第三章耕作机械

1、农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械1 14/30/20224/30/2022农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械2 24/30/20224/30/2022第三章第三章 耕作机械耕作机械Soil tillage machine Soil tillage machine 李其昀李其昀 教授教授联系方式：联系方式：1526936375815269363758EMAILEMAIL：农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械3 34/30/20224/30/2022一、概述一、概述二、耕层土壤的物理学性质二、耕层土壤的物理学性质三、铧式犁的构造与原理三、铧式犁的构造与原理四、旋耕机的构造与原理四、旋耕

2、机的构造与原理第三章第三章 耕作机械耕作机械Soil tillage machine Soil tillage machine 农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械4 44/30/20224/30/20221 1、目的、目的2 2、耕作方法、耕作方法3 3、对耕作机械的农业技术要求、对耕作机械的农业技术要求4 4、耕作机械的类型、耕作机械的类型一、概述一、概述农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械5 54/30/20224/30/20221 1、目的、目的 耕地是大田农业生产中最基本也是最重要的工作环节之一。耕地是大田农业生产中最基本也是最重要的工作环节之一。其目的就是在传统农业耕作栽培制度

3、中通过其目的就是在传统农业耕作栽培制度中通过深耕和翻扣深耕和翻扣土壤，土壤，把作物残茬、病虫害以及遭到破坏的表土层深翻，而使得到长把作物残茬、病虫害以及遭到破坏的表土层深翻，而使得到长时间恢复的底层土壤翻到地表，以利于时间恢复的底层土壤翻到地表，以利于消灭杂草和病虫害，改消灭杂草和病虫害，改善作物的生长环境。善作物的生长环境。1 1、覆盖残茬，消灭病虫害；、覆盖残茬，消灭病虫害；2 2、松动土壤，为作物生长创造良好的生长环境；、松动土壤，为作物生长创造良好的生长环境；3 3、蓄水保墒，减少径流。、蓄水保墒，减少径流。农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械6 64/30/20224/30/202

4、22 2、耕作方法、耕作方法u常规耕作法，即精耕细作法常规耕作法，即精耕细作法 即在作物生产过程由机械耕翻、耙压和中耕等组成的土壤耕作体系。即在作物生产过程由机械耕翻、耙压和中耕等组成的土壤耕作体系。u少耕法少耕法 少耕法是一种改变以犁耕为中心的耕作方法，可大大减少或完全免少耕法是一种改变以犁耕为中心的耕作方法，可大大减少或完全免去耕耘作业，把作物种子直接播在前作茎秆覆盖的土壤中。这种耕作法，去耕耘作业，把作物种子直接播在前作茎秆覆盖的土壤中。这种耕作法，主要是为了和干旱、风蚀及水蚀作斗争。早在几百年前，我国东北地区主要是为了和干旱、风蚀及水蚀作斗争。早在几百年前，我国东北地区应用扣、耕作法，

5、特别是原垄种法，即为适应春寒的一种少耕法。应用扣、耕作法，特别是原垄种法，即为适应春寒的一种少耕法。5050年年代在苏联推广的马尔采夫耕作法，是采用无壁犁的深松耕作，也属于少代在苏联推广的马尔采夫耕作法，是采用无壁犁的深松耕作，也属于少耕法。耕法。6060年代美国也发展了这一耕作法。年代美国也发展了这一耕作法。7070年代我国黑龙江省亦进行了年代我国黑龙江省亦进行了深松耕作法的试验和推广；深松耕作法的试验和推广；8080年代我国南方水稻地区正进行着少耕法的年代我国南方水稻地区正进行着少耕法的试验和推广工作，并相应的研制了少耕法机械化配套农业机械。试验和推广工作，并相应的研制了少耕法机械化配套农

6、业机械。农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械7 74/30/20224/30/20222 2、耕作方法、耕作方法u免耕免耕 即即免除土壤耕作免除土壤耕作、利用免耕播种机在作物残茬地表、利用免耕播种机在作物残茬地表直接直接进行播进行播种，或对作物秸秆和残茬进行处理后直接播种的一种耕作方式。种，或对作物秸秆和残茬进行处理后直接播种的一种耕作方式。u保水耕保水耕 即对土壤表层进行即对土壤表层进行疏松、浅耕、防止疏松、浅耕、防止或或减少土壤水分蒸发减少土壤水分蒸发的一的一类保户性耕作体系。类保户性耕作体系。u联合耕作法联合耕作法 即作业机在同一种工作状态下或通过更换某种工作部件一次完即作业机在同一种

7、工作状态下或通过更换某种工作部件一次完成成深松深松、施肥施肥、灭茬、覆盖、起垄、播种、施药灭茬、覆盖、起垄、播种、施药等作业的耕作方式。等作业的耕作方式。农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械9 94/30/20224/30/2022良好的翻土和覆盖性能良好的翻土和覆盖性能良好的碎土性能良好的碎土性能耕深应均匀一致耕深应均匀一致避免重耕、漏耕避免重耕、漏耕满足畦作要求满足畦作要求3 3、对耕作机械的农业技术要求、对耕作机械的农业技术要求农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械10104/30/20224/30/20224 4、耕作机械的类型（分法、耕作机械的

