸向向反力R2。由于R2力作用用在圓盤盤耙片下下面相當(dāng)當(dāng)?shù)偷奈晃恢?，而而平衡力力則通過過軸承作作用在耙耙組中心心線上，，因而形形成了一一附加力力矩5、圓盤盤耙的受受力分析析第三節(jié)旋旋耕耕機1、旋耕耕機簡介介2、旋耕耕機的類類型與一一般構(gòu)造造3、橫軸軸式旋耕耕機械的的理論分分析4、旋耕機的的功率消耗與與配置一、旋耕機簡簡介旋耕機是一種種由動力驅(qū)動動工作部件以以切碎土壤的的耕作機具。。兼有耕翻和和碎土功能，，一次作業(yè)即即能達到土碎碎地平的效果果，而犁耕很很難一次造成成土壤松碎、、地表平整而而滿足播種或或插秧的要求求，必須再經(jīng)經(jīng)過整地才能能進行種植作作業(yè)。因此，，用旋耕機耕耕地可大大縮縮短耕整地的的時間，有利利于搶農(nóng)時和和提高功效。。缺點是功率率消耗大，耕耕層較淺，翻翻蓋質(zhì)量差。。2、旋耕機的的類型與一般般構(gòu)造按旋耕刀軸的位置可分為橫軸式（臥式）立軸時（立式）斜軸式按刀軸傳動方方式可分為中間傳動式側(cè)邊傳動式側(cè)邊齒輪傳動側(cè)邊鏈傳動類型:2、旋耕機的的類型與一般般構(gòu)造臥式旋耕機圖2－88是是釘齒式旋耕耕機。釘齒為為一直圓鋼制制成，沿輥軸軸直徑方向1800貫穿穿并予以固定定。圖2－89是是星輪式旋耕耕機。刀輥由由多個帶釘齒齒的星輪組成成。星輪盤面面不與刀輥軸軸線垂直，每每個星輪的偏偏斜方向均不不同。2、旋耕機的的類型與一般般構(gòu)造本圖所示的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)柄旋耕刀能能將切下的土土成形垡片翻翻轉(zhuǎn)約180°，它的的刀柄裝在與與刀軸一起旋旋轉(zhuǎn)的套管上上，套管的里里面還有一個個靜止的心軸軸。心軸有導(dǎo)導(dǎo)槽，鋤柄上上的橫銷嵌入入導(dǎo)槽中。當(dāng)當(dāng)旋耕刀切下下土塊并將其其帶到一定高高度時，刀柄柄上的橫銷就就碰到導(dǎo)槽的的斜凸部分，，迫使刀柄偏偏轉(zhuǎn)。于是刀刀面?zhèn)葍A將土土塊翻轉(zhuǎn)落下下。2、旋耕機的的類型與一般般構(gòu)造還有幾種有翻翻土功能的旋旋耕刀，如下下：帶有托土板的的旋耕刀盤。。當(dāng)?shù)洱X切下下土塊時，托托土板正好托托住土塊的上上端將其送到到后方翻轉(zhuǎn)落落下。2、旋耕機的的類型與一般般構(gòu)造帶有彈性拖板板的旋耕刀。。當(dāng)?shù)镀腥肴胪林袝r，彈彈性拖板隨切切縫彎曲進入入縫中，將切切下的土塊托托帶到后方一一定高度然后后彈片伸直使使土塊翻轉(zhuǎn)落落下。2、旋耕機的的類型與一般般構(gòu)造立式旋耕機：：2、旋耕機的的類型與一般般構(gòu)造刀齒或刀片繞繞立軸旋轉(zhuǎn)的的旋耕機，其其突出功能就就是可以進行行深耕，一般般都能達到30－35cm，較深的的能達到40-50cm，而且可使使整個耕層土土壤疏松細(xì)碎碎，但前進速速度較慢。圖2－95是安裝在手扶扶拖拉機前面面的槳葉式旋旋耕機（亦稱稱旋槳式犁））。它的葉輪輪象一個豎立立著的船用螺螺旋槳，工作作時，葉片旋旋轉(zhuǎn)將土壤鏟鏟起，并向一一側(cè)拋出，耕耕后象鏵式犁犁一樣留有耕耕溝。因其向向一側(cè)拋土，，故側(cè)向力較較大。工作幅幅寬約等于葉葉輪的外緣直直徑，耕作的的最大深度可可略大于葉輪輪高度。一般般耕深20－－30cm。。2、旋耕機的的類型與一般般構(gòu)造圖2－96所示的這種立立軸爪式旋耕耕機是英國人人所制，他們們稱為“Gyro-tiller””。