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2020-01-25 10:37栏目:产品中心

  第二章 土壤耕作机械 主讲人:叶进 第二章 土壤耕作机械 第二章 土壤耕作机械 【主要内容】 1、概述 2、耕层土壤的物理学性质 3、铧式犁的构造与原理 4、旋耕机的构造与原理 5、灭茬机和秸秆还田机的构造与原理 6、深松机具 7、整地机械 第二章 土壤耕作机械 【主要内容】 1、概述 2、耕层土壤的物理学性质 3、铧式犁的构造与原理 4、旋耕机的构造与原理 5、灭茬机和秸秆还田机的构造与原理 6、深松机具 7、整地机械 第一节 概 述 土壤耕作的目的: 1、改善土壤结构; 2、消灭杂草和害虫; 3、将残茬、肥料、农药等混合在土壤中; 4、将地表弄平或作成某种形状; 5、将过于疏松的土壤压实到疏密适度; 6、将质地不同的彼此易位,改良土壤; 7、清除田间的石块、灌木根或其他杂物。 第一节 概 述 土壤耕作方法: 1、常规耕作法 Traditional tillage 由耕翻、耙压和中耕等组成的耕作体系。机具进 地次数常达7~10次。 2、少耕法 Minimum tillage 减少耕作次数和强度的一类耕作体系。机具进地 次数减为4~6次。 3、免耕法 No-tillage (Zero tillage) 直接播种农作物的一类耕作体系。机具仅进地2~4 次,主要从事播种、喷药、收获等。 还有保水耕作、联合耕作、虚实并存耕作法 (影片) 第一节 概 述 土壤耕作机械分类: Primary tillage equipment Secondary tillage equipment Combined tillage equipment 第一节 概 述 对耕作机械的农业技术要求: 1、应有良好的翻土和覆盖能力; 2、应有良好的碎土性能; 3、耕深应均匀一致,沟底平整; 4、不重耕,不漏耕,地头、地边要整齐,垄沟少而小; 5、能满足畦作的要求。 第二章 土壤耕作机械 【主要内容】 1、概述 2、耕层土壤的物理学性质 3、铧式犁的构造与原理 4、旋耕机的构造与原理 5、灭茬机和秸秆还田机的构造与原理 6、深松机具 7、整地机械 第二节 质 耕层土壤的物理学性 耕层土壤的组成包括: 固相:矿物质和有机质; 液相:水,存在于小孔隙中; 气相:空气,存在于大孔隙中。 耕层土壤的分类:按土壤颗粒的大小及含量分: 砂土 砂壤土 土 粘土 易 碎 性 : 难 耕 作 阻 力 : 壤土 粘壤 易 小 大 耕层土壤的物理学性质大多与粘粒、有机质含量、含水量等的大 2.1 土壤强度 土壤强度:指某种土壤在特定条件下抵抗外力作用的能 力,也可定义为土壤承受变形或应变的能力。 Micklethwaite 最早把土壤强度与机具联系起来,应用摩 尔库伦定律建立了车辆前进推力或附着力模型: P ? ? Fc ? G tan ? Pφ:土壤对车辆的最大推力或附着力 F:车轮的接地面积 c:土壤的黏结力 G:法相载荷(或法向压力) φ:土壤间的内摩擦角 2.2 土壤坚实度 p 土壤坚实度:也称贯入 阻力。当压缩非密实土 壤时,使其压痕的容积 为 1cm3 时所需的力称为 单位压实力。当以一定 断面形状(圆形、锥形 等)的柱塞压入土壤, 其压陷深度与单位压实 力的乘积称为土壤坚实 度。 2.2 土壤坚实度 p Bekker首次建立了土壤承载能力与下陷深度的数学模型: Kc ? n ? P ? ? K? ? ?Z b ? ? P:土壤坚实度 Kφ:土壤内摩擦变形模量 Kc:土壤内聚力变形模量 b:矩形平板的宽度 Z:土壤下陷深度 n:土壤的变形指数 2.3 土壤的抗剪强度 p 耕地机械作业时引起的土壤变形,在大多数情况下属于剪 切变形,即在外力作用下土粒之间会出现相对位移。阻止 这种相对位移的土壤内部阻力称为土壤的抗剪强度,它在 很大程度上决定着耕作质量和能量的消耗。 ? ? c ? ? tan ?i τ:土壤的剪切强度 c:土壤的黏结力 σ:土壤的正应力 φi:土壤间的内摩擦角 上式表明土壤产生剪切破坏时, τ与σ成正变关系。 ? 抗拉:抗剪:抗弯:抗压=1:1.98:7.9:17.5 2.4 土壤含水量 p p 土壤中所能保持的最大含水量称为田间持水量。 