8、类型（分法1 1）、播前耕作、播前耕作耕地作业：铧式犁、圆盘犁耕地作业：铧式犁、圆盘犁整地作业：圆盘耙、钉齿耙、水田耙、镇压器、驱动耙、耢等整地作业：圆盘耙、钉齿耙、水田耙、镇压器、驱动耙、耢等耕耙联合作业：耕耙联合作业：旋耕机旋耕机、耙耕机、回转锹、耙耕机、回转锹 、播后耕作、播后耕作中耕培土作业：中耕机（水田旱地两类）、培土器中耕培土作业：中耕机（水田旱地两类）、培土器施肥、开沟、筑埂等作业：中耕培土施肥机、筑埂机、开沟机等施肥、开沟、筑埂等作业：中耕培土施肥机、筑埂机、开沟机等、少耕法、少耕法 浅松或深松作业：深松（凿形）犁、通用耕作机（深松、浅松、除浅松或深松作业：深松（凿形）犁、通用

9、耕作机（深松、浅松、除草播种、施肥、洒药等联合作业：联合种植机（深松、镇压、播种、草播种、施肥、洒药等联合作业：联合种植机（深松、镇压、播种、施肥洒药等）。施肥洒药等）。农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械11114/30/20224/30/20224 4、耕作机械的类型（分法、耕作机械的类型（分法2 2）整地机械整地机械耕地机械耕地机械铧式犁铧式犁圆盘犁圆盘犁深松机深松机牵引型牵引型驱动型驱动型圆盘耙圆盘耙齿耙齿耙滚耙滚耙水田耙等水田耙等旋耕机旋耕机驱动船驱动船机耕船机耕船农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械12124/30/20224/30/2022 铧式犁应用历史最长，技术最为成熟，

10、铧式犁应用历史最长，技术最为成熟，作业范围最广，铧式犁是通过犁体曲面对作业范围最广，铧式犁是通过犁体曲面对土壤的切削、碎土和翻扣实现耕地作业的。土壤的切削、碎土和翻扣实现耕地作业的。4 4、耕作机械的类型、耕作机械的类型农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械13134/30/20224/30/2022 圆盘犁是以圆盘犁是以球面圆盘球面圆盘作为工作部件的耕作机械，它依靠其重力作为工作部件的耕作机械，它依靠其重力强制入土，强制入土，入土性能比铧式犁差入土性能比铧式犁差，土壤摩擦力小土壤摩擦力小，切断杂草能力强切断杂草能力强，可适用于可适用于开荒、粘重土壤开荒、粘重土壤作业，但作业，但翻垡及覆盖能力

11、较弱翻垡及覆盖能力较弱，犁底不平犁底不平整整，价格较高。，价格较高。4 4、耕作机械的类型、耕作机械的类型农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械14144/30/20224/30/2022圆盘犁工作过程圆盘犁工作过程4 4、耕作机械的类型、耕作机械的类型农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械15154/30/20224/30/2022 凿形犁，又称深松犁。工作部件为一凿齿形深松铲，安装在机架后凿形犁，又称深松犁。工作部件为一凿齿形深松铲，安装在机架后横梁上，凿形齿在土壤中利用挤压力破碎土壤，深松犁底层，没有翻垡横梁上，凿形齿在土壤中利用挤压力破碎土壤，深松犁底层，没有翻垡能力。能力。4 4、耕

12、作机械的类型、耕作机械的类型农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械振动深松机+组合4 4、耕作机械的类型、耕作机械的类型农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械17174/30/20224/30/2022 根据农业生产的不同要求、自然条件变化、动力配备情况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。向犁、栅条犁、调幅犁、滚子犁、高速犁等。 4 4、耕作机械的类型、耕作机械的类型垂垂直直翻翻转转双双向向犁犁农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械1

13、8184/30/20224/30/20224 4、耕作机械的类型、耕作机械的类型双向栅条犁双向栅条犁双向犁双向犁栅条犁栅条犁倾斜翻转双向犁倾斜翻转双向犁农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械19194/30/20224/30/2022特点：特点： 制作特别容易，换向方便，只要改变犁体与机器前进方向制作特别容易，换向方便，只要改变犁体与机器前进方向的夹角即可。的夹角即可。4 4、耕作机械的类型、耕作机械的类型水水平平翻翻转转双双向向犁犁农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械20204/30/20224/30/20224 4、耕作机械的类型、耕作机械的类型双向栅条犁双向栅条犁栅条犁栅条犁+平土器平

14、土器农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械21214/30/20224/30/20224 4、耕作机械的类型、耕作机械的类型农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械22224/30/20224/30/2022滚子犁滚子犁4 4、耕作机械的类型、耕作机械的类型农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械23234/30/20224/30/2022双向犁双向犁+磙子耙磙子耙4 4、耕作机械的类型、耕作机械的类型滚子犁使土垡的运动由滑动摩擦改为滚滚子犁使土垡的运动由滑动摩擦改为滚动摩擦，可大大降低犁耕机组的阻力。动摩擦，可大大降低犁耕机组的阻力。农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械24244/30/202

15、24/30/20224 4、耕作机械的类型、耕作机械的类型 圆盘犁和凿形犁在欧洲国家应用较多，在中国虽圆盘犁和凿形犁在欧洲国家应用较多，在中国虽有应用，但量较少，本章重点介绍铧式犁的基本结构、有应用，但量较少，本章重点介绍铧式犁的基本结构、工作原理、设计方法和理论分析等。本章除课堂教学工作原理、设计方法和理论分析等。本章除课堂教学外，尚有二个试验实习外，尚有二个试验实习了解类型和结构；悬挂犁了解类型和结构；悬挂犁的调整。一个课程设计的调整。一个课程设计犁体曲面测绘。犁体曲面测绘。农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械25254/30/20224/30/2022二、耕层土壤的物理学性质二、耕层土