兩個轉(zhuǎn)盤盤相對旋轉(zhuǎn)，，刀齒位于轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤周邊，軸軸向固定（略略微前傾），，一般耕深30－50cm。2、旋耕機的的類型與一般般構(gòu)造圖2－97所示是日本常常用的立軸刀刀籠式旋耕機機。2～5個傾斜的窄窄條形刀片構(gòu)構(gòu)成一個圓形形刀籠旋轉(zhuǎn)切切土。刀籠高高度約30～35cm，一一般耕深20～30cm。2、旋耕機的的類型與一般般構(gòu)造立軸轉(zhuǎn)齒式旋旋耕機：工作部件由兩兩個釘齒構(gòu)成成“門”字形形的轉(zhuǎn)子。多多個轉(zhuǎn)子橫向向排列成一排排。兩個相鄰鄰的轉(zhuǎn)子由兩兩個齒輪直接接嚙合驅(qū)動。。故每個轉(zhuǎn)子子與左、右相相鄰轉(zhuǎn)子的旋旋轉(zhuǎn)方向相反反。轉(zhuǎn)子在安安裝時，相鄰鄰轉(zhuǎn)子的“門門”形平面均均互相垂直，，故可互不干干擾，并使相相鄰釘齒的活活動范圍有較較大的重疊量量以防止漏耕耕。由于釘齒齒的圓周速度度比機器前進進速度要大得得多（2倍以以上），故每每個釘齒在地地面上經(jīng)過的的路線都是長長輻擺線，因因而釘齒有較較好的碎土效效果。2、旋耕機的的類型與一般般構(gòu)造3、橫軸式旋旋耕機械的理理論分析各種驅(qū)動式耕耕耘機械，由由于其工作原原理各不相同同，因而工作作部件的運動動情況，也不不相同。下面面著重對目前前使用較為廣廣泛的橫軸類類旋耕機械的的有關(guān)理論進進行一些分析析。1）刀齒運動動軌跡方程旋轉(zhuǎn)耕耘機的的刀齒，無論論其為何種形形狀，它在工工作時的絕對對運動均系由由兩種運動合合成。如圖2－99所示一種運動動是由于安裝裝刀齒的軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動時刀齒繞繞軸心旋轉(zhuǎn)所所形成的圓周周運動，另一一種運動是機機器不斷前進進時所具有的的直線運動。。旋轉(zhuǎn)耕耘機機在工作時，，這兩種運動動同時在刀齒齒上產(chǎn)生，刀刀齒的絕對運運動就是由這這兩種運動合合成的結(jié)果。。3、橫軸式旋旋耕機械的理理論分析3、橫軸式旋旋耕機械的理理論分析πR。假設(shè)u、vm為等速運動動，則刀齒上上任意點的運運動軌跡均系系一有規(guī)律的的曲線。如圖圖2－100所示，在刀刀齒旋轉(zhuǎn)前進進的過程中，，設(shè)刀齒軸心心所在的位置置原為O0，某一刀齒(O0m0)的端點為為m0。該刀齒按按圖中箭頭頭方向轉(zhuǎn)過過△φ1的角度時，，軸的中心心由O0前進至O1，此時刀齒端端點的位置置則由m0移至m1；3、橫軸式式旋耕機械械的理論分分析當(dāng)?shù)洱X連續(xù)續(xù)再轉(zhuǎn)過△△φ2時，軸的中中心將再前前進一段距距離而至O2，此時刀齒齒端點的位位置則由m1移至m2，如此繼續(xù)續(xù)下去，當(dāng)當(dāng)機器走過距離S即刀刀軸中心經(jīng)經(jīng)過O1、、O2、O3、………而至On時，刀齒齒端的軌跡跡即為m1、m2、、m3、…………、mn所連成成的曲線。。如果S為為旋轉(zhuǎn)軸旋旋轉(zhuǎn)一周時時機器前進進的距離，，則此時刀刀齒繞其軸軸心旋轉(zhuǎn)一一周后其運運動軌跡亦亦完成了一一個行程周周期，當(dāng)旋旋轉(zhuǎn)軸繼續(xù)續(xù)轉(zhuǎn)動、機機器繼續(xù)前前進時，刀刀齒端點的的運動軌跡跡即為此段段曲線的重重復(fù)出現(xiàn)。。