土壤的绝对湿度:土壤中水分含量与干土质量之比。 q ? q W= ?100% q p 土壤的相对湿度:土壤绝对湿度与田间持水量之比。 W Wo ? ?100% Wn 2.5 土壤的凝聚力和附着力 p p 土壤的凝聚力:指土粒之间的结合力,其大小与土壤质地、 含水量等因素有关。 土壤与耕作部件接触面之间的黏着力称为附着力,几乎完 全是因水膜的表面张力所造成的。附着力与土壤质地、含 水量、接触面的材料和粗糙度等因素有关。土壤沿着耕作 部件表面的滑移阻力可表示为: T ? ? N ? ? ?N ?S ? 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 :由水膜吸附作用产生的法向载荷 S :吸附水膜的面积 对土壤耕作性质的表述有弹性、塑性、流变、气动法兰蝶阀 凝聚、摩擦、粘附等参数,这些参数对耕作有 直接影响。其中粘附作用影响最大。粘附作用 用表观摩擦系数?’表示。土壤在一般性磨光的 钢面上的表观摩擦系数?’值的范围是: 砂土0.2~0.5;壤土0.3~0.65;粘土0.35~0.8。 此数值与含水量有关,通常(在一定范围内)含 水量越高则?’值越大。聚四氟乙烯等塑料的?’ 值比钢材低得多。 2.5 土壤的凝聚力和附着力 p p ü ü ü ü ü ü 当土壤与耕作部件表面的摩擦力和附着力大于土壤的凝聚 力和土粒之间的摩擦力时,耕作部件的工作表面就会粘土。 工作表面粘土,不但会使耕作质量变坏,而且会增加牵引 阻力。 目前降阻减黏的技术和方法: 充注气体或液体 振动法 电渗法 表面改性 表面改形 仿生法 第二章 土壤耕作机械 【主要内容】 1、概述 2、耕层土壤的物理学性质 3、铧式犁的构造与原理 4、旋耕机的构造与原理 5、灭茬机和秸秆还田机的构造与原理 6、深松机具 7、整地机械 第三节 p 铧式犁的构造与原理 以犁铧为主要耕作部件的犁称为铧式犁。铧式犁是 最古老的耕地机具,最常用耕地机具。 3.1 铧式犁的种类及特点 p 牵引犁:与拖拉机单点挂接。在工作或运输时,犁的 重量全由犁轮支承。 3.1 铧式犁的种类及特点 p 悬挂犁:与拖拉机三点液压悬挂机械连接。运输时, 犁的重量全由拖拉机承担。 短片 悬挂铧式犁 升降工作过程 3.1 铧式犁的种类及特点 p 半悬挂犁:适于大马力拖拉机的宽幅多铧犁。其前端与拖 拉机液压悬挂机构连接,后端有尾轮和尾轮起落机构。运 输时,犁的重量由拖拉机和犁的尾轮共同承担。 3.2 铧式犁的主要部件 p 铧式犁的主要部件有犁体、小前犁、犁刀和犁架等。 p 犁体的功用是切土、破碎和翻转土壤。 Plow leg 犁 翼 犁 胸 Share 胫刃Shin Gross slide board Extension Moldboard 犁体曲面 Landside Frog 铧刃Cutting edge 3.2.1 犁体 p 犁体各部位主要功能简介: ü ü ü 犁铧的作用:入土、切割土壤,升起土壤。 犁胸的作用:破碎土壤。 犁翼的作用:翻转土壤。 ü ü ü ü ü ü 铧刃的作用:水平切土。 胫刃的作用:垂直切土。 犁托的作用:安装犁铧、犁壁和犁侧板。 犁侧板的作用:支持犁体;平衡侧向力;防止沟墙倒塌。 滑草板的作用:避免犁柱缠草。 犁柱的作用:连接犁体和犁架。 3.2.1 犁体 p (1)犁铧主要起入土、切土作用。 Trapezoidal share Chisel-point share Triangular share 3.2.1 犁体 p 犁铧是犁体上承受载荷最大的部件,也是磨损最严重的消 耗件。因此,一般用 65Mn 或 65 号钢制作,刃口需热处理。 它与犁壁分开制作以便维修和更换。 1、凿形犁铧的特点:铧刃为曲线,形状复杂,入土性能好, 耕深稳定,使用寿命长,但耕作阻力较梯形犁铧大。 2、梯形犁铧的特点:结构简单,宽度相等,便于制造,入 土性能较差,铧尖易磨损,寿命短。 ü ü ü 3、三角形犁铧的特点:有两个对称刃口,入土性能好,承 受的侧向压力小,水平和垂直切土均由犁铧完成,故犁壁 磨损小。但沟壁倾斜,沟底不平整。 3.2.1 犁体 p (2)犁壁分为:整体式、组合式、对称式以及栅条式。阀门型号犁 壁与土壤处于滑动摩擦状态,故犁壁表面要求光洁平滑, 坚硬耐磨,一般用 65Mn 、高碳钢或合金钢制成,或者用 B2 低碳钢经热处理或渗碳处理制造。 