16、壤的物理学性质1、耕层土壤的物理特性耕层土壤的物理特性 2、耕层土壤的动力特性耕层土壤的动力特性 农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械26264/30/20224/30/2022影响：影响：WW，土垡难破碎，耕地阻力，土垡难破碎，耕地阻力WW，土垡成条，不易破碎，阻力，土垡成条，不易破碎，阻力。旱地适于耕作的湿度为旱地适于耕作的湿度为404060%60%。1 1、耕层土壤的物理特性、耕层土壤的物理特性 土壤的主要物理力学性质有以下几方面：土壤的主要物理力学性质有以下几方面：容重容重- -密度密度，单位单位：千克千克/ /立方米立方米湿度（又称含水量）湿度（又称含水量） 绝对湿度：绝对湿度：

17、相对湿度：相对湿度：100%qqWq0100%nWWWq烘干后土壤重量；烘干后土壤重量；q自然状态下土壤重量自然状态下土壤重量WW土壤相对湿度土壤相对湿度WnWn田间持水量田间持水量农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械27274/30/20224/30/20222 2、耕层土壤的动力特性、耕层土壤的动力特性1 1）土壤与金属间的摩擦系数）土壤与金属间的摩擦系数2 2）土壤的坚实度（又称贯入阻力）土壤的坚实度（又称贯入阻力）3 3）土壤强度）土壤强度4 4）土壤的抗剪强度）土壤的抗剪强度5 5）土壤的凝聚力和附着力）土壤的凝聚力和附着力6 6）犁耕土壤比阻）犁耕土壤比阻农业机械学农业机械学-耕

18、作机械耕作机械28284/30/20224/30/20221 1）土壤与金属间的摩擦系数）土壤与金属间的摩擦系数 为克服在耕作机械工作部件工作表面上产生的土壤与金属为克服在耕作机械工作部件工作表面上产生的土壤与金属间的摩擦力，大约要消耗拖拉机牵引功率的一半。间的摩擦力，大约要消耗拖拉机牵引功率的一半。 摩擦力摩擦力F F通常按下列公式计算：通常按下列公式计算： F FfN fN 式中式中 f f摩擦系数；摩擦系数； N N正压力。正压力。农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械29294/30/20224/30/20222 2）土壤坚实度）土壤坚实度/ /贯入阻力贯入阻力 当压缩非密实土壤时，使

19、其压痕的容积为当压缩非密实土壤时，使其压痕的容积为1cm1cm3 3时所需的力称为时所需的力称为单位压实力单位压实力q q0 0（kgfkgfcmcm3 3）。当以一定断面形状（圆形、锥形等）。当以一定断面形状（圆形、锥形等）的柱塞压入土壤，其压陷深度为的柱塞压入土壤，其压陷深度为h h0 0时，作用在土壤上的平均压力称时，作用在土壤上的平均压力称为土壤的坚实度为土壤的坚实度p p0 0 p p0 0q q0 0 h h0 0 （kgfkgfcmcm2 2） Bekker Bekker模型：模型：()ncKPKZbPP土壤坚实度土壤坚实度 b b 土壤平板宽度土壤平板宽度K K 土壤内摩擦变形

20、模量土壤内摩擦变形模量 Kc Kc 土壤内聚力变形模量土壤内聚力变形模量 Z Z 土壤下陷深度土壤下陷深度 n n 土壤变形指数土壤变形指数农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械30304/30/20224/30/20223 3）土壤强度）土壤强度定义定义 在特定条件下抵抗外力作用的能力。在特定条件下抵抗外力作用的能力。影响因素：土壤成分、质地、环境条件。影响因素：土壤成分、质地、环境条件。MicklethwaiteMicklethwaite把土壤强度与机具附着力联系起来，用摩尔把土壤强度与机具附着力联系起来，用摩尔库库仑定律建立了拖拉机附着力的模型：仑定律建立了拖拉机附着力的模型：ta nP

21、F cG当当F F、G G一定时，车辆的附着力与土壤强度成正比。一定时，车辆的附着力与土壤强度成正比。P P土壤对车辆的最大附着力土壤对车辆的最大附着力 F F土壤黏结力土壤黏结力cc车轮的接地面积车轮的接地面积 土壤的内摩擦角土壤的内摩擦角GG法向载荷法向载荷农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械31314/30/20224/30/20224 4）土壤的抗剪强度）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，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：往往出现剪切破坏，其剪应力大致服从库伦定律：tanc式中式中 剪

22、应力；剪应力； 剪切面上的法向压应力剪切面上的法向压应力( (正应力正应力) )； c c 单位粘结力，是同类粒子间相互结合在一起的作用力；单位粘结力，是同类粒子间相互结合在一起的作用力； tg tg土壤与土壤之间的摩擦系数，又称土壤的内摩擦系数；土壤与土壤之间的摩擦系数，又称土壤的内摩擦系数； 土壤的内摩擦角。土壤的内摩擦角。 一般来说，土壤抗剪强度与一般来说，土壤抗剪强度与土壤颗粒大小的分布、土壤密度、土壤颗粒大小的分布、土壤密度、湿度湿度有关。有关。农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械32324/30/20224/30/20225 5）土壤的凝聚力和附着力）土壤的凝聚力和附着力 土壤同

23、金属接触面之间的附着力，几乎完全是因水膜的表面张土壤同金属接触面之间的附着力，几乎完全是因水膜的表面张力所造成的。因此，附着力也与力所造成的。因此，附着力也与土壤质地、含水量、接触面的材料土壤质地、含水量、接触面的材料和光洁度和光洁度等因素有关。土壤沿着耕地机械工作表面的滑移阻力等因素有关。土壤沿着耕地机械工作表面的滑移阻力 T=F+F=N+NA 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。会增加牵引

