第3章 犁体曲面

稳定条件：k〉1.27（覆土角σ＜52°才稳定） [注意：砂质土不受此限，可以小于1.27] 意义： 1、设计时，确定耕宽的依据（系列）；
2、使用时，指导调整耕深。
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§3-2犁体曲面的形成原理
点的运动→线；线的运动→面；面的运动→体 直线的运动→直纹面；曲线的运动→非直纹面 铧部：输送作用 胸部：碎土作用 翼部：翻土作用（β↑）
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一、水平直元线形成的犁体曲 面——直纹面：
1、曲面的构成线——水平直线（元线、母线） 2、导线（曲导线）：元线上某一定点沿此线运动（空间曲线）
形状：包络抛物线+一段直线 位置：翻土或碎土为主 3、运动规律：推土角θ=f[z] 取曲线的不同部分，效果亦不一样，在胸部时，也在翼部，既影 响碎土性能，亦影响翼部翻土性能。
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一、铧式犁体工作原理
1、二面楔子工作原理 由两个面，一个刃口组成。 •楔刃垂直于前进方向： 裂纹随角度的增大而增加，使土壤松碎、断裂（碎土角α）
•楔刃垂直于地面： 将土壤推向一边（推土角θ）
•楔刃与前进方向一致： 翻土作用（翻土角β）
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一、铧式犁体工作原理
2、三面楔子工作原理 三个面（1个工作面、2个支承面） 两个刃（铧刃、胫刃） 三个角（α、β、θ）
华南农业大学 工程学院 杨丹彤
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第四章 耕整机械
2019/11/26
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第四章 耕整机械
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2、胫刃线BC
南方系列犁：C靠右边，因为土壤有 自然休止角；
北方系列犁：C靠左边，因为Fra bibliotek前犁 刀。H=b±2cm 粘土砂土+
偏移量：1cm
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二、犁体曲面的绘制
3、最高点D（B1垂直上去） 4、E点用作图法求
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二、犁体曲面的绘制
（二）俯视图的绘制 1、在正视图中定出元线 1-1,2-2,3-3， 2、俯视图中画出导线（及侧视图） 由高度定出侧视图点， 再投回俯视图 3、在俯视图上θi和真实长 4、在侧视图上作铧宽，找出FK高度 三、犁体曲面的工作性能 1、碎土性能 2、翻土性能曲线 3、样板曲线 四、展开图
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§3-4倾斜直元线犁体曲面的设计
主要适用于南方水田系列 解析法的好处：建立数学模型，结论唯一； 缺点：理论证明好的未必最好
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§3-5高速犁体曲面
一、发展高速犁的优点 常速：7km/h；为提高工作效率 二、设计难点： 1、常用犁高速作业 （1）阻力大：犁耕阻力与速度的平方成正比 （2）侧向分速度太大：将土块抛得太远
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四、曲线族构成的犁体曲面：
由土垡的要求，使曲线随之变化。 样板曲线族； 翻土曲线族（横曲线）； 推土曲线族； 碎土曲线族。 曲线族本身并没有什么规律，是经验设计，以
前多用泥塑法。
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§3-3水平直元线犁体曲面的设计
要求：减少阻力（北方为主） 高速犁，常速犁 ≈7km/h •水平直元线犁体曲面： 1）构成线 2）构成线的运动规律 3）导线的形状与位置
第三章 犁体曲面
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一、类型
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第四章 耕整机械
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小型微耕机
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§3-1土垡的翻转过程
1、耕整机械 耕地机械——铧式犁、圆盘犁、旋耕楸 整地机械——耙、旋耕机 2、耕地的目的 1）表面风化、板结、失去肥力 2）地表有杂草，将其覆盖，增加绿肥 3）将病虫害埋入土中 4）改善土壤“三相”结构 要求：切、碎、翻、覆 免耕法 犁体曲面：对土壤进行加工，切、碎翻、覆
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一、主要参数选择：
（一）曲导线的形状和参数 1）导线形状（参数） 2）导线所在平面的位置（距离铧尖的位置） 3）θ=f(z) 形状：两段（直线S、包络抛物线） （YOZ垂直于水平面） 1、高度： 比最高点低0～2cm 2、开度L： L大：平坦，阻力小，碎土性能↓（翻土型） L小：直立，阻力大，碎土性能↑（碎土型） 3、犁铧安装角 ε=15°～30°
