第三章 耕整地机械

设b/a＝k，则：k4－k2－1＝0，即：k≈1.27 sinδ＝a/b＝1/k，δ＝52°
a B
b
C
D
A
E
b
理想土垡的宽深比k应大于1.27， 或临界覆土角δ应小于52° 。实际耕 作时，土垡在翻转过程中有变形， 有的变形很严重。对于宽幅犁、含 水率高、粘重土壤，k≥1.27；对于 窄幅犁、含水率低、砂性土壤， k≤1.27。
水平直元线法形成犁体曲面
• 犁体曲面可以看作是由直线或曲线在空间按一定规 律运动形成的，这种直线或曲线称为“元线”。
• 水平直元线法：一条直元线在空间平行运动可以形 成圆柱面。若一条直元线AB平行于水平面xoy，它 沿着一条位于铅垂面内的圆弧曲线（导线）MM′自 下而上移动，并且AB与沟壁平面xoz构成的元线角 θ也按一定规律θ=f（z）变化，则形成扭柱形曲面 。
目前使用的耕地机械，根 据工作原理的不同，可以分为 三大类：
铧式犁
圆盘犁
凿形犁
铧式犁
铧式犁应用历 史最长，技术最 成熟，作业范围 最广。铧式犁通 过犁体曲面对土 壤的切削、碎土 和翻扣实现耕地 作业。
圆盘犁
圆盘犁以球 面圆盘作为工作 部件，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，适用于开 荒、粘重土壤作 业，但翻垡及覆 盖能力较弱。
三、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，耕翻的土垡断面近似为 菱形（图2－44a）。这种犁的特点是 可以缩短犁体之间的纵向距离，犁沟 较宽，阻力较小。
耕地时菱形土垡始 终绕一个棱角翻转， 直至土垡顶边和前趟 已翻土垡的底边相靠 贴（图2－44c）。土 垡翻转至直立位置以 前，其重心即已偏离 支承点、向已耕地偏 离，有利于稳定铺放。
一、矩形土垡的翻转过程
理想土垡的翻转过程：
a
土垡在翻转过程中是要变形的，为了 研究的方便，作如下假设：
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，即只有滚动而无滑动 。
——理想土垡的翻转
a
a
b
土垡翻转过程中要达到稳定 状态，不要出现回垡，这取决于 犁耕时土垡断面的深度a和宽度b。
• 犁翼：犁体曲面的尾部， 使土壤能够顺畅流出。
犁体曲面的类型
• 北方：旱地犁，滚垡型犁体 • 螺旋型、半螺旋型、熟地型、圆柱形，
翻土性能减弱，碎土性能增强 • 南方：滚垡型，滚窜结合型，窜垡型 • 翻土型、碎土型、通用型（滚窜结合）
、窜垡型
（一）三面楔原理
一个两面楔从不同的方向和位置切入土壤时，可以 分别对土壤产生起土、侧向推土和翻土作用。
体，扣垡，架空

四、犁体曲面
（一）三面楔原理 （二）犁体曲面的形成原理 （三）高速型犁体曲面
犁体曲面－由犁铧和犁壁组成的犁体工作 表面，具有切土、翻土、碎土等功能。
• 铧刃线（AG）：犁铧的刃口，水平切开 土垡。
• 胫刃线（ABC）：犁体左边的刃线，垂 直切土，切出沟墙。
• 犁胸：犁体曲面的中部， 起连续碎土和翻土作用。
四、窜垡过程
土垡在“窜垡型”犁体曲 面上的运动过程与前述滚垡 过程不同。当土垡被犁体的 铧刃和胫刃切开后，不是绕 某一棱角滚翻，而是沿着犁 体曲面向上窜升，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 大，并腾空翻转。土垡离开 犁壁后，在重力和落地后的 撞击作用下，土垡内的剪切 裂纹发生断裂，并形成较短 的垡块，称为断条。－南方犁
用较多；在中国虽有应用，但数量 较少。本章重点介绍铧式犁的基本 结构、工作原理和设计方法等。除 课堂教学外，尚有二个实验实习： 类型和结构，悬挂犁的调整；一个 课程设计：犁体曲面测绘。
第一节 铧式犁
一、铧式犁的类型 二、铧式犁的基本构造 三、铧式犁的翻垡原理
一、铧式犁的类型
（一）铧式犁的类型
牵引式——运输状态下，机具的重量全部由机具本身来承担。
第二章 耕整地机械
引言 第一节 铧式犁 第二节 圆盘耙 第三节 旋耕机
引言
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，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。
悬挂式——运输状态下，机具的重量全部由拖拉机来承担。
半悬挂犁——运输状态下，机具的重量前半 部分由拖拉机承担，后半部分由机具承担。
（二）铧式犁的基本构造
牵引悬 挂装置
犁架
耕深调 节装置
犁体
组成：犁体、犁架、耕深调节装置、 牵引悬挂装置等。犁体是铧式犁的主 要工作部件。
（三）铧式犁的工作原理
一、矩形土垡的翻转过程 二、矩形土垡宽深比k的确定 三、菱形土垡的翻转过程 四、窜垡过程
二、矩形土垡宽深比k的确定
土垡（向右）翻转后的重心落在 支撑点右边为稳定状态，落在支撑点 上为临界（不稳定）状态，落在支撑 点左边则会出现回垡或立垡。
a
b1
a
b2
a b3
回垡
临界
稳定
以临界状态为例，确定土垡翻转过程中不产生 回垡的基本条件。
∵ △ABC∽△AED， ∴ AB/AC=AE/DE
AC=b，AE=b，DE=a， AB a2 b2
铧式犁的切土、 碎土和翻土作用都是 由犁体曲面完成的。 铧式犁的犁体曲面可 以简化成一个偏斜放 置的两面楔，楔角为ε， 楔刃与前进方向偏斜 θ角，形成三面楔， 同时具有起土、侧向 推土和翻土作用。
（二）犁体曲面的形成原理
1、水平直元线法形成犁体曲面的原理 2、倾斜直元线法形成犁体曲面的原理 3、曲元线法形成犁体曲面的原理
• 因此，当导线M M′的形状及其位置、直 元线的起始角θ0及θ角沿高度的变化规律 确定后，水平直元线的运动即可唯一地 确定。
• 这类曲面的特点是，如果将犁体放在工 作位置，并用一保持水平的直尺去靠贴 它，则直尺边会与曲面完全贴合。
凿形犁
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。利用凿 形齿对土壤的 挤压力破碎土 壤，深松犁底 层，没有翻垡 能力。
根据农 业生产条件 的变化和不 同要求，铧 式犁又派生 出一些具有 现代特征的 新型犁：如 双向犁、栅 条犁、调幅 犁、高速犁 等。
圆盘犁和凿形犁在欧洲国家应