顯然，在在圖2－100所示示情況下，，S＜2ππR。πR。當(dāng)?shù)洱X的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動半徑R、旋轉(zhuǎn)角角速度ω以以及機器的的前進速度度vm已知知時，刀齒齒的運動軌軌跡可根據(jù)據(jù)上述原理理用作圖法法繪出。關(guān)關(guān)于刀齒運運動軌跡的的方程式，，可建立如如圖2－101所示示的坐標(biāo)系系。設(shè)位于坐標(biāo)標(biāo)軸y上的的刀齒A0O以角速速度ω經(jīng)過過t秒鐘轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動后，其其角位移為為φ，此時時刀齒軸心心移動的距距離為x0，刀齒端端點的位置置則移至m點，點m的水平位位移為x，，鉛垂位移移為y。3、橫軸式式旋耕機械械的理論分分析由于φ=ωt故x0=vmt=vmφ/ωω。又因ωω=u/R，所以x0=Rvmφ/u刀齒的軌跡跡曲線系由由運動的m點所形成成，故其曲曲線的方程程式為3、橫軸式式旋耕機械械的理論分分析此式為參數(shù)數(shù)方程式，，消去參變變數(shù)后得此曲線即解解析幾何上上的擺線，，亦稱旋輪輪線(Cycloid)。將x0代入入并整理得得：3、橫軸式式旋耕機械械的理論分分析（1）當(dāng)u/vm=λ=1時時，方程變變?yōu)榇耸较狄粯?biāo)標(biāo)準(zhǔn)的擺線線，S=2πR。具具有這種運運動特性的的刀齒只能能象自由輪輪的輪爪一一樣刺入土土中，不能能起到松碎碎土壤的作作用。2）刀齒軌軌跡的性能能特征從刀齒運動動的軌跡方方程式得知知，刀齒運運動軌跡曲曲線的形狀狀與刀齒的的半徑R、、圓周線速速度u以及及機器前進進速度vm有關(guān)。由由于R、u和vm的的不同，此此曲線具有有以下的特特性：3、橫軸式式旋耕機械械的理論分分析（2）當(dāng)u/vm=λ＜1時時，刀片端端點在任何何位置的絕絕對運動水水平位移方方向均與機機器前進方方向相同，，故刀齒不不能撥土向向后。刀齒齒對土壤的的作用還不不如被動式式牽引機具具的作用大大。這種曲曲線數(shù)學(xué)上上稱為短輻輻擺線。S＞2πR。（3）當(dāng)u/vm=λ＞1時時，刀齒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動到一定定部位，它它的端點絕絕對運動的的水平位移移就會與機機器前進的的方向相反反，因而能能以刀齒的的刃口切削削土壤。具具有這種運運動的曲線線稱長輻擺擺線（圖2－102），，此種擺線具具有一個繞繞扣。MN為繞扣的的橫弦。當(dāng)當(dāng)vm/u值愈小時時，繞扣的的橫弦愈大大。若vm=0（即即機器停止止前進時））則繞扣即即為一圓，，其最大橫橫弦等于2R。3、橫軸式式旋耕機械械的理論分分析3、橫軸式式旋耕機械械的理論分分析u/vm=λ＞13）刀齒的的切削速度度刀齒端點在在旋轉(zhuǎn)一周周的過程中中，所經(jīng)各各處的速度度是不同的的。將方程程對時間求求導(dǎo)數(shù)得：：刀片端點的絕絕對速度為：：從上式可知，，當(dāng)?shù)洱X端點點處于最高位位置即ωt=2nπ時，，絕對速度最最小vmin=vm－u，在vm＜＜u時，方向向為水平向后后；當(dāng)?shù)洱X端端點處于最低低位置即ωt=(2n+1)π時，，絕對速度最最大，vmax=vm+u，方向為為水平向前。。3、橫軸式旋旋耕機械的理理論分析刀齒運運動軌軌跡曲曲線繞繞扣大大小與與vm/u有關(guān)關(guān)。