24、阻力。土壤对钢的摩擦系数土壤对钢的摩擦系数 N作用在工作表面上的法向载荷作用在工作表面上的法向载荷附着系数附着系数 N由水膜吸附作用而产生的法向载荷由水膜吸附作用而产生的法向载荷A吸附水膜的面积吸附水膜的面积式中式中 农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械33334/30/20224/30/20225 5）土壤的凝聚力和附着力）土壤的凝聚力和附着力降阻减黏的技术和方法：降阻减黏的技术和方法： 冲注气体或液体冲注气体或液体振动法振动法电渗法（即增加土壤与触土部件表面间的水膜厚度）电渗法（即增加土壤与触土部件表面间的水膜厚度）表面改性（改变触土部件工作表面材料的性质表面改性（改变触土部件工作表面材

25、料的性质 ）表面改形（减少与土壤实际接触面积，使界面水膜不连续或形表面改形（减少与土壤实际接触面积，使界面水膜不连续或形成应力集中以降低黏附阻力成应力集中以降低黏附阻力 ）仿生法仿生法 / /（改变触土部件表面仿生改性涂层）（改变触土部件表面仿生改性涂层）农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械34344/30/20224/30/20226 6）犁耕土壤比阻）犁耕土壤比阻 为判别耕层土壤耕作难易程度，常常采用犁耕土壤比阻为判别耕层土壤耕作难易程度，常常采用犁耕土壤比阻Kt，kNcm2或或kPa。但。但Kt值大小不仅和土壤的物理性质有关，而且值大小不仅和土壤的物理性质有关，而且很大程度取决于犁的结

26、构（犁体曲面和小前犁曲面几何参数和形状、很大程度取决于犁的结构（犁体曲面和小前犁曲面几何参数和形状、犁铧锐钝程度、犁重以及是否有犁刀等）和耕速。一般可采用空间犁铧锐钝程度、犁重以及是否有犁刀等）和耕速。一般可采用空间测力或单犁体的线性测力，测得与前进方向相反的犁耕阻力分量测力或单犁体的线性测力，测得与前进方向相反的犁耕阻力分量Rx，在此测力犁上一般不装犁侧板，所以在此测力犁上一般不装犁侧板，所以Rx是有效阻力。则犁耕的有效是有效阻力。则犁耕的有效土壤比阻土壤比阻abRKxt式中式中 a a测力犁的耕深测力犁的耕深 b b测力犁的单铧幅宽测力犁的单铧幅宽农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械35

27、354/30/20224/30/2022三、铧式犁的构造与原理三、铧式犁的构造与原理1 1、铧式犁的种类及特点、铧式犁的种类及特点2 2、铧式犁的主要部件、铧式犁的主要部件3 3、铧式犁的翻垡原理、铧式犁的翻垡原理4 4、铧式犁的挂结与结构、铧式犁的挂结与结构5 5、特种犁、特种犁农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械36364/30/20224/30/2022组成组成: : 牵引杆、犁架、犁体、机械或液压升降机构、调节机构、行牵引杆、犁架、犁体、机械或液压升降机构、调节机构、行走轮、安全装置等部件组成。走轮、安全装置等部件组成。特点：与拖拉机单特点：与拖拉机单点挂接，拖拉机对点挂接，拖拉机对

28、犁只有牵引作用，犁只有牵引作用，重量由本身的轮子重量由本身的轮子承受。承受。牵牵引引犁犁1 1、铧式犁的种类和特点、铧式犁的种类和特点牵引式牵引式运输状态下，机具的重量全部由机具本身来承担。运输状态下，机具的重量全部由机具本身来承担。农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械37374/30/20224/30/2022悬悬挂挂犁犁1 1、铧式犁的种类和特点、铧式犁的种类和特点悬挂式悬挂式运输状态下，机具的重量全部由拖拉机来承担。运输状态下，机具的重量全部由拖拉机来承担。农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械38384/30/20224/30/2022特点：特点： 通过悬挂架与拖拉机通过悬挂架与拖拉

29、机的三点悬挂机构连接，由的三点悬挂机构连接，由拖拉机的液压机构控制升拖拉机的液压机构控制升降，运输时，全部重量由降，运输时，全部重量由拖拉机承受；结构紧凑、拖拉机承受；结构紧凑、重量轻、机动性好。结构重量轻、机动性好。结构简单，耕作适应范围较大，简单，耕作适应范围较大，作业质量好，地表平整，作业质量好，地表平整，碎土、覆性能好，墒沟小碎土、覆性能好，墒沟小等特点。等特点。组成：悬挂架、铧式犁、地轮组成：悬挂架、铧式犁、地轮/ /犁轮等组成。犁轮等组成。1 1、铧式犁的种类和特点、铧式犁的种类和特点农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械39394/30/20224/30/20221 1、铧式犁的

30、种类和特点、铧式犁的种类和特点农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械40404/30/20224/30/20221 1、铧式犁的种类和特点、铧式犁的种类和特点半悬挂犁半悬挂犁运输状态下，机具的重量前部分由拖拉机承担，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。后半部分由机具承担。农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械41414/30/20224/30/2022组成：组成： 犁架、悬挂架、犁体、地轮、尾轮等组成。犁架、悬挂架、犁体、地轮、尾轮等组成。半半悬悬挂挂犁犁特点：特点： 犁体较宽，纵向长度大，纵向操纵稳定性好，有承重轮，比牵引犁体较宽，纵向长度大，纵向操纵稳定性好，有承

31、重轮，比牵引犁机构简单、重量轻、机动灵活；比悬挂犁配置更多犁体，稳定性、犁机构简单、重量轻、机动灵活；比悬挂犁配置更多犁体，稳定性、操向性好。操向性好。1 1、铧式犁的种类和特点、铧式犁的种类和特点农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械42424/30/20224/30/20222 2、铧式犁的基本构造和主犁体结构、铧式犁的基本构造和主犁体结构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、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。牵引悬挂装置等。主犁体主犁体为铧式犁的核心工作部件。为铧式犁的核心工作部件。农业机械学农业机械学-耕作机械耕

