課題3耕地機(jī)械使用(1)

1、鏵式犁耕機(jī)組運(yùn)輸狀態(tài)鏵式犁耕機(jī)組運(yùn)輸狀態(tài)一一 矩形土垡的翻轉(zhuǎn)過(guò)程矩形土垡的翻轉(zhuǎn)過(guò)程理想土垡的翻轉(zhuǎn)過(guò)程（假設(shè)不變形）：簡(jiǎn)稱(chēng)滾垡理想土垡的翻轉(zhuǎn)過(guò)程（假設(shè)不變形）：簡(jiǎn)稱(chēng)滾垡a 土垡翻轉(zhuǎn)的目的是為了徹底的翻扣地土垡翻轉(zhuǎn)的目的是為了徹底的翻扣地表雜草和病蟲(chóng)害，表雜草和病蟲(chóng)害，實(shí)現(xiàn)土垡的穩(wěn)定鋪放既實(shí)現(xiàn)土垡的穩(wěn)定鋪放既徹底翻扣（不要出現(xiàn)回垡現(xiàn)象）是犁體曲徹底翻扣（不要出現(xiàn)回垡現(xiàn)象）是犁體曲面工作和設(shè)計(jì)時(shí)的關(guān)鍵所在。面工作和設(shè)計(jì)時(shí)的關(guān)鍵所在。是否回垡主要取決于曲面的形狀，或者說(shuō)是否回垡主要取決于曲面的形狀，或者說(shuō)是取決于曲面的設(shè)計(jì)參數(shù)是取決于曲面的設(shè)計(jì)參數(shù)。 二二 矩形土垡寬深比矩形土垡寬深比K的確定的確定耕

2、作時(shí)：土垡斷面深度為耕作時(shí)：土垡斷面深度為a a，寬度為，寬度為b b1 1、b b2 2、b b3 3，在翻轉(zhuǎn)到某個(gè)時(shí)刻為土垡的臨界狀態(tài)。在翻轉(zhuǎn)到某個(gè)時(shí)刻為土垡的臨界狀態(tài)。 回垡臨界穩(wěn)定鋪放b1ab2aab3臨界狀態(tài)時(shí)，寬深比臨界狀態(tài)時(shí)，寬深比k k（b/a=kb/a=k）滿足的關(guān)系如）滿足的關(guān)系如下下 ：ABCABCADEADE故有對(duì)應(yīng)故有對(duì)應(yīng)邊成比例，并設(shè)邊成比例，并設(shè)b/a=kb/a=k，則導(dǎo)出：則導(dǎo)出： AB/AC=AE/DE baAB22A C = b ， A E = b ，ED=ak4-k2-1=0 k1.27k1.27 baABCDEb結(jié)論結(jié)論1 1：在耕深不變的情況下，耕寬的

3、改變可對(duì)在耕深不變的情況下，耕寬的改變可對(duì) 土垡的穩(wěn)定鋪放產(chǎn)生重要的影響。土垡的穩(wěn)定鋪放產(chǎn)生重要的影響。結(jié)論結(jié)論2 2：通過(guò)正確的確定土垡的尺寸，決定犁體通過(guò)正確的確定土垡的尺寸，決定犁體 曲面的大小和形狀，以保證土垡的穩(wěn)定曲面的大小和形狀，以保證土垡的穩(wěn)定 鋪放。鋪放。應(yīng)用：實(shí)際上土壤是不均質(zhì)的，土垡在翻實(shí)際上土壤是不均質(zhì)的，土垡在翻 轉(zhuǎn)過(guò)程中是要變形的，有的變形很轉(zhuǎn)過(guò)程中是要變形的，有的變形很 嚴(yán)重，嚴(yán)重，K K取值：取值： 含水率高的粘重土壤變形較小，含水率高的粘重土壤變形較小， k1.27k1.27， 對(duì)沙質(zhì)土，土壤很難成形，犁體通過(guò)后對(duì)沙質(zhì)土，土壤很難成形，犁體通過(guò)后 立刻堆積，立刻