1 、整体式犁壁 Solid moldboard :用得最多,结构简单, 安装方便,表面光滑无接缝。 2、组合式犁壁:胫刃和前壁磨损较快,单独制作,可分别 更换。 3、对称式犁壁:考虑到犁体换向需要,只用在双向犁上。 4、栅条式犁壁Slat moldboard:利于脱土和减轻犁的工作 阻力。短片 犁壁的形式 ü ü ü ü 3.2.1 犁体 p ( 3 )犁侧板位于犁铧的后上方, 耕地时紧贴沟壁,承受并平衡耕 作时产生的侧向力和部分垂直压 力。在多铧犁上,前犁体犁侧板 短,后犁体的长。 犁踵:在犁侧板的末端,以便磨 损后更换。 尾轮:用以替代犁侧板,降低摩 擦阻力。 犁侧板要求耐磨、强度高,一般 采用锰钢或45号钢经热处理而成。 犁踵也可用白口铸铁制造。 p p p 3.2.1 犁体 p (4)犁托为一联结件,犁铧、犁壁、犁侧板、犁柱通过犁 托联成一体,起承托和传力作用。犁托可用钢板冲压而成, 也可焊合或铸造。也有些犁托与犁柱造成一体。 3.2.1 犁体 p (4)犁柱用来将犁体固定在犁架上,并将动力有犁架传给 犁体,带动犁体工作。犁柱的类型有:整体式(高犁柱)、 直犁柱、弯犁柱。 3.2.2 小前犁 p 小前犁位于主犁体左前方,将土垡上层部分土壤、杂草耕起,并先于 土垡片的翻转落入沟底,气动法兰蝶阀从而改善了主犁体的翻垡覆盖质量。 短片 小前犁 3.2.3 犁刀 p 犁刀安装在主犁体和小前犁的前方,垂直切出沟壁,减轻犁体切土阻 力,减少土壤对胫刃的压力和磨损,保持沟墙平整和沟底清洁,并能 切断残根和杂草,减轻堵塞,改善覆盖质量。 短片 圆犁刀的安装 3.2.4 犁架 p 犁的绝大多数零部件都直接或间接地装在犁架上,犁架应 有足够的强度来传递动力。常见犁架为空心矩形管焊接架, 其结构简单、强度好、重量轻、制造容易。 3.2.5 安全装置 p 安全装置是当犁碰到意外障碍时,为防止犁损坏而设置的超载保护装 置。常用于在多石地或开荒地上的犁以及高速作业机组。 p 安全装置有整体式和单体式两类。 3.2.5 安全装置 3.3 铧式犁的翻垡原理 p 三面楔原理: 碎土角? 推土角? 翻土角? 3.3 铧式犁的翻垡原理 p 翻垡原理:土垡的翻转过程分为滚垡和窜垡两种。 滚垡过程三个阶段:切土、抬垡、 翻垡。不同土壤的垡片翻转后, 其形状不同。除轻松砂质土壤的 垡片在翻转过程中容易松散,不 能保持原有的矩形断面外,其它 一般壤土的垡条断面变形不大, 大致保持矩形。矩形的宽度 b 为 犁的工作幅宽,高度 a 为犁的耕 深。滚垡的结果理想与否,与土 垡的宽深比k=b/a有关。 滚垡过程 3.3 铧式犁的翻垡原理 p p ü ü 垡片翻转后能否处于稳定状 态(即原土壤表面向下覆盖 在前一垡片的底面上 ,而其 底面向上),取决于垡片的 宽深比 k 值。对于翻垡型犁, 在犁耕不易松散的土壤时 , 要获得稳定状态的条件是: k=b/a 1.27 否则, k=b/a=1.27时为临界状态; k=b/a 1.27 时 为 回 垡 (立垡)状态。 3.3 铧式犁的翻垡原理 p 窜垡方式工作时 ,土垡沿犁 体曲面上窜一定高度后悬空 扣翻,其过程分为: 切土、 窜垡、扣垡三个阶段。 对于窜垡型犁 ,其翻转是悬 空扣翻,故宽深比 k 可不受太 多限制,一般为0.75~1.25。 当加装了犁刀或覆茬器时 , 土垡重心改变 ,能提高翻土 性能,可加大耕深,故 k 可以 小于1。 p p 3.3 铧式犁的翻垡原理 p 犁体曲面按其形状和工作性能不同分为:翻垡型、窜垡型、 通用型和碎土型四种。 短片 犁体曲面 3.3 铧式犁的翻垡原理 p 1、翻垡型(犁体曲面特征代号:F) ü 性能特点:碎土性能较差,翻土性能好,对土垡挤压变形 小,耕作阻力小。 结构特点:曲面较长,犁胸较平坦,犁翼扭曲较大。 ü ü 工作过程:以翻垡为主,能使土垡就地侧向滚翻,垡片呈 瓦鳞排列,覆盖性能好。 适用:耕翻要求覆盖严密的多草根土壤和绿肥地。 另外,为了增加碎土和脱土性能,犁胸作成凸胸。 ü ü 3.3 铧式犁的翻垡原理 p 1、翻垡型(犁体曲面特征代号:F) ü 翻垡型也叫半螺旋型。若为螺旋型犁体曲面,则碎土性能 很差,而覆盖性能很好,犁翼扭曲很大,适用于多草地开 荒。 