耕整地机械-耕地机械（现代农业装备技术课件）

第一章耕整地机械

一、耕地机械

铧式犁铧式犁铧式犁圆盘犁平地机械一、铧式犁的种类及特点铧式犁按不同特征可分为不同种类：按使用动力，可分为：畜力犁和机力犁（拖拉机犁）按翻垡方向，可分为：单向犁和双向犁按耕作深度，可分为：普通种植犁（12-30cm）和深耕犁(30-50cm,可深达1m）按用途，可分为：通用犁（水田犁、旱田犁）和特种犁（山地犁、果园犁、沼泽犁等）按与拖拉机连接方式，可分为：牵引犁、悬挂犁、半悬挂犁、以及与手扶拖拉机直接连接的犁。以旱地为主的北方铧式犁系列（20种型号），犁体幅宽有25cm、30cm、35cm三种，耕深为16~30cm，其中有两种属于深耕犁，深度可达42cm。以水地为主的南方铧式犁系列（12种型号），犁体幅宽有20cm、25cm，耕深为16~30cm。铧式犁通过牵引装置以一点挂接在拖拉机的牵引板上。拖拉机对犁只有牵引作用。通过犁本身具有的行走轮和调节机构来支承犁并调节耕深和犁的水平。特点：结构复杂，重量大，灵活性差，主要适用于大面积平原旱作地区。（一）牵引犁通过悬挂架与拖拉机的悬挂机构以三点连接，靠拖拉机的液压系统操纵犁的起落和调节耕深。运输时将犁升起，犁的重量由拖拉机承担。特点：结构简单紧凑、重量轻、机动性强，应用最广，尤其适用于小块田地和果树行间耕作。（二）悬挂犁通过悬挂架与拖拉机液压悬挂机构相连，但悬挂架与犁架不是固定在一起，而是通过杆件铰接。提升时，犁的前端被提起，后端像牵引犁一样设有尾轮，通过液压油缸改变尾轮相对于犁架的高度。前后液压机构相配合来改变耕深和实现升降。在运输状态下，犁的后部重量由尾轮支撑。（三）半悬挂犁特点：比牵引犁结构简单，重量轻，机动性好，易转向；比悬挂犁能配置更多的犁体，稳定性、操向性较好，在大幅宽的犁上采用，是大功率拖拉机的配套产品。

（四）手扶拖拉机犁

直接连接在手扶拉机上，靠手动升降机构操纵犁的升降（五）翻转犁1、工作部件：主犁体，完成耕地任务，有些犁上带有圆犁刀和小前犁，用来协助主犁体更好地工作。二、铧式犁的工作部件二、铧式犁的工作部件2、辅助部件：

犁架、悬挂架和悬挂轴，用来将犁组成整体，并悬挂在拖拉机上。1、主犁体：铧式犁的主要部件，由犁铧、犁壁、犁侧板、犁托和犁柱组成。犁铧：又称犁铲，主要起入土和切土作用。常见类型有梯形、凿形、三角形。犁壁：位于犁铧后上方，与犁铧共同构成犁体曲面，起切土、碎土和翻土作用。后部可加装延长板，用来保证耕深增大时的翻土性能。按结构形式可分为整体式、组合式和栅条式。（一）工作部件犁侧板：又叫犁床，装在犁托的左侧面，用来支持犁体和平衡犁体工作时产生的侧压力，使犁稳定地工作。犁托和犁柱：犁托是一连接件，犁铧、犁壁、犁侧板和犁柱都装在犁托上，组成犁体，通过犁柱上端固定在犁架上。犁托和犁柱可制成一体，也可分开制作。（一）工作部件2、犁刀安装在主犁体前，用来沿垂直方向切开土壤，以减少犁胫的磨损，并可形成较为整齐的沟壁，防止沟壁塌落，以利下次耕作。犁刀有直犁刀（改良的蓄力犁和特种用途犁）和圆犁刀（普通机力犁）；圆犁刀一般只装在多铧犁最后一个犁体前，以获得整齐的沟壁。3、小前犁位于主犁体左前方，工作时先耕起上层一部分土壤、残茬及杂草，并先于主垡翻转到沟底，以提高主犁体的覆盖质量。（二）辅助部件（因犁的种类不同而不同）犁架：用来安装犁体或其他部件，组成整体并传递动力，带动犁体工作。

