農(nóng)業(yè)機械學課件

第一章耕地機械引言第一節(jié)鏵式犁的基本構(gòu)造和類型第二節(jié)犁體曲面的工作原理第三節(jié)犁體曲面的形成原理第四節(jié)犁體外載及犁耕牽引阻力第五節(jié)懸掛犁懸掛參數(shù)的選擇引言

耕地是大田農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最基本也是最重要的工作環(huán)節(jié)之一。其目的就是在傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)耕作栽培制度中通過深耕和翻扣土壤，把作物殘茬、病蟲害以及遭到破壞的表土層深翻，而使得到長時間恢復的低層土壤翻到地表，以利于消滅雜草和病蟲害，改善作物的生長環(huán)境。

目前所使用的耕地機械，由于其作業(yè)的工作原理不同類型主要分為三大類：鏵式犁圓盤犁鑿形犁

鏵式犁應用歷史最長，技術(shù)最為成熟，作業(yè)范圍最廣，鏵式犁是通過犁體曲面對土壤的切削、碎土和翻扣實現(xiàn)耕地作業(yè)的。視頻

圓盤犁是以球面圓盤作為工作部件的耕作機械，它依靠其重量強制入土，入土性能比鏵式犁差，土壤摩擦力小，切斷雜草能力強，可適用于開荒、粘重土壤作業(yè)，但翻垡及覆蓋能力較弱，價格較高。視頻鑿形犁，又稱深松犁。工作部件為一鑿齒形深松鏟，安裝在機架后橫梁上，鑿形齒在土壤中利用擠壓力破碎土壤，深松犁低層，沒有翻垡能力。

根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不同要求、自然條件變化、動力配備情況等，鏵式犁在形式上又派生出一些具有現(xiàn)代特征的新型犁：雙向犁、柵條犁、調(diào)幅犁、滾子犁、高速犁等。

視頻

圓盤犁和鑿形犁在歐洲國家應用較多，在中國雖有應用，但量較少，本章重點介紹鏵式犁的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、設計方法和理論分析等。本章除課堂教學外，尚有二個實驗實習——類型和結(jié)構(gòu)；懸掛犁的調(diào)整。一個課程設計——犁體曲面測繪。第一節(jié)鏵式犁的基本構(gòu)造和類型一、鏵式犁的基本組成二、鏵式犁的基本類型三、鏵式犁的型號表達四、主犁體的結(jié)構(gòu)及功用第一節(jié)鏵式犁的基本構(gòu)造和類型一、鏵式犁的類型牽引式——運輸狀態(tài)下，機具的重量全部由機具本身來承擔。懸掛式——運輸狀態(tài)下，機具的重量全部由拖拉機來承擔。半懸掛犁——運輸狀態(tài)下，機具的重量前部分由拖拉機承擔，后半部分由機具承擔。鏵式犁的工作特點鏵式犁的類型與特點—視頻二、鏵式犁的基本構(gòu)成機架牽引懸掛裝置主犁體行走限深裝置組成：犁架、主犁體、耕深調(diào)節(jié)裝置、支撐行走裝置、牽引懸掛裝置等。主犁體為鏵式犁的核心工作部件。三、鏵式犁的型號表達方式部頒農(nóng)機序列標準：

1—耕整機械

2—種植施肥機械

3—田間管理和植保機械

4—收獲機械

5—種子加工機械

6—農(nóng)副產(chǎn)品加工機械

7—裝卸運輸機械

8—排灌機械

9—畜牧機械舉例說明：機具類別名稱分類號組別號耕整機械1L-犁,B-耙，G-懸耕機，K-開溝機，Z-筑埂機，P-平地機種植施肥機械2B-播種機，Z-栽植機，F(xiàn)-施肥機田間管理和植保機械3Z-中耕機，W-噴霧機，F(xiàn)-噴粉機，M-彌霧機，Y-噴煙機收獲機械4G-收割機，S-割曬機，L-谷物聯(lián)合收獲機，Y-玉米收獲機，M-棉花收獲機，H-花生收獲機1

L

——

3

20單鏵犁設計耕寬（cm）鏵式犁犁鏵數(shù)量組別號分類號

目前，國內(nèi)耕作機械中鏵式犁一般單犁體耕寬b=20-30cm，a=18-25cm，最大耕寬為40cm，最大耕深為50cm。

四、主犁體的結(jié)構(gòu)及用途

主犁體的構(gòu)成及作用主犁體各部分的功用：犁鏵——切開土垡、引導土垡上升至犁壁。犁壁——破碎和翻扣土垡。犁側(cè)板——平衡側(cè)向力。犁柱——聯(lián)結(jié)犁架與犁體曲面。犁托——聯(lián)結(jié)犁體曲面與犁柱。犁踵——耐磨件，防止犁側(cè)板尾部磨損，可更換。

思考題1、鏵式犁的基本構(gòu)造和類型？2、主犁體的結(jié)構(gòu)及各部件的功用？第二節(jié)犁體曲面的工作原理

一、犁體曲面的類型二、犁體曲面的的工作原理第二節(jié)犁體曲面的工作原理

一、曲面類型

前面我們已經(jīng)介紹過，犁鏵與犁壁共同組成了犁體曲面，由于曲面的參數(shù)不同、性能不同，曲面可分為：翻土型、碎土型和通用型（教材稱：螺旋型、熟地型、半螺旋型）。

