课题3耕地机械使用(1)

1、铧式犁耕机组运输状态铧式犁耕机组运输状态一一 矩形土垡的翻转过程矩形土垡的翻转过程理想土垡的翻转过程（假设不变形）：简称滚垡理想土垡的翻转过程（假设不变形）：简称滚垡a 土垡翻转的目的是为了彻底的翻扣地土垡翻转的目的是为了彻底的翻扣地表杂草和病虫害，表杂草和病虫害，实现土垡的稳定铺放既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。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是取决于曲面的设计参数。 二二 矩形土垡宽深比矩形土垡宽深比K的确定的确定耕

2、作时：土垡断面深度为耕作时：土垡断面深度为a a，宽度为，宽度为b b1 1、b b2 2、b b3 3，在翻转到某个时刻为土垡的临界状态。在翻转到某个时刻为土垡的临界状态。 回垡临界稳定铺放b1ab2aab3临界状态时，宽深比临界状态时，宽深比k k（b/a=kb/a=k）满足的关系如）满足的关系如下下 ：ABCABCADEADE故有对应故有对应边成比例，并设边成比例，并设b/a=kb/a=k，则导出：则导出： AB/AC=AE/DE baAB22A C = b ， A E = b ，ED=ak4-k2-1=0 k1.27k1.27 baABCDEb结论结论1 1：在耕深不变的情况下，耕宽的

3、改变可对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。土垡的稳定铺放产生重要的影响。结论结论2 2：通过正确的确定土垡的尺寸，决定犁体通过正确的确定土垡的尺寸，决定犁体 曲面的大小和形状，以保证土垡的稳定曲面的大小和形状，以保证土垡的稳定 铺放。铺放。应用：实际上土壤是不均质的，土垡在翻实际上土壤是不均质的，土垡在翻 转过程中是要变形的，有的变形很转过程中是要变形的，有的变形很 严重，严重，K K取值：取值： 含水率高的粘重土壤变形较小，含水率高的粘重土壤变形较小， k1.27k1.27， 对沙质土，土壤很难成形，犁体通过后对沙质土，土壤很难成形，犁体通过后 立刻堆积，立刻

4、堆积，k1.27k1.27，一般，一般k=1k=1。三、三、 窜垡过程窜垡过程土垡在土垡在“窜垡型窜垡型”犁体曲面上的运动过程与前述滚犁体曲面上的运动过程与前述滚垡过程不同。当土垡被犁体的铧刃和胫刃切开后垡过程不同。当土垡被犁体的铧刃和胫刃切开后（切），（切），不是绕某一棱角滚翻，而是沿着得体曲面不是绕某一棱角滚翻，而是沿着得体曲面向上窜升向上窜升（窜），（窜），同时略有扭转和侧移。当土垡上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，并腾空翻转窜到一定高度后，扭转和弯曲加大，并腾空翻转（扣）（扣）。土垡离开犁壁后，在重力和落地后的撞击。土垡离开犁壁后，在重力和落地后的撞击作用下

5、，土垡内的剪切裂纹发生断裂，并形成较短作用下，土垡内的剪切裂纹发生断裂，并形成较短的垡块，称为断条。的垡块，称为断条。四、高速犁体曲面四、高速犁体曲面1. 犁耕速度提升方法犁耕速度提升方法（1）增加机具的工作幅宽：）增加机具的工作幅宽：（2）提高机组的耕作速度：增加耕速比加大耕作幅宽更）提高机组的耕作速度：增加耕速比加大耕作幅宽更 为有利。为有利。 优点：可采用耕幅较窄的犁，从而降低金属耗量；优点：可采用耕幅较窄的犁，从而降低金属耗量； 减小购置费用，可采用轻型的轮式拖拉机（减小购置费用，可采用轻型的轮式拖拉机（不但可不但可 减小轮胎下陷量，降低胎轮的滚动阻力，减小胎轮对耕减小轮胎下陷量，降低