悬挂架：装在犁架前端，由两根支板、斜拉杆和牵引板组成，三者用螺钉固定在犁架上。悬挂轴：装在牵引板上，其两端为两个下悬挂点，分别与拖拉机悬挂机构的左右下拉杆相连接。调节丝杆：耕作时，通过调节丝杆转动悬挂轴对犁进行调整。支撑杆：支撑杆上端的挂结孔为上悬挂点，用来与拖拉机的上拉杆进行连接。限深轮：用来调节耕深（二）辅助部件第一章耕整地机械

一、耕地机械

一次能完成两种以上作业项目的机具分为：深松联合耕整机、耕耙犁、多用组合犁深松联合耕整机主要适用于北方干旱半干旱地区，以深松为主，兼顾表土松碎，松耙结合。即可用于隔年破除犁底层，又可用于形成上松下实的熟地全面深松，也可用于草原牧草更新、荒地开垦等其他作业。联合耕整机耕耙犁深松犁深松犁层耕犁层耕犁第一章耕整地机械

一、耕地机械

用拖拉机驱动，一次完成耕耙作业的机器。碎土能力强，耕后平整，土壤细碎，减少了拖拉机进地次数。水田和菜田广泛保用。功率消耗高，耕深浅，覆盖质量差。旋耕机有与各拖拉机配套的各种型号旋耕机1、旋耕机类型、构造与工作原理（1）旋耕机的类型a横轴式、立轴式、斜轴式b牵引式、悬挂式、直接联接式c中间传动式、侧边传动式作业质量好，工效高，既能抢农时、省劳力，又可减少机器下田次数，减轻对土壤的压实。南北方均可用，尤其适用于水田和菜地。但耕深较浅，覆盖质量较差。特点旋耕机的构造工作原理2、旋耕机的主要工作部件刀轴和刀片是主要工作部件a.正确安装旋耕机刀片b.正确操作旋耕机c.耕深和碎土性能调整3、旋耕机的使用

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。其目的就是在传统的农业耕作栽培制度中通过深耕和翻扣土壤，把作物残茬、病虫害以及遭到破坏的表土层深翻，从而使得到长时间恢复的低层土壤翻到地表，以利于消灭杂草和病虫害，改善作物的生长环境。

铧式犁圆盘犁凿形犁目前所使用的耕地机械，由于其作业的工作原理不同类型主要分为三大类：

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土壤的切削、碎土和翻扣实现耕地作业的。

圆盘犁是以球面圆盘作为工作部件的耕作机械，它依靠其重量强制入土，入土性能比铧式犁差，土壤摩擦力小，切断杂草能力强，可适用于开荒、粘重土壤作业，但翻垡及覆盖能力较弱，价格较高。

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，深松犁低层，没有翻垡能力。普通双向犁栅条双向犁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。双向犁结构示意图1.翻转机构2.犁轴3.左翻犁体4.犁架5.右翻犁体6.圆犁刀7.悬挂架调幅犁

EUROPE中国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、工作原理、设计方法和理论分析等。一、铧式犁的基本类型牵引式——运输状态下，机具的重量全部由机具本身来承担。悬挂式——运输状态下，机具的重量全部由拖拉机来承担。1.调节手柄2.右支杆3.左支杆4.悬挂轴5.限深轮6.圆犁刀7.犁体8.犁架9.中央支杆悬挂犁结构示意图半悬挂犁——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。1.油管2.调节螺杆3.弧形板4.纵梁5.斜梁6.安全器7.限深轮8.尾轮操向杆9.公路运输标志10.尾轮11.犁体12.犁刀13.垂直转向轴14.悬挂头架半悬挂犁结构示意图铧式犁的工作特点

