农业机械的结构与原理.doc

第一篇 农业机械的结构与原理 绪 论（3学时）农业机械在农业现代化中的作用，农业机械的作业特点，农业科学、耕作制度和农业机械化的关系，农业机械学研究的主要领域，国内外农业机械的发展趋向，本课程的任务和学习方法。要 点：基本概念、国内外农业机械的发展趋向。思考题：1、精确农业的概念？2、精确农业的工作过程？3、精确农业的工艺流程图？第一章 耕地机械（8学时）第一节 铧式犁的基本构造和类型一、铧式犁的主要类型目前耕地机械的主要类型为铧式犁、圆盘犁、凿型犁。铧式犁的主要类型为牵引犁、半悬挂犁和悬挂犁等，根据农业生产的不同要求、自然条件变化、动力配备情况等，铧式犁在形式上又派生出一些具有现代特征的新型犁：双向犁、栅条犁、调幅犁、滚子犁、高速犁等。二、铧式犁的基本组成铧式犁主要由组成：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。三、铧式犁的型号表达方式部颁农机序列标准：1-耕整机械，2-种植施肥机械，3-田间管理和植保机械，4-收获机械，5-种子加工机械，6-农副产品加工机械，7-装卸运输机械，8-排灌机械，9-畜牧机械四、主犁体的结构及功用犁铧：切开土垡引导土垡上升至犁壁，犁壁：破碎和翻扣土垡，犁侧板：平衡侧向力，犁柱：联结犁架与犁体曲面，犁托：联结犁体曲面与犁柱，犁踵：耐磨件，防止犁侧板尾部磨损，可更换。第二节 犁体曲面的工作原理一、犁体曲面的类型犁铧与犁壁共同组成了犁体曲面，由于曲面的参数不同、性能不同，犁体曲面可分为：翻土型、碎土型和通用型（又称：螺旋型、熟地型、半螺旋型）。二、犁体曲面的的工作原理从两面楔到三面楔的工作过程，理想土垡的翻转过程，理想土垡的宽深比的确定。第三节 犁体曲面的形成原理及设计方法一、犁体曲面的形成原理犁体曲面的形状对加工土壤的质量有至关重要的影响。目前，所应用的犁体曲面的形状是经过长时间积累、不断修改、不断完善而形成的，是一个空间任意曲面，不可能用数学的方法来真实的描述，只能是用近似的方法，用做图原理来形成犁体曲面。犁体曲面的形成原理是由动线在空间按照一定的规律运动而成。二、犁体曲面的设计要点设计犁体曲面时所用的方法有三种：水平直元线法、倾斜直元线法、翻土曲线法。其中，水平直元线法技术最为成熟，应用最广。水平直元线、导曲线、元线角的变化规律是水平直元线形成犁体曲面的三大要素。犁体曲面的设计要点：1.首先了解当地农业生产中耕地作业的基本要求；2.根据农业要求确定可能出现的最大耕深；3.根据土壤性状及土垡稳定铺放原则确定宽深比K；4.根据作业要求确定犁体曲面的工作性能；5.进行设计计算和绘制设计工作图。第四节 犁体外载及犁耕牵引阻力一、犁体外载特性由于犁体曲面是一个既不规则又不对称的空间任意曲面，犁耕过程中，土壤对曲面的作用力成为一空间任意力系，在一般情况下，他们不可能简化成为一个合力。二、犁耕牵引阻力及高略契金有理公式犁耕牵引阻力：耕作时，作用在犁上的总阻力的纵向水平分力。该力与拖拉机前进方向相反，可由拖拉机的牵引力来平衡。高略契金有理公式的正确表达及主要含义。该公式的最大贡献是考虑了速度对犁耕牵引阻力的影响，但公式经常用作理论分析，实用价值不大，一般用犁耕土壤比阻法来表示犁耕牵引阻力的大小。三、犁耕土壤比阻的概念犁耕土壤比阻：单位耕作横断面上的纵向水平分力。四、影响牵引阻力的因素和减少阻力的措施1、影响牵引阻力的因素犁体曲面形状表、曲面光滑程度、刃锋锐程度、耕深与耕宽、前进速度、土壤状况等。减少阻力的主要措施：降低无效阻力、设计合理的犁体曲面、改变犁体曲面的结构形式、正确的挂结和调整。第五节 悬挂犁悬挂参数的正确选择一、耕深调节与耕宽调节耕深调节与耕宽调节的基本概念：高度调节、位置调节和力调节；耕宽调节不是调节机组的工作幅宽，而是为防止漏耕和重耕进行的悬挂犁挂接调节。