3.3 铧式犁的翻垡原理 p 2、窜垡型(犁体曲面特征代号:C) ü 性能特点:碎土和覆盖性能较差,垡片上窜升空翻转,相 互架空排列,透气性好,利于晒垡。 结构特点:铧部较平坦,犁胸较陡,犁翼较短且扭曲不大。 ü ü 工作过程:以窜垡为主,土垡侧向位移小而沿犁体曲面向 上窜升。土垡经过切土—上窜—断条—跌落四个过程。 适用:水田带水耕翻和耕翻要求架空晒垡的稻麦两熟田。 ü 3.3 铧式犁的翻垡原理 p 3、通用型(犁体曲面特征代号:T) ü ü 也称为滚窜型,它是前两者的结合。 性能特点:以翻垡为主,翻窜结合,先窜后翻,并具有一 定的碎土和脱土能力。 ü 结构特点:铧部较平坦,犁胸较陡,犁翼在高处扭曲较大。 有的还胫刃外凸;犁胸凸起;翼部扭转。 适用:水田干耕和水耕。 ü 3.3 铧式犁的翻垡原理 p 4、碎土型(犁体曲面特征代号:S)也称为熟地型 ü ü 性能特点: 碎土性能好,翻土能力略差。 结构特点:犁胸较陡立,且凹;犁翼扭曲不大(因受到犁 胸陡立的限制) 。 ü 工作过程:以碎土为主,土垡会产生较大的变形,断条率 高,碎土能力强,也有一定的翻土能力。 适用:熟地都能使用,多用于机耕和牛耕地区,以及双季 稻地区冬季翻耕。 ü 3.4 铧式犁的牵引阻力 p ü ü ü 铧式犁的牵引阻力: 1、犁对土垡切割、破碎、扭转、推移所需的力,占60~70%; 2 、犁底、侧板、轮子等产生的摩擦力,占25~28%; 3 、使土垡产生运动所需的力,占13~16%。 p 简易经验公式(适用于在通常深度和宽度且为一般形状的 犁体):P=k * a * b (N) P为牵引阻力;a为耕深(cm);b为耕宽(cm);k为比阻 ü (N/cm2)。阀门型号 3.4 铧式犁的牵引阻力 p 减小铧式犁牵引阻力的途径: ü 1、机务技术措施:选择适耕期;保持铧尖和铧刃锐利;减 少摩擦力;正确装配零件;调整正确。 2、设计制造措施:在满足翻土、碎土等要求的条件下,还 须对土壤的挤压小;垡片重心提升高度小;土垡翻转时发 生位移小;土垡运动时的绝对速度小。 3、采用新材料和新方法:减粘脱土,减少摩擦。 ü ü 3.5 铧式犁的总体配置 p 犁的总耕幅和铧数: ü ü 犁的铧数n: n=P/kab P为拖拉机的有效牵引力(N);k为比阻; a为耕深(cm);b为单个犁体的耕宽(cm)。 当n、P、b确定后,则ka=P/nb=C(常数) 若土壤比阻较大,则耕深要适当减小,否则牵引力不足, ? 小马拉大车”;而土壤比阻较小,且需要的耕深较浅时, 则牵引力不能充分发挥, ? 大马拉小车”,这时可考虑增 加铧数或采用调幅犁。 ü ü 3.5 铧式犁的总体配置 p 犁体间距、犁侧板长度: ü 犁体间距:tgα=b/s 或者: sinα=b/s s ü s 为纵向间距; ss 为铧尖距; α为配置角 (普通犁为26°34)。 犁侧板长度 L :应使前一犁体 的侧板末端到后一犁体的铧刃 的距离稍大于或等于单个犁体 的幅宽b。该距离确定后,L就 ü 3.6 铧式犁的挂结与调整 p ü 铧式犁的挂结原则: 牵引犁:犁的挂结点必须在拖拉机的动力中心和犁的阻力中心的 连线 铧式犁的挂结与调整 ü 悬挂犁:悬挂犁通常与拖 拉机以三点悬挂组成机组, 其挂结原则与牵引犁相同, 只是在悬挂机组上牵引点 为虚牵引点( π1 π 2 点 也称瞬时回转中心)。 ab 杆称为中央拉杆,下面左 右两杆 cd 、 c‘d’ 称为下 拉杆。操作时由液压装置 通过提升臂,控制左右下 拉杆的升降实现犁的起落。 悬挂机构的运动分析 ? 1、分析的目的 ? 分析作业机因所受阻力变化而位置变化时,其恢复 原来位置的能力,从而确定悬挂机构的结构参数。 ? 2、铅垂面内 ? 犁的瞬心在前方时,犁在开始入土时的入土角为正 (一般在3 ° ~8°范围内可调),利于入土。当达到 要求耕深时,入土角约为0,犁不再继续入土,从而保 持耕深稳定。在耕地时,若耕深变浅,则入土角变为 正,犁有继续入土增大耕深的趋势;而耕深变深,则 入土角变为负,耕深有变浅的趋势。这样,犁的耕深 就比较稳定。 耕 地 状 态 运 输 状 态 ? ? 3、水平面内 作业机的瞬心在悬挂轴BB的前方时,若作业机 向一侧偏移,则工作阻力将形成力矩使其自动回复到 原来的端正位置。 悬挂机构的受力分析 ? 