第二章 土壤耕作机械：耕地机械的分类
土壤耕作机械的理论和计算
土壤耕作机械的理论和计算一、土壤耕作机械的理论1、耕作机械的分类耕作机械可以分为两类，即土壤耕作机械和植物保护机械。
土壤耕作机械的主要功能是改良土壤，包括翻耕、深耕和犁耕等，能够有效地利用土壤，提高土壤肥沃度，从而提高作物产量。
植物保护机械的主要功能是保护植物，一般通过喷雾、除草、除虫、除草和草地管理等措施，以防止病害和害虫的侵害，从而提高作物的产量和品质。
2、耕作机械的原理耕作机械的原理是在土壤中形成一种特定的状态，使土壤可以更好地提供营养，以促进作物的生长发育。
首先，耕作机械可以通过翻耕、深耕和犁耕等动作来改良土壤。
翻耕可以将土壤分层，深耕可以改善土壤结构，犁耕可以改善土壤肥沃度。
其次，耕作机械还可以通过喷雾、除草、除虫、除草和草地管理等措施，防止病害和害虫的侵害，从而提高作物的产量和品质。
二、土壤耕作机械的计算耕作机械的计算包括对作物、土壤、机械性能及其他参数的计算，以及耕作机械运行参数和调整参数的计算。
1、作物参数计算作物参数计算是土壤耕作机械计算的第一步，主要是针对一种特定的作物种植情况进行计算，其目的是了解作物的种植面积、播种密度、株距等参数。
这些参数对于确定耕作机械的作业宽度和速度具有重要的意义。
2、土壤参数计算土壤参数计算是耕作机械计算的第二步，主要是收集土壤的厚度、粒径、块度、质地等参数，以及土壤的肥力、湿度、硬度等参数。
这些参数将有助于确定耕作机械的作业速度、作业效率和沟槽深度，从而使耕作机械更好地适应土壤的特性。
3、机械性能参数计算机械性能参数计算是耕作机械计算的第三步，主要是收集耕作机械的机动性、负载能力、转向性能、动力消耗和维护保养等参数，以及耕作机械的作业宽度、作业速度、作业效率等参数。
这些参数将有助于确定耕作机械的作业范围和效率，从而使耕作机械更具有经济性。
4、耕作机械运行参数和调整参数计算耕作机械运行参数和调整参数计算是耕作机械计算的最后一步，主要是收集耕作机械的轮距、轮芯、轮胎、行走轨迹、行走速度、转向角度等参数，以及耕作机械的控制系统、传动系统、安全装置等参数。
教学课件第二章土壤耕作机械
二、犁体曲面的几何元线设计法
设计方法 （1）犁体曲面轮廓及正视图的绘制 （2）导曲线的位置与形状 （3）元线角的确定
二、犁体曲面的几何元线设计法曲线的位置与形状 （3）元线角的确定 （4）犁体曲面俯视图的确定 （5）完成正视图 （6）绘制侧视图
一、犁体曲面形成原理
1、水平直元线 2、 斜元直元线 3、曲元线
按理面剖面曲线族形成犁面的原理
二、犁体曲面的几何元线设计法
1、水平直元线设计法 2、 斜元直元线设计法 3、翻土曲线设计法
设计方法 （1）曲面轮廓及正视图的绘制 宽深比的确定 k=b/a 正视图的确定 土垡断面 ABCD 反转后ABCD铧刃线AG b=b+△b 胫刃线 AK
旋耕机
刀 a 弯刀 b 凿型 c 直刀
刀轴
精细农业简介
分组立式耕耙犁
翻转双向犁
双向犁平地合墒器随动翻转机构的研究 张道林 农业工程学报 2000.（5）
单油缸双向犁翻转机构的分析与设计。 张道林 山东农业机械化学院学报1988(4)
双向犁合墒器
犁体曲面设计1
犁体曲面设计2
教学参考书
农业机械学. 2003 李宝筏 . 北京:农业出版社（ 附两张多媒体光碟) 农业机械学(第二版). 1997. 北京农业工程大学主编 . 北京:农业出版社 农业机械学(第二版). 2003 . 桑正中、吴守一 . 北京:机械工业出版社
耕地机械的分类
按照工作原理分类 铧式犁、圆盘犁和旋耕机
耕地机械的分类
按照挂接方式可以分为： 牵引式 半悬挂式 悬挂式
悬挂式
拖拉机液压系统与农具挂接
犁的分类
