1、12一、类型一、类型3456第四章第四章 耕整机械耕整机械7小型微耕机小型微耕机8910113-1土土垡垡的的翻转过程翻转过程1、耕整机械、耕整机械耕地机械耕地机械铧式犁、圆盘犁、旋耕楸铧式犁、圆盘犁、旋耕楸整地机械整地机械耙、旋耕机耙、旋耕机2、耕地的目的、耕地的目的1）表面风化、板结、失去肥力表面风化、板结、失去肥力2）地表有杂草，将其覆盖，增加绿肥地表有杂草，将其覆盖，增加绿肥3）将病虫害埋入土中将病虫害埋入土中4）改善土壤改善土壤“三相三相”结构结构要求：切、碎、翻、覆要求：切、碎、翻、覆免耕法免耕法犁体曲面：对土壤进行加工，切、碎翻、覆犁体曲面：对土壤进行加工，切、碎翻、覆12一、铧
2、式犁体工作原理一、铧式犁体工作原理1、二面楔子二面楔子工作原理工作原理由两个面，一个刃口组成。由两个面，一个刃口组成。楔刃垂直于前进方向：楔刃垂直于前进方向：裂纹随角度的增大而增加，使土壤松碎、断裂（裂纹随角度的增大而增加，使土壤松碎、断裂（碎土角碎土角）楔刃垂直于地面：楔刃垂直于地面：将土壤推向一边（将土壤推向一边（推土角推土角）楔刃与前进方向一致：楔刃与前进方向一致：翻土作用（翻土作用（翻土角翻土角）13一、铧式犁体工作原理一、铧式犁体工作原理2、三三面楔子面楔子工作原理工作原理三个面（三个面（1个工作面、个工作面、2个支承面）个支承面）两个刃（铧刃、胫刃）两个刃（铧刃、胫刃）三个角（三个
3、角（、）在工作过程中，角度都不断变化（增加），使其翻、推、碎在工作过程中，角度都不断变化（增加），使其翻、推、碎土能力不断增加。土能力不断增加。注意：楔刃与前进方向成钝角。注意：楔刃与前进方向成钝角。切出来的土条称作：切出来的土条称作：土垡土垡14二、土垡的翻转：二、土垡的翻转：假设条件：土块由铧刃、胫刃切出（立方块），始终假设条件：土块由铧刃、胫刃切出（立方块），始终1）不离开地面；不离开地面；2）土块不变形、不破碎；）土块不变形、不破碎；3）土块不侧移。）土块不侧移。翻垡理论：总有一边不离开地面，逐渐翻转。翻垡理论：总有一边不离开地面，逐渐翻转。实际上：当粘性大、水多、草多时，接近理想状态
4、；实际上：当粘性大、水多、草多时，接近理想状态；当砂多时，会碎、会离开地面、有侧移，与条件不符。当砂多时，会碎、会离开地面、有侧移，与条件不符。15二、土垡的翻转：二、土垡的翻转：(两块都右移了一个两块都右移了一个a，对应的，对应的B投影点仍为间隔投影点仍为间隔b）a耕深；耕深；b耕宽耕宽16三、土垡的宽深比：三、土垡的宽深比：Kb/a立垡、回垡：是实际工作中常出现的现象，由于设计不当引起。立垡、回垡：是实际工作中常出现的现象，由于设计不当引起。（耕宽与耕深比例不合理）（耕宽与耕深比例不合理）理想的翻垡：理想的翻垡：k1.27临界位置：临界位置：k=1.27出现回垡：出现回垡：k1.2717三
5、、土垡的宽深比：三、土垡的宽深比：稳定条件：稳定条件：k1.27（覆土角（覆土角52才稳定）才稳定）注意：砂质土不受此限，可以小于注意：砂质土不受此限，可以小于1.27意义：意义：1、设计时，确定耕宽的依据（系列）；、设计时，确定耕宽的依据（系列）；2、使用时，指导调整耕深。、使用时，指导调整耕深。183-2犁体曲面的形成原理犁体曲面的形成原理点的运动点的运动线；线的运动线；线的运动面；面的运动面；面的运动体体直线的运动直线的运动直纹面；曲线的运动直纹面；曲线的运动非直纹面非直纹面铧部：输送作用铧部：输送作用胸部：碎土作用胸部：碎土作用翼部：翻土作用（翼部：翻土作用（）19一、水平直元线形成的
