农业机械学土壤耕作机械

土壤耕作机械第一节概述第二节耕层土壤的物理学性质第三节铧式犁的构造与原理第四节旋耕机的构造与原理第五节灭茬机和秸秆还田机的构造与原理第六节深松机具第七节整地机械主要内容土壤耕作机械土壤耕作的目的概述耕地是作物栽培的基础，耕耘质量的好坏对作物收成有显著影响。耕地作的作用主要表现在：改善土壤结构。通过耕作使板结的土壤疏松，土块破碎，形成具有吸收和保持适量水份和空气能力的团粒结构，为种子的发芽和作物根系生长创造良好的条件。消灭杂草和虫害。通过土壤耕作可以将杂草覆盖于土壤底层，控制其生长；也可以使虫害暴露于地表而死亡。土壤耕作的目的概述

将作物残茬以及肥料、除草剂、杀虫剂等混合在土壤中以增加其作用。将地表整平或整成一定形状以利于种植、灌溉、排水或减少土壤侵蚀。将过于疏松的土壤压实到适当的疏松状态，使其既能保持水分，又有利于作物根系发育。改良土壤。耕地可使质地不同的土壤彼此易位，有利于控制盐碱。土壤耕作的目的概述土壤耕作方法概述

我国普遍采用的耕作方法主要是传统的即常规耕作法，也称精细耕作法。通常指作物生产过程中有机械耕翻、耙压和中耕等组成的土壤耕作体系。

近年来，国内外逐步出现了以少耕、免耕、保水耕作等为主的一些列保护性耕作方法和联合耕作机械化旱作技术。

土壤耕作机械的种类概述耕整地机械包括耕地机械和整地机械。耕地机械包括铧式犁、圆盘犁、旋耕机；整地机械包括各种耙（圆盘耙、钉齿耙、弓齿耙、弹齿耙、网状耙等），镇压器（V型镇压器、网纹镇压器、轮齿镇压器、圆筒型镇压器等）和耢子等。

对耕作机械的农业技术要求概述耕作机械的农艺要求主要有以下几个方面：1、应有良好的翻土和覆盖性能，能翻动土层，地表残茬、杂草和肥料应能充分覆盖，埋覆在8cm以下深度的植被应在80%以上，耕后地表平整。2、应有良好的碎土性能。耕后土层应松碎，尽可能满足耕后直接播种的要求。旱田耕后土层蓬松，水田则要求断条尺寸尽量小，耕后土垈架空，以便于通风晾晒。3、耕深应均匀一致，沟底平整，耕宽一致，东北地区旱田耕深一般为：20~30cm；水田为：12~20cm。4、不重耕，不漏耕，地边整齐，垄沟尽量少而小。5、能满足畦作的要求，种麦时应耕成畦田，以利排水。耕作机械的发展动态概述土壤耕作是重负荷作业，能源消耗量很大。美国用于耕地作业的动力超过其全部农用动力的1/2，全美国每年耕翻土壤2500亿吨，消耗燃料200万吨。我国每年耕地面积1.7亿公顷以上。因此，耕作机械化新技术的发展一直受到世界各国重视。目前，世界各国耕整地机械技术正向着以下方面发展：