1、分析的目的 ? 分析作业机在不同工作状态时,悬挂机构的受力 情况,从而确定获得稳定作业质量的方法。 ? 2、运输状态 ? 悬挂机构所受外力为作业机的重量W,此力作用 于作业机的重心上。重心的位置、此力的大小都会 影响拖拉机的纵向稳定性,可能引起拖拉机“抬头 ”或前轮导向性变差。 ? 3、工作状态 ? (1)“浮动”状态 “Floating” ? 油缸内无压力,作业机由地面支承,随地形起伏而浮 动。比如牵引犁,其重量由支承轮承担,耕深随地形起 伏而变深或变浅。 ? (2)“力调节 ”状态 “Draft control” ? 作业机重量和工作阻力主要由悬挂机构承担,其位置 以及耕深由液压系统控制。液压系统根据工作阻力大小 改变作业机位置的高低,从而使作业机和拖拉机始终保 持较为稳定的负荷,发动机可一直在效率较高的情况下 工作。但作业机和拖拉机的相对位置时有变化(即耕深 不稳)。 ? (3)“位调节”状态 “Position control” ? 作业机重量和工作阻力主要由悬挂机构承担,液压系 统将作业机与拖拉机锁定结成一个整体,相互间在纵向 不能产生相对运动。此时,若地面平坦,即使土质软硬 不一,仍然能保持耕深较为一致。但地面不平时,耕深 将随地形而变化。另外,工作阻力也随土质和地形的变 化而变化。 ? 4、侧向力 ? 当工作部件左右不对称时(如铧式梨),还存在侧向 力。该力有使拖拉机偏离正常行驶方向的“趋势”,应 在设计作业机时尽量克服。 3.6 铧式犁的挂结与调整 p 悬挂机组瞬心位置对犁的工作性能有着直接的影响。瞬心π2和阻力中 心Z、动力中心D三者之间的不同位置产生四种不同牵引状态。 3.6 铧式犁的挂结与调整 p 悬挂机组的增重作用 Weight transfer 也 称 为 重 量 转 移 力矩= Pxz * a2 3.6 铧式犁的挂结与调整 p ü ü ü 对后悬挂机组 1、力调节状态:后轮增载多,前轮减载明显; 2、浮动状态:后轮增载较少,前轮减载较少; 3、位调节状态:(1)作业机对地面压力小时,对后轮起增 载作用;(2)作业机对地面压力很大时,对后轮起减载作 用。 对后轮(驱动轮)增载,则驱动轮附着重量增加,牵引性 能提高。但同时前轮(导向轮)却减载,可能使拖拉机翘 头,发生危险。也使前轮转向操纵性变差。一般前轮负载 不小于整机使用重量的15~20%。 p 3.6 铧式犁的挂结与调整 p ü 悬挂犁的入土性能。 悬挂犁的入土性能用入土行程 S 来表示。 S 是指最后一个犁 体铧尖着地点至该犁体达到规定耕深时,犁所前进的距离。 近似公式: S ? a arctan[(? ? ? 0 ) / 2] 3.6 铧式犁的挂结与调整 ü 式中:S为入土行程;a为耕深; γ为入土角; γ0为达到耕深时的入土角。 γ一般为3 -8°。 ü S值越小,入土性能越好。入土能力受铧刃作用力大小、刃 口厚度、刃角大小、安装隙角、机器重量、土壤性质等等 因素影响。但对于悬挂式作业机而言,悬挂机构的参数 (长短、相对位置)对入土能力有更为重要的影响。在工 作中,为了提高入土能力,常常采用调整悬挂机构参数的 办法来进行。 3.6 铧式犁的挂结与调整 p 铧式犁的调整。悬挂犁机组挂结后或工作中,一般需做以 下几个方面的调整: 1、耕深调整: 高度调节;力调节;位调节;力位综合调节。 ü ü 2、耕宽调整: 第一铧的位置。 3、偏牵引调整; ü ü ü 4、纵向水平调整; 5、横向水平调整。 3.6 铧式犁的挂结与调整 p ü 犁耕作业方法 耕地作业方法较多,通常小地块采用内翻法或外翻法,大 块田采用套翻法。 3.7 特种犁 p 高速犁:是为与大功率拖拉机配套设计的。 3.7 特种犁 p 圆盘犁:利用球面圆盘进行翻土碎土的耕地机具。 3.7 特种犁 p 耕耙犁:按其碎 土器的配置方式 分为分组立式 (应用较多)、 分组卧式和整组 卧式3种。 3.7 特种犁 p 翻转犁:可实现双向翻土,也称为双向犁。 3.7 特种犁 p 调幅犁:通过调节机构改变犁的主梁与前进方向的夹角 α 就能改变犁间的重叠量。 