铧式犁工作时，主要是依靠由犁铧与犁壁组成的犁体曲面对土壤进行入土、切割、破碎、土垡翻转，使地表土层与底层土壤实现交换，为作物生长创造条件。铧式犁的类型与特点—视频机架牵引悬挂装置行走限深装置主犁体二、铧式犁的基本构成组成：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。1.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—畜牧机械三、铧式犁的型号表达方式举例说明：机具类别名称分类号组别号耕整机械1L-犁,B-耙，G-悬耕机，K-开沟机，Z-筑埂机，P-平地机种植施肥机械2B-播种机，Z-栽植机，F-施肥机田间管理和植保机械3Z-中耕机，W-喷雾机，F-喷粉机，M-弥雾机，Y-喷烟机收获机械4G-收割机，S-割晒机，L-谷物联合收获机，Y-玉米收获机，M-棉花收获机，H-花生收获机1L——320单铧犁设计耕宽（cm）铧式犁犁铧数量组别号分类号犁铧犁壁犁柱犁托犁侧板犁踵犁体曲面四、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。主犁体各零部件的主要功用思考题1.铧式犁的基本构造和类型？2.主犁体的结构及各部件的功用？一、铧式犁的基本类型牵引式——运输状态下，机具的重量全部由机具本身来承担。悬挂式——运输状态下，机具的重量全部由拖拉机来承担。1.调节手柄2.右支杆3.左支杆4.悬挂轴5.限深轮6.圆犁刀7.犁体8.犁架9.中央支杆悬挂犁结构示意图半悬挂犁——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。1.油管2.调节螺杆3.弧形板4.纵梁5.斜梁6.安全器7.限深轮8.尾轮操向杆9.公路运输标志10.尾轮11.犁体12.犁刀13.垂直转向轴14.悬挂头架半悬挂犁结构示意图铧式犁的工作特点

铧式犁工作时，主要是依靠由犁铧与犁壁组成的犁体曲面对土壤进行入土、切割、破碎、土垡翻转，使地表土层与底层土壤实现交换，为作物生长创造条件。机架牵引悬挂装置行走限深装置主犁体二、铧式犁的基本构成组成：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。1.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铧式犁的型号表达方式1.部颁农机序列标准4—收获机械5—种子加工机械6—农副产品加工机械铧式犁的型号表达方式1.部颁农机序列标准7—装卸运输机械8—排灌机械9—畜牧机械铧式犁的型号表达方式机具类别名称分类号组别号耕整机械1L-犁,B-耙，G-悬耕机，K-开沟机，Z-筑埂机，P-平地机耕整机械机具类别名称分类号组别号种植施肥机械2B-播种机，Z-栽植机，F-施肥机种植施肥机械机具类别名称分类号组别号田间管理和植保机械3Z-中耕机，W-喷雾机，F-喷粉机，M-弥雾机，Y-喷烟机田间管理和植保机械机具类别名称分类号组别号收获机械4G-收割机，S-割晒机，L-谷物联合收获机，Y-玉米收获机，M-棉花收获机，H-花生收获机收获机械1L——320单铧犁设计耕宽（cm）铧式犁犁铧数量组别号分类号举例犁铧犁壁犁柱犁托犁侧板犁踵犁体曲面四、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。主犁体各零部件的主要功用思考题1.铧式犁的基本构造和类型？2.主犁体的结构及各部件的功用？主犁体的结构及功用犁铧主犁体的结构及功用切开土垡引导土垡上升至犁壁犁铧犁壁主犁体的结构及功用破碎和翻扣土垡犁铧犁壁犁柱主犁体的结构及功用联结犁架与犁体曲面犁铧犁壁犁柱犁托主犁体的结构及功用联结犁体曲面与犁柱犁铧犁壁犁柱犁托犁侧板主犁体的结构及功用平衡侧向力犁铧犁壁犁柱犁托犁侧板犁踵主犁体的结构及功用耐磨件，防止犁侧板尾部磨损，可更换。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。主犁体各零部件的主要功用犁体曲面犁体曲面思考题1.铧式犁的基本构造和类型？2.主犁体的结构及各部件的功用？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问题，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。设：a、b—单犁体耕深和耕宽（cm）；