4、堆積，k1.27k1.27，一般，一般k=1k=1。三、三、 竄垡過(guò)程竄垡過(guò)程土垡在土垡在“竄垡型竄垡型”犁體曲面上的運(yùn)動(dòng)過(guò)程與前述滾犁體曲面上的運(yùn)動(dòng)過(guò)程與前述滾垡過(guò)程不同。當(dāng)土垡被犁體的鏵刃和脛刃切開(kāi)后垡過(guò)程不同。當(dāng)土垡被犁體的鏵刃和脛刃切開(kāi)后（切），（切），不是繞某一棱角滾翻，而是沿著得體曲面不是繞某一棱角滾翻，而是沿著得體曲面向上竄升向上竄升（竄），（竄），同時(shí)略有扭轉(zhuǎn)和側(cè)移。當(dāng)土垡上同時(shí)略有扭轉(zhuǎn)和側(cè)移。當(dāng)土垡上竄到一定高度后，扭轉(zhuǎn)和彎曲加大，并騰空翻轉(zhuǎn)竄到一定高度后，扭轉(zhuǎn)和彎曲加大，并騰空翻轉(zhuǎn)（扣）（扣）。土垡離開(kāi)犁壁后，在重力和落地后的撞擊。土垡離開(kāi)犁壁后，在重力和落地后的撞擊作用下

5、，土垡內(nèi)的剪切裂紋發(fā)生斷裂，并形成較短作用下，土垡內(nèi)的剪切裂紋發(fā)生斷裂，并形成較短的垡塊，稱(chēng)為斷條。的垡塊，稱(chēng)為斷條。四、高速犁體曲面四、高速犁體曲面1. 犁耕速度提升方法犁耕速度提升方法（1）增加機(jī)具的工作幅寬：）增加機(jī)具的工作幅寬：（2）提高機(jī)組的耕作速度：增加耕速比加大耕作幅寬更）提高機(jī)組的耕作速度：增加耕速比加大耕作幅寬更 為有利。為有利。 優(yōu)點(diǎn)：可采用耕幅較窄的犁，從而降低金屬耗量；優(yōu)點(diǎn)：可采用耕幅較窄的犁，從而降低金屬耗量； 減小購(gòu)置費(fèi)用，可采用輕型的輪式拖拉機(jī)（減小購(gòu)置費(fèi)用，可采用輕型的輪式拖拉機(jī)（不但可不但可 減小輪胎下陷量，降低胎輪的滾動(dòng)阻力，減小胎輪對(duì)耕減小輪胎下陷量，降低

6、胎輪的滾動(dòng)阻力，減小胎輪對(duì)耕 層土壤的壓實(shí)和破壞程度層土壤的壓實(shí)和破壞程度）。）。 還可提高機(jī)組對(duì)不平地面的適應(yīng)性，改善機(jī)組的機(jī)動(dòng)性。還可提高機(jī)組對(duì)不平地面的適應(yīng)性，改善機(jī)組的機(jī)動(dòng)性。四、高速犁體曲面四、高速犁體曲面2. 犁耕速度犁耕速度50年代一般耕速為年代一般耕速為46kmh；60年代提高到年代提高到79kmh；目前高速犁的耕速為目前高速犁的耕速為810kmh，有的可達(dá)，有的可達(dá)12kmh；近幾十年，大約每近幾十年，大約每10年可提高耕速年可提高耕速3kmh。高速型犁體曲面的研究工作，已引起國(guó)外的普遍重視。高速型犁體曲面的研究工作，已引起國(guó)外的普遍重視。3.高速型犁體曲面的基本要求高速型犁

7、體曲面的基本要求 常速犁（耕速在常速犁（耕速在7kmh以下）用于高速作以下）用于高速作業(yè)時(shí)，往往會(huì)使作業(yè)質(zhì)量降低，如土壤拋擲過(guò)業(yè)時(shí)，往往會(huì)使作業(yè)質(zhì)量降低，如土壤拋擲過(guò)遠(yuǎn)，犁溝太寬，還會(huì)導(dǎo)致阻力陡增。遠(yuǎn)，犁溝太寬，還會(huì)導(dǎo)致阻力陡增。3.高速型犁體曲面的基本要求高速型犁體曲面的基本要求耕速與牽引阻力有以下關(guān)系：耕速與牽引阻力有以下關(guān)系：式中式中 Pv在耕速在耕速v（kmh）時(shí)的牽引阻力（）時(shí)的牽引阻力（kN）；）； P在耕速為在耕速為4.83kmh時(shí)的牽引阻力（時(shí)的牽引阻力（kN）；）； V犁耕速度（犁耕速度（kmh）。）。2007. 083. 0vppv4.高速型犁面的特點(diǎn)高速型犁面的特點(diǎn)犁體較

