土壤耕作机械课件

第二章土壤耕作机械第二章土壤耕作机械土壤耕作机械课件一、土壤耕作概述二、耕层土壤的物理学性质三、铧式犁的构造与原理四、旋耕机的构造与原理主要内容一、土壤耕作概述主要内容第一节土壤耕作概述第一节土壤耕作概述精细耕作：传统方式，但不是精细农业保护性耕作：少耕、免耕、保水耕作耕种一体化：一机多用一、耕作方法耕作方法的变迁精细耕作：传统方式，但不是精细农业保护性耕作：少耕、免耕、保少耕：在常规耕作基础上减少土壤耕作次数和强度的一种保护性土壤耕作体系。如：以耙代耕，以旋耕代犁耕，板田播种。免耕：是保护性耕作的主要方式，它是免除土壤耕作，利用免耕播种机在作物残茬地表直接进行播种，或对作物秸秆和残茬进行处理后直接播种的一类耕作方法。保水耕作：对土壤表层进行疏松、浅耕，防止或减少土壤水分蒸发的一类保护性耕作方法。如：浅旋耕、浅耙、中耕除草。一、耕作方法几种保护性耕作技术少耕：在常规耕作基础上减少土壤耕作次数和强度的一种保护性土壤（一）耕地机械：对整个耕作层进行耕作

如：铧式犁、圆盘犁（二）整地机械：对耕作后的浅层表土再进行耕作

牵引型：水田耙、圆盘耙等各种耙驱动型：旋耕机、机耕船

二、土壤耕作机械的种类动力来源（一）耕地机械：对整个耕作层进行耕作二、土壤耕作机械的种类动全悬挂式铧式犁全悬挂式铧式犁双向圆盘犁双向圆盘犁42片液压偏置轻耙（圆盘耙）42片液压偏置轻耙（圆盘耙）旋耕机旋耕机湖北－12B型机耕船湖北－12B型机耕船第二节耕层土壤的物理学性质第二节耕层土壤的物理学性质土壤物理学性质↓土壤作业阻力↓机具功率消耗为什么要研究土壤的物理学性质？土壤物理学性质为什么要研究土壤的物理学性质？认识土壤土壤：是指覆盖于地球陆地表面，具有肥力特征的，能够生长绿色植物的疏松物质层。土壤是在特定成土条件下，经过漫长的成土过程逐渐发育和形成的历史自然体。土壤组成：固体、液体、气体（固相、液相、气相）

土壤的物理学性质与土壤中的黏粒、有机质含量、含水量及外界环境有关。认识土壤定义：土壤在特定条件下抵抗外力作用的能力，即承受变形或应变的能力。

土壤发生应力应变、结构失效、被压实！车辆前进推力模型：Pφ=F●C+Gtanφ式中：Pφ=土壤对车辆的最大推力。F=车轮的接地面积。C=土壤的黏结力。G=法向载荷。Φ=土壤间的内摩擦角。一、土壤强度

耕作机械切削土壤使之破碎，其能耗与土壤破碎程度成正相关，而土壤破碎的难易程度又与土壤强度成反比，所以破碎黏重而又板结的土壤，其能耗要比破碎砂土大得多。一、土壤强度耕作机械切削土壤使之破碎，其能耗与土壤破

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。二、土壤的坚实度土壤坚实度是表征土壤抗破坏、压缩和摩擦阻力的综合指标。当压缩非密实土壤时，使其压痕的容积为1cm3时所需