b 第二章 土壤耕作机械 【主要内容】 1、概述 2、耕层土壤的物理学性质 3、铧式犁的构造与原理 4、旋耕机的构造与原理 5、灭茬机和秸秆还田机的构造与原理 6、深松机具 7、整地机械 第四节 旋耕机的构造与原理 4.1 旋耕机的构造及工作过程 p 旋耕机的类型 ü 按旋耕刀轴的位置分:横轴式(卧式)、立轴式(立 式)、斜轴式 横轴式旋耕刀轴旋向分:正转旋耕、反转旋耕 ü ü 按与拖拉机的连接方式分:牵引式、悬挂式、直接连 接式 按刀轴传动方式分:中间传动式、侧边传动式 侧边传动式分:侧边齿轮传动、侧边链传动 ü ü 4.1 旋耕机的构造及工作过程 p 旋耕机的一般构造 4.1 旋耕机的构造及工作过程 p 旋耕机的工作过程:刀 片一方面由拖拉机动力 输出轴驱动做回转运动, 另一方面随机组前进做 等速直线运动。切土过 程中先切下土垡,抛向 并撞击罩壳与平土托板 细碎后再落回地表上。 4.1 旋耕机的构造及工作过程 p 旋耕机的工作特点(与铧式犁比较) ü ü ü ü ü ü ü 1、碎土能力强,耕后表土细碎,地面平整、松软,土肥掺和好; 2、能一次完成耕耙作业(相当于一犁二耙的效果); 3、能改善拖拉机的牵引性能,减少轮子下陷和打滑; 4、因破碎和抛掷土块,消耗功率大,但所需的牵引功率较小; 5、对土壤适应性强; 6、能切碎残根、杂草和绿肥,但翻盖质量差; 7、耕深较浅,一般旱耕12~16cm,水耕14~16cm。而铧式犁一般 水耕16~20cm,旱耕24~27cm,甚至高达40cm。 4.1 旋耕机的构造及工作过程 p 旋耕机的主要工作部件 ü 刀轴和刀片是旋耕机的主要工作部件,刀轴主要用于 传递动力和安装刀片。 4.1 旋耕机的构造及工作过程 p ü 旋耕刀片的排列原则: 1、在同一回转平面内,如果有两把以上的刀片工作,为保证切 土均匀,应保证每把刀切土进距相等。 2 、整个刀轴回转一周的过程中,在同一相位角上,应当只有一 把刀入土。 3 、轴向相邻刀齿(或刀盘)的间距,以不产生实际漏耕带为原 则,一般均大于单刀幅宽。 4、为避免干扰和堵塞,相继入土的刀片轴向距离越大越好。 5 、左右刀片应尽量交替入土,以减小轴向力,保证刀轴侧向稳 定。 6 )刀片排列应尽量规则,便于制造和使用,一般多采用螺旋线 排列。 ü ü ü ü ü 4.2 旋耕机运动分析 刀齿速度分析与相应的轨迹 a.正转 b.反转 4.2 旋耕机运动分析 p ü 旋耕刀运动方程 刀片的绝对运动是刀 轴旋转和旋耕机前进 两种运动的合成,运 动轨迹是摆线。 R—旋耕刀端点转动半径; ω—刀轴旋转角速度; vm—旋耕机前进速度; t—时间。 4.2 旋耕机运动分析 p 旋耕刀速度分析 ü 刀片端点在x轴与y轴方向的分速度为: v x ? dx / dt ? vm ? R? sin ?t v y ? dr / dt ? R? cos?t ü 刀片端点在x轴与y轴方向的分速度为: v? ü 2 vx 2 ? vy ? 2 vm ? R ? ? 2v m R? sin ?t 2 2 其中,Rω = vp是旋耕刀片端点的圆周线 旋耕机运动分析 ü 令: ? ? vp / vm ? R? / vm ü λ 称为旋耕速度比,其大小对旋耕刀运动轨迹及旋耕 机工作状况有重要影响。 4.2 旋耕机运动分析 ü 1、当λ1,即vpvm时,其运动轨迹为一条短(幅)摆线。 在这条短(幅)摆线上任意一点的绝对速度的水平分速度 的方向均与机器前进方向相同,这时旋耕刀不能向后切土, 而出现刀片端点向前推土的现象。 2、当λ=1,即vp=vm时,其运动轨迹为一条标准的摆线(滚 摆线)。同样在这条滚摆线上任意一点的绝对速度的水平 分速度的方向均与机器前进方向相同,且在最低点为0。 3、当λ1,即vpvm时,其运动轨迹为一条长幅摆线(余摆 线),刀齿才能正常工作。此时余摆线最大横弦以下轨迹 段上(为工作段)任意一点的绝对速度的水平分速度方向 均与机器前进方向相反(向后),这样刀齿才能切下土块 并将其抛向后方,撞击到罩壳与拖板上而细碎。 ü ü 4.2 旋耕机运动分析 p ü 耕作深度 合理切土条件:刀背 不顶土,即vx0 y ? R ? H ? R sin ?t sin ?t ? (R ? H ) / R v x ? vm ? R? sin ?t ? ( R ? H )? H ? R ? vm / ? ü 旋耕深度 H 与速度比 λ 之间满足: H ? R(1 ? 1/ ? ) 常用速度比λ=4-10。 