翻土型——犁鏵起土角較小，犁胸部平緩，易于引導土垡上升，但翼部扭曲較為明顯，目的在于將上升至曲面頂部的土垡實現(xiàn)翻扣。這種形式的曲面，土垡的運動軌跡為一條螺旋線，故又稱螺旋犁。他主要用于開荒、深翻、消滅雜草和病蟲害。碎土型——犁胸部較陡，翼部幾乎為直立狀，土垡沿曲面上升過程中表現(xiàn)為上壓下擠，從而使土垡破碎。一般用于土壤狀況較好、雜草較少且以松土為主的耕地作業(yè)，故又稱熟地型犁。通用型——形狀和性能基本界于翻土型和碎土型之間，故又稱半螺旋型，目前包括山東在內(nèi)的華東、華中地區(qū)應用較多。

二、犁體曲面的工作原理犁體曲面由鏵刃線、脛刃線、接縫線、頂邊線和翼邊線組成。鏵刃線在水平面開出溝底，脛刃線在沿前進方向上鉛垂面內(nèi)開出溝墻，形成一耕寬為b，耕深為a的矩形斷面土垡條。很顯然，犁體曲面的功能就是起土、碎土和翻土。理想土垡的翻轉(zhuǎn)過程：

ba

因為土垡在翻轉(zhuǎn)過程中是要變形的，為了研究的方便，我們作了如下假設：

1、土垡塊在翻轉(zhuǎn)過程中始終保持矩形斷面；

2、始終有一個棱角與溝底相接觸，既只有滾動而無滑動?！硐胪鳞业姆D(zhuǎn)

ab

土垡翻轉(zhuǎn)的目的是為了徹底的翻扣地表雜草和病蟲害，實現(xiàn)土垡的穩(wěn)定鋪放既徹底翻扣（不要出現(xiàn)回垡現(xiàn)象）是犁體曲面工作和設計時的關鍵所在。是否回垡主要取決于曲面的形狀，或者說是取決于曲面的設計參數(shù)。

我們觀察這樣一種現(xiàn)象：設土垡斷面深度為a，寬度為b1、b2、b3，在翻轉(zhuǎn)到某個時刻為土垡的臨界狀態(tài)。

回垡臨界穩(wěn)定鋪放ab1ab2ab3

當土垡翻轉(zhuǎn)至最終位置時，如果支撐點在右側(cè)，則可保證為穩(wěn)定鋪放，在正上方則為臨界狀態(tài)（不穩(wěn)定狀態(tài)），在左側(cè)可產(chǎn)生回垡現(xiàn)象。很顯然，在耕深不變的情況下，耕寬的改變可對土垡的穩(wěn)定鋪放產(chǎn)生重要的影響。通過正確的確定土垡的尺寸，決定犁體曲面的大小和形狀，以保證土垡的穩(wěn)定鋪放。

我們以臨界狀態(tài)為研究對象，確定土垡翻轉(zhuǎn)過程中不產(chǎn)生回垡的基本條件，為犁體曲面的設計提供依據(jù)。baABCDEb∵△ABC∽△ADE故有對應邊成比例，并設b/a=k，則導出：

AB/AC=AE/DEAC=b，AE=b，ED=ak4-k2-1=0

k≈1.27

我們稱b/a=k為理想土垡的寬深比。實際上土壤是不均質(zhì)的，土垡在翻轉(zhuǎn)過程中是要變形的，有的變形很嚴重，含水率高的粘重土壤變形較小，k≥1、27，對沙質(zhì)土，土壤很難成形，犁體通過后立刻堆積，k≤1、27，一般k=1。思考題1、犁體曲面的主要類型？2、理想土垡翻轉(zhuǎn)的假設條件？3、土垡寬深比的概念？它對工作質(zhì)量有何影響？第三節(jié)犁體曲面的形成原理及設計方法

一、犁體曲面的形成原理二、犁體曲面的設計要點第三節(jié)犁體曲面的形成原理及設計方法一、曲面的形成原理犁體曲面的形狀對加工土壤的質(zhì)量有至關重要的影響，目前曲面的形狀是經(jīng)過長時間積累、不斷修改、不斷完善的，是一個空間任意曲面，不可能用數(shù)學的方法來真實的描述，只能是用近似的方法，用做圖原理來形成犁體曲面。

可近似的認為：

犁體曲面的形成原理是由動線在空間按照一定的規(guī)律運動而成。

目前在設計犁體曲面時所用的方法有三種：水平直元線法、傾斜直元線法、翻土曲線法。其中，水平直元線法技術(shù)最為成熟，應用最廣。

水平直元線法的設計特點是：

WHNθ導曲線水平元線Θ=f（z）

N⊥HXZY

動線為水平直元線，始終平行于水平面，在向上運動的過程中始終與鉛垂面N內(nèi)導曲線相靠貼，且與溝底的水平夾角θ是隨著元線的高度變化的，其元線角的變化規(guī)律為θ=f（z）

在水平直元線形成曲面的過程中，有三個因素控制了動線在空間的姿態(tài)，從而決定了曲面的形狀——始終平行于水平面的水平直元線，導曲線、元線角的變化規(guī)律θ=f（z）。

水平直元線形成犁體曲面的三大要素——水平直元線導曲線元線角的變化規(guī)律θ=f（z）

需要特別指出的是，導曲線所在的位置對犁體曲面的性能有較大的影響，當導曲線在鏵尾處時，所形成的犁體曲面為翻土型的，在距鏵尖2/3處時為碎土型，界于二者之間的為通用型。我們將在犁體曲面測繪課程設計時聯(lián)合講解具體的設計方法和測繪方法。二、犁體曲面的設計要點1、主視圖的繪制2、俯視圖及其它視圖的繪制思考題1、犁體曲面形成的基本原理？2、水平直元線形成犁體曲面的三大要素？3、導曲線的位置對曲面工作性質(zhì)的影響？第四節(jié)犁體外載及犁耕牽引阻力

