耕耙犁的设计与试验研究

耕耙犁的设计与试验研究

基于耕种和收获的复合操作是指根据方程式耕种和收获的总结，添加碎土（碎土器），完成农业和收获的复合操作工具。它具有犁耕的耕深和覆盖质量，同时具有旋耕机的碎土性能，生产率高，劳动强度低，成本低，并可充分发挥拖拉机功率，减少机组下地次数，深受广大农户欢迎。耕耙犁由犁体、旋转碎土器及传动机构等组成，碎土器是耕耙犁的主要工作部件之一，其设计的合理性直接影响耕耙犁的工作性能和作业质量。按犁体与碎土器的不同配置，耕耙犁可分为分组立式、分组卧式及整组侧卧式，其中分组立式是较为常见的结构形式。1加强表达刀轴旋转每个碎土器的刀辊轴与地面垂直，且分别安置在犁体的右侧（前进方向），由拖拉机动力输出轴通过链（带）传动和圆锥齿轮传动带动碎土器进行碎土，每一个犁体与一根刀辊轴构成一个耕耙组合体，如图1所示。刀轴按顺时针方向旋转（俯视）。工作时，具有良好碎土性能的犁体以三面楔的方式将土垡切割，沿着犁铧和铧壁曲面升起并反转。当土垡升到犁胸开始反转并至犁翼尾部的瞬时，被刀片从垡背上做水平切削，把反转起来呈块条的土垡切碎成土块抛向右边的耕沟中，从而达到耕翻和碎土目的。刀片对土垡的运动方向与犁壁的翻垡方向是一致的，刀片在犁体翻耕的土垡的背后进行动态切削，有利于土垡的覆盖。切除犁翼壁部，将刀片尽量靠近犁壁，使土垡在运动中处于离地最高状态时立即进行动态切削，更有利于土垡的翻转和减少切土消耗功率。其作业过程如图2所示。2采用支架和刀辊的配置和参数选择2.1发挥应力作用选用铧式犁“碎土型”或“通用型”犁体。在犁体尾部切除翼部，装一立式碎土器。犁壁切除部位要参考犁体曲线，以保证切除后的犁体能够正常翻垡。应防止因切除过多而产生窜垡、漏垡、甚至不能翻垡等现象。犁壁与各刀尖的间隙应保持在10～20mm范围内，并趋于一致。2.2刀辊轴测量角度作业质量x、y和l刀辊是碎土器的主要工作部件，刀辊上部与传动系统相连，刀辊下部上连接一组刀片，用于碎土。刀辊轴与犁体之间的相对位置直接影响耕耙犁的作业质量。通常以刀辊轴中心与铧尖的相对位置用x、y和L表示（如图3所示，x为刀辊轴中心与铧尖的纵向距离，mm;y为刀辊轴中心与铧尖的横向距离，mm;L为刀辊轴中心到铧壁翼部延长线的垂直距离，mm;a为耕深，mm）。x、y值过小会影响作业质量，过大则增加功能消耗。当L=0.5a时，碎土效果及覆盖效果最好，但考虑应尽量使碎土少抛向未耕地及减少碎土功耗等因素，通常取0<L<a/2。2.3土厚度的确定只要使犁体耕出的土垡整个厚度都处于刀片同转切削范围内即可。土垡厚度决定于最大耕深以及土壤在翻后的膨松程度。刀辊回转半径小，有利于平衡和减少功耗，一般取150～180mm。刀辊轴的回转方向采用顺时针方向旋转（俯视）。2.4离沟底、回采后的积分离沟刀辊垂直方向切土范围取决于要求的碎土深度，通常用最高刀片中心线与最低刀片中心线的高度差Δh（Δh=h1-h2）来表示，其中h1为最低刀片中心线离沟底高度，h2为最高刀片中心线离沟底高度（如图4所示）。一般取Δh>b（犁体幅宽）。对于要求耕后表层碎土率高于低层的机具，应取较大的h1和足够大的h2值。Δh过大会对刀辊轴的强度产生不利影响。2.5刀辊转速的影响刀辊转速愈高，每回转切削面的刀片数愈多，碎土效果愈好，但功率消耗也随之增大，尤其是刀辊的转速对功耗的影响更大。已有产品的刀辊的转速为500r/min左右，每回转切削面装1把刀。为提高碎土效果，可适当增加回转切削面的刀片数量，但要防止造成缠草和堵塞。在单铧犁上采用多刀低速的刀辊；耕幅较大犁体采用多刀、低速，如有的耕耙犁刀辊每回转切削面装3把刀，转速为220r/min。3工作负载设计3.1径向小角度刀立式耕耙犁刀片有径向刀片、径向组合刀片和轴向螺旋刀片3种。国内产品多采用径向刀片，其特点是：刀片对运动的土垡进行无支撑切割，以砍切为主，刀片的滑切角应小；采用侧刀为径向直线的刀片可获得较好碎土性能；采用弧线形侧刀刃可防止缠草；刀片不起翻土作用，可不带弯头（即正切刃），以减少碎土功耗。3.2均匀布置研发胶片刀片在轴上应呈螺旋线排列，并符合下列原则：1）在轴向投影圆周上应均匀布置刀片；2）沿周向上下相邻刀片间夹角尽可能大；3）采用多头螺旋线在一个轴上安装2～3把刀，应使其夹角相等。3.3固定切分布的方法常用的刀片固定方式是将刀片插入刀座并用螺钉固紧，刀座焊在刀管轴上。刀座有全套式、半套式和无套式3种，后者多用在大型耕耙犁上。3.4