32、作机械43434/30/20224/30/20221.1.犁体犁体组成：组成： 犁铧、犁壁、犁侧板、犁柱、犁铧、犁壁、犁侧板、犁柱、犁托、滑草板、延长板等。犁托、滑草板、延长板等。功用：功用： 切土、破碎、翻转土壤，切土、破碎、翻转土壤，从而达到覆盖杂草、残茬和从而达到覆盖杂草、残茬和疏松土壤的目的。疏松土壤的目的。铧式犁的主要部件有犁体、小前犁、犁刀、犁架等。铧式犁的主要部件有犁体、小前犁、犁刀、犁架等。2 2、铧式犁的基本构造和主犁体结构、铧式犁的基本构造和主犁体结构农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械44444/30/20224/30/2022（1 1）犁铧）犁铧 作用：入土、切土作用

33、：入土、切土 常见形式：凿形铧、梯形铧、三角形犁铧；常见形式：凿形铧、梯形铧、三角形犁铧；2 2、铧式犁的基本构造和主犁体结构、铧式犁的基本构造和主犁体结构农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械45454/30/20224/30/20222 2、铧式犁的基本构造和主犁体结构、铧式犁的基本构造和主犁体结构农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械46464/30/20224/30/2022不同犁铧的特点：不同犁铧的特点：形式形式特特 点点凿形犁铧凿形犁铧 分为铧尖、铧翼、铧刃、铧面等部分。铧尖呈凿分为铧尖、铧翼、铧刃、铧面等部分。铧尖呈凿形，向下延伸形，向下延伸5-10mm5-10mm（？），（？）

34、，工作时铧尖首先入土，工作时铧尖首先入土，然后铧刃水平入土，土垡沿铧面上升到犁壁。凿形铧然后铧刃水平入土，土垡沿铧面上升到犁壁。凿形铧入土容易，工作稳定，可用于较黏重土壤。入土容易，工作稳定，可用于较黏重土壤。梯形犁铧梯形犁铧 铧刃为一直线，整个外形成梯形。较凿形铧入土铧刃为一直线，整个外形成梯形。较凿形铧入土性较差，铧尖易磨损，但结构简单、容易制造。性较差，铧尖易磨损，但结构简单、容易制造。三角形犁铧三角形犁铧 一般呈等腰三角形，有两个对称的铧刀，主要用一般呈等腰三角形，有两个对称的铧刀，主要用在畜力犁上，缺点：耕后沟底面成波浪状、沟底不平。在畜力犁上，缺点：耕后沟底面成波浪状、沟底不平。2

35、 2、铧式犁的基本构造和主犁体结构、铧式犁的基本构造和主犁体结构农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械47474/30/20224/30/2022犁铧材料：犁铧材料： 犁铧的材料一般采用坚硬、耐磨，具有较高强度和韧性的材料，犁铧的材料一般采用坚硬、耐磨，具有较高强度和韧性的材料，如如65Mn65Mn钢或钢或65SiMn65SiMn稀土钢，刃口部分必须进行淬火热处理。稀土钢，刃口部分必须进行淬火热处理。（2 2）犁壁）犁壁 作用：与犁铧一起构成犁体曲面，用来翻转、破碎土壤。作用：与犁铧一起构成犁体曲面，用来翻转、破碎土壤。 形式：整体式、组合式、栅条式形式：整体式、组合式、栅条式 工作原理：犁壁

36、和犁铧前缘构成工作原理：犁壁和犁铧前缘构成犁胫犁胫，在犁体工作时切出侧面犁，在犁体工作时切出侧面犁沟墙的垂直切土刃；胫刃线呈曲线或外凸曲线（利于沟墙稳定），犁沟墙的垂直切土刃；胫刃线呈曲线或外凸曲线（利于沟墙稳定），犁壁的不同形状可达到滚、翻、碎、窜等不同的翻土效果。壁的不同形状可达到滚、翻、碎、窜等不同的翻土效果。材料及工艺：冲压工艺，常用材料及工艺：冲压工艺，常用65Mn65Mn钢或低碳钢经渗氮处理。为便于更钢或低碳钢经渗氮处理。为便于更换，常用组合式犁壁。换，常用组合式犁壁。2 2、铧式犁的基本构造和主犁体结构、铧式犁的基本构造和主犁体结构农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械48484

37、/30/20224/30/2022（3 3）犁侧板）犁侧板 位于犁铧后上方，受侧向力和部分垂直压力，常用平位于犁铧后上方，受侧向力和部分垂直压力，常用平板式犁侧板，也用刀形的，后端与犁沟接触，受力较大，易磨损，板式犁侧板，也用刀形的，后端与犁沟接触，受力较大，易磨损，有的安装了可更换的犁踵。安装犁侧板时，与沟底和沟壁成一定的有的安装了可更换的犁踵。安装犁侧板时，与沟底和沟壁成一定的角度，从而使只有犁尖和犁踵接地，增加了铧刃对沟底及犁胫对沟角度，从而使只有犁尖和犁踵接地，增加了铧刃对沟底及犁胫对沟墙的压力，从而使犁工作时始终有一种增大耕深和耕宽的趋势，这墙的压力，从而使犁工作时始终有一种增大耕深