一、犁體外載特性二、犁耕牽引阻力及高略契金有理公式三、犁耕土壤比阻的概念四、影響牽引阻力的因素和減少阻力的措施五、犁耕機組的配套計算第四節(jié)犁體外載及犁耕牽引阻力

一、外載特性——受力特征由于犁體曲面是一個既不規(guī)則又不對稱的空間任意曲面，犁耕過程中，土壤對曲面的作用力成為一空間任意力系，在一般情況下，他們不可能簡化成為一個合力。這樣一個外載測量是十分困難的，只能用近似的方法來解決，目前，國內(nèi)最常用的方法是六分力法。

原理：利用物體在空間受外力作用時，他將有六個自由度的結(jié)論，如果將這六個自由度全部給以約束，則該物體將處于靜止狀態(tài)，這說明六個約束力與可使物體產(chǎn)生運動的外力是等價的，若能測得這六個約束力，我們就可獲得物體所受到的外力。

例如：一個空間物體受到重力作用時他將下落，這個外力的大小我們不得而之，但如果給該物體一個約束力使該物體處于相對靜止狀態(tài)，測量這個約束力的大小，我們就可獲得外力的大小，如圖所示：P為約束力。

MmgPPR采取同樣的方法，將犁體和犁架置于測量空間，由于土壤空間力系的作用，機組可能產(chǎn)生上下前后左右的運動，如果在可能運動的方向上施加等價約束，那么機架將處于相對靜止的狀態(tài)，測量這些約束力，即可獲得犁體所受到的外力?！罾珞w外載根據(jù)不同的測量方法或分析的要求不同，所表達的方法也不同，主要有三種方法：1、六分力法：將X、Y、Z三個方向的力向鏵尖簡化，可得主矢量的3個分量Rx、Ry、Rz和主矩的3個分量Mx、My、Mz。

☆犁體外載根據(jù)不同的測量方法或分析的要求不同，所表達的方法也不同，主要有三種方法：2、坐標平面法：將測得的外力分別向三個坐標平面投影（簡化）得3個平面力系：Rxy、Rxz、Ryz。

☆犁體外載根據(jù)不同的測量方法或分析的要求不同，所表達的方法也不同，主要有三種方法：3、力螺旋法：將測得的所有外力向犁體曲面某一點簡化，將3個分力和3個分力矩合成一個主矢力R和一個主力矩M。，Rx可作為決定牽引力大小的重要依據(jù)。二、犁耕牽引阻力

研究力的特性及大小的目的有2個，一是給機組設計提供依據(jù)，二是為使用提供依據(jù)。例如Rx就可作為犁耕牽引阻力。

☆犁耕牽引阻力——耕作時，作用在犁上的總阻力的縱向水平分力，該力與拖拉機前進方向相反，可由拖拉機的牽引力來平衡。

農(nóng)機機組在工作時，作用于工作部件上的土壤阻力的縱向水平分力與拖拉機的動力中心線共線，且牽引阻力與拖拉機牽引力大小相等，方向相反。RxyRyRxRxyP

由于到目前為止，我們對土壤的物理機械性質(zhì)了解不夠，無法得到犁耕牽引阻力的數(shù)學力學模型，只能用測量結(jié)果處理后的經(jīng)驗公式來描述。目前，最經(jīng)典的經(jīng)驗表達式是：

高略契金有理公式Rx=fG+koab+εabv2

（kg）

動態(tài)阻力項靜態(tài)阻力項綜合摩擦項Rx=fG+koab+εabv2式中：f—綜合摩擦系數(shù)，0、3—0、5G—犁體重量（公斤）

fG—摩擦項

Koab—靜態(tài)阻力項

Ko—靜態(tài)阻力系數(shù)，一般為0、2—0、7a—單犁體耕深（cm）

b—單犁體耕寬（cm）

εabv2—動態(tài)阻力項

ε—動態(tài)阻力系數(shù)，250—400v—機組速度（m/s）該公式經(jīng)常用作理論分析，實用價值不大，一般犁耕土壤比阻法來表示犁耕牽引阻力的大小。

三、犁耕土壤比阻——單位耕作橫斷面上的縱向水平分力。（kg/cm2，或N/cm2）。baRxK=Rx/a.b.nRx——土壤阻力kga——單犁體耕深cmb——單犁體耕寬cmn——犁鏵數(shù)量四、影響牽引阻力的因素和減少阻力的措施1、影響牽引阻力的因素：犁體曲面形狀、表面光滑程度、鏵刃鋒銳程度、耕深、耕寬、前進速度、土壤狀況等。2、減少阻力的措施：

⑴降低無效阻力：減輕犁的重量，增強曲面光滑程度，提高鏵刃的鋒銳程度（自磨刃）等。軟質(zhì)材料硬質(zhì)材料仿生學應用——脫土減阻pronotumlabrum臭蜣螂（雄）表面形態(tài)CoprisochusMotschulsky

雌性臭蜣螂(a)雌性臭蜣螂前胸背板(b)步甲腹部(c)雄性臭蜣螂前胸背板(d)達烏爾黃鼠毛(e)穿山甲鱗片bcdecorrugateddimpledscalyscaly根據(jù)蜣螂體表特性設計的仿生犁Convexdomea⑵設計合理的犁體曲面：犁翼后撇，可減少土垡運動的側(cè)向速度vy，避免側(cè)向過分拋扔土垡，減少拋扔的能量消耗，vy≤1m/s；