用动力输出轴驱动工作部件

发展联合作业机械

形成了少耕、免耕法用的机器系统

使用高新技术图片动画录像图片动画图片动画耕作机械的发展动态联合整地机械概述返回将土壤耕翻、耙碎、整平、镇压、作畦起垄、甚至播种等各项作业中的迹象或者全部用一台机组同时完成，可以节约能耗，争取时间，还有利于保持土壤的水分和温度，提高作物产量。近年来，联合耕作机已经逐渐由串联式发展成整体式。耕作机机械的的发展展动态态概述述返回联合整整地机机复式作作业整整地机机耕作机机械的的发展展动态态少耕、、免耕耕机械械概述述返回耕作机机械的的发展展动态态新技术术应用用概述述返回目前，，液压压技术术、卫卫星定定位技技术等等在耕耕整地地机械械及其其作业业中的的应用用已经经取得得相当当的成成就。。此外，，在机机器设设计过过程中中广泛泛应用用计算算机辅辅助设设计和和虚拟拟制造造技术术等新新方法法和手手段，，在机机器制制造过过程中中不断断采用用新工工艺、、新方方法、、新材材料。。土壤强强度耕层土土壤的的物理理学性性质土壤强强度是是指某某种土土壤在在特定定条件件下抵抵抗外外力作作用的的能力力，可可以定定义为为土壤壤承受受变形形或应应变的的能力力。可可以用用应力力应变变方程程式，，或以以其屈屈服点点应力力来表表示。。土壤强强度既既受限限于土土壤本本身的的特性性（如如质地地和结结构）），又又受限限于环环境条条件，，特别别是土土壤的的含水水量等等。它它的特特性不不仅关关系到到加工工土壤壤时能能耗的的多少少、质质量的的优劣劣，而而且还还关系系到农农机具具行走走装置置的推推进力力、各各部件件的摩摩擦磨磨损及及整地地的工工作效效率，，对植植物根根系生生长发发育也也有直直接影影响。。根据土力力学中摩摩尔——库伦定律律，建立立车辆的的前进推推力或附附着力的的模型