6、胎轮的滚动阻力，减小胎轮对耕 层土壤的压实和破坏程度层土壤的压实和破坏程度）。）。 还可提高机组对不平地面的适应性，改善机组的机动性。还可提高机组对不平地面的适应性，改善机组的机动性。四、高速犁体曲面四、高速犁体曲面2. 犁耕速度犁耕速度50年代一般耕速为年代一般耕速为46kmh；60年代提高到年代提高到79kmh；目前高速犁的耕速为目前高速犁的耕速为810kmh，有的可达，有的可达12kmh；近几十年，大约每近几十年，大约每10年可提高耕速年可提高耕速3kmh。高速型犁体曲面的研究工作，已引起国外的普遍重视。高速型犁体曲面的研究工作，已引起国外的普遍重视。3.高速型犁体曲面的基本要求高速型犁

7、体曲面的基本要求 常速犁（耕速在常速犁（耕速在7kmh以下）用于高速作以下）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。远，犁沟太宽，还会导致阻力陡增。3.高速型犁体曲面的基本要求高速型犁体曲面的基本要求耕速与牵引阻力有以下关系：耕速与牵引阻力有以下关系：式中式中 Pv在耕速在耕速v（kmh）时的牵引阻力（）时的牵引阻力（kN）；）； P在耕速为在耕速为4.83kmh时的牵引阻力（时的牵引阻力（kN）；）； V犁耕速度（犁耕速度（kmh）。）。2007. 083. 0vppv4.高速型犁面的特点高速型犁面的特点犁体较

8、长，铧刃角较小，纵剖和横剖曲线族较为平坦，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；犁翼部分后掠和扭曲较大；使土壤的垂直与侧向分速不致比常速增大过多，并改善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；翻垡性能；犁体的最大高度也略高于常速犁，使土垡不致在高速时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；飞越项边线；五、犁体三面楔工作原理五、犁体三面楔工作原理 犁体曲面是由犁铧和犁壁所形成的曲面。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。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

9、体曲面简化成由几个简单的两面楔（工作面和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。支承面）复合成的一个三面楔。两面楔起土两面楔起土 两面楔推土两面楔推土 两面楔翻土两面楔翻土 三面组合楔起土壤的作用三面组合楔起土壤的作用 六、犁体曲面的形成原理六、犁体曲面的形成原理1.水平直元线法形成犁面的原理水平直元线法形成犁面的原理2.倾斜直元线法形成犁体曲面的原理倾斜直元线法形成犁体曲面的原理3.曲元线法形成犁体曲面的原理曲元线法形成犁体曲面的原理4.数字解析设计：建模、优化、计算机处理数字解析设计：建模、优化、计算机处理5.高速型犁体：可以从常速的熟地型（碎土高速型犁

10、体：可以从常速的熟地型（碎土 型）、通用型和翻垡犁体通型）、通用型和翻垡犁体通 过试验过试验 和个性设计出来，使之适应高速作和个性设计出来，使之适应高速作。七、减小犁的牵引阻力的措施七、减小犁的牵引阻力的措施1.概念：犁的牵引阻力是指土壤作用在犁上的总阻力沿前概念：犁的牵引阻力是指土壤作用在犁上的总阻力沿前进方向的水平分力。进方向的水平分力。 特点：（特点：（1）犁耕阻力直接关系到耕地机组的动力）犁耕阻力直接关系到耕地机组的动力 性和经济性。是犁的主要性能指标之一。性和经济性。是犁的主要性能指标之一。 （2）在满足作业要求的情况下，应尽量减）在满足作业要求的情况下，应尽量减 小牵引阻力。小牵引

11、阻力。 （3）犁的牵引阻力的计算，不仅是强度）犁的牵引阻力的计算，不仅是强度 核算的依据，同时也是合理配置机组动力核算的依据，同时也是合理配置机组动力 的依据。的依据。2.减少牵引阻力的途径减少牵引阻力的途径（1）机务技术措施）机务技术措施a.选择适耕期选择适耕期 选择土壤含水量适宜、残根腐烂选择土壤含水量适宜、残根腐烂适度的时间进行耕地。此时土壤的强度较小，适度的时间进行耕地。此时土壤的强度较小，易于松散破碎，可减少牵引力。易于松散破碎，可减少牵引力。b.保持铧尖和铧刃锐利保持铧尖和铧刃锐利 锐利的铧尖和铧刃，切锐利的铧尖和铧刃，切割破碎的能力强，刺入并切开土壤时所受的割破碎的能力强，刺入并