VVyVx普通犁高速犁⑶改變犁體曲面的結(jié)構(gòu)形式：柵條犁、滾子犁、氣（水）隔犁、電極犁、自激振蕩犁等；

滾子犁土垡的運動由滑動摩擦改為滾動摩擦水隔犁（氣隔犁）噴液體或氣體電極犁自激振蕩犁振動子

通過高頻振蕩，減少犁體曲面與土壤的接觸時間，從而達到降低摩擦阻力的目的，這種方式在農(nóng)村所使用的畜力犁上由人工操作，非常普遍。⑷正確的掛結(jié)和調(diào)整。

五、犁耕機組的配套計算配套計算是指動力與機具之間的合理利用，為設計犁耕機組和正確地使用機組提供理論依據(jù)。依據(jù)可能與需要等價的基本原則，我們來確定犁耕機組的配套計算公式。設：a、b——單犁體耕深和耕寬（cm）；n——犁鏵個數(shù)；λ——牽引力利用系數(shù)，0.8-0.9；Pt——拖拉機額定牽引力（kg）；K——土壤犁耕比阻（kg/cm2）；一般K=0.3-0.4kg/cm2?！赡墚a(chǎn)生的牽引阻力：

Rx=kabn（kg）

※為平衡牽引阻力所必須的拖拉機牽引能力Pt（kg）

可能=需要則有：λPt=kabn[n]=λPt/kab注意：取整時只能舍不能入！參考資料拖拉機型號額定牽引力Pt單位泰山—12/15/18300/350/400kg泰山—25/30A600/900kg上?！?01176kg鐵?！?51372kg東方紅—804000kg舉例：某研究所欲設計與泰山—30A輪式拖拉機相配套的鏵式犁機組，已知配套動力為900kg，牽引力利用系數(shù)λ=0.9，農(nóng)業(yè)要求的耕深為a=20cm，設計耕寬為b=30cm，土壤比阻K=0.4kg/cm2，試確定機組的犁鏵數(shù)量n？解：∵n=λPt/kab=0.9×900/0.4×20×30=3.375 ∴[n]=3

注意：即便是n=3.99，[n]=3

思考題1、犁體外載的特性及表達方法？2、犁耕牽引阻力及高略契金有理公式？該公式主要說明了什么？3、犁耕土壤比阻？影響犁耕牽引阻力的因素及減少阻力的主要措施？4、犁耕機組的配套計算？5、某研究所欲設計與上?！?0輪式拖拉機相配套的鏵式犁機組，已知配套動力為1176kg，牽引力利用系數(shù)λ=0.8，農(nóng)業(yè)要求的耕深為a=20cm，設計耕寬為b=30cm，土壤比阻K=0.4kg/cm2，試確定機組的犁鏵數(shù)量n？第五節(jié)懸掛犁懸掛參數(shù)的選擇一、耕深調(diào)節(jié)與耕寬調(diào)節(jié)二、懸掛參數(shù)的選擇第五節(jié)懸掛犁懸掛參數(shù)的選擇一、耕深調(diào)節(jié)與耕寬調(diào)節(jié)1、耕深調(diào)節(jié)——是根據(jù)農(nóng)業(yè)技術(shù)的作業(yè)要求的不同及土壤狀況的變化而進行的犁的入土深度的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的方法可依據(jù)土壤的實際狀況和拖拉機液壓懸掛系統(tǒng)的形式不同有三種：位調(diào)節(jié)、力調(diào)節(jié)、高度調(diào)節(jié)。位調(diào)節(jié)——液壓懸掛裝置與農(nóng)機具為相對剛性連接，犁的升降完全由液壓系統(tǒng)來控制。力調(diào)節(jié)——液壓懸掛裝置與農(nóng)機具為相對剛性連接，犁的升降完全由液壓系統(tǒng)來控制。但力傳感器可根據(jù)土壤的堅硬程度自動調(diào)節(jié)耕深，但需限深輪配合使用。

高度調(diào)節(jié)——液壓懸掛裝置與農(nóng)機具為鉸連接，液壓系統(tǒng)處于浮動狀態(tài)（液壓油缸的進出油閥全部打開），通過改變限深輪相對機架的高度來調(diào)節(jié)耕深。2、耕寬調(diào)節(jié)——不是調(diào)節(jié)機組的工作幅寬，而是為防止漏耕和重耕進行的懸掛犁掛接調(diào)節(jié)。

BBB重耕BB漏耕二、懸掛參數(shù)的選擇

ABC拖拉機三點懸掛裝置cba農(nóng)具的三個懸掛點縱垂面水平面

拖拉機與懸掛犁之間多為三點式后懸掛，即由農(nóng)機具的2個下懸掛軸，1個上懸掛銷分別與拖拉機的2個下拉桿和1個上拉桿進行鉸連接，在連接的過程中，三個掛接點在空間的位置和安裝尺寸的確定非常關鍵，此處我們稱之為懸掛參數(shù)，設計不當、使用不當就會出現(xiàn)嚴重的錯誤。不能正常工作甚至根本就不能工作，如：不能入土、入土后耕深不穩(wěn)、耕寬不穩(wěn)等。1、縱垂面內(nèi)懸掛參數(shù)的確定

縱垂面內(nèi)懸掛參數(shù)的合理選擇是決定鏵式犁能否正常入土和耕深穩(wěn)定的關鍵?？v垂面內(nèi)的懸掛參數(shù)主要是指上懸掛點與2個下懸掛點連線的垂直距離的大小。h我們觀察一下懸掛犁正常入土的情況：a——預定耕深，γ——初始入土角，γ0——最終工作隙角，S——入土行程。

入土行程——指機組的最后一個犁體從鏵尖觸地始至達到規(guī)定耕深時止所經(jīng)過的水平距離。

一般說來，入土行程越小，入土性能越好，而入土行程的大小主要取決于兩個基本條件：入土隙角和入土壓力。入土壓力我們可以增減犁的重量來控制，入土隙角則靠懸掛參數(shù)來決定，正常的入土角前傾，設為正值，γ=5-80，入土后，γ→γ0→0~1o，入土角的正負與懸掛參數(shù)的大小有關。γmg三點懸掛機組的懸掛參數(shù)有3種狀態(tài)：