当车轮的接触面积F和法向压力G为定值时，车辆的最大推力或附着力与土壤强度成正比结论一耕耘机械切削土壤使之破碎，其能耗土壤破碎程度成正比，而土壤破碎的难以程度又与土壤强度成正比，所以破碎黏重而又板结的土壤，其能耗要比破碎砂性土壤大得多。结论二土壤坚实实度耕层土壤壤的物理理学性质质土壤坚实实度也称称贯入阻阻力。当当压缩非非密实土土壤时，，使其压压痕的容容积为1cm3时所需的的力称为为单位压压实力。。当以一一定断面面形状的的柱塞压压入土壤壤，其压压陷深度度与单位位压实力力的乘积积成为土土壤坚实实度。Bekker首次建立立了土壤壤承载能能力与下下陷深度度的数学学模型，，并被普普遍的引引用，其其模型为为：土壤的抗抗剪强度度耕层土壤壤的物理理学性质质耕层土壤壤在耕作作机械工工作部件件的作用用下，往往往出现现剪切破破坏。即即在外力力作用下下土粒之之间会出出现相对对位移。。阻止这这种相对对位移的的土壤内内部阻力力称为土土壤的抗抗剪强度度。耕地机械械造成的的土壤破破坏剪切切强度是是根据摩摩尔—库伦定律律建立的的数学表表达式，，存在如如下关系系：土壤含水水量耕层土壤壤的物理理学性质质在降雨或或灌溉之之后，耕耕作层内内的水有有一部分分在重力力作用下下，沿着着土壤中中大的空空隙或裂裂缝向下下渗漏，，另一部部分则在在土粒的的吸附作作用和毛毛细管作作用下，，保持在在耕层之之内。土土壤中所所能保持持的最大大含水量量称为田田间持水水量。土壤的含含水量有有绝对湿湿度和相相对湿度度两种表表示方法法。土壤的凝凝聚力和和附着力力耕层土壤壤的物理理学性质质土壤的凝凝聚力是指土粒粒之间的的结合力力，其大大小与土土壤质地地、含水水量等因因素有关关。黏土土的凝聚聚力大于于砂土，，凝聚力力大的土土壤称为为重质土土。这种种土壤不不宜破碎碎，耕作作阻力较较大；凝凝聚力小小的土壤壤容易破破碎，耕耕作阻力力小。土壤的附附着力是指土壤壤与耕作作部件接接触面之之间的黏黏着力，，几乎完完全是因因为水膜膜的表面面张力所所造成。。附着力力与土壤壤质地、、含水量量、接触触面的材材料和粗粗糙度等等因素有有关。土壤的凝凝聚力和和附着力力耕层土壤壤的物理理学性质质降阻减黏黏的技术术和方法法充注气体体或液体体振动法电渗法表面改性性表面改形形仿生法铧式犁的的种类和和特点铧式犁的的构造与与原理按耕地时时土壤的的翻转方方向分，，有单向向犁和双双向犁等等。按用途可可以分为为水田犁犁、旱田田犁等。。按犁与拖拖拉机的的挂接方方式分，，有牵引引犁、悬悬挂犁和和半悬挂挂犁等。。其中悬悬挂犁按按耕深调调节方式式又可以以分成高高度调节节悬挂犁犁、力调调节悬挂挂犁和位位调节悬悬挂犁等等。铧式犁的的种类和和特点铧式犁的的构造与与原理铧式犁作作业录像像铧式犁的的种类和和特点铧式犁的的构造与与原理1、牵引犁犁它主要由由牵引装装置、犁犁架、犁犁轮、犁犁体、小小前犁、、升降机机构及调调节机构构等组成成。其主主要特点点：犁体纵向向尺寸不不受限制制，可配配置较多多犁体。。结构复杂杂，重量量大。转弯半径径大。金属耗量量大，价价格高。。牵引犁图图片牵引犁工工作录像像铧式犁的的种类和和特点铧式犁的的构造与与原理铧式犁的的种类和和特点铧式犁的的构造与与原理2、悬挂犁犁悬挂犁通通过悬挂挂架与拖拖拉机的的三点悬悬挂机械械连接，，一般由由犁架、、悬挂架架、犁体体、犁刀刀、调节节装置和和限深轮轮等组成成。其主主要特点点有：机动性强强，转弯弯灵活。。金属耗量量小、重重量轻，，造价低低。对拖拉机机驱动轮轮增重效效果好。。