n—犁铧个数；

λ—牵引力利用系数，0.8～0.9；

Pt—拖拉机额定牵引力（kg）；

K0—土壤犁耕比阻（kg/cm2）,K0=0.3～0.4kg/cm2。设：犁耕作业中可能产生的牵引阻力Rx设：为平衡牵引阻力拖拉机所必须的牵引能力Pt可能=需要则：参考资料拖拉机型号额定牵引力Pt单位泰山—12/15/18300/350/400kg泰山—25/30A600/900kg上海—501176kg铁牛—551372kg东方红—804000kg举例：某研究所欲设计与泰山—30A轮式拖拉机相配套的铧式犁机组，已知配套动力为100kg，牵引力利用系数λ=0.9，农业要求的耕深为a=20cm，设计耕宽为b=30cm，土壤比阻K=0.4kg/cm2，试确定机组的犁铧数量n？解：答：机组的犁铧数量为3个。思考题1.犁体外载的特性及表达方法？2.犁耕牵引阻力及高略契金有理公式？该公式主要说明了什么？思考题3.犁耕土壤比阻？影响犁耕牵引阻力的因素及减少阻力的主要措施？4.犁耕机组的配套计算？思考题5.某研究所欲设计与上海—50轮式拖拉机相配套的铧式犁机组，已知配套动力为1176kg，牵引力利用系数λ=0.8，农业要求的耕深为a=20cm,设计耕宽为b=30cm，土壤比阻K=0.4kg/cm2，试确定机组的犁铧数量n？一、犁耕牵引阻力

研究力的特性及大小的目的有2个：一是给机组设计提供依据，二是为使用提供依据。例如Rx就可作为犁耕牵引阻力。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。RxzRxRxyRx

农机机组在工作时，作用于工作部件上的土壤阻力的纵向水平分力与拖拉机的动力中心线共线，且牵引阻力与拖拉机牵引力大小相等，方向相反——正牵引。PRxyRxRy

否则，将出现偏牵引、斜牵引、偏斜牵引。阻力中心位置与阻力方向对犁耕机组直线行驶的影响正牵引阻力中心位置与阻力方向对犁耕机组直线行驶的影响斜牵引阻力中心位置与阻力方向对犁耕机组直线行驶的影响偏牵引阻力中心位置与阻力方向对犁耕机组直线行驶的影响正偏斜牵引

由于到目前为止，我们对土壤的物理机械性质了解不够，无法得到犁耕牵引阻力的数学力学模型，只能用测量结果处理后的经验公式来描述。目前，最经典的经验表达式是：

高略契金有理公式动态阻力项静态阻力项综合摩擦项式中：f—综合摩擦系数，

0.3～0.5；

G—犁体重量（kg）；

fG—摩擦项；

Koab—静态阻力项;

Ko—静态阻力系数，一般为0.2～0.7；

a—单犁体耕深（cm）；

b—单犁体耕宽（cm）；

εabV2—动态阻力项；

ε—动态阻力系数，250～400；

V—机组速度（m/s）。

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。二.犁耕土壤比阻犁耕土壤比阻——单位耕作横断面上的纵向水平分力。用Ko表示（kg/cm2，或N/cm2）。一般为0.4～0.6kg/cm2式中：Rx—土壤阻力，kg

a—单犁体耕深，cm

b—单犁体耕宽，cm

n—犁铧数量犁体曲面的工作原理

犁体曲面由铧刃线、胫刃线、接缝线、顶边线和翼边线组成。铧刃线胫刃线接缝线顶边线翼边线

铧刃线在水平面开出沟底，胫刃线在沿前进方向上铅垂面内开出沟墙，形成一耕宽为b，耕深为a的矩形断面土垡条。很显然，犁体曲面的功能就是起土、碎土和翻土。ba从两面楔到三面楔的工作过程从两面楔到三面楔的工作过程理想土垡的翻转过程：ab

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：1.土垡块在翻转过程中始终保持矩形断面；2.始终有一个棱角与沟底相接触，既只有滚动而无滑动。FLASH