38、和耕宽的趋势，这样，犁侧板起到了样，犁侧板起到了稳定耕宽和耕深稳定耕宽和耕深的作用。两个安装角由犁体的水的作用。两个安装角由犁体的水平间隙和垂直间隙来保证。平间隙和垂直间隙来保证。 材料及工艺：犁侧板要求耐磨、强度高，一般采用锰钢或材料及工艺：犁侧板要求耐磨、强度高，一般采用锰钢或4545钢经钢经热处理而成。犁踵也可用白口铸铁制造。热处理而成。犁踵也可用白口铸铁制造。2 2、铧式犁主犁体结构、铧式犁主犁体结构农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械49494/30/20224/30/2022（4 4）犁托）犁托 犁托为一联结件，犁铧、犁壁、犁侧板、犁犁托为一联结件，犁铧、犁壁、犁侧板、犁柱通过犁

39、托联成一体，起承托和传力作用，可以柱通过犁托联成一体，起承托和传力作用，可以用钢板冲压而成，也可以焊接或铸造。有些犁托用钢板冲压而成，也可以焊接或铸造。有些犁托与犁柱造成一体。与犁柱造成一体。（5 5）犁柱）犁柱 用来将犁体固定在犁架上，并将动力由犁架传给犁体，带动犁用来将犁体固定在犁架上，并将动力由犁架传给犁体，带动犁体工作。犁柱可以是空心圆或椭圆直犁柱，也可以是实心扁钢圆犁体工作。犁柱可以是空心圆或椭圆直犁柱，也可以是实心扁钢圆犁柱。空心犁柱一般用球墨铸铁或铸钢制成，重量较轻、强度较好，柱。空心犁柱一般用球墨铸铁或铸钢制成，重量较轻、强度较好，安装简便。安装简便。2 2、铧式犁的基本构造和

40、主犁体结构、铧式犁的基本构造和主犁体结构农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械50504/30/20224/30/20222.2.小前犁小前犁 位于主犁体的左前方，将土垡位于主犁体的左前方，将土垡上层部分土壤、杂草耕起上层部分土壤、杂草耕起，并先于，并先于主垡片的主垡片的翻转落入沟底面翻转落入沟底面进而改善主犁体的翻垡覆盖质量。在杂草较进而改善主犁体的翻垡覆盖质量。在杂草较少或土壤较松时也可不用小前犁。主要有铧式、切角式和圆盘式三种少或土壤较松时也可不用小前犁。主要有铧式、切角式和圆盘式三种结构形式。结构形式。2 2、铧式犁的基本构造和主犁体结构、铧式犁的基本构造和主犁体结构农业机械学农业机械

41、学-耕作机械耕作机械51514/30/20224/30/20223.3.犁刀犁刀 装在主犁体和小前犁的前方，用来沿垂直方向切开土壤，装在主犁体和小前犁的前方，用来沿垂直方向切开土壤，减减少主犁体的切土阻力和磨损，防止犁沟墙塌落少主犁体的切土阻力和磨损，防止犁沟墙塌落。有圆犁刀和直犁。有圆犁刀和直犁刀两种，直犁刀工作阻力较大，适用于特种犁；圆犁刀切土阻力刀两种，直犁刀工作阻力较大，适用于特种犁；圆犁刀切土阻力小，不易挂草或堵塞，应用较广。小，不易挂草或堵塞，应用较广。2 2、铧式犁的基本构造和主犁体结构、铧式犁的基本构造和主犁体结构农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械52524/30/2022

42、4/30/20224.4.犁架犁架 用来直接或间接的安装用来直接或间接的安装犁体和其它零部件，强度大；犁体和其它零部件，强度大；常用空心矩形钢管焊接而成。常用空心矩形钢管焊接而成。2 2、铧式犁的基本构造和主犁体结构、铧式犁的基本构造和主犁体结构图3-13 犁架结构示意图a 螺栓组合式犁架b 三角形犁架c梯形犁架 d大断面薄壁矩形管犁架农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械53534/30/20224/30/20225.5.安全装置安全装置 安全装置为防止犁损害而设置的超载保护装置。有单体式和整安全装置为防止犁损害而设置的超载保护装置。有单体式和整体式两类，整体式装在整台犁的牵引装置上，而单体

43、式则装在每个体式两类，整体式装在整台犁的牵引装置上，而单体式则装在每个犁单体上。（犁单体上。（1 1）摩擦销式安全装置（）摩擦销式安全装置（2 2）单体式犁体安全装置。）单体式犁体安全装置。单体式犁体安全装置单体式犁体安全装置2 2、铧式犁的基本构造和主犁体结构、铧式犁的基本构造和主犁体结构图3-14 整体式安全装置1挂钩2弯板3，5螺栓4销钉6纵拉板农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械54544/30/20224/30/20223 3、铧式犁犁体工作过、铧式犁犁体工作过程和土垡宽深比的翻垡原理程和土垡宽深比的翻垡原理(1) (1) 矩形土垡的翻转过程矩形土垡的翻转过程(2) (2) 矩形土

44、垡宽深比矩形土垡宽深比K K的确定的确定(3) (3) 菱形土垡的翻转过程菱形土垡的翻转过程 (4) (4) 窜垡过程窜垡过程(1) (1) 矩形土垡的翻转过程矩形土垡的翻转过程理想土垡的翻转过程：理想土垡的翻转过程： baa a、土垡块在翻转过程中始终保持矩形断面；、土垡块在翻转过程中始终保持矩形断面； b b、始终有一个棱角与沟底相接触，即只有滚动而无滑、始终有一个棱角与沟底相接触，即只有滚动而无滑动动 。理想土垡的翻转理想土垡的翻转 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：便，我们作了如下假设： (1) (1) 矩形土