悬挂犁图图片悬挂犁工工作录像像铧式犁的的种类和和特点铧式犁的的构造与与原理铧式犁的的种类和和特点铧式犁的的构造与与原理3、半悬挂挂犁半悬挂犁犁是在悬悬挂犁的的基础上上发展起起来的新新机型，，犁的前前端由拖拖拉机悬悬挂，后后端是限限深轮和和尾轮机机构。其其结构分分别取前前二者的的部分而而组成。。其主要要特点有有：重量较牵牵引犁轻轻约1/3，但犁纵纵向尺寸寸亦不受受限制。。机动性较较牵引犁犁好，可可操作性性强。半悬挂犁犁图片半悬挂犁犁工作录录像铧式犁的的种类和和特点铧式犁的的构造与与原理铧式犁的的主要部部件铧式犁的的构造与与原理主犁体小前犁犁刀犁架铧式犁的的主要部部件-主犁体铧式犁的的构造与与原理主犁体是是铧式犁犁最重要要的工作作部件，，它由犁犁铧、犁犁壁、犁犁侧板、、犁柱和和犁后踵踵等组成成。功用：切切开、破破碎、翻翻转土壤壤，以达达到覆盖盖杂草和和残根、、疏松土土壤的目目的。（1）犁铧（2）犁壁（3）犁柱和犁犁托（4）犁侧板和和犁后踵踵主犁体机构动画演示犁体间隙动画演示铧式犁的的主要部部件-主犁体铧式犁的的构造与与原理（1）犁铧其主要作作用是入入土和切切土，然然后升起起切下的的土垈并并将土垈垈导向犁犁壁。犁犁铧由铧铧尖、铧铧刃、铧铧翼、铧铧面和铧铧背加厚厚部分组组成。铧铧尖用于于使铧入入土，铧铧刃用来来从水平平方向切切开土壤壤。铧背背加厚部部分是储储备材料料，以便便当铧磨磨损是进进行锻延延，恢复复犁铧尺尺寸。犁铧有三三种结构构形式：：梯形铧铧、凿形形铧和三三角形铧铧，常用用的形式式为凿形形铧。犁铧受力力很大，，且工作作条件恶恶劣，铧铧刃和其其工作表表面极易易磨损。。铧刃厚厚度从1mm增到5mm时，耕作作阻力将将增大25%以上。故故犁铧材材料多选选耐磨的的65Mn钢或65SiMnCr钢。返回铧式犁的的主要部部件-主犁体铧式犁的的构造与与原理（2）犁壁犁壁是犁犁体曲面面的重要要组成部部分。其其作用是是接受犁犁铧抬起起的垈片片，加以以破碎和和翻转，，其中犁犁胸部分分受力最最大，磨磨损也最最严重。。犁壁的种种类很多多，不同同的犁壁壁有不同同的碎土土和翻土土性能。。按其结构构形式分分：整体体式、组组合式和和栅条式式三种。。按其作用用原理分分：滚垈垈型、窜窜垈型和和滚窜型型三种。。犁壁工作作时常受受到土壤壤很大的的压力并并于土壤壤产生滑滑动摩擦擦。因此此犁壁的的材料坚坚硬耐磨磨，具有有足够的的强度和和韧性。。返回铧式犁的的主要部部件-主犁体铧式犁的构构造与原理理（3）犁柱和犁犁托犁柱、犁托托用于将犁犁体与机架架连接起来来。固定犁犁铧、犁壁壁和犁侧板板以构成犁犁体，增强强犁铧和犁犁壁的强度度和刚度。。返回铧式犁的主主要部件-主犁体铧式犁的构构造与原理理（4）犁侧板和和犁后踵犁侧板位于于犁铧的后后方，工作作时紧贴沟沟壁前进，，承受并平平衡犁体所所产生的侧侧压力，以以保持耕深深和耕宽的的稳定性。。多铧犁最后后一个犁侧侧板受力最最大，磨损损严重，已已按都装有有可更换的的犁后踵。。返回铧式犁的主主要部件-主犁体铧式犁的构构造与原理理返回主犁体的组组成铧式犁的主主要部件-主犁体铧式犁的构构造与原理理返回犁体间隙的的组成铧式犁的主主要部件-小前犁铧式犁的构构造与原理理小前犁又称称小铧，位位于主犁体体左前方，，其结构、、形状均和和主犁体相相仿，工作作幅宽约为为主铧的2/3，耕深不超超过10cm。小前犁有铧铧式、切角角式、圆盘盘式。功用：将土垈上层层部分土壤壤杂草耕起起，并先于于主垈片的的翻转落入入沟底，从从而改善了了主犁体的的翻垈覆盖盖质量。铧式犁的主主要部件-犁刀铧式犁的构构造与原理理犁刀装在主主犁体和小小前犁的前前方。