瞬心在前方瞬心在后方瞬心在無窮遠處

哪一種符合懸掛犁正常入土的條件？各有什么特點？我們通過對3種情況分別進行做機構(gòu)運動簡圖的方式來確定懸掛參數(shù)的大小。

⑴瞬心在無窮遠處a結(jié)論：入土角沒有變化，耕深不穩(wěn)定。⑵瞬心在后方：

結(jié)論：入土角為負值，不能正常入土。⑶瞬心在前方：

結(jié)論：入土角為正值，犁體能正常工作。

1、水平面內(nèi)懸掛參數(shù)的確定

b

水平面內(nèi)的懸掛參數(shù)是指拖拉機2個下拉桿與農(nóng)機具2個下懸掛點連接時，2個懸掛點在水平面內(nèi)的投影。四邊形機構(gòu)的瞬心位置對犁耕機組的工作質(zhì)量也有較大的影響。

一般說來，水平面內(nèi)懸掛參數(shù)的選擇結(jié)果不同可使機構(gòu)運動瞬心π2有3個位置：在機構(gòu)的前方、后方、無窮遠處，對工作質(zhì)量的影響結(jié)果分別如下：

瞬心在前方瞬心在后方瞬心在無窮遠處⑴瞬心在前方

FnmRx

π2

設某一時刻，土壤阻力Rxy和犁側(cè)板溝壁反力F正好使懸掛機構(gòu)在水平面內(nèi)處于平衡狀態(tài)，則有：∑Mπ2=0，Rxy與F的合力Rx通過瞬心π2才能使機構(gòu)平衡穩(wěn)定。則有：Rxy.m－F.n=0RxyRxmnFRxyπ2+△Rxy

+△F

當某一時刻土壤質(zhì)地發(fā)生了變化，引起了Rxy有增量（+ΔRxy或-ΔRxy）時，如+ΔRxy，則將使機構(gòu)繞瞬心π2做順時針運動，通過機構(gòu)簡圖做圖法知，犁側(cè)板尾部將壓向溝墻，從而也使F產(chǎn)生新的增量+ΔF，因此有：

同樣，當Rxy有一負增量-ΔRxy時，在F的作用下，機構(gòu)將繞瞬心做反時針運動，F(xiàn)將產(chǎn)生一減量（-ΔF），∑Mπ2=0。（Rxy+ΔRxy）.m-（F+ΔF）.n=0。⑵瞬心在后方

nmπ2RxyF

設某一時刻，土壤阻力Rxy和犁側(cè)板溝壁反力F正好使懸掛機構(gòu)在水平面內(nèi)處于平衡狀態(tài)，則有：∑Mπ2=0，Rxy與F的合力Rx通過瞬心π2才能使機構(gòu)平衡穩(wěn)定。則有：Rxy.m－F.n=0nmπ2RxyF+△Rxy－△F

當某一時刻，Rxy有一增量Δ+Rxy，其結(jié)果將迫使機構(gòu)繞瞬心做反時針運動，通過機構(gòu)運動圖不難看出，犁側(cè)板將離開溝墻，F(xiàn)將有一負增量－ΔF，此時∑Mπ2≠0，而且將造成機構(gòu)繞瞬心做進一步的反時針旋轉(zhuǎn)，形成惡性循環(huán)，犁將處于斜行狀態(tài)，機構(gòu)的扭曲變形將隨時發(fā)生，無法正常工作。

⑶瞬心在無窮遠處

RxyF

此時，機構(gòu)為一平行四邊形機構(gòu)，外力稍有變化即可造成機構(gòu)的左右擺動，是一種極不穩(wěn)定的機構(gòu)。當某一時刻Rxy有一正增量時，F(xiàn)也將有一增量，但由于機構(gòu)做平行四邊形運動，犁側(cè)板的土壤反力增量不大，與Rxy的增量不相適應，

∑Mπ2≠0。

結(jié)論為了調(diào)整的方便及機構(gòu)自身平衡的需要，在縱垂面內(nèi)的四連桿機構(gòu)和在水平面內(nèi)的四連桿機構(gòu)的運動瞬心都必須在機構(gòu)的前方。

引言

耕地后土垡間有很大的空間，土塊較大、地表不平，尚不能進行播種作業(yè)，須進行松碎平整作業(yè)，以達到地表平整、上松下實的農(nóng)作物栽培要求。這項工作一般由整地機械來完成。整地機械簡介—視頻資料，點擊畫面

整地機械的種類很多，根據(jù)不同作業(yè)的需要有以下幾種類型：釘齒耙、圓盤耙、懸耕機、滾軋耙、鎮(zhèn)壓器等。其中，釘齒耙目前多用于蓄力作業(yè)，圓盤耙和懸耕機機械化應用較多。

本章的重點是圓盤耙和懸耕機的類型、結(jié)構(gòu)、工作原理、理論分析和基本計算。

鎮(zhèn)壓器的作用—視頻懸掛圓盤耙牽引圓盤耙

鎮(zhèn)壓器配合聯(lián)合播種機在工作旋耕鎮(zhèn)壓聯(lián)合作業(yè)機在工作

旋耕機系列——臥式旋耕機和立式旋耕機第一節(jié)圓盤耙及其理論計算一、圓盤耙的類型和表達方式二、一般結(jié)構(gòu)和工作過程三、圓盤耙片的結(jié)構(gòu)參數(shù)和基本計算四、圓盤耙的牽引阻力第一節(jié)圓盤耙及其理論計算