45、垡的翻转过程矩形土垡的翻转过程 土垡翻转的目的是为了彻底翻扣地表杂草和病虫害，土垡翻转的目的是为了彻底翻扣地表杂草和病虫害，实现土垡的实现土垡的稳定铺放稳定铺放即彻底翻扣（不要出现回垡现象）是即彻底翻扣（不要出现回垡现象）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。曲面的形状，或者说是取决于曲面的设计参数。 (1) (1) 矩形土垡的翻转过程矩形土垡的翻转过程ba(2) (2) 矩形土垡宽深比矩形土垡宽深比K K的确定的确定 观察这样一种现象：设土垡断面深度为观察这样一种现象：设土垡断面深度为a

46、 a，宽度为，宽度为b b1 1、b b2 2、b b3 3，在翻转到某个时刻为土垡的临界状态。，在翻转到某个时刻为土垡的临界状态。 回垡回垡临界临界稳定铺放稳定铺放b1ab2aab3农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械59594/30/20224/30/2022 当土垡翻转至最终位置时，如果支撑点在右侧，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不变的情况下，耕宽

47、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。曲面的大小和形状，以保证土垡的稳定铺放。(2) (2) 矩形土垡宽深比矩形土垡宽深比K K的确定的确定 以临界状态为研究对象，确定土垡翻转过程中不产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。生回垡的基本条件，为犁体曲面的设计提供依据。ABCADE AB/AC=AE/DE baAB22AC=b，AE=b，ED=abaABCDEb(2) (2) 矩形土垡宽深比矩形土垡宽深比K K的确定的确定农业

48、机械学农业机械学-耕作机械耕作机械61614/30/20224/30/2022移项整理，并令移项整理，并令bka则有则有4210kk 解此方程得解此方程得1.27k arcsin( / )52a b22abbab什么意思(2) (2) 矩形土垡宽深比矩形土垡宽深比K K的确定的确定农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械62624/30/20224/30/2022 我们称我们称b/a=kb/a=k为理想土垡的宽深比。实际上土壤是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，严重，含

49、水率高的粘重土壤变形较小，k1.27k1.27，对沙，对沙质土，土壤很难成形，犁体通过后立刻堆积，质土，土壤很难成形，犁体通过后立刻堆积，k1.27k1.27，一般一般k=1k=1。(2) (2) 矩形土垡宽深比矩形土垡宽深比K K的确定的确定农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械63634/30/20224/30/2022(3) (3) 菱形土垡的翻转过程菱形土垡的翻转过程 菱形犁体的胫刃向未耕地凸出，沟墙呈圆弧状，耕翻菱形犁体的胫刃向未耕地凸出，沟墙呈圆弧状，耕翻的土垡断面近似为菱形（图的土垡断面近似为菱形（图2 244a44a）。特点是可以缩短犁）。特点是可以缩短犁体间的纵向距离，犁沟较

50、宽，阻力较小。体间的纵向距离，犁沟较宽，阻力较小。 耕地时菱形土垡始终绕耕地时菱形土垡始终绕一个棱角翻转。直至土垡顶一个棱角翻转。直至土垡顶边和前趟已翻土垡底边相靠边和前趟已翻土垡底边相靠贴。土垡翻转至直立位置以贴。土垡翻转至直立位置以前，其重心偏离支承点，有前，其重心偏离支承点，有利于稳定铺放。利于稳定铺放。农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械64644/30/20224/30/2022(4) (4) 窜垡过程窜垡过程某一棱角滚翻某一棱角滚翻，而是沿着犁体曲面向，而是沿着犁体曲面向上窜升，同时略有扭转和侧移。当土上窜升，同时略有扭转和侧移。当土垡上窜到一定高度后，扭转和弯曲加垡上窜到一定高

51、度后，扭转和弯曲加大，并惯性力的作用下大，并惯性力的作用下腾空翻转腾空翻转。土。土垡离开犁壁后，在重力和落地后的撞垡离开犁壁后，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。裂，并形成较短的垡块，称为断条。 土垡在土垡在“窜垡型窜垡型”犁体曲面上的运动过程与前述滚垡过程犁体曲面上的运动过程与前述滚垡过程不同。如图所示，当土垡被犁体的铧刃和胫刃切开后，不是绕不同。如图所示，当土垡被犁体的铧刃和胫刃切开后，不是绕农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械65654/30/20224/30/20224 4、犁体曲面、犁体曲面(1)(1)

52、 三面楔的工作原理三面楔的工作原理 (2)(2) 犁体曲面的形成原理犁体曲面的形成原理(3)(3) 犁体曲面的几何元线设计法犁体曲面的几何元线设计法(4) (4) 犁体曲面的绘制犁体曲面的绘制(5)(5) 高速犁体曲面高速犁体曲面农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械66664/30/20224/30/2022 (1) (1) 三面楔的工作原理三面楔的工作原理 两面楔和三面楔对土壤的作用两面楔和三面楔对土壤的作用A A）两面楔起土）两面楔起土 b) b)两面楔侧向推土两面楔侧向推土c)c)两面楔翻土两面楔翻土 d) d)三面楔对土垡的作用三面楔对土垡的作用 犁体曲面是由犁体曲面是由犁铧和犁壁犁

53、铧和犁壁所形成的曲面。其切土、碎土所形成的曲面。其切土、碎土和翻土都是由犁体曲面来完成。和翻土都是由犁体曲面来完成。可以把犁体曲面简化成几个简可以把犁体曲面简化成几个简单两面楔（工作面和支承面）单两面楔（工作面和支承面）复合成的一个三面楔。犁体的复合成的一个三面楔。犁体的工作过程可以看成几个二面楔工作过程可以看成几个二面楔沿水平面运动时对土壤的合成沿水平面运动时对土壤的合成作用。由于楔子在土壤中的安作用。由于楔子在土壤中的安放位置不同，它对土壤的作用放位置不同，它对土壤的作用也不同。图中也不同。图中a a、b b和和c c分别表分别表示两面楔起土、侧向推土和翻示两面楔起土、侧向推土和翻土作用。