8、長(zhǎng)，鏵刃角較小，縱剖和橫剖曲線族較為平坦，犁體較長(zhǎng)，鏵刃角較小，縱剖和橫剖曲線族較為平坦，犁翼部分后掠和扭曲較大；犁翼部分后掠和扭曲較大；使土壤的垂直與側(cè)向分速不致比常速增大過(guò)多，并改善使土壤的垂直與側(cè)向分速不致比常速增大過(guò)多，并改善翻垡性能；翻垡性能；犁體的最大高度也略高于常速犁，使土垡不致在高速時(shí)犁體的最大高度也略高于常速犁，使土垡不致在高速時(shí)飛越項(xiàng)邊線；飛越項(xiàng)邊線；五、犁體三面楔工作原理五、犁體三面楔工作原理 犁體曲面是由犁鏵和犁壁所形成的曲面。犁體曲面是由犁鏵和犁壁所形成的曲面。犁體的切土、碎土和翻土作用都是由犁體曲面來(lái)完成的。犁體的切土、碎土和翻土作用都是由犁體曲面來(lái)完成的?？梢园牙?/p>

9、體曲面簡(jiǎn)化成由幾個(gè)簡(jiǎn)單的兩面楔（工作面和可以把犁體曲面簡(jiǎn)化成由幾個(gè)簡(jiǎn)單的兩面楔（工作面和支承面）復(fù)合成的一個(gè)三面楔。支承面）復(fù)合成的一個(gè)三面楔。兩面楔起土兩面楔起土 兩面楔推土兩面楔推土 兩面楔翻土兩面楔翻土 三面組合楔起土壤的作用三面組合楔起土壤的作用 六、犁體曲面的形成原理六、犁體曲面的形成原理1.水平直元線法形成犁面的原理水平直元線法形成犁面的原理2.傾斜直元線法形成犁體曲面的原理傾斜直元線法形成犁體曲面的原理3.曲元線法形成犁體曲面的原理曲元線法形成犁體曲面的原理4.數(shù)字解析設(shè)計(jì)：建模、優(yōu)化、計(jì)算機(jī)處理數(shù)字解析設(shè)計(jì)：建模、優(yōu)化、計(jì)算機(jī)處理5.高速型犁體：可以從常速的熟地型（碎土高速型犁

10、體：可以從常速的熟地型（碎土 型）、通用型和翻垡犁體通型）、通用型和翻垡犁體通 過(guò)試驗(yàn)過(guò)試驗(yàn) 和個(gè)性設(shè)計(jì)出來(lái)，使之適應(yīng)高速作和個(gè)性設(shè)計(jì)出來(lái)，使之適應(yīng)高速作。七、減小犁的牽引阻力的措施七、減小犁的牽引阻力的措施1.概念：犁的牽引阻力是指土壤作用在犁上的總阻力沿前概念：犁的牽引阻力是指土壤作用在犁上的總阻力沿前進(jìn)方向的水平分力。進(jìn)方向的水平分力。 特點(diǎn)：（特點(diǎn)：（1）犁耕阻力直接關(guān)系到耕地機(jī)組的動(dòng)力）犁耕阻力直接關(guān)系到耕地機(jī)組的動(dòng)力 性和經(jīng)濟(jì)性。是犁的主要性能指標(biāo)之一。性和經(jīng)濟(jì)性。是犁的主要性能指標(biāo)之一。 （2）在滿足作業(yè)要求的情況下，應(yīng)盡量減）在滿足作業(yè)要求的情況下，應(yīng)盡量減 小牽引阻力。小牽引