12、切开土壤时所受的阻力较小，因此，勤摩铧刃和勤换犁铧，保阻力较小，因此，勤摩铧刃和勤换犁铧，保持铧尖和铧刃锋利，可以显著地减少犁的牵持铧尖和铧刃锋利，可以显著地减少犁的牵引力。引力。c.减少摩擦力减少摩擦力 保持犁体曲面以及侧板、犁底、轮子等与保持犁体曲面以及侧板、犁底、轮子等与土壤接触的部分光洁平滑（例如，犁闲置时，在这土壤接触的部分光洁平滑（例如，犁闲置时，在这些地方涂上废机油或黄油，不使生锈；不以铁锤敲些地方涂上废机油或黄油，不使生锈；不以铁锤敲击犁体曲面等）。减少犁与土壤之间的摩擦，可以击犁体曲面等）。减少犁与土壤之间的摩擦，可以减少犁的牵引力。减少犁的牵引力。d.正确装配零件正确装配零

13、件 犁铧、犁壁、犁侧板等工作部件安装的犁铧、犁壁、犁侧板等工作部件安装的位置正确，接缝严密，犁体上埋头螺钉与安装件表位置正确，接缝严密，犁体上埋头螺钉与安装件表面平坦光滑，减少对土垡的阻碍，让土垡顺利滑动，面平坦光滑，减少对土垡的阻碍，让土垡顺利滑动，可以减少犁的牵引力。可以减少犁的牵引力。e正确调整牵引线正确调整牵引线 在前面曾阐明当牵引线在纵向铅垂在前面曾阐明当牵引线在纵向铅垂面上的倾角面上的倾角T和水平面上的偏角和水平面上的偏角T，调整到一适宜的，调整到一适宜的位置，即调整到使位置，即调整到使T和和T分别等于其摩擦角时，犁的分别等于其摩擦角时，犁的牵引阻力最小。因此，在耕地时，正确调整牵

14、引线，牵引阻力最小。因此，在耕地时，正确调整牵引线，也是减少牵引力的重要方法之一。也是减少牵引力的重要方法之一。2.设计制造方面的措施设计制造方面的措施a a良好的犁体曲面设计是减少阻力的重要因素。良好的犁体曲面设计是减少阻力的重要因素。 对土壤的挤压较小，土垡能在犁面上顺利滑过；对土壤的挤压较小，土垡能在犁面上顺利滑过； 在翻垡过程中，垡片重心的提升高度小，因而位能在翻垡过程中，垡片重心的提升高度小，因而位能 变化小；变化小； 土垡在翻转过程中发生的位移小；土垡在翻转过程中发生的位移小； 土垡运动时的绝对速度小，所消耗的动能小。这土垡运动时的绝对速度小，所消耗的动能小。这 样，所需的牵引力也

15、就较小。样，所需的牵引力也就较小。2.设计制造方面的措施设计制造方面的措施b b用两种软硬不同的材料制造犁铧，使刃口能够自己磨锐，用两种软硬不同的材料制造犁铧，使刃口能够自己磨锐，这种自磨刃犁铧经过热处理后，表面部分的材料硬度和耐这种自磨刃犁铧经过热处理后，表面部分的材料硬度和耐磨性很大，背面的材料则较软，不耐磨。这样，当犁铧在磨性很大，背面的材料则较软，不耐磨。这样，当犁铧在耕地时，表面磨损慢，背面磨损快，因而可以使刃口始终耕地时，表面磨损慢，背面磨损快，因而可以使刃口始终保持锋锐。保持锋锐。自磨锐技术自磨锐技术2.设计制造方面的措施设计制造方面的措施c c采用非金属特殊材料。目前有些国家已

16、用特制的塑料薄膜采用非金属特殊材料。目前有些国家已用特制的塑料薄膜敷贴在犁壁上，此种塑料与土壤的摩擦系数很小，且甚耐敷贴在犁壁上，此种塑料与土壤的摩擦系数很小，且甚耐磨，这样可以减少犁的阻力磨，这样可以减少犁的阻力 八、八、 铧式犁的总体配置铧式犁的总体配置总耕幅根据拖拉机的有效牵引力总耕幅根据拖拉机的有效牵引力P P来确定。来确定。假设所在地区的土壤耕作比阻为假设所在地区的土壤耕作比阻为k k，要求的耕深，要求的耕深为为a a，单个犁体的幅宽为单个犁体的幅宽为b b，则犁的铧数（多铧犁，则犁的铧数（多铧犁的犁体数）可用下式算出：的犁体数）可用下式算出： P Pnkab nkab n n取整数