54、土作用。农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械67674/30/20224/30/2022 从工作过程来看，可以认为从工作过程来看，可以认为为载荷角，为载荷角，为切土角，为切土角，为为犁铧安装角，由于犁铧安装角，由于tan,tanOCOBOAOC所以所以tantan tanOBOBOCOAOCOA说明了什么问题？说明了什么问题？ (1) (1) 三面楔的工作原理三面楔的工作原理 农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械68684/30/20224/30/2022 犁体曲面可以看成是由犁体曲面可以看成是由直线或曲线在空间按照一定的规律运动而成。直线或曲线在空间按照一定的规律运动而成。 元线元线 准

55、线或准面准线或准面 直元线：直元线： 水平直元线水平直元线 斜元线斜元线 曲元线：曲元线：（2 2） 犁体曲面的形成原理犁体曲面的形成原理农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械69694/30/20224/30/2022 犁体曲面形成原理有四种，即犁体曲面形成原理有四种，即水水平直元线、倾斜直元线、平直元线、倾斜直元线、曲元线法和犁面剖面曲线族法曲元线法和犁面剖面曲线族法。A A）水平直元线法（应用最多，南北方都用）水平直元线法（应用最多，南北方都用） 水平直元线法形成犁面水平直元线法形成犁面的原理就是以直元线的原理就是以直元线ABAB沿准沿准线线CDCD运动，并始终平行于运动，并始终平行于X

56、OYXOY面面( (如图如图) )，且不断改变直无，且不断改变直无线线ABAB与与ZOXZOX面的夹角面的夹角n n。( (元元线角线角) )所形成的曲面。所形成的曲面。（2 2） 犁体曲面的形成原理犁体曲面的形成原理农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械70704/30/20224/30/2022B B）倾斜直元线法（美、苏应用多，我国也有）倾斜直元线法（美、苏应用多，我国也有） 倾斜直无线法形成倾斜直无线法形成犁面原用就是以直元线犁面原用就是以直元线ABAB的端点的端点P P，沿准线，沿准线CDCD，按按“与三个投影面的夹与三个投影面的夹角成一定规律运动所形角成一定规律运动所形成的曲面。成

57、的曲面。（2 2） 犁体曲面的形成原理犁体曲面的形成原理农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械71714/30/20224/30/2022C C）曲元线法（美苏、曾德超）曲元线法（美苏、曾德超） 曲元线法是以曲线曲元线法是以曲线AAAA1 1B B为元线，以为元线，以CCCC1 1,C,C1 1D D为为准线运动而形成的犁体曲准线运动而形成的犁体曲面，其中元线可以是圆弧、面，其中元线可以是圆弧、抛物线或其他曲线，抛物线或其他曲线，CCCC1 1为铧刃线，为铧刃线，C C1 1D D为平行于为平行于OXOX轴的直线。轴的直线。（2 2） 犁体曲面的形成原理犁体曲面的形成原理农业机械学农业机械学-

58、耕作机械耕作机械72724/30/20224/30/2022D) D) 犁面剖面曲线族法犁面剖面曲线族法 利用平行于坐标面利用平行于坐标面的一组平面剖切犁体曲的一组平面剖切犁体曲面，所得交线即为剖面面，所得交线即为剖面曲线族。根据现有经验，曲线族。根据现有经验，可以修改这些曲线族，可以修改这些曲线族，通过试验使其作业质量通过试验使其作业质量达到预定要求。达到预定要求。所有犁体曲面的设计华北沙壤土和深耕犁体曲面设计（2 2） 犁体曲面的形成原理犁体曲面的形成原理农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械73734/30/20224/30/2022（3 3）犁体曲面的几何元线设计）犁体曲面的几何元线设

59、计法法1 1、水平直元线设计法、水平直元线设计法2 2、倾斜直元线设计法（略）、倾斜直元线设计法（略）3 3、翻土曲线设计法（略）、翻土曲线设计法（略）A) A) 水平直元线法的主要参数水平直元线法的主要参数 元线角元线角、曲导线的形状和位置，元线角随高、曲导线的形状和位置，元线角随高度的变化规律及元线角变化范围。其中曲导线的形度的变化规律及元线角变化范围。其中曲导线的形状相位置，元线角随高度的变化规律等，对曲面形状相位置，元线角随高度的变化规律等，对曲面形成的影响最大。成的影响最大。农业机械学农业机械学-耕作机械耕作机械74744/30/20224/30/2022曲导线的形状和位置曲导线的形

60、状和位置 曲导线可以为圆弧、抛物线、椭圆圆弧和曲导线可以为圆弧、抛物线、椭圆圆弧和对数螺旋线等。目前多用包络抛物线对数螺旋线等。目前多用包络抛物线( (如图如图) )。位置为位置为距离铧尖距离铧尖2/32/3铧刃线铧刃线处处, ,包络抛物线开度包络抛物线开度按下式计算：按下式计算：(cossin )llC b（3 3）犁体曲面的几何元线设计法）犁体曲面的几何元线设计法lC为为1 11.71.7之间的经验值，对碎土性要求严的取小。之间的经验值，对碎土性要求严的取小。b b为耕宽为耕宽, , 为导曲线的扣垡角，为为导曲线的扣垡角，为5-105-10，其值大，扣垡作用强，但阻力也越大。其值大，扣垡作