11、阻力。 （3）犁的牽引阻力的計(jì)算，不僅是強(qiáng)度）犁的牽引阻力的計(jì)算，不僅是強(qiáng)度 核算的依據(jù)，同時(shí)也是合理配置機(jī)組動(dòng)力核算的依據(jù)，同時(shí)也是合理配置機(jī)組動(dòng)力 的依據(jù)。的依據(jù)。2.減少牽引阻力的途徑減少牽引阻力的途徑（1）機(jī)務(wù)技術(shù)措施）機(jī)務(wù)技術(shù)措施a.選擇適耕期選擇適耕期 選擇土壤含水量適宜、殘根腐爛選擇土壤含水量適宜、殘根腐爛適度的時(shí)間進(jìn)行耕地。此時(shí)土壤的強(qiáng)度較小，適度的時(shí)間進(jìn)行耕地。此時(shí)土壤的強(qiáng)度較小，易于松散破碎，可減少牽引力。易于松散破碎，可減少牽引力。b.保持鏵尖和鏵刃銳利保持鏵尖和鏵刃銳利 銳利的鏵尖和鏵刃，切銳利的鏵尖和鏵刃，切割破碎的能力強(qiáng)，刺入并切開(kāi)土壤時(shí)所受的割破碎的能力強(qiáng)，刺入并

12、切開(kāi)土壤時(shí)所受的阻力較小，因此，勤摩鏵刃和勤換犁鏵，保阻力較小，因此，勤摩鏵刃和勤換犁鏵，保持鏵尖和鏵刃鋒利，可以顯著地減少犁的牽持鏵尖和鏵刃鋒利，可以顯著地減少犁的牽引力。引力。c.減少摩擦力減少摩擦力 保持犁體曲面以及側(cè)板、犁底、輪子等與保持犁體曲面以及側(cè)板、犁底、輪子等與土壤接觸的部分光潔平滑（例如，犁閑置時(shí)，在這土壤接觸的部分光潔平滑（例如，犁閑置時(shí)，在這些地方涂上廢機(jī)油或黃油，不使生銹；不以鐵錘敲些地方涂上廢機(jī)油或黃油，不使生銹；不以鐵錘敲擊犁體曲面等）。減少犁與土壤之間的摩擦，可以擊犁體曲面等）。減少犁與土壤之間的摩擦，可以減少犁的牽引力。減少犁的牽引力。d.正確裝配零件正確裝配零

13、件 犁鏵、犁壁、犁側(cè)板等工作部件安裝的犁鏵、犁壁、犁側(cè)板等工作部件安裝的位置正確，接縫嚴(yán)密，犁體上埋頭螺釘與安裝件表位置正確，接縫嚴(yán)密，犁體上埋頭螺釘與安裝件表面平坦光滑，減少對(duì)土垡的阻礙，讓土垡順利滑動(dòng)，面平坦光滑，減少對(duì)土垡的阻礙，讓土垡順利滑動(dòng)，可以減少犁的牽引力?？梢詼p少犁的牽引力。e正確調(diào)整牽引線正確調(diào)整牽引線 在前面曾闡明當(dāng)牽引線在縱向鉛垂在前面曾闡明當(dāng)牽引線在縱向鉛垂面上的傾角面上的傾角T和水平面上的偏角和水平面上的偏角T，調(diào)整到一適宜的，調(diào)整到一適宜的位置，即調(diào)整到使位置，即調(diào)整到使T和和T分別等于其摩擦角時(shí)，犁的分別等于其摩擦角時(shí)，犁的牽引阻力最小。因此，在耕地時(shí)，正確調(diào)整牽

14、引線，牽引阻力最小。因此，在耕地時(shí)，正確調(diào)整牽引線，也是減少牽引力的重要方法之一。也是減少牽引力的重要方法之一。2.設(shè)計(jì)制造方面的措施設(shè)計(jì)制造方面的措施a a良好的犁體曲面設(shè)計(jì)是減少阻力的重要因素。良好的犁體曲面設(shè)計(jì)是減少阻力的重要因素。 對(duì)土壤的擠壓較小，土垡能在犁面上順利滑過(guò)；對(duì)土壤的擠壓較小，土垡能在犁面上順利滑過(guò)； 在翻垡過(guò)程中，垡片重心的提升高度小，因而位能在翻垡過(guò)程中，垡片重心的提升高度小，因而位能 變化??；變化?。?土垡在翻轉(zhuǎn)過(guò)程中發(fā)生的位移?。煌鳞以诜D(zhuǎn)過(guò)程中發(fā)生的位移?。?土垡運(yùn)動(dòng)時(shí)的絕對(duì)速度小，所消耗的動(dòng)能小。這土垡運(yùn)動(dòng)時(shí)的絕對(duì)速度小，所消耗的動(dòng)能小。這 樣，所需的牽引力也