旋 耕 机 耕 深 ü 4.2 旋耕机运动分析 p ü 切土节距 旋耕机前进方向纵垂 面内相邻两把旋刀切 下的土块厚度,即在 同一纵垂面内相邻两 把刀相继切土的时间 间隔内旋耕机前进的 距离 S 。设刀轴同一平 面内均匀安装z把刀: 切 土 节 距 S ? vmt ? 2?vm 2?R ? z? z? 4.2 旋耕机运动分析 p ü 沟底凸起高度 旋耕机耕作后耕作层底部 不平,有凸起存在,凸起 高度 hc 等于相邻两余摆线 的交点C到沟底的距离 。 hC ? R(1 ? cos? C ) ? R[1 ? cos ? ] z (? ? 1) 4.3 旋耕机的功率消耗与配置 p 旋耕机的功率消耗 N = Nq + Np + Nt + Nf ± Nn ü ü ü ü ü Nq—切土壤功耗,约占40%; Np—抛土功耗,约占20~30%,有时达40%; Nt—旋耕机前进功耗,约占10~15%; Nf—传动及摩擦功耗,约占10%; Nn—克服土壤水平反力的功耗。正转旋耕机此功耗有 推动旋耕机前进的作用,可部分或全部取代旋耕机前 进所消耗的功率,故取负号;反转旋耕机此功率阻碍 旋耕机前进,故取正号。 4.3 旋耕机的功率消耗与配置 p ü 旋耕比能耗 为比较不同旋耕机功率消耗的大小,常用旋耕比能耗即旋 耕单位体积土壤所消耗的能量表示 ,也称旋耕比阻 。 N kr ? ( J / m3) BHvm ü 式中: B—工作幅宽; H—耕深; vm—前进速度; N—总功率消耗。 4.3 旋耕机的功率消耗与配置 p ü 旋耕机的工作幅宽 根据配套拖拉机功率的大小,阀门型号旋耕比能耗 ( 旋耕比阻 ) ,耕 深要求来确定。 B? ü N p? kr Hvm 式中: B—工作幅宽; Np—动力输出轴的额定输出功率; η—旋耕机传动效率。 影 片 1、 微耕机01 微耕机02 2分钟 2分钟 12分钟 2、水田耕整机械化技术 第二章 土壤耕作机械 【主要内容】 1、概述 2、耕层土壤的物理学性质 3、铧式犁的构造与原理 4、旋耕机的构造与原理 5、灭茬机和秸秆还田机的构造与原理 6、深松机具 7、整地机械 第五节 原理 p ü 灭茬机和秸秆还田机的构造与 灭茬机 灭茬机与拖拉机配套作业,主要用于田间直立或铺放秸秆 的粉碎,可对玉米、小麦、高粱、水稻、棉花等作物秸秆、 根系及蔬菜茎蔓进行粉碎。 按结构形式分为立轴式(用于玉米等高粗秆直立作物)和 卧轴式(用于小麦等低细秆或铺放在田间的作物)。 ü 第五节 原理 p ü 灭茬机和秸秆还田机的构造与 秸秆还田机 秸秆还田是在灭茬的基础上翻旋地表土壤与碎秸秆混合均 匀再埋入田间,秸秆掩埋率达85%以上。 按秸秆粉碎轴的结构形式,秸秆还田机分为卧轴式和立轴 式两种。 ü 第二章 土壤耕作机械 【主要内容】 1、概述 2、耕层土壤的物理学性质 3、铧式犁的构造与原理 4、旋耕机的构造与原理 5、灭茬机和秸秆还田机的构造与原理 6、深松机具 7、整地机械 第六节 p 深松机具 深松的目的: ü 1 、破坏长期耕翻形成的坚硬犁底层,加深耕作层, 有利于蓄水、排水和作物根系发展。 2 、改善土壤结构,可将大量空气带入土层深处, 增加土壤的透气性,改善作物根系的生长环境,促 进深层土壤熟化。 ü p ü 深松机具的种类: 深松犁、层耕犁、深松联合作业机、全方位深松 机。 第六节 p 深松机具 深松犁 第六节 p 深松机具 层耕犁 第六节 p 深松机具 深松联合作业机 第六节 p 深松机具 全方位深松机 第六节 p 深松机具 深松铲是深松机的主要工作部件,由铲头、立柱两 部分组成。 第二章 土壤耕作机械 【主要内容】 1、概述 2、耕层土壤的物理学性质 3、铧式犁的构造与原理 4、旋耕机的构造与原理 5、灭茬机和秸秆还田机的构造与原理 6、深松机具 7、整地机械 第七节 整地机械 第七节 p 整地机械 ü ü ü ü ü 整地的目的: 1、消除耕地后土垡间的大空隙; 2、进一步松碎土壤; 3、平整地表,压实表土; 4、混合肥料、除草剂等; 5、机械出草等。 总之,整地是为播种、插秧及作物生长 创造良好的土壤条件。 影片 钟 整地机械 8分 第七节 p 整地机械 ü ü ü ü ü ü 整地的农艺要求: 整地后地表平整、土粒细碎; 整地深度应符合农艺要求,且均匀一致; 形成上松下实的土壤状态; 不应有漏耙、漏压的现象; 水田整地起浆、打糊好,并能覆盖绿肥和杂草; 地表成形符合播种条件。 