按犁铧数分： 单铧、双铧和多铧犁
犁单体
犁铧 犁壁（犁胸、犁翼） 延长板 犁柱 滑草板 犁侧板 犁托
华中农业机械学复习思考题
第二章土壤作业机械1 、简述耕作层土壤的物理特性与土壤耕作性能的关系。
土壤强度于土壤耕作性能的关系：对耕耘机械加工土壤时，对土壤进行切削、翻转、破碎和平整等导致土壤发生应力应变、结构失效及被压实等．在此土壤加工过程中，土壤所表现的种种力学性质主要取决于土壤强度；抗剪强度在很大程度上决定着耕作质量和能量的消耗。
土壤湿度对铧式犁的耕作质量和牵引阻入有很大影响。
土壤过于干硬、土垡难于破碎，犁的牵引阻力也很大。
当耕翻过于潮湿而黏重的土壤时．土壤呈条状而不易破碎：犁壁粘土严重，出现拖堆、拥塞、土堡翻转不完全和植被覆盖不严密等现象。
对于旱田来说．适于耕作的土壤相对湿度为40 ％一60 ％。
当土壤与耕作部件表面的摩擦力和附着力大于土壤的凝聚力和土粒之间的摩擦力时，耕作部件的工作表面就会粘土。
工作表面粘土．不但会使耕作质量变坏，而且会增加牵引阻力。
可是，土壤的附着力并非定值，它随土壤含水量的变化而变化。
在某一湿度下，当附着力达到最大值后．随土壤含水量的增加，附着力反而下降。
2 、简述土壤耕作机械的类型及用途。
土壤耕作机械的种类较多，根据耕作的深度和用途不同，可把土壤耕作机械分为两大类：一是耕地机械，它是对控个耕作层进行耕作的机具，常用的有铧式犁、圆盘犁、全方位深松机等。
一类是整地机械，即对耕作后的浅层表土再进行耕作的机共，按动力来源分。
可分为牵引型和驱动型两种：牵引型整地机械包括圆盘耙、齿耙、滚耙、水田耙、镇压器、轻型松土机、松上除草机等。
驱动型整地机械包括旋耕机、驱动船、机耕船、灭茬机、桔秆还田机、盖籽机等。
其耕作深度约等于播种深度。
此外，土壤耕作机械还有兼有耕、整、灭茬和垄作的联合耕作机械，如耕耙犁、联合耕作机、旋耕灭茬机等。
3 、简述铧式犁的构造特点及犁体的翻垡原理。
以犁铧为其主要工作部件的犁，称为铧式犁。
铧式犁一般由犁体、犁架、调节机构、牵引装置或挂接装置等几个主要部分构成。
为了改善作业质量，有的犁还有犁刀、覆茬器等辅助工作部件；为了防止超载损坏，还有超载安全装置等附件。
农业机械学耕地机械
• a—耕深（cm）；b—单个犁体的耕宽(cm)。
• 当n、P、b确定后，则ka=P/nb=C（常数）
• 若土壤比阻较大，则耕深要适当减小，否则
牵引力不足—“小马拉大车”；而土壤比阻较
小，且需要的耕深较浅时，则牵引力不能充分
发挥—“大马拉小车”，这时可考虑增加铧数
或采用调幅犁。
农业机械学耕地机
二、犁体间距、犁侧板长度
• 适用：水田干耕和水耕。
农业机械学耕地机
• 4、碎土型（特征代号：S）也称为熟地型
• 性能特点： 碎土性能好，翻土能力略 差。
• 结构特点：犁胸较陡立，且凹；犁翼 扭曲不大（因受到犁胸陡立的限制） 。
• 工作过程：以碎土为主，土垡会产生 较大的变形，断条率高，碎土能力强，也 有一定的翻土能力。
• 适用：熟地都能使用，多用于机耕和 牛耕地区，以及双季稻地区冬季翻耕。
农业机械学耕地机
二、工作过程
•
耕地时，犁体将
土壤沿垂直和水平两
个方向切开，形成耕
深和耕宽一定的土垡
，由于犁体继续前进
，土垡沿犁体曲面升
起。在其升起过程中
，土垡因受挤压、推
移和扭转弯曲的作用
而松碎，并向犁沟方
向翻转。
农业机械学耕地机
三、犁体的一般构造
Extension
Plow leg
犁 翼
面犁 体 曲
• 不同土壤的垡片翻转 后，其形状不同。除轻松 砂质土壤的垡片在翻转过 程中容易松散，不能保持 原有的矩形断面外，其它 一般壤土的垡条断面变形 不大，大致保持矩形。矩 形的宽度b为犁的工作幅 宽，高度a为犁的耕深。
农业机械学耕地机