犁刀有圆犁犁刀和直犁犁刀两种，，直犁刀工工作阻力大大，圆犁刀刀切土阻力力小，不易易挂草和堵堵塞。功用：沿垂直方向向切开土壤壤，减小主主犁体的切切土阻力和和磨损，防防止沟墙塌塌落。铧式犁的主主要部件-犁架铧式犁的构构造与原理理犁架用于直直接或间接接安装大多多数零件的的部件，应应有足够的的强度来传传递动力。。犁架架可可分分为为：：空空心心管管焊焊接接架架、、钩钩形形犁犁架架和和螺螺栓栓固固定定的的可可拆拆式式犁犁架架。。铧式式犁犁的的挂挂结结与与调调整整铧式式犁犁的的构构造造与与原原理理1、铧铧式式犁犁的的挂挂结结原原则则（1）牵牵引引犁犁：：挂挂结结点点必必须须在在拖拖拉拉机机的的动动力力中中心心和和犁犁的的阻阻力力中中心心的的连连线线上上，，即即三三点点构构成成一一条条直直线线，，此此线线为为牵牵引引线线。。阻力力中中心心：犁犁耕耕时时作作用用在在犁犁体体上上所所有有力力的的合合力力和和犁犁体体曲曲面面的的交交点点。。单单犁犁体体的的阻阻力力中中心心在在犁犁铧铧和和犁犁壁壁的的接接缝缝线线上上，，位位于于距距沟沟墙墙1/5~1/4耕宽宽处处；；多多铧铧犁犁的的阻阻力力中中心心在在各各犁犁体体阻阻力力中中心心连连线线的的中中点点。。动力力中中心心：拖拖拉拉机机驱驱动动力力的的合合力力作作用用点点。。轮轮式式拖拖拉拉机机动动力力中中心心位位于于驱驱动动轴轴线线的的稍稍前前方方；；履履带带拖拖拉拉机机动动力力中中心心位位于于两两条条履履带带压压力力中中心心线线连连线线与与纵纵轴轴线线的的交交点点。。铧式式犁犁的的挂挂结结与与调调整整铧式式犁犁的的构构造造与与原原理理1、铧铧式式犁犁的的挂挂结结原原则则（2）悬悬挂挂犁犁：：通通常常与与拖拖拉拉机机以以三三点点悬悬挂挂组组成成机机组组，，其其挂挂结结原原则则与与牵牵引引犁犁相相同同，，只只是是悬悬挂挂机机组组上上牵牵引引电电为为虚虚牵牵引引点点。。悬挂挂犁犁有有四四种种不不同同的的挂挂接接方方式式：：正牵牵引引斜牵牵引引偏牵牵引引偏斜斜牵牵引引铧式式犁犁的的挂挂结结与与调调整整铧式式犁犁的的构构造造与与原原理理2、铧铧式式犁犁的的调调整整牵引引犁犁无无论论是是在在纵纵垂垂面面还还是是在在水水平平面面内内，，若若能能正正确确挂挂结结，，一一般般不不会会出出现现前前后后犁犁体体耕耕深深不不一一致致和和偏偏牵牵引引现现象象。。铧式式犁犁的的挂挂结结与与调调整整铧式式犁犁的的构构造造与与原原理理2、铧铧式式犁犁的的调调整整悬挂挂犁犁机机组组挂挂结结后后或或工工作作中中，，一一般般都都需需做做从从以以下下几几个个方方面面的的调调整整：：耕深调整—包括高度调整整、力调整和和位调整。耕宽调整偏牵引调整纵向水平调整整横向水平调整整铧式犁的挂结结与调整铧式犁的构造造与原理旋耕犁的水平调整最小间隙和后通过角悬挂犁的瞬心调整瞬心前后移动对入土角的影响瞬心移动影响耕宽瞬心位置对驱动轮增载的影响返回铧式犁的挂结结与调整铧式犁的构造造与原理返回铧式犁的挂结结与调整铧式犁的构造造与原理返回铧式犁的挂结结与调整铧式犁的构造造与原理瞬心在前铧式犁的挂结结与调整铧式犁的构造造与原理瞬心在后瞬心在前（有有入土行程S）瞬心前后移动动对入土角的的影响返回返回前后移动上下移动铧式犁的挂结结与调整铧式犁的构造造与原理返回瞬心在前瞬心在后瞬心在无穷远远处铧式犁的挂结结与调整铧式犁的构造造与原理铧式犁的挂结结与调整铧式犁的构造造与原理3、犁耕作业方方法常用的犁耕作作业方法有：：内翻法（闭垄垄法）外翻法（开垄