二、悬挂参数的正确选择纵垂面内悬挂参数的确定：纵垂面内悬挂参数的合理选择是决定铧式犁能否正常入土和耕深稳定的关键。纵垂面内的悬挂参数主要是指上悬挂点与2个下悬挂点连线的垂直距离的大小。只有机构瞬心在机构前方时才能保证机组正常入土工作。犁的入土行程：指机组的最后一个犁体从铧尖触地始至达到规定耕深时止所经过的水平距离。水平面内悬挂参数的确定：水平面内的悬挂参数是指拖拉机2个下拉杆与农机具2个下悬挂点连接时，2个悬挂点在水平面内的投影，四边形机构的瞬心位置对犁耕机组的工作质量也有较大的影响。只有机构瞬心在机构前方时才能保证机组耕宽的稳定性。结论：为了调整的方便及机构自身平衡的需要，在设计悬挂机组结构参数及使用调整时，纵垂面内的四连杆机构和在水平面内的四连杆机构的运动瞬心都必须在机构的前方。要 点：犁体曲面的形成原理和设计方法，作用在犁体上的力和犁耕牵引阻力，纵垂面、水平面悬挂参数的选择。思考题：1、土垡宽深比的定义及应用价值？2、铧式犁的类型及主要组成？3、犁耕牵引阻力的定义及其组成？ 第二章 整地机械（6学时）第一节 圆盘耙及其理论计算一、圆盘耙的类型圆盘耙一般按照牵引方式、耙片形状、耙片直径、耙组配置等进行分类。其中牵引方式和耙片直径是主要分类方式。二、一般结构和工作过程结构组成：耙组、耙架、牵引架、偏角调节装置等。工作过程：耙地机组在牵引动力的作用下，圆盘耙片受重力和土壤反力的作用边滚动边切入土壤并达到预定耙深，由于耙片偏角的作用，耙组同时完成了切割土壤，切断杂草和翻扣的工作。三、圆盘耙片的结构参数和基本计算耙片直径、耙片厚度、球面半径、轴向安装间距的确定及基本计算公式。根据不产生漏耙及不产生堵塞的基本条件确定耙片轴向安装间距。四、圆盘耙的牵引阻力第二节 旋耕机及其理论计算一、旋耕机的基本构成 旋耕机是一种工作部件主动旋转，以铣切原理加工土壤的耕耘机械。基本组成：机架、传动装置、刀辊、挡土罩、平地拖板等。二、旋耕机的工作原理旋耕机刀片在动力的驱动下一边旋转，一边随机组直线前进，在旋转中切入土壤，并将切下的土块向后抛掷，与挡土板撞击后进一步破碎并落向地表，然后被拖板拖平。三、 旋耕机的作业特点 旋耕机的作业特点具有碎土能力强、平整度高、对土壤的适应性好、纵向尺寸短、耕深小、功耗大、幅宽小、效率低。五、旋耕机作业质量控制由于旋耕机工作时是以铣切原理加工土壤的，这就使得刀轴上同一个回转平面内的刀片在相继入土和切削土壤的过程是间歇的。因此，旋耕机作业质量一般用切土节距来控制。旋耕机切土节距是指安装在同一回转平面内的刀片在转过相应安装角时间内机组所前进的距离。六、旋耕机的刀片形状卧式旋耕机上使用的旋耕刀主要有三大类：凿形刀、直角刀、弯形刀要 点：圆盘耙片的结构参数和基本计算、旋耕机的工作原理、旋耕机作业质量控制等。思考题：1、圆盘耙的主要分类方式？2、如何正确确定圆盘耙耙片轴向安装间距？3、何谓旋耕机？有何作业特点？4、旋耕机正常工作的条件是什么？为什么其运动参数能决定其作业深度？5、何谓旋耕机切土节距？ 第三章 播种机械（6学时）第一节 概述一、经典播种方法及主要特点经典播种方法总结起来大致有以下几种方式：撒播、条播、穴播和精密播种等。二、 播种机的类型及一般构造基本类型：谷物条播机、中耕作物穴播机、精密播种机。三种机型的辅助部件基本相同，只是其核心工作部件排种器有较大差异。基本构成： 机架、传动装置、种肥箱、排种器、排肥器、行走装置、开沟器、覆土器、镇压器等。其中，排种器是播种机的核心工作部件，开沟器则是播种机的重要辅助部件。三、排种器的基本类型由于播种要求、作物种类、作物品种、作业区经济水平和技术水平等存在较大的差异，目前使用的排种器种类繁多，主要是按照播种方法进行分类的。