15、就較小。樣，所需的牽引力也就較小。2.設(shè)計(jì)制造方面的措施設(shè)計(jì)制造方面的措施b b用兩種軟硬不同的材料制造犁鏵，使刃口能夠自己磨銳，用兩種軟硬不同的材料制造犁鏵，使刃口能夠自己磨銳，這種自磨刃犁鏵經(jīng)過(guò)熱處理后，表面部分的材料硬度和耐這種自磨刃犁鏵經(jīng)過(guò)熱處理后，表面部分的材料硬度和耐磨性很大，背面的材料則較軟，不耐磨。這樣，當(dāng)犁鏵在磨性很大，背面的材料則較軟，不耐磨。這樣，當(dāng)犁鏵在耕地時(shí)，表面磨損慢，背面磨損快，因而可以使刃口始終耕地時(shí)，表面磨損慢，背面磨損快，因而可以使刃口始終保持鋒銳。保持鋒銳。自磨銳技術(shù)自磨銳技術(shù)2.設(shè)計(jì)制造方面的措施設(shè)計(jì)制造方面的措施c c采用非金屬特殊材料。目前有些國(guó)家已

16、用特制的塑料薄膜采用非金屬特殊材料。目前有些國(guó)家已用特制的塑料薄膜敷貼在犁壁上，此種塑料與土壤的摩擦系數(shù)很小，且甚耐敷貼在犁壁上，此種塑料與土壤的摩擦系數(shù)很小，且甚耐磨，這樣可以減少犁的阻力磨，這樣可以減少犁的阻力 八、八、 鏵式犁的總體配置鏵式犁的總體配置總耕幅根據(jù)拖拉機(jī)的有效牽引力總耕幅根據(jù)拖拉機(jī)的有效牽引力P P來(lái)確定。來(lái)確定。假設(shè)所在地區(qū)的土壤耕作比阻為假設(shè)所在地區(qū)的土壤耕作比阻為k k，要求的耕深，要求的耕深為為a a，單個(gè)犁體的幅寬為單個(gè)犁體的幅寬為b b，則犁的鏵數(shù)（多鏵犁，則犁的鏵數(shù)（多鏵犁的犁體數(shù)）可用下式算出：的犁體數(shù)）可用下式算出： P Pnkab nkab n n取整數(shù)

17、。取整數(shù)。1.耕寬和鏵數(shù)的確定耕寬和鏵數(shù)的確定土壤耕作比阻為土壤耕作比阻為k： 土壤強(qiáng)度、土壤堅(jiān)實(shí)度（貫入度）、土壤強(qiáng)度、土壤堅(jiān)實(shí)度（貫入度）、 土壤剪切強(qiáng)度土壤剪切強(qiáng)度犁耕牽引阻力犁耕牽引阻力耕作時(shí)，作用在犁上的總阻力的耕作時(shí)，作用在犁上的總阻力的 縱向水平分力。該力與拖拉機(jī)前縱向水平分力。該力與拖拉機(jī)前 進(jìn)方向相反，可由拖拉機(jī)的牽引進(jìn)方向相反，可由拖拉機(jī)的牽引 力來(lái)平衡。力來(lái)平衡。犁耕土壤比阻犁耕土壤比阻單位耕作橫斷面上的縱向單位耕作橫斷面上的縱向 水平分力。（水平分力。（kg/cm2，或，或 N/cm2）2. 犁體間距犁體間距2. 犁體間距犁體間距多鏵犁相鄰兩犁體間的間距是犁的一個(gè)重要參