6、犁体曲一、水平直元线形成的犁体曲面面直纹面：直纹面：1、曲面的构成线、曲面的构成线水平直线（元线、母线）水平直线（元线、母线）2、导线（曲导线）：元线上某一定点沿此线运动（空间曲线）、导线（曲导线）：元线上某一定点沿此线运动（空间曲线）形状：包络抛物线形状：包络抛物线+一段直线一段直线 位置：翻土或碎土为主位置：翻土或碎土为主3、运动规律：推土角、运动规律：推土角=fz取曲线的不同部分，效果亦不一样，在胸部时，也在翼部，既影取曲线的不同部分，效果亦不一样，在胸部时，也在翼部，既影响碎土性能，亦影响翼部翻土性能。响碎土性能，亦影响翼部翻土性能。20二、倾斜直元线形成的犁体曲面：二、倾斜直元线形成
7、的犁体曲面：1、元线、元线倾斜的直元线（保持直线，但不与任一面平行）倾斜的直元线（保持直线，但不与任一面平行）2、导线、导线水平迹线（折线，两段或三段）水平迹线（折线，两段或三段）有过曲线，但现一般为折线有过曲线，但现一般为折线3、运动规律、运动规律与三个坐标面的夹角变化与三个坐标面的夹角变化=f(x)=f(y)=f(z)例：通用型犁例：通用型犁21三、曲元线形成的犁体曲面：三、曲元线形成的犁体曲面：多用于翻土型，一般多用圆弧、椭圆的一部分，有的用抛物线作元线；多用于翻土型，一般多用圆弧、椭圆的一部分，有的用抛物线作元线；、1、2均不变（曲线形状不变），均不变（曲线形状不变），变。变。22四、
8、曲线族构成的犁体曲面：四、曲线族构成的犁体曲面：由土垡的要求，使曲线随之变化。由土垡的要求，使曲线随之变化。样板曲线族；样板曲线族；翻土曲线族（横曲线）；翻土曲线族（横曲线）；推土曲线族；推土曲线族；碎土曲线族。碎土曲线族。曲线族本身并没有什么规律，是经验设计，以曲线族本身并没有什么规律，是经验设计，以前多用泥塑法。前多用泥塑法。233-3水平直元线犁体曲面的设计水平直元线犁体曲面的设计要求：减少阻力（北方为主）要求：减少阻力（北方为主）高速犁，常速犁高速犁，常速犁 7km/h水平直元线犁体曲面水平直元线犁体曲面：1）构成线构成线2）构成线的运动规律构成线的运动规律3）导线的形状与位置导线的形
9、状与位置24一、主要参数选择：一、主要参数选择：（一）曲导线的形状和参数（一）曲导线的形状和参数1）导线形状（参数）导线形状（参数）2）导线所在平面的位置（距离铧尖的位置）导线所在平面的位置（距离铧尖的位置）3）=f(z)形状：两段形状：两段（直线（直线S、包络抛物线）、包络抛物线）（YOZ垂直于水平面）垂直于水平面）1、高度：、高度：比最高点低比最高点低02cm 2、开度、开度L：L大：平坦，阻力小，碎土性能大：平坦，阻力小，碎土性能（翻土型）（翻土型）L小：直立，阻力大，碎土性能小：直立，阻力大，碎土性能（碎土型）（碎土型）3、犁铧安装角、犁铧安装角=1530大：土垡受挤压作用大，阻力大：
10、土垡受挤压作用大，阻力（碎土型）（碎土型）小：土垡受挤压作用小，阻力小：土垡受挤压作用小，阻力（翻土型）（翻土型）25一、主要参数选择：一、主要参数选择：4、直线段、直线段S=2-7cm耕深耕深a18cm，S=5-7，长，平坦，阻力小（翻土型），长，平坦，阻力小（翻土型）耕深耕深a18cm，SFf其中：其中：F是土壤对残差的阻力分力是土壤对残差的阻力分力:F=T.COS 0=N.tg(90-0)Ff是刀对残差的摩擦力：是刀对残差的摩擦力：Ff=N.f=N.tg （残差与铧刃摩擦角（残差与铧刃摩擦角 max=45）所以：所以：090-一般：一般：=36（翻）（翻）-45（碎）（碎）045常速犁（