目前，常用的排种器总共分为二大类：条播排种器和穴播排种器。第二节 开沟器理论一、开沟器的主要功用在播种机工作时，开出种沟，引导种子和肥料进入种沟，并使湿土覆盖种沟。二、开沟器的技术要求沟深一致，沟形整齐，不乱土层，种子在沟内分布均匀，有一定的覆土能力，入土能力强，不缠草、不堵塞，结构简单，工作阻力小。开沟器类型及特点根据开沟器的入土角不同可分为锐角和钝角二种。第三节 播种机应用一、播种机播前播量调整根据农业技术所要求的每亩播种量，在播种机组进地作业之前进行播种量调整。二、播种机组的动力配备三、播种机组工作阻力计算、作业幅宽确定播种机作业机组功率消耗计算。要 点：经典播种方法及特点，播种机的主要类型和构成，开沟器的类型与特点，播种机的使用与调整等。思考题：1、排种器的工艺实质？2、外槽轮排种器的工作原理？3、播种机的使用与调整过程？ 第四章 植保机械（3学时）第一节 植物保护的主要方法一、植物保护的意义 农作物在生长过程中，常常遭受到病菌、害虫和杂草等生物的侵害，轻则局部或个别植物发育不良，生长受到影响，重则全株或整片作物被毁坏。必须做好植物保护工作，做到经济而有效，防重于治，把病虫害消灭在危害之前，以达到稳产高产的目的。 二、植物保护的方法 植物保护的方法很多，按其作用原理及应用技术可分为以下几类： 农业技术防治法、物理机械防治法、生物防治法、组织制度防治法、化学防治法。三、机械化化学防治方法 喷雾法、弥雾法、超低量喷雾法、喷烟法、喷粉法等。四、植物保护机械的主要类型根据化学药剂施用的方法，植保机械的类型主要有：喷雾机、弥雾机、超低量喷雾机、喷烟机、喷粉机等。第二节 植物保护机械的类型手动背负式喷雾喷粉机械、机动背负式喷雾喷粉机械、喷射式机动喷雾机械、喷杆式机动喷雾机械、果园风送式喷雾机械、喷烟机械等。 第三节 主要工作部件及特点一、喷雾机的喷射部件按照工作原理，喷雾机的喷射部件可分为液力式、气力式、离心式等型式。二.喷雾机的辅助部件喷雾机的辅助部件主要包括液泵、药箱、搅拌装 置、空气室、调压阀、射流混药器等。植物保护的方法，机械化化学防治方法，植物保护机械的类型，典型植保机械的结构和工作原理。思考题：1、植物保护的方法有哪几种？2、机械化化学防治方法有哪几种？3、植保机械的类型主要有哪几种？4、简述机动背负式喷雾喷粉机械的结构和工作原理？空气室的作用与工作原理？ 第五章 收割机械（6学时）第一节 概述一、谷物的收获方法目前全世界关于谷物的收获方法大致有三种方法：分段收获法、两段收获法、联合收获法。二、谷物的机械收获系统谷物的机械收获系统是指针对不同收获方法所使用的机器系统的组合内容。第二节 收割机类型和一般构造一、收割机的一般类型按照茎秆的放铺方向分：收割机、割晒机、割捆机；按照被割谷物茎秆的输送方式：立式收割机和卧式收割机。二、收割机的基本构成无论是立式收割机还是卧式收割机，其基本构成是相同的，即都是由扶禾装置、切割器、输送装置、传动装置等组成，立式收割机和卧式收割机只是在扶禾装置上有较大的差别。 第三节 切割器及理论分析一、谷物茎秆的切割理论谷物茎秆的切割过程与割刀的特性、茎秆的物理机械性质、切割方式、切割速度、割刀与茎秆的相对位置等有关。正切与滑切理论，滑切比正切省力的机理，高略契金常数定理，有支承切割与无支承切割等。二、切割器的类型与构造 从目前收割机和联合收获机应用情况看，切割器主要有回转式切割器和往复式切割器二种基本类型。往复式切割器的类型、结构与工作特点等。 三、往复式切割器的传动机构目前在收割机械上应用较多的有三种类型：曲柄连杆机构、摆环机构、行星齿轮机构，其中曲柄连杆机构应用最广。四、切割器的工作原理及运动分析 刀片的几何形状、割刀的运动分析、切割进距定义、切割图绘制与作业质量分析等。