圓盤耙始用于40年代，是替代釘齒耙的主要機具之一，目前國內(nèi)外已廣泛采用，他的主要特點是：被動旋轉(zhuǎn)，斷草能力較強，具有一定的切土、碎土和翻土功能，功率消耗少，作業(yè)效率高，既可在已耕地作業(yè)又可在未耕地作業(yè)，工作適應性較強。

圓盤耙的用途和類型——視頻（點擊畫面）一、圓盤耙的類型和表達方式1、按與動力的連接方式分：牽引式、懸掛式和半懸掛式。

2、按耙片的直徑分：重型耙（660mm）中型耙（560mm）輕型耙（460mm）3、按耙片的外緣形狀分全緣耙缺口耙

全緣耙片易于加工制造，缺口耙片入土能力強，易于切斷雜草、作物殘茬等，但成本高。4、按耙組的配置方式分單列耙、雙列耙、組合耙、偏置耙、對置耙圓盤耙型號的表達方式1、型號的組成：1B字母——數(shù)字農(nóng)機序列好號

農(nóng)機具組別號

圓盤耙的特性

耙的工作幅寬（m）2、型號全稱：QX——輕型懸掛耙JX——中型懸掛耙J——

中型耙Z——

重型耙

例如：1BZQ——4.5重型牽引圓盤耙

二、一般結(jié)構(gòu)和工作過程1、結(jié)構(gòu)組成：耙組、耙架、牽引架、偏角調(diào)節(jié)裝置等。2、工作過程⑴耙片在空間的位置對土壤作用的影響：

以地面為作業(yè)面，圓盤回轉(zhuǎn)平面與地面垂直為基本工作條件，則有下列幾種作用效果：

α=00時，只有滾動沒有拖動，能切斷雜草和土塊，但無翻土能力，且難以達到預定的耙深。Vmα=900時，耙片只有拖動沒有滾動，有強烈的翻土能力，但斷草能力幾乎為零，且很容易造成土壤堆積和堵塞現(xiàn)象。

Vm90o0＜α＜900時，既有滾動又有拖動，是整地過程所需要的工作狀態(tài)。⑵工作過程：耙地機組在牽引動力的作用下，圓盤耙片受重力和土壤反力的作用邊滾動邊切入土壤并達到預定耙深，由于耙片偏角的作用，耙組同時完成了切割土壤，切斷雜草和翻扣的工作。Vmα三、圓盤耙片的結(jié)構(gòu)參數(shù)和基本計算

1、耙片直徑：D=kamax

式中：k—經(jīng)驗系數(shù)，4~6amax—最大設計耙深cm

2、圓盤球面半徑：R=D/2sinψ式中：ψ—扇形半角，21~2703、耙片厚度：選擇時要充分考慮直徑的大小、工作負荷等因素，一般用下式來確定圓盤厚度的大小。δ=（0.008~

0.012）D

重耙：δ=5mm中耙：δ=4mm輕耙：δ=3.5mm4、耙片軸向安裝間距b的確定

耙片間距對圓盤耙設計安裝和使用耙組、保證其正常工作是非常重要的。軸向間距的大小直接影響耙組在耕作橫斷面內(nèi)的對土壤加工和處理的程度、碎土質(zhì)量。間距太小易造成土壤堵塞，太大易產(chǎn)生漏耙。要解決好這一矛盾，耙片軸向安裝間距的合理選擇是至關重要的。

4、耙片軸向安裝間距b的確定在橫斷面內(nèi)的耙片對土壤的影響區(qū)域形狀如下：

圓盤耙片在工作時，從其橫斷面看上去為一橢圓形，由于b的存在，相鄰兩圓盤加工后的土壤橫斷面中間有一凸起高度h，當h=a時表示有嚴重的漏耙現(xiàn)象發(fā)生，而h=0又是不可能的，所以，要求h≤a。因此，b的確定對凸起高度h的大小有直接的影響，必須找出b與h的函數(shù)關系，以便保證既不漏耙又不堵塞正確合理的耙片軸向安裝間距。

4、耙片軸向安裝間距b的確定由圖所知：b=DhtgαDh——耙片盤面在凸起高度處的耙片玄長，Dh=？，其大小可通過沿耙片軸向的投影輔助圖獲得。4、耙片軸向安裝間距b的確定∵△ABC∽△ACF

∴

=hAFBCDhD∴h（D－h(huán)）=Dh2/4，

∴Dh=2√h（D－h(huán)）∴b=2√h（D－h(huán)）tgα

又∵

b=Dhtgα4、耙片軸向安裝間距b的確定∴b=2√h（D－h(huán)）tgα注意：該公式只是一定性分析式，它只是說明了b與h函數(shù)關系，并沒有進行量化處理，我們做如下處理：

設：hmax≤a/2，D=kamax=（4~6）amax，取平均值k=5，α=140~230，取α=200，a=180mm，D=460mm，h=a/2=180/2=90mm，則有：b=132mm。

b=132mm可以嗎？4、耙片軸向安裝間距b的確定

該值從理論上滿足了圓盤耙不產(chǎn)生漏耙的要求，按照這樣一個參數(shù)進行耙片安裝在實踐中如何呢？通過田間試驗表明，由不產(chǎn)生漏耙所確定的b值過小，極易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。