垄法）套翻法特种犁铧式犁的构造造与原理高速犁圆盘犁耕耙犁翻转犁调幅犁深松犁深耕犁特种犁铧式犁的构造造与原理返回特种犁铧式犁的构造造与原理返回特种犁铧式犁的构造造与原理返回深耕犁铧式犁的构造造与原理返回旋耕机的构造造及工作过程程旋耕机的构造造与原理1、旋耕机的类类型与一般构构造与铧式犁相比比，旋耕机耕耕后土壤细碎碎、地表平整整，一次作业业即可达到播播种要求，但但其耕深比较较浅（14~16cm）、功率消耗耗较大、工作作幅宽比较窄窄，比较适合合菜地、果园园、水田的耕耕整地。按照照旋耕机刀轴轴的空间安装装位置来分可可以把旋耕机机分为立式和和卧式两种，，在卧式旋耕耕机中按照旋旋耕刀轴回转转与拖拉机轮轮子回转方向向是否一致来来分，可以分分为正旋式和和反旋式。旋耕及主要由由机架、传动动系统、旋转转刀轴、刀片片、耕深调节节装置、罩壳壳等组成。其其中旋耕刀片片为主要工作作部件。旋耕耕刀片将土壤壤切成碎片并并抛向拖板，，土壤碎片与与拖板撞击后后进一步细碎碎。旋耕机的构造造及工作过程程旋耕机的构造造与原理旋耕机作业录录像旋耕机组图旋耕机的构造造及工作过程程旋耕机的构造造与原理2、旋耕机的工工作过程旋耕机工作时时，刀片一方方面有拖拉机机动力输出轴轴驱动做回转转运动，另一一方面随机组组前进做等速速直线运动。。刀片在切土过过程中，先切切下土垈，抛抛向并撞击罩罩壳与平土拖拖板细碎后再再落回地表上上。机组不断断前进，刀片片就连续不断断的对未耕地地进行松碎。。灭茬机机灭茬机机和秸秸秆还还田机机灭茬机机与拖拖拉机机配套套作业业，主主要用用于田田间直直立或或铺放放秸秆秆的粉粉碎，，可对对小麦麦、玉玉米、、高粱粱、水水稻、、棉花花等作作物秸秸秆、、根系系及蔬蔬菜茎茎蔓等等进行行粉碎碎。粉粉碎后后的秸秸秆自自然散散布均均匀，，经翻翻耕（（免耕耕除外外），，将秸秸秆作作为肥肥料回回施到到地里里。灭茬机机按照照其结结构形形式可可分为为立轴轴式和和卧轴轴式。。立轴轴式灭灭茬机机主要要用于于玉米米等高高粗秆秆直立立作物物秸秆秆的灭灭茬作作业，，卧轴轴式灭灭茬机机主要要用于于小麦麦等低低细秆秆或铺铺放在在田间间的作作物秸秸秆的的灭茬茬作业业。秸秆秆还还田田机机灭茬茬机机和和秸秸秆秆还还田田机机按照照机机器器作作业业方方式式不不同同可可分分为为粉粉碎碎性性还还田田机机和和整整株株秸秸秆秆还还田田机机。。按按照照秸秸秆秆粉粉碎碎轴轴的的结结构构形形式式，，可可分分为为卧卧轴轴式式和和立立轴轴式式两两种种。。整地地机机械械整地地的的目目的的进一一步步松松碎碎土土壤壤，，改改善善土土壤壤结结构构，，保保持持土土壤壤水水分分，，为为播播种种和和种种子子发发芽芽、、生生长长创创造造良良好好的的条条件件。。耙：：其功功能能是是碎碎土土、、灭灭茬茬和和松松土土，，主主要要有有圆圆盘耙耙、、水水田田耙耙、、钉钉齿齿耙耙、、弹弹齿齿耙耙和和振振动动耙耙几几种种。。镇压压器器：：其功功能能是是压压碎碎土土块块，，压压实实耕耕作作层层，，以以利于于蓄蓄水水保保墒墒，，播播种种后后镇镇压压可可使使种种子子与与土土壤壤紧紧密密接触触，，有有利利于于种种子子发发芽芽。。主主要要有有V形镇镇压压器器、、网网环形形镇镇压压器器、、圆圆筒筒形形镇镇压压器器、、胶胶轮轮镇镇压压器器。。平地地机机松土土除除草草机机械械整地地机机械械整地地机机械械的的种种类类整地地机机械械圆盘盘耙耙—类型型圆盘盘耙耙主主要要用用于于犁犁耕耕后后的的碎碎土土和和平平地地，，也也可可用用于于搅搅土土、、除除草草、、混混肥肥，，收收获获后后