耕层土壤在耕作机械工作部件（如犁体、中耕铲等）作用下，往往出现剪切破坏，其剪应力大致服从库伦定律：

A=B+Ctgβ式中A—土壤剪切强度（kN/cm2）；

B—土壤黏结力，是同类粒子间相互结合在一起的作用力；

C—土壤的法向压应力（正应力）；

β—土壤的内摩擦角。三、土壤的抗剪强度耕层土壤在耕作机械工作部件（如犁体、中耕铲等）作用下田间持水量：土壤中所能保持的最大含水量。绝对湿度—见教材P13相对湿度---适合用来比较不同土壤的含水量。旱田适于耕作的土壤相对湿度为40%~60%.土壤过于干硬，土垡难于破碎，犁的牵引阻力大；土壤过于潮湿，土垡呈条状且不易破碎。土壤含水量(watercontentofsoil)是土壤中所含水分的数量。一般是指土壤绝对含水量，即100g烘干土中含有若干克水分，也称土壤含水率。正常含水率：15%~25%四、土壤含水量田间持水量：土壤中所能保持的最大含水量。四、土壤含水量

土壤的凝聚力：土粒之间的结合力。附着力：土壤与耕作部件接触面之间的黏着力。

当摩擦力和附着力大于土壤凝聚力和内摩擦力时，农具的工作表面就会粘土。工作部件表面粘土，不但会使耕作质量变坏，而且会增加牵引阻力。降阻减黏的技术和方法：见教材P15主要有：充注气体或液体、振动法、电渗法、表面改性、表面改形、仿生法。五、土壤的凝聚力和附着力五、土壤的凝聚力和附着力扩展知识仿生技术的发展及应用扩展知识仿生技术的发展及应用第三节铧式犁的构造与原理第三节铧式犁的构造与原理铧式犁外观铧式犁外观铧式犁外观铧式犁外观一、铧式犁的种类及特点按动力：畜力犁、机力犁。按与拖拉机挂结形式：牵引犁、悬挂犁和半悬挂犁。按重量：轻型犁、重型犁。按用途：旱地犁、水田犁、果园犁、灌木---沼泽地犁。铧式犁：以犁铧为主要耕作部件的犁称为铧式犁。分类：一、铧式犁的种类及特点按动力：畜力犁、机力犁。按与拖拉机挂结1、牵引犁——与拖拉机单点挂接，拖拉机对犁只起牵引作用，工作时，机具的重量全部由机具本身来承担。特点：结构先进，转弯半径大，机动性差。一、铧式犁的种类及特点1、牵引犁——与拖拉机单点挂接，拖拉机对犁只起牵引作用，工作2、悬挂犁——通过悬挂架与拖拉机的三点悬挂机械连接，运输状态下，机具的重量全部由拖拉机来承担。特点：结构紧凑、重量轻、机动性强。一、铧式犁的种类及特点2、悬挂犁——通过悬挂架与拖拉机的三点悬挂机械连接，运输状态3、半悬挂犁——运输状态下，机具的重量前部分由拖拉机承担，后半部分由机具承担。

特点：犁体宽、纵向长度大，解决了悬挂犁纵向操作稳定性问题。优点介于牵引犁与悬挂犁之间，比牵引犁结构简单，比悬挂犁稳定性好。一、铧式犁的种类及特点3、半悬挂犁——运输状态下，机具的重量前部分由拖拉机承担，机架牵引悬挂装置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。二、铧式犁的主要部件机架牵引悬挂装置行走限深装置主犁体组成：犁架、主犁体、耕深调二、铧式犁的主要部件二、铧式犁的主要部件1、犁体：铧式犁的主要工作部件，由犁铧、犁壁、犁侧板、犁柱及犁托组成。2、小前犁：位于主犁体左前方，将土垡上层部分土壤、杂草耕起。3、犁刀：装在主犁体和小前犁的前方，沿垂直方向切开土壤，减少主犁体的切土阻力和磨损。4、犁架：空心矩形管焊接架。整个犁的骨架。5、安全装置：当犁碰到意外的障碍时，为防止犁损坏而设置的超载保护装置。二、铧式犁的主要部件1、犁体：铧式犁的主要工作部件，由犁铧、犁壁、犁侧板、犁柱及二、铧式犁的主要部件二、铧式犁的主要部件二、铧式犁的主要部件—犁体犁铧犁壁犁柱滑草板犁架二、铧式犁的主要部件—犁体犁铧犁壁犁柱滑草板犁架二、铧式犁的主要部件—犁体二、铧式犁的主要部件—犁体1、矩形土垡的翻转过程2、矩形土垡宽深比K的确定3、窜垡过程三、铧式犁的翻垡原理1、矩形土垡的翻转过程三、铧式犁的翻垡原理