五、切割器的功率消耗 切割器工作时的功率消耗主要有切割功率消耗 和空转功率消耗两部分组成。 六、割刀惯性力的平衡理论往复式切割器在工作时做高速往复直线运动，由于其速度是变化的，将在机器上产生较大的惯性力，速度越高惯性力就越大，机器的振动也就越严重。据测试，每米割刀所产生的惯性力高达600800N，严重地影响了机器的使用寿命和工作质量，因此，必须对割刀的惯性力予以平衡。以曲柄连杆机构为研究对象，建立割刀惯性力的平衡关系式。 要 点：切割器及理论分析，谷物茎秆的切割理论，切割器的工作原理及运动分析，割刀惯性力的平衡理论。思考题：1、谷物茎秆的切割过程与那些因素有关？2、正切与滑切的概念？滑切比正切省力几何分析及理学分析过程？3、高速无支承切割的机理是什么？何谓切割进距？4、往复式切割器惯性力平衡为何采用部分平衡法？ 第六章 脱粒机械（8学时）第一节 一般结构和工作原理一、脱粒机的一般组成脱粒机一般包括以下主要部分：脱粒装置、分离装置、清粮装置、传动装置和机架等。其中，脱粒装置、分离装置、清粮装置是脱粒机械的三大组成部分，也是本章的主要讲述内容。二、脱粒机的工作原理被割谷物经脱粒机械的喂入口进入由脱粒滚筒和凹版组成的脱粒间隙进行打击和搓擦后，短脱出物通过栅格状凹版进入由清选筛和风机组成的清粮装置进行清选。长脱出物则进入分离装置进行茎秆与籽粒的分离，长茎秆被排出机外，而籽粒等短脱出物则通过分离装置上的筛孔进入下方的清粮装置进行清选；在风机和清选筛的联合作用下，颖壳等细小轻杂物被吹出机外，干净的籽粒经由籽粒收集装置进入集粮装置。三、脱粒机的工艺流程用脱粒机工作过程框图编制脱粒机工艺技术路线。第二节 脱粒装置及理论分析脱粒装置的功用与技术要求、谷物的脱粒特性与脱粒原理 、脱粒装置的类型、切流纹杆滚筒式脱粒装置、切流钉齿滚筒式脱粒装置 、脱粒装置的功率消耗。第三节 分离装置及理论分析一、分离装置的基本类型目前常用的分离装置有：键式逐稿器、平台式逐稿器、分离轮式逐稿器等。后两种在脱粒机械或联合收获机上应用较少。二、分离装置的功率消耗 第四节 清粮装置及理论分析一、清粮原理清粮原理：利用被清选对象各组成部分之间的物理机械性质的差异将他们分离开来。清粮装置的类型主要有：气流式、筛子式、气流筛子组合式。物料的漂浮速度概念。 二、清粮装置的功率消耗要 点：脱粒机械基本构成，主要类型，工作原理，脱粒装置理论分析，分离装置理论分析。思考题：1、脱粒机的一般组成及工作原理？2、谷物的脱粒特性与脱粒原理？3、脱粒装置、分离装置、清粮装置的功率消耗？ 第七章 联合收获机（4学时）第一节 谷物联合收获机的类型按照动力的供给方式分类、按照作物的喂入方式分类、按照作物的流动方向分类、按照对地形的适应性分类。联合收获机的概念，全喂入和半喂入联合收获机的特点。第二节 谷物联合收获机的构成一、谷物联合收获机的基本构成基本构成：割台、输送装置、脱粒系统（脱粒、分离、清粮装置）、发动机、传动系统、行走装置、操纵控制装置、粮仓等。二、谷物联合收获机的工艺流程 工作时，作物在拨禾轮的扶持作用下，被切割器切割。割下的作物在拨禾轮的铺放作用下，倒在收割台上。收割台螺旋推运器将作物从两侧向割台中部集中，伸缩扒指将作物送到倾斜输送器。如有石块或坚硬物，则落入滚筒前的集石槽内；经倾斜输送器输送，作物进入脱粒装置，在纹杆式滚筒和凹板的作用下脱粒。大部分脱出物（谷粒、颖壳、短碎茎秆）经凹板栅格孔落到阶梯抖动板上；茎秆在逐稿轮的作用下抛送到键式逐稿器上，经键式逐稿器和横向抖草器弹齿的翻动，使茎秆中夹带的谷粒分离出来，经键箱底部滑落到抖动板上，键面上的长茎秆被排出机外。落在抖动板上的脱出物，在向后移动的过程中，颖壳和碎茎秆浮在上层，谷粒沉在下面。