18、數(shù)。多鏵犁相鄰兩犁體間的間距是犁的一個(gè)重要參數(shù)。犁的間距盡量縮小。由縱向間距和配置角來(lái)表示。犁的間距盡量縮小。由縱向間距和配置角來(lái)表示。 間距太小，沒(méi)有足夠的空間讓垡片通過(guò)就會(huì)造成堵間距太小，沒(méi)有足夠的空間讓垡片通過(guò)就會(huì)造成堵塞；間距太大，則將增加犁的長(zhǎng)度，這不僅浪費(fèi)鋼塞；間距太大，則將增加犁的長(zhǎng)度，這不僅浪費(fèi)鋼材，對(duì)于牽引式犁還將使轉(zhuǎn)彎半徑增大，對(duì)于懸掛材，對(duì)于牽引式犁還將使轉(zhuǎn)彎半徑增大，對(duì)于懸掛式犁則因重心后移，會(huì)影響機(jī)組的縱向穩(wěn)定性。式犁則因重心后移，會(huì)影響機(jī)組的縱向穩(wěn)定性。3.拖拉機(jī)輪距拖拉機(jī)輪距一般的中、小型輪式拖拉機(jī)，因受牽引力限制，輪距總是一般的中、小型輪式拖拉機(jī)，因受牽引力限制

19、，輪距總是大于犁的耕幅，為此，通常是讓拖拉機(jī)一側(cè)的輪子走在犁大于犁的耕幅，為此，通常是讓拖拉機(jī)一側(cè)的輪子走在犁溝內(nèi)；溝內(nèi)；拖拉機(jī)的輪胎內(nèi)側(cè)在橫的方向應(yīng)與溝墻保持拖拉機(jī)的輪胎內(nèi)側(cè)在橫的方向應(yīng)與溝墻保持=12cm=12cm的間的間隙；隙；犁的阻力中心應(yīng)處于拖拉機(jī)的中心線上（或很靠近）。這犁的阻力中心應(yīng)處于拖拉機(jī)的中心線上（或很靠近）。這樣可使機(jī)組具有較好的牽引穩(wěn)定性。樣可使機(jī)組具有較好的牽引穩(wěn)定性。3.拖拉機(jī)輪距拖拉機(jī)輪距Br=B+E+2+b/23.拖拉機(jī)輪距拖拉機(jī)輪距如若差距較大應(yīng)對(duì)拖拉機(jī)輪距進(jìn)行調(diào)整使之符合下列關(guān)如若差距較大應(yīng)對(duì)拖拉機(jī)輪距進(jìn)行調(diào)整使之符合下列關(guān)系式：系式： B Br r=B+E

20、+2+b/2=B+E+2+b/2 此處此處BrBr是拖拉機(jī)傾斜后的輪距投影，是拖拉機(jī)傾斜后的輪距投影，b b4 4是阻力是阻力中心與脛刃邊的距離，中心與脛刃邊的距離，b b為單鏵幅寬。為單鏵幅寬。 3.拖拉機(jī)輪距拖拉機(jī)輪距對(duì)于輪子不能進(jìn)入犁溝內(nèi)的履帶拖拉機(jī)或后輪是兩輪并對(duì)于輪子不能進(jìn)入犁溝內(nèi)的履帶拖拉機(jī)或后輪是兩輪并聯(lián)的大型輪式拖拉機(jī)，當(dāng)輪子或履帶在未耕地上時(shí)，輪聯(lián)的大型輪式拖拉機(jī)，當(dāng)輪子或履帶在未耕地上時(shí)，輪胎或履帶外側(cè)與溝墻線保持的距離胎或履帶外側(cè)與溝墻線保持的距離應(yīng)不小于應(yīng)不小于10cm10cm，以免壓塌溝墻。這時(shí)，犁的阻力中心，亦應(yīng)處于拖拉機(jī)以免壓塌溝墻。這時(shí)，犁的阻力中心，亦應(yīng)處于拖拉機(jī)的中心線附近，以免產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)力矩。的中心線附近，以免產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)力矩。3.拖拉機(jī)輪距拖拉機(jī)輪距4. 第一鏵的配置第一鏵的配置第一鏵的橫向位置第一鏵的橫向位置: :無(wú)論是輪子走在溝內(nèi)的機(jī)無(wú)論是輪子走在溝內(nèi)的機(jī) 組，或履帶走在未耕地上的組，或履帶走在未耕地上的 機(jī)組，第一鏵的橫向位置均機(jī)組，第一鏵的橫向位置均