11、常速犁（7km/h）036高速犁（使分速度与常速犁相等）高速犁（使分速度与常速犁相等）29一、主要参数选择：一、主要参数选择：2、元线角的变化规律、元线角的变化规律（1）从）从0min按直线变化按直线变化碎土型：碎土型：min=0-（1-2），不离地），不离地翻土型：翻土型：min=0-（2-4），不离地），不离地窜垡型：窜垡型：0不变，离地不变，离地（2）从）从min-max30一、主要参数选择：一、主要参数选择：a、碎土型：、碎土型：max=min+2931一、主要参数选择：一、主要参数选择：b、翻土型：、翻土型：max=min+714P抛物线焦点至准线距离。抛物线焦点至准线距离。32二二
12、、犁体曲面的绘制犁体曲面的绘制（一）正视图的绘制（一）正视图的绘制1、铧刃线、铧刃线AB由土壤及耕作要求知耕深由土壤及耕作要求知耕深a，定出，定出K值，计算出值，计算出b1按国家标准选取按国家标准选取bb=b1+b12.5cmb1b:粘土，开荒时覆盖好粘土，开荒时覆盖好2、胫刃线、胫刃线BC南方系列犁：南方系列犁：C靠右边，因为土壤有靠右边，因为土壤有自然休止角；自然休止角；北方系列犁：北方系列犁：C靠左边，因为有前犁靠左边，因为有前犁刀。刀。偏移量：偏移量：1cmH=b2cm粘土粘土-砂土砂土+33二二、犁体曲面的绘制犁体曲面的绘制3、最高点、最高点D（B1垂直上去）垂直上去）4、E点用作图
13、法求点用作图法求34二二、犁体曲面的绘制犁体曲面的绘制（二）俯视图的绘制（二）俯视图的绘制1、在正视图中定出元线、在正视图中定出元线1-1,2-2,3-3，2、俯视图中画出导线（及侧视图）、俯视图中画出导线（及侧视图）由高度定出侧视图点，由高度定出侧视图点，再投回俯视图再投回俯视图3、在俯视图上、在俯视图上i和真实长和真实长4、在侧视图上作铧宽，找出、在侧视图上作铧宽，找出FK高度高度三、犁体曲面的工作性能三、犁体曲面的工作性能1、碎土性能、碎土性能2、翻土性能曲线、翻土性能曲线3、样板曲线、样板曲线四、展开图四、展开图353-4倾斜倾斜直元线犁体曲面的设计直元线犁体曲面的设计主要适用于南方水
14、田系列主要适用于南方水田系列解析法的好处：建立数学模型，结论唯一；解析法的好处：建立数学模型，结论唯一；缺点：理论证明好的未必最好缺点：理论证明好的未必最好363-5高速高速犁体曲面犁体曲面一、发展高速犁的优点一、发展高速犁的优点常速：常速：7km/h；为提高工作效率；为提高工作效率二、设计难点：二、设计难点：1、常用犁高速作业、常用犁高速作业（1）阻力大：犁耕阻力与速度的平方成正比）阻力大：犁耕阻力与速度的平方成正比（2）侧向分速度太大：将土块抛得太远）侧向分速度太大：将土块抛得太远 垂直分速度太大：沟深，土垡落在犁的后面垂直分速度太大：沟深，土垡落在犁的后面2、对高速犁的设计要求、对高速犁
15、的设计要求（1）阻力不应增加太大）阻力不应增加太大（2）土垡侧移距离应与常速犁近似）土垡侧移距离应与常速犁近似三、参数选取三、参数选取（1）推土角）推土角前面比常速犁小（前面比常速犁小（35左右）；后比前小左右）；后比前小5（2）犁体高度比常速犁高）犁体高度比常速犁高（3）碎土角）碎土角比常速犁要小，减小土垡向上加速度比常速犁要小，减小土垡向上加速度2022-12-28华南农业大学 工程学院 杨丹彤37第四章第四章 耕整机械耕整机械2022-12-28华南农业大学 工程学院 杨丹彤38第四章第四章 耕整机械耕整机械2022-12-28华南农业大学 工程学院 杨丹彤39第四章第四章 耕整机械耕整机械