土垡翻转的目的是为了彻底的翻扣地表杂草和病虫害，实现土垡的稳定铺放（既彻底翻扣，不要出现回垡现象），这是犁体曲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，或者说是取决于曲面的设计参数。

ab三、铧式犁的翻垡原理土垡翻转的目的是为了彻底的翻扣地表杂草和三面楔原理三、铧式犁的翻垡原理三面楔原理三、铧式犁的翻垡原理理想土垡的翻转过程：

a三、铧式犁的翻垡原理理想土垡的翻转过程：a三、铧式犁的翻垡原理1、土垡块在翻转过程中始终保持矩形断面；

2、始终有一个棱角与沟底相接触，既只有滚动而无滑动。——理想土垡的翻转

因为土垡在翻转过程中是要变形的，为了研究的方便，我们作了如下假设：

三、铧式犁的翻垡原理1、土垡块在翻转过程中始终保持矩形断面；2、始终有一个棱角2、矩形土垡宽深比K的确定

我们观察这样一种现象：设土垡断面深度为a，宽度为b1、b2、b3，在翻转到某个时刻为土垡的临界状态。

回垡临界稳定铺放b1ab2aab32、矩形土垡宽深比K的确定我们观察这样一种现象：

当土垡翻转至最终位置时，如果支撑点在右侧，则可保证为稳定铺放，在正上方则为临界状态（不稳定状态），在左侧可产生回垡现象。很显然，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。通过正确的确定土垡的尺寸，决定犁体曲面的大小和形状，以保证土垡的稳定铺放。2、矩形土垡宽深比K的确定当土垡翻转至最终位置时，如果支撑点在右侧，则可保证为稳定

我们以临界状态为研究对象，确定土垡翻转过程中不产生回垡的基本条件，为犁体曲面的设计提供依据。∵△ABC∽△ADE故有对应边成比例，并设b/a=k，则导出：

AB/AC=AE/DEAC=b，AE=b，ED=ak4-k2-1=0

k≈1.27

baABCDEb我们以临界状态为研究对象，确定土垡翻转过程中不产生回

我们称b/a=k为理想土垡的宽深比。实际上土壤是不均质的，土垡在翻转过程中是要变形的，有的变形很严重，含水率高的粘重土壤变形较小，k≥1.27，对沙质土，土壤很难成形，犁体通过后立刻堆积，k≤1.27，一般k=1。2、矩形土垡宽深比K的确定我们称b/a=k为理想土垡的宽深比。实际上土壤是不均3、窜垡过程土垡在“窜垡型”犁体曲面上的运动过程与前述滚垡过程不同。如图2-45所示，当土垡被犁体的铧刃和胫刃切开后，不是绕某一棱角滚翻，而是沿着得体曲面向上窜升，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。土垡离开犁壁后，在重力和落地后的撞击作用下，土垡内的剪切裂纹发生断裂，并形成较短的垡块，称为断条。适合南方地区水田晒垡。3、窜垡过程土垡在“窜垡型”犁体曲面上的运动过程与前述滚四、铧式犁的挂结与调整1、牵引犁的挂结原则2、悬挂犁的挂结原则3、铧式犁的调整4、犁耕作业方法四、铧式犁的挂结与调整1、牵引犁的挂结原则四、铧式犁的挂结与调整904拖拉机四、铧式犁的挂结与调整904拖拉机四、铧式犁的挂结与调整拖拉机链接示意图四、铧式犁的挂结与调整拖拉机链接示意图四、铧式犁的挂结与调整上拉杆升降杆右下拉杆调节链（杆）四、铧式犁的挂结与调整上拉杆升降杆右下拉杆调节链（杆）四、铧式犁的挂结与调整四、铧式犁的挂结与调整四、铧式犁的挂结与调整拖拉机带铧式犁四、铧式犁的挂结与调整拖拉机带铧式犁四、铧式犁的挂结与调整拖拉机带覆膜机四、铧式犁的挂结与调整拖拉机带覆膜机1、牵引犁的挂结原则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上，即三点构成一条直线－－牵引线。动力中心－－挂结点－－阻力中心主要要注意挂结点的位置高低见图2-211、牵引犁的挂结原则犁的挂结点必须在拖拉机的动力中心和犁的阻2、悬挂犁的挂结原则动力中心－－挂结点－－阻力中心成一直线