通過田間試驗表明，由不產(chǎn)生漏耙所確定的b值過小，極易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。在同樣結(jié)構(gòu)參數(shù)條件下，不產(chǎn)生泥土和雜草堵塞的經(jīng)驗b值為：

b≥（1.5~2）a

b≥（1.5~2）a

如果該經(jīng)驗公式與前面我們已經(jīng)求得的不產(chǎn)生漏耙現(xiàn)象的耙片最大軸項安裝間距：b=2√h（D－h(huán)）tgα等價的話，這是我們最希望出現(xiàn)的結(jié)果，這使得理論與實踐獲得了統(tǒng)一。事實并非如此，將已知量a=180mm經(jīng)驗公式，取系數(shù)為1.5得：b≥1.5×180≥270mm。

驗證結(jié)果表明，不產(chǎn)生漏耙的條件與不產(chǎn)生堵塞的條件不能同時滿足，既出現(xiàn)了二種結(jié)果：

b≤2tgα

不漏耙

ab≥（1.5~2）a

不堵塞這是農(nóng)機具設計和使用中常出現(xiàn)的矛盾！問題：1、如何解決這一矛盾？2、用取中間值的辦法？措施：1、首先以不產(chǎn)生堵塞的條件b≥（1.5~2）a確定圓盤耙片的軸向安裝間距，保證耙組能入土工作。2、然后采取配置相互交錯排列的前后2列耙組，前耙組產(chǎn)生的漏耙由后列耙組進行處理，保證整臺機組既不漏耙又不堵塞。

結(jié)論：通常在生產(chǎn)實際過程中所應用的圓盤耙均為雙列耙。

措施：四、圓盤耙的牽引阻力Rx=kbaB（N）

式中：kb—耙地比阻，（N/cm2）未耕地：粘土：5.5；壤土：3.5

已耕地：粘土：2.8；壤土：2.1a—耙深（cm）

B—總工作幅寬（cm）注意：請自學圓盤耙的受力與機組平衡P55~58。

思考題1、圓盤耙的類型和表達方式？2、圓盤耙的一般構(gòu)成？3、耙片軸向安裝間距二個條件及應用？第二節(jié)旋耕機及其理論分析

一、基本構(gòu)成二、主要類型三、作業(yè)特點四、工作原理五、旋耕機刀片的運動分析六、旋耕機作業(yè)質(zhì)量控制七、旋耕機的功率消耗第二節(jié)旋耕機及其理論分析

旋耕機應用的歷史較短，用途不一，有些國家和地區(qū)作為耕地機械使用，有的用作整地機械，山東省及周邊地區(qū)大多用于耕后松碎土壤和整平地表。在我國應用量逐年增加，尤其是北方干旱地區(qū)。旋耕機——他是一種工作部件主動旋轉(zhuǎn)，以銑切原理加工土壤的耕耘機械。一、基本構(gòu)成：機架、傳動裝置、刀輥、擋土罩、平地拖板等。

二、工作過程：旋耕機刀片在動力的驅(qū)動下一邊旋轉(zhuǎn)，一邊隨機組直線前進，在旋轉(zhuǎn)中切入土壤，并將切下的土塊向后拋擲，與擋土板撞擊后進一步破碎并落向地表，然后被拖板拖平。三、作業(yè)特點碎土能力強、平整度高、對土壤的適應性好、縱向尺寸短、耕深小、功耗大、幅寬小、效率低。

四、主要類型

1、按與動力連接方式分：牽引式、懸掛式、直連式。2、按刀軸安置方向分：橫軸式、立軸式、斜軸式。

3、按動力傳遞路線分：側(cè)邊傳動、中間傳動。

側(cè)邊傳動中間傳動五、旋耕機刀片的運動分析

旋耕機工作時，刀片一邊繞軸正向旋轉(zhuǎn)，一邊隨機組作直線運動，因此，刀片的絕對運動軌跡是一條由旋轉(zhuǎn)運動與直線運動合成的數(shù)學擺線，但是，由于二者之間的數(shù)值組合不同，其合成后的擺線形狀存在較大的差異，并且對旋耕機最終的工作結(jié)果產(chǎn)生不同的影響，我們研究并分析旋耕機刀片的運動軌跡的目的就在于確定適用于旋耕機正常工作的條件及其量化指標。1、刀片的絕對運動軌跡（定性分析）設：R—旋耕機刀片端點的最大回轉(zhuǎn)半徑

Vm—機組前進速度

ω—刀片回轉(zhuǎn)角速度

t—時間函數(shù)則有：Vd—刀片端點的切向速度，Vd=Rω，令速比為：λ=Vd/Vm

。

我們通過作圖的方式確定刀片的絕對運動軌跡

xy2RωVmtωtVmomo/hMVmtxy2RωωtVmomo/hMX=Rcosωt＋Vmty=Rsinωt

M點的運動方程：不同速比λ對旋耕機工作質(zhì)量的影響已知：λ=Vd/Vm，由于速比λ的不同，其運動軌跡形狀也不同，有三種情況：

λ＜1λ＞1λ＝1

我們考察一下這3種情況分別對旋耕機正常工作有那些影響，從而定性地決定旋耕機正常工作的基本條件。

根據(jù)旋耕機工作的特點我們了解到，旋耕機刀片先是切土，然后向后拋土，這一基本動作就需要旋耕機刀片從入土開始到拋土結(jié)束并抬離地面，其絕對運動軌跡上的任意一點的絕對速度的水平分速Vx指向后方，既Vx＜0，3種速比下的刀片絕對運動軌跡是否都能滿足上述要求呢？我們做一下對比分析：λ＜1，短擺線VmVVx結(jié)論：Vx＞0,不能向后拋土VxV=VxVMNλ＝1，滾擺線Vx＞0，不能用

VmVmΛ＞1，余擺線在MN線下，Vx＞0，滿足

通過做圖分析發(fā)現(xiàn)，只有λ＞1余擺線時刀片才能滿足向后拋土的條件，并且只是軌跡最大玄長以下部分才能滿足，設計和應用時要特別注意，刀片的工作深度不能超過這個范圍。影響最大玄長高度的因素主要是刀片的尺寸、機組的前進速度和刀片的回轉(zhuǎn)速度，既λ值。