• 垡片翻转后能否处 于稳定状态（即原土壤 表面向下覆盖在前一垡 片的底面上，而其底面 向上），取决于垡片的 宽深比K值。对于翻垡 型犁，在犁耕不易松散 的土壤时，要获得稳定 状态的条件是：
介绍几种常用土壤耕作机械的结构与特点
介绍几种常用土壤耕作机械的结构与特点土壤耕作机械是农业生产中常用的机械设备，用于翻耕土壤、松土、除草、驱除害虫等。
根据用途和特点的不同，土壤耕作机械可以分为不同种类，包括耕地机、旋耕机、开垄机、松土机等。
接下来，我们将详细介绍几种常用的土壤耕作机械的结构和特点。
一、耕地机耕地机是一种常用的土壤耕作机械，主要用于耕地犁耕、软土深翻和残留作物翻覆。
它由刀头、插刀、转轴、机架和行走轮等部件组成。
其特点包括结构简单，使用方便，工作效率高，耕地深度可调节。
耕地机的刀头一般采用锥形或犁形设计，能够有效破碎土壤，改善土壤通气性和保水性，增加土壤肥力。
在耕作过程中，耕地机可根据需要调节耕深和速度，适用于不同类型的土壤和作物。
二、旋耕机旋耕机是一种利用耕作器旋转犁耕土壤的机械设备，常用于果园、蔬菜地和烟叶地的耕作。
其主要结构包括机架、传动装置、耙刀组和行走装置等部分。
旋耕机的特点是操作简便，效率高，工作深度可调节，能够破碎土壤、松土、除草、改良土壤结构，提高土壤肥力。
旋耕机的耙刀组通常采用耙刀和耙壳相结合的形式，能够有效地破碎土壤，提高土壤的透气性、保水性和肥力，有利于植物生长和发展。
三、开垄机开垄机是一种用于开垄、培土和覆盖作物根系的机械设备，常用于果树园和蔬菜地的土壤耕作。
其主要结构包括机架、行走轮、开垄刀、培土器和覆土板等部分。
开垄机的特点是操作简便，工作效率高，能够有效地开垄、培土、覆盖作物根系，促进作物生长和发育，提高作物产量和品质。
开垄机的开垄刀通常采用铲形或刀形设计，能够有效地开垄和培土，有利于保护作物根系，提高作物的吸收养分能力和抗旱抗逆性。
四、松土机松土机是一种用于松土、破碎土块、改良土壤结构的机械设备，常用于种植大田作物和绿化地的土壤耕作。
其主要结构包括机架、行走轮、旋转刀盘、搅齿等部分。
松土机的特点是操作简便，工作效率高，能够有效地破碎土块、改良土壤结构、提高土壤通气性、保水性和肥力，有利于植物的生长和发展。
农业机械学第三章
5、圆盘耙的受力分析
力R1作用于耙片的刃 口平面上，并与水平面呈 一夹角φ，其作用线通过 圆盘轴线后方ρ处。力R2 垂直于刃口平面，其作用 线通过圆盘入土部分的重 心附近，即距沟底h=a/2 （a为耙深），离耙片垂直 中心线l处。由于ρ与l值 很小，为了简化分析，设 其为零，则R1和R2的作用 线方向如图2-51b所示。
54所示，主要作用力是重力G、土壤对耙组的垂直分力Rz、土壤对耙R2'
组的轴向反力R2。 由于R2力作用在圆盘耙片下面相当低的位置，而平衡力则通过
轴承作用在耙组中心线上，因而形成了一附加力矩
M N (D a)R2 / 2
使耙组凹端耙深加大，而凸端耙深减 小。为此，耙组重心常配置的靠近凸端，或 对凸端加压或用吊干将凹端上拉。
耙架
耙组
3、圆盘耙的作用与构造
3、圆盘耙的作用与构造
（1）耙组：
耙组是圆盘耙的主要工作部件，由5～10片圆盘耙片穿在一根方 轴上，耙片之间用间管隔开，保持一定间距，最后用螺母拧紧、锁 住而成。如图2-47，耙组通过轴承及其支座与梁架相连接，工作时 所有耙片随耙组一起转动。每个耙片的凹面都一个刮土板，安装在 刮土器横梁上。
液压式用于系列重耙上，虽然结构复杂，但工作可靠，操作 容易。
3、圆盘耙的作用与构造
4．牵引或挂接装置
对于悬挂式圆盘耙，其悬挂架上有不同的孔位，以改变挂接 高度。