土垡翻转的目的是为了彻底的翻扣地表杂草和病虫害，实现土垡的稳定铺放既彻底翻扣是犁体曲面设计和工作的关键。当土垡翻转结束，土垡在犁通过后又重新翻回到犁沟中，被称为回垡。是否出现回垡现象主要取决于曲面的形状，或者说是取决于曲面的设计参数。

我们观察下面这样一种现象：设耕作的土垡断面深度为a，宽度分别为b1、b2、b3，在翻转到某个时刻时为土垡的临界状态。临界状态b2b1回垡状态b3稳定状态aaa

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。

我们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。abbABCDGB’C’A’D’

当土垡横断面的对角线BD垂直于沟底时，因A’D’=BC=a,DD’=CD=b,所以△DA’D’∽△BCD,因此有：整理得：

我们称b/a=K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，有的变形很严重，含水率高的粘重土壤变形较小，K≥1.27；对沙质土，土壤很难成形，犁体通过后立刻堆积，K≤1.27；一般取K=1。设临界宽深比则有：1.理想土垡翻转的假设条件？2.土垡宽深比的概念？它对工作质量有何影响？思考题曲面类型

前面我们已经介绍过，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）。

翻土型通用型碎土型碎土性能增强翻土性能增强翻土型——犁铧起土角较小，犁胸部平缓，易于引导土垡上升，但翼部扭曲较为明显，目的在于将上升至曲面顶部的土垡实现翻扣。这种形式的曲面，土垡的运动轨迹为一条螺旋线，故又称螺旋犁。他主要用于开荒、深翻、消灭杂草和病虫害。L碎土型——犁胸部较陡，翼部几乎为直立状，土垡沿曲面上升过程中表现为上压下挤，从而使土垡破碎。一般用于土壤状况较好、杂草较少且以松土为主的耕地作业，故又称熟地型犁。L通用型——形状和性能基本介于翻土型和碎土型之间，故又称半螺旋型，目前包括山东在内的华东、华中地区应用较多。1.犁体曲面的主要类型？思考题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。主视图的绘制

犁体主视图是犁体曲面在垂直于前进方向的铅垂面内的投影图，要确定犁体曲面轮廓的投影尺寸。依据的基本数据是农艺要求的规定耕深和基于宽深比K的耕宽。俯视图的绘制⑴导曲线的绘制碎土型：h/L=1.7~1.8，ε＝20～30o;翻土型：h/L=1.5~1.6，ε＝15～25o;ω=90o+ε－△ε，△ε＝5～10o;S=3~6cm,h≤Hmax

。hLεωSABC⑵元线角的变化规律z=f(θ)确定⑶绘制俯视图及样板曲线θ1θ2θ3思考题导曲线的位置对曲面工作性质的影响？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。可近似的认为：

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。

目前在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。

在应用水平直元线法设计犁体曲面时要特别注意的三个关键要素：水平直元线导曲线（曲导线）元线角的变化规律θ=f（z）水平直元线法的设计特点是：WHNθXZY导曲线水平元线θ=f（z）

N⊥H

动线为水平直元线，始终平行于水平面，在向上运动的过程中始终与铅垂面N内导曲线相靠贴，且与沟墙的水平夹角θ是随着元线的高度变化的，其元线角的变化规律为θ=f（z）。

在水平直元线形成曲面的过程中，有三个因素控制了动线在空间的姿态，从而决定了曲面的形状——始终平行于水平面的水平直元线，导曲线，元线角的变化规律θ=f（z）。NWHYXZ水平直元线、导曲线、元线角的变化规律θ=f（z）——水平直元线形成犁体曲面的三大要素

导曲线平面不同位置对工作性能的影响

需要特别指出的是，导曲线所在的位置对犁体曲面的性能有较大的影响，当导曲线在铧尾处时，所形成的犁体曲面为翻土型的，在距铧尖2/3处时为碎土型，界于二者之间的为通用型。我们将在犁体曲面测绘课程设计时联合讲解具体的设计方法和测绘方法。主视图的绘制

犁体主视图是犁体曲面在垂直于前进方向的铅垂面内的投影图，要确定犁体曲面轮廓的投影尺寸。依据的基本数据是农艺要求的规定耕深和基于宽深比K的耕宽。