17、。取整数。1.耕宽和铧数的确定耕宽和铧数的确定土壤耕作比阻为土壤耕作比阻为k： 土壤强度、土壤坚实度（贯入度）、土壤强度、土壤坚实度（贯入度）、 土壤剪切强度土壤剪切强度犁耕牵引阻力犁耕牵引阻力耕作时，作用在犁上的总阻力的耕作时，作用在犁上的总阻力的 纵向水平分力。该力与拖拉机前纵向水平分力。该力与拖拉机前 进方向相反，可由拖拉机的牵引进方向相反，可由拖拉机的牵引 力来平衡。力来平衡。犁耕土壤比阻犁耕土壤比阻单位耕作横断面上的纵向单位耕作横断面上的纵向 水平分力。（水平分力。（kg/cm2，或，或 N/cm2）2. 犁体间距犁体间距2. 犁体间距犁体间距多铧犁相邻两犁体间的间距是犁的一个重要参

18、数。多铧犁相邻两犁体间的间距是犁的一个重要参数。犁的间距尽量缩小。由纵向间距和配置角来表示。犁的间距尽量缩小。由纵向间距和配置角来表示。 间距太小，没有足够的空间让垡片通过就会造成堵间距太小，没有足够的空间让垡片通过就会造成堵塞；间距太大，则将增加犁的长度，这不仅浪费钢塞；间距太大，则将增加犁的长度，这不仅浪费钢材，对于牵引式犁还将使转弯半径增大，对于悬挂材，对于牵引式犁还将使转弯半径增大，对于悬挂式犁则因重心后移，会影响机组的纵向稳定性。式犁则因重心后移，会影响机组的纵向稳定性。3.拖拉机轮距拖拉机轮距一般的中、小型轮式拖拉机，因受牵引力限制，轮距总是一般的中、小型轮式拖拉机，因受牵引力限制

19、，轮距总是大于犁的耕幅，为此，通常是让拖拉机一侧的轮子走在犁大于犁的耕幅，为此，通常是让拖拉机一侧的轮子走在犁沟内；沟内；拖拉机的轮胎内侧在横的方向应与沟墙保持拖拉机的轮胎内侧在横的方向应与沟墙保持=12cm=12cm的间的间隙；隙；犁的阻力中心应处于拖拉机的中心线上（或很靠近）。这犁的阻力中心应处于拖拉机的中心线上（或很靠近）。这样可使机组具有较好的牵引稳定性。样可使机组具有较好的牵引稳定性。3.拖拉机轮距拖拉机轮距Br=B+E+2+b/23.拖拉机轮距拖拉机轮距如若差距较大应对拖拉机轮距进行调整使之符合下列关如若差距较大应对拖拉机轮距进行调整使之符合下列关系式：系式： B Br r=B+E

20、+2+b/2=B+E+2+b/2 此处此处BrBr是拖拉机倾斜后的轮距投影，是拖拉机倾斜后的轮距投影，b b4 4是阻力是阻力中心与胫刃边的距离，中心与胫刃边的距离，b b为单铧幅宽。为单铧幅宽。 3.拖拉机轮距拖拉机轮距对于轮子不能进入犁沟内的履带拖拉机或后轮是两轮并对于轮子不能进入犁沟内的履带拖拉机或后轮是两轮并联的大型轮式拖拉机，当轮子或履带在未耕地上时，轮联的大型轮式拖拉机，当轮子或履带在未耕地上时，轮胎或履带外侧与沟墙线保持的距离胎或履带外侧与沟墙线保持的距离应不小于应不小于10cm10cm，以免压塌沟墙。这时，犁的阻力中心，亦应处于拖拉机以免压塌沟墙。这时，犁的阻力中心，亦应处于拖拉机的中心线附近，以免产生偏转力矩。的中心线附近，以免产生偏转力矩。3.拖拉机轮距拖拉机轮距4. 第一铧的配置第一铧的配置第一铧的横向位置第一铧的横向位置: :无论是轮子走在沟内的机无论是轮子走在沟内的机 组，或履带走在未耕地上的组，或履带走在未耕地上的 机组，第一铧的横向位置均机组，第一铧的横向位置均