脱出物经过抖动板尾部栅条，又被蓬松分离，进入清粮筛，在筛子的抖动和风扇气流的作用下，将大部分颖壳、碎茎秆等吹出机外，未脱净的穗头经尾筛落入杂余推运器，经升运器进入脱粒装置再次脱粒；通过清粮筛筛孔的谷粒，由谷粒推运器和升运器送入粮箱。将上述工作原理叙述词通过工艺过程流程图表达出。第三节 联合收获机的总体参数影响联收机性能和工作质量的主要因素、联合收获机的喂入量及其影响因素、联合收获机机组生产率及其影响因素、联合收获机的动力配备。第四节 玉米收获机械的类型一、玉米机械化收获方法目前，国内外玉米机械化收获的方法大致可分为三种：分别收获法、联合收获法和两段收获法。二、玉米收获机械的类型摘穗机、剥皮机、脱粒机、联合收获机。第五节 玉米收获机的工作原理玉米摘穗装置的类型、摘穗装置的结构和工作原理、摘穗辊参数及理论分析、玉米联合收获机工艺过程。要 点：1、联合收获机的总体参数确定2、联合收获机的总体配置原则思考题：1、谷物联合收获机的基本构成及工作原理？画出其工艺流程图？2、联合收获机的总体参数确定方法及主要计算公式？ 第二篇 农业机械设计与试验第一章犁体曲面的形成原理及设计方法（4学时）第一节 犁体曲面的形成原理犁体曲面的形状对加工土壤的质量有至关重要的影响。目前，所应用的犁体曲面的形状是经过长时间积累、不断修改、不断完善而形成的，是一个空间任意曲面，不可能用数学的方法来真实的描述，只能是用近似的方法，用做图原理来形成犁体曲面。犁体曲面的形成原理是由动线在空间按照一定的规律运动而成。第二节 犁体曲面的设计要点设计犁体曲面时所用的方法有三种：水平直元线法、倾斜直元线法、翻土曲线法。其中，水平直元线法技术最为成熟，应用最广。水平直元线、导曲线、元线角的变化规律是水平直元线形成犁体曲面的三大要素。犁体曲面的设计要点：1.首先了解当地农业生产中耕地作业的基本要求；2.根据农业要求确定可能出现的最大耕深；3.根据土壤性状及土垡稳定铺放原则确定宽深比K；4.根据作业要求确定犁体曲面的工作性能；5.进行设计计算和绘制设计工作图。第三节 犁耕机组的配套计算配套计算是指动力与机具之间的合理利用，为设计犁耕机组和正确地使用机组提供理论依据。依据可能与需要等价的基本原则，确定犁耕机组的配套计算公式。思考题：1、水平直元线法设计犁体曲面的三大要素？2、犁耕机组的配套计算？第二章 旋耕机刀片的运动分析（2学时）第一节 旋耕机刀片的运动轨迹确定旋耕机工作时，刀片一边绕轴正向旋转，一边随机组作直线运动，因此，刀片的绝对运动轨迹是一条由旋转运动与直线运动合成的数学摆线，但是，由于二者之间的数值组合不同，其合成后的摆线形状存在较大的差异，并且对旋耕机最终的工作结果产生不同的影响。通过做图分析发现，只有1余摆线时刀片才能满足向后抛土的条件，并且只是轨迹最大玄长以下部分才能满足，设计和应用时要特别注意，刀片的工作深度不能超过这个范围。第二节 旋耕机的功率消耗 旋耕机的功率消耗由五部分组成：切土功耗、抛土功耗、旋耕机前进功耗、传动及摩擦功耗、克服土壤水平反力功耗。其中，切土和抛土所消耗的功率占总功率消耗的80%以上，其它可忽略不计。思考题：1、如何计算旋耕机功率消耗？2、刀片运动轨迹确定原则？第三章 播种机核心工作部件的设计原则（2学时）第一节 排种器理论一、排种器的技术要求 播种量稳定、排种均匀、不损伤种子、通用性好且使用范围大、调整方便、工作可靠。二、外槽轮式排种器基本构成、工作特点、工作原理、基本计算、提高排种器均匀性的主要措施等。第二节 水平圆盘式排种器的设计要点圆盘式排种器主要用于中耕作物穴播和单粒精密播种，按照圆盘的旋转方向可分为：水平圆盘排种器、垂直圆盘排种器和倾斜圆盘排种器等三种类型。水平圆盘排种器的排种质量好坏首先取决于种子