对于牵引式圆盘耙，其工作位置和运输位置的转换是通过起 落机构实现的。起落过程由液压油缸升降地轮来完成，耙架调平 机构与起落机构连动，在起落过程同时改变挂接点的位置，保持 耙架的水平。在工作状态，可以转动手柄，改变挂接点的位置， 使前后列耙组的耕深一致。
耕地后土垡间存在着很多大孔隙。土壤的松碎程度与地面的平 整度还不能满足播种和栽植的要求。所以必须进行整地，为作物的
耕地机械种类
耕地机械种类1. 引言耕地机械是农业生产中非常重要的工具，它们能够帮助农民减轻体力劳动，提高农作物的产量和质量。
耕地机械根据其功能和用途可以分为多个种类，每种机械都有其独特的特点和适用范围。
本文将介绍一些常见的耕地机械种类，并对其特点和应用进行详细阐述。
2. 犁犁是最常见的耕地机械之一，它被广泛用于翻耕土壤、控制杂草以及混合有机物质等。
根据不同的设计和功能，犁可以分为以下几类：2.1 手推式犁手推式犁通常由一个插入土壤中的镘头和一个手柄组成。
它适用于小面积土地的耕作，并且操作简单方便。
2.2 拖拉机犁拖拉机犁是一种由拖拉机牵引的大型犁具。
它通常由多个镘头组成，能够在较大面积上进行高效率的耕作。
拖拉机犁根据其结构形式又可以分为翻转式犁和旋转式犁。
2.2.1 翻转式犁翻转式犁通过将土壤从一侧翻到另一侧，实现土壤的深耕和杂草的控制。
它适用于不同类型的土壤，并且能够改善土壤结构。
2.2.2 旋转式犁旋转式犁通过旋转镘头来耕作土地，它可以更好地粉碎土壤和杂草，并且能够提高土壤通气性和保水性。
旋转式犁适用于有机农业和大面积耕作。
3. 耕整机耕整机是一种综合性的耕地机械，它能够完成除草、松土、平整等多项工作。
根据其结构和功能，耕整机可以分为以下几类：3.1 刚性耕整机刚性耕整机由多个刚性镘头组成，能够有效地松土、除草和平整地表。
它适用于较硬的土壤，并且能够提高农作物的生长环境。
3.2 悬挂式耕整机悬挂式耕整机通过拖拉机的悬挂系统与拖拉机连接，可以根据需要进行升降和调整。
它适用于不同类型的土壤，并且能够提高土壤的通气性和保水性。
3.3 旋转耕整机旋转耕整机通过旋转刀片来进行松土和除草，它能够更好地打散土壤并提高农作物的生长条件。
旋转耕整机适用于中小型农田。
4. 深松机深松机是一种能够深度松土的耕地机械，它可以改善土壤结构、增加土壤通气性和保水性，促进农作物根系的发育。
根据其结构和功能，深松机可以分为以下几类：4.1 刀片式深松机刀片式深松机通过多个刀片在土壤中切割，实现对土壤的深度处理。
02 第二章 土壤耕作机械
q q' W＝ 100% q'
p
土壤的相对湿度：土壤绝对湿度与田间持水量之比。
W Wo 100% Wn
2.5 土壤的凝聚力和附着力
p p
土壤的凝聚力：指土粒之间的结合力，其大小与土壤质地、 含水量等因素有关。 土壤与耕作部件接触面之间的黏着力称为附着力，几乎完 全是因水膜的表面张力所造成的。附着力与土壤质地、含 水量、接触面的材料和粗糙度等因素有关。土壤沿着耕作 部件表面的滑移阻力可表示为：
3.2 铧式犁的主要部件
p
铧式犁的主要部件有犁体、小前犁、犁刀和犁架等。
p
犁体的功用是切土、破碎和翻转土壤。
Plow leg 犁 翼 犁 胸 Share 胫刃Shin Gross slide board
Extension
Moldboard 犁体曲面
Landside
Frog
铧刃Cutting edge
滚垡过程
3.3 铧式犁的翻垡原理
p
p
ü ü
垡片翻转后能否处于稳定状 态（即原土壤表面向下覆盖 在前一垡片的底面上 ，而其 底面向上），取决于垡片的 宽深比 k 值。对于翻垡型犁， 在犁耕不易松散的土壤时 ， 要获得稳定状态的条件是： k=b/a > 1.27 否则， k=b/a=1.27时为临界状态； k=b/a < 1.27 时 为 回 垡 （立垡）状态。