vm/u愈愈大時時，繞繞扣愈愈小；；反之之，則則繞扣扣愈大大。若若vm/u=0（即即機器器停止止前進進時）），則則繞扣扣與軌軌跡曲曲線均均為一一個半半徑為為R的的圓。。繞扣的的最大大橫弦弦MN可以以從圖2－－104中得知知，因因刀齒齒在最最大橫橫弦N點處處其絕絕對速速度的的方向向是垂垂直向向下。。于是有有sinφ=vm/u故最大大橫弦弦距溝溝底的的高度度Hmax=R－Rsinφ=R(1-vm/u)4）刀刀齒工工作深深度3、橫橫軸式式旋耕耕機械械的理理論分分析可以看看出，，在最最大橫橫弦的的N點點以上上，刀刀齒沿沿水平平方向向的分分速度度vx為向向前，，N點點以下下則向向后。。因此此一般般旋耕耕機刀刀齒入入土處處，均均在N點以以下，，以利利于向向后拋拋土，，減少少功耗耗。為為此，，旋耕耕機的的工作作深度度ha，通通常是是以不不超過過最大大橫弦弦處為為度。。3、橫橫軸式式旋耕耕機械械的理理論分分析故，要要增加加耕深深，則則只有有加大大刀齒齒半徑徑R或或減小小vm/u比值值。5）切切土進進距在刀齒齒旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的同同一縱縱向平平面內(nèi)內(nèi)，前前后兩兩相鄰鄰刀齒齒的切切土間間距，，稱為為進距距。亦亦即在在兩刀刀齒相相繼切切土的的時間間間隔隔內(nèi)，，機器器前進進的距距離Sx（圖2－105）。假設(shè)設(shè)某旋旋耕機機的刀刀盤上上均布布安裝裝z把把刀齒齒，則則刀盤盤旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一周周時，，刀齒齒相繼繼切土土的時時間間間隔為為ts=2π/(zω)。在在此時時間內(nèi)內(nèi)，機機器前前進的的距離離Sx即為為切土土進距距。式中n為刀刀盤轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。。3、橫橫軸式式旋耕耕機械械的理理論分分析3、橫橫軸式式旋耕耕機械械的理理論分分析旋耕機兩個個縱向相鄰鄰刀齒相繼繼切土后，，耕層底部部存在一個個凸起部分分。此凸起起部分是沒沒有耕到的的生土，其其高度與刀刀齒的運動動軌跡和進進距有關(guān)，，而由前后后兩刀齒軌軌跡的交點點C確定。。如圖2－105所示，在交交點C處，，凸起高度度hc=R(1－sinφc)此處，前一一刀齒轉(zhuǎn)角角ψc=arcsin(1－－h(huán)c/R)后一刀齒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角φ’c=2π/z+π－－2φc6）溝底凸凸埂高度此時刀輥中中心的移動動距離為：：此處ω=u/R3、橫軸式式旋耕機械械的理論分分析又因令上兩式相相等并整理理后得上式即為凸凸起高度hc與u、、vm、R和z的關(guān)關(guān)系式。但但利用此式式求hc的的數(shù)值亦很很麻煩，為為了簡便，，溝底凸埂埂高度也可可用下述方方法近似地地計算，即即利用軌跡跡方程式：：3、橫軸式式旋耕機械械的理論分分析當(dāng)φ′的數(shù)數(shù)值不大時時，可以認(rèn)認(rèn)為sinφ′′≈φ′故因xc=sx/2,且且sx=2ππRvm/(zu)3、橫軸式式旋耕機械械的理論分分析代入上式并并化簡得故上面所計算算的凸起高高度是假定定在旋耕刀刀齒切土?xí)r時，所切下下的垡片和和溝底的土土壤均能按按刀齒所經(jīng)經(jīng)過的軌跡跡，保持完完整的幾何何形狀而推推導(dǎo)出來的的理論公式式。實際上