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一、主要参数选择：
b、翻土型：θmax=θmin+7º~14º P——抛物线焦点至准线距离。
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二、犁体曲面的绘制
（一）正视图的绘制
1、铧刃线AB
由土壤及耕作要求知耕深a，定出K 值，计算出b1——按国家标准选取b
b=b1+∆b——1~2.5cm
b1<b:避免漏耕
b2>b:粘土，开荒时覆盖好
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一、主要参数选择：
2、元线角的变化规律 （1）从θ0—θmin按直线变化 碎土型： θmin= θ0-（1º-2º），不离地 翻土型： θmin= θ0-（2º-4º ），不离地 窜垡型：θ0不变，离地 （2）从θmin- θmax
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一、主要参数选择：
a、碎土型：θmax=θmin+2º~9º
在工作过程中，角度都不断变化（增加），使其翻、推、碎 土能力不断增加。 注意：楔刃与前进方向成钝角。 切出来的土条称作：土垡
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二、土垡的翻转：
假设条件：土块由铧刃、胫刃切出（立方块），始终 1）不离开地面； 2）土块不变形、不破碎； 3）土块不侧移。 翻垡理论：总有一边不离开地面，逐渐翻转。 实际上：当粘性大、水多、草多时，接近理想状态； 当砂多时，会碎、会离开地面、有侧移，与条件不符。
θ0小，铧大，重 选择：可以从土壤性能进行选择 也可以从滑切角度进行选择。
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一、主要参数选择：
滑切：当铧刃切不断土壤中的残差时，残差随铧刃滑切。 残差可以滑出： F>Ff 其中：F是土壤对残差的阻力分力:F=T.COS θ0=N.tg(90º-θ0) Ff是刀对残差的摩擦力： Ff =N.f=N.tg φ （残差与铧刃摩擦角 φ max=45º） 所以：θ0<90º-ⱷ 一般： θ=36º（翻）-45º（碎） θ0<45º——常速犁（<7km/h） θ0<36º——高速犁（使分速度与常速犁相等）
垂直分速度太大：沟深，土垡落在犁的后面 2、对高速犁的设计要求 （1）阻力不应增加太大 （2）土垡侧移距离应与常速犁近似 三、参数选取 （1）推土角θ前面比常速犁小（35º左右）；后比前小5º （2）犁体高度比常速犁高 （3）碎土角α比常速犁要小，减小土垡向上加速度
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二、土垡的翻转：
(两块都右移了一个a，对应的B投影点仍为间隔b） a——耕深；b——耕宽
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三、土垡的宽深比：
K＝b/a 立垡、回垡：是实际工作中常出现的现象，由于设计不当引起。 （耕宽与耕深比例不合理） 理想的翻垡：k〉1.27 临界位置：k=1.27 出现回垡：k〈1.27
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三、土垡的宽深比：
ε大：土垡受挤压作用大，阻力↑（碎土型） ε小：土垡受挤压作用小，阻力↓（翻土型）
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一、主要参数选择：
4、直线段S=2-7cm 耕深a>18cm，S=5-7，长，平坦，阻力小（翻土型） 耕深a≤18cm，S<5，短，直立，阻力大（碎土型） 5、扣垡角：∆Ɛ=5º-10 º 翻土型：∆Ɛ大 碎土型：∆Ɛ小
曲导线画法（作图法） 等分若干份，连接对应点。 也可以用解析法（自学）
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一、主要参数选择：
（二）曲导线所在平面距离铧尖的距离 垂直于铧刃线的铅垂面 距离铧尖近：垂直、阻力大、碎土性能好、碎土型，2/3铧刃长 距离铧尖远：平坦、阻力小、翻土性能好、翻土型
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一、主要参数选择：
（三）元线角θ在高度方向的变化规律（ θ ——推土角） 1、三个特征角θ0；θmin;θmax (1)起始元线角θ0（铧刃角）——最低位置 Θ0大：对土垡挤压作用大，碎土性能增加，阻力增加 从结构上看： θ0大，铧小，轻——铧太小会影响切削性能
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二、倾斜直元线形成的犁体曲面：
1、元线——倾斜的直元线（保持直线，但不与任一面平行） 2、导线——水平迹线（折线，两段或三段） [有过曲线，但现一般为折线] 3、运动规律——与三个坐标面的夹角变化
σ=f(x) φ=f(y) λ=f(z) 例：通用型犁
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三、曲元线形成的犁体曲面：
多用于翻土型，一般多用圆弧、椭圆的一部分，有的用抛物线作元线； ℓ、∆Ɛ1、∆Ɛ2均不变（曲线形状不变），β变。