Pφ：土壤对车辆的最大推力或附着力 F：车轮的接地面积 c：土壤的黏结力 G：法相载荷（或法向压力） φ：土壤间的内摩擦角
2.2 土壤坚实度
p
土壤坚实度：也称贯入 阻力。当压缩非密实土 壤时，使其压痕的容积 为 1cm3 时所需的力称为 单位压实力。当以一定 断面形状（圆形、锥形 等）的柱塞压入土壤， 其压陷深度与单位压实 力的乘积称为土壤坚实 度。
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二、犁体曲面的几何元线设计法
1、水平直元线设计法
2、 斜元直元线设计法 3、翻土曲线设计法 设计方法
（1）曲面轮廓及正视图的绘制
宽深比的确定 k=b/a
正视图的确定
•土垡断面 ABCD •铧刃线AG •胫刃线 AK b1=b+△b 反转后A1B1C1D1
二、犁体曲面的几何元线设计法
设计方法 （1）犁体曲面轮廓及正视图的绘制 宽深比的确定 k=b/a 正视图的确定
张道林 山东农业机械化学院学报 1988(4)
双向犁 合墒器
犁体曲面设计1
犁体曲面设计2
犁铧
犁壁
两面楔和三面楔对土壤的作用
起土角α
翻土角β
推土角 θ
tg α= tgεsin θ
tg β= tgεcos θ
翻垡过程
窜垡过程
土垡翻转的三种状态---宽深比
a b b a 2 b2
令：
k
b a
k 4 k 2 1 0
k=1.27 δ=arcsin(a/b)=52° k>1.27 k<1.27
犁体与速度
第十四章铧式犁的设计与性能试验 第一节 犁体曲面的设计
一、犁体曲面形成原理
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。 元线
直元线： 水平直元线 斜元线 曲元线：
准线或准面
一、犁体曲面形成原理
1、水平直元线 2、 斜元直元线 3、曲元线
按理面剖面曲线族形成犁面的原理
水 平 直 元 线 犁 体 曲 面 总 图
入土行程
L
耙地
园盘耙
缺口耙
旋耕机
旋耕机----刀端点轨 迹
旋耕机
• 刀轴
刀
a 弯刀 b 凿型 c 直刀
精细农业简 介
分组立式耕耙犁
翻转双向犁
双向犁平地合墒器随 动翻转机构的研究
张道林
农业工程学报 2000.（5） 单油缸双向犁翻转机构 的分析与设计。
第二章 土壤耕作机械
耕地机械的分类
按照工作原理分类 铧式犁、圆盘犁和旋耕机
耕地机械的分类
按照挂接方式可 以分为： 牵引式 半悬挂式 悬挂式
悬挂式
拖拉机液压系统与农具挂接
犁的分类
Hale Waihona Puke 按犁铧数分： 单铧、双铧和多铧犁
犁单体
1. 2.
3. 4. 5. 6. 7.
犁铧 犁壁（犁胸、犁 翼） 延长板 犁柱 滑草板 犁侧板 犁托
•土垡断面 ABCD
•铧刃线AG b1=b+△b
反转后A1B1C1D1
•胫刃线 AK
•壁翼线EF •顶边线EHK
二、犁体曲面的几何元线设计法
设计方法
（1）犁体曲面轮 廓及正视图的绘制 (2) 导曲线的位置 与形状 位置 参数的确定 抛物线的作图法
二、犁体曲面的几何元线设计法
设计方法
（1）犁体曲面轮廓及正视 图的绘制 （2）导曲线的位置与形状 （3）元线角的确定
二、犁体曲面的几何元线设计法
设计方法
（1）犁体曲面轮廓及正 视图的绘制 （2）导曲线的位置与形 状 （3）元线角的确定 （4）犁体曲面俯视图的 确定 （5）完成正视图 （6）绘制侧视图
二、犁体曲面的几何元线设计法
设计方法
（1）犁体曲面轮廓及正 视图的绘制 （2）导曲线的位置与形 状 （3）元线角的确定 （4）犁体曲面俯视图的 确定 （5）完成正视图 （6）绘制侧视图 （7）绘制样板曲线 （8）完成总图