第七节 p 整地机械 Secondary tillage equipment 分类: Disk harrow Rolling harrow Roller Light loosener Tooth harrow 以及各种表土平整机具等。Land smoother GreenLeaf 第七节 p ü 整地机械 圆盘耙 功用:犁耕后碎土和平整地表;收获后的浅耕、灭茬;除 草、搅土、混肥;播种前的松土;撒播后的盖种;少耕法 的以耙代耕。 类型: 按挂接形式分:牵引式;悬挂式;半悬挂式。 按耙片直径、重量分:轻型耙;中型耙;重型耙。 按耙组排列形式分:单列耙;双列耙;偏置耙;对置耙 ü ü ü ü 第七节 类 型 整地机械 轻型圆盘耙 15~25 460 10 2~3 适用于中等 壤土的耕后 耙地,播前 松土,也可 用于轻壤土 的灭茬 中型圆盘耙 20~45 560 14 3~5 适用于粘壤 土的耕后耙 地,也可用 于中等壤土 的以耙代耕 重型圆盘耙 50~65 660 18 5 ~8 适用于开荒 地、沼泽地 和粘重壤土 的耕后耙地 ,也可用于 壤土的以耙 代耕 单片耙重/kg 耙片直径/mm 耙 深/cm 牵引阻力/kN/m 适用范围 第七节 整地机械 第七节 p ü 整地机械 圆盘耙的构造 由耙组、耙架、悬挂架和偏角调节机构等组成。牵引式耙 还有液压式(或机械式)运输轮、牵引架和牵引器限位机 构等,射流风机和轴流风机一样吗有的耙上还设有配重箱。 第七节 ü 整地机械 耙组是圆盘耙的主要工作部件,它由耙片、耙轴、间管、 轴承、刮土板、横梁组成。 第七节 ü 整地机械 耙片 1、圆盘的直径D D通常大于耕深a的4倍。即工作时只有 圆盘的下部刃口切土。 圆盘犁:D=ka/cos? k=3~4 圆盘耙:D=ka k= 4~6 国际标准规定: D=300~800mm(级差50mm) 2、圆盘的曲率半径 国际标准规定: 500~700mm(级差50mm) 第七节 ü 整地机械 辅助部件有:耙架;偏角调节机构;配重;牵引、 悬挂装置 第七节 p ü 整地机械 圆盘耙与圆盘犁比较 1、圆盘耙每组耙都由若干个固装在一根方轴上的耙片组成。 工作时所有圆盘都随耙组整体转动。而圆盘犁每个圆盘均 可单独自由转动。 2 、圆盘耙只有偏角 α ,没有倾角 β 。而圆盘犁既有偏角 α ,又有倾角β 。 3、圆盘耙主要用于浅耕碎土(一般在20cm以内)。而圆盘 犁既有较好的碎土能力,又有较好的翻土覆盖能力,耕深 在20cm左右。 ü ü 第七节 p 整地机械 偏角α与倾角β的作用 ü 1 、 ? 角越大 , 则翻 土、碎土性能越强, 耕深越大,但牵引阻 力越大。 ü 2、 ?角的作用是使 凹面不致太陡,以利 土垡上升翻转,减小 工作阻力。 圆盘式工作部件的优缺点 ? ? ? ? ? ? ? ? 优点: 1、因圆盘是圆周滚动摩擦,故使用寿命长; 2、刃口滑切作用强,适合多草根土壤耕作; 3、因圆盘是滚转前进,故工作阻力较小。 缺点: 1、覆盖性能较差,不如铧式梨; 2、作业质量稳定性较差; 3、因单个圆盘工作幅宽较窄,故需一组或多组圆 盘来达到一定的耕宽,则体积、重量较大,不利于 作成悬挂式机组。 第七节 p 整地机械 圆盘耙的工作过程 第七节 p 整地机械 圆盘耙的受力分析 第七节 p 整地机械 圆盘耙组在水平面内的平衡 第七节 p 整地机械 偏置圆盘耙的平衡 第七节 p 整地机械 圆盘耙在垂直面内的平衡 第七节 p ü 整地机械 水田耙 1、射流风机和轴流风机一样吗功用:水田——耕后碎土、平地、起浆。 旱田——表土疏松,下层压实。 2、类型:悬挂式——水田作业灵活 ü 第七节 p ü 整地机械 工作部件 耙组:星型耙 缺口耙 轧滚:1、实心直轧滚 ü 2、空心直轧滚 3、百叶浆轧滚 4、螺旋轧滚 第七节 p ü 整地机械 其他表土耕作机械 齿耙:常用的有钉齿耙和弹齿耙。 第七节 整地机械 第七节 p ü 整地机械 其他表土耕作机械 器:多为牵引式。 第七节 p ü 整地机械 其他表土耕作机械 松土除草机 THE END

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