但是，悬挂机组上的牵引点为虚牵引点。图2－22中的π1和π2点。

π1决定犁的入土性能，π2决定工作性能。

π2、动力中心D、阻力中心Z、前进方向四个因素形成4种牵引状态2、悬挂犁的挂结原则动力中心－－挂结点－－阻力中心成一悬挂犁的四种牵引状态简单的示意图悬挂犁的四种牵引状态简单的示意图3、铧式犁的调整（1）耕深调整：有3种方式---高度调整、力调整、位调整（2）耕宽调整：目的是减少漏耕、重耕。（3）偏牵引调整：调节下悬挂点相对犁架的位置，拖拉机向右偏转时，左悬挂点向右移。（4）纵向水平调整：多铧犁在耕作时，若前后犁体耕深不一致，可通过改变上拉杆的长度来调节。当前浅后深时，缩短上拉杆。（5）横向水平调整：可通过改变拖拉机悬挂机构右提升杆长度来调整，当犁架出现右侧高左侧低时，伸长右提升杆。3、铧式犁的调整（1）耕深调整：有3种方式---高度调整、力3、铧式犁的调整（1）耕深调整（2）耕宽调整（3）偏牵引调整（4）纵向水平调整前后犁体耕深不一致（5）横向水平调整3、铧式犁的调整（1）耕深调整4、犁耕作业方法内翻法外翻法套翻法4、犁耕作业方法内翻法补充：悬挂农具耕作深度的控制基本控制方法有四种：1.浮动控制（高度调节）；2.力控制（力调节）；3.位置控制（位置调节）；4.力位综合控制（力位综合调节）。补充：悬挂农具耕作深度的控制基本控制方法有四种：位置控制农机具依靠自身的限深装置（如限深轮、限深滑板）限制耕深，调节限深装置相对于工作部件底部的高度可以改变耕深位置控制农机具依靠自身的限深装置（如限深轮、限深滑板）限制耕力控制农机具无限深装置。农机具工作时，依靠油缸的油压作用，使农机具的耕作阻力维持一定。它以阻力控制弹簧或负荷控制轴的变化量为自动控制输入信号，调定后若作业过程中阻力有了变化，液压系统将自动调节耕深，以保持耕作阻力不变。力控制农机具无限深装置。农机具工作时，依靠油缸的油压作用，使力位综合控制采用阻力控制作业时，可使拖拉机牵引阻力维持不变，但是遇到土壤比阻变化较大时耕深均匀性不能得到保证，而采用位控制在平坦的地块上作业时，尽管土壤比阻变化较大，而耕深却比较均匀。为了同时避免耕深和牵引阻力变化过大，保证耕深均匀性和发动机负荷在许可范围内变化，可采用力位综合控制。见下图：力位综合控制采用阻力控制作业时，可使拖拉机牵引阻力维持不变，力位综合控制力位综合控制第四节旋耕机的构造与原理第四节旋耕机的构造与原理一、旋耕机的构造及工作过程三、旋耕机的功率消耗与配置主要内容一、旋耕机的构造及工作过程主要内容一、旋耕机的构造及工作过程旋耕机的类型按旋耕刀轴的位置：横轴式（卧式）、立轴式、斜轴式。按与拖拉机的连接方