在結(jié)構(gòu)參數(shù)不變的情況下，λ值越大，軌跡最大玄長的值越大，其位置就越靠上，當λ=∞時，刀片端點的絕對運動軌跡為一數(shù)學圓，最大玄長在橫軸處，耕深可達最大值，但這是不可能的，因為此時機組不在前進。而是原地扒窩。因此，λ＞1是旋耕機正常工作的定性條件。

RVm=0，λ=∞2、機組速度Vm與刀片旋轉(zhuǎn)速度ω的配合（定量分析）

上述分析只是定性的確定了刀片滿足旋耕機正常工作的基本條件——λ＞1。實際上，λ的數(shù)值不同其形狀差別很大，對工作質(zhì)量和工作性能也有較大的影響，主要影響因素是機組速度Vm與刀片旋轉(zhuǎn)速度ω的大小和配合程度，必須找出他們之間的函數(shù)關系，然后加以量化處理。Vmtxy2RωωtVmomo/hM設：m點為刀片入土點，從開始入土到拋土結(jié)束并抬離地面均滿足旋耕機正常工作的條件，則有：

x=Rcosωt+Vmt，y=Rsinωt=R－h(huán)

x=Rcosωt+Vmt①y=Rsinωt=R－h(huán)②

要滿足向后拋土的條件，刀片絕對運動軌跡上任意一點的絕對速度的水平分速Vx＜0，根據(jù)上述方程，我們不難得出：Vx=x/=Vm+Rωsinωt＜0sinωt=（R－h(huán)）/R，代入上式得：

Vm－Rω（R－h(huán)）/R＜0∴Vm

＜（R－h(huán)）ω（定量）結(jié)論：旋耕機正常工作必須同時滿足定性和定量二個條件，既：①定性條件：λ＞1（余擺線）②定量條件：Vm

＜（R－h(huán)）ω該公式也可用下列公式表述：

h＜R—Vm/ω，或h＜R（1—1/λ）

Vm

＜

（R—h）ω

h＜R—Vm/ωh＜R（1—1/λ）

——λ↑→h↑？

上述公式主要反映了結(jié)構(gòu)參數(shù)與運動參數(shù)對耕深的影響。如：R的變化對耕深的影響，我們很容易理解，但ω、Vm對h的影響就有些抽象了。實際上，前面我們已經(jīng)做過解釋：ω和Vm決定了λ值的大小，決定了刀片運動軌跡的形狀。

Vm

＜

（R—h）ω

h＜R—Vm/ωh＜R（1—1/λ）

λ越大，其形狀的最大玄長值也就越大，位置也越靠上，能滿足耕深的軌跡高度越大。當λ→∞時，Vm→0，（λ=Rω/Vm），能滿足向后拋土的軌跡高度為半徑R。既h=R，反之，耕深就小，當λ→0時，Vm→∞，ω=0，絕對運動軌跡為一條直線，沒有環(huán)扣，也就無法向后拋土。

旋耕機運動參數(shù)一般的取值范圍：Vm=0.5~1.5m/s，n=190~280r/min，或λ=4~10，h=8~16cm。由于國外多采用大功率拖拉機，刀片材料好，旋耕機的工作深度可達20~25cm，完全可以取代犁耙作業(yè)，減少拖拉機的進地次數(shù)，保護土壤不受更大的破壞。六、旋耕機作業(yè)質(zhì)量控制

由于旋耕機工作時是以銑切原理加工土壤的，這就使得刀軸上同一個回轉(zhuǎn)平面內(nèi)的刀片在相繼入土和切削土壤的過程是間歇的。設：安裝在刀軸上的同一個回轉(zhuǎn)平面內(nèi)的刀片數(shù)量為Z。

hS△xABVm

隨著第一把刀在A點入土，刀片一面旋轉(zhuǎn)，一面隨機組直線前進，t時刻后，安裝在同一個回轉(zhuǎn)平面內(nèi)的第二把刀開始在B點入土，那么，AB=S，定義為旋耕機刀片的切土節(jié)距?！鱴—一把刀在縱垂面內(nèi)所能切土的厚度。

ABSS=Vm.t旋耕機切土節(jié)距——安裝在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)的刀片在轉(zhuǎn)過相應安裝角時間內(nèi)機組所前進的距離。設：θ—同一安裝平面內(nèi)相鄰刀片的安裝角；Z—同一安裝平面內(nèi)均勻安裝的刀片數(shù)；

則有：θZ=2π，θ=ωt；

同一安裝平面內(nèi)相鄰二刀片相繼入土的時間間隔為：t=θ/ω=2π/Zω；

Vm—機組前進速度，m/sω—刀片回轉(zhuǎn)角速度，r/s；

S=Vmt=Vm2π/Zω=60Vm/Zn（m）

S=Vm2π/Zω

=60Vm/Zn（m）

由上式可以看出，改變Z、ω、Vm

均可使S發(fā)生變化。一般來說，S越小越好，若使S小，可通過增加Z、n或減少Vm的方法獲得，但是，Z的過分增加易造成土壤雜草的堵塞，n的增加也將造成功率的消耗，Vm的減少使生產(chǎn)效率下降，所以，在確定各個參數(shù)時要通盤考慮，一般情況下，通過適當?shù)母淖僴和Vm來達到不同整地要求的作業(yè)。

目前，國產(chǎn)旋耕機的結(jié)構(gòu)參數(shù)和運動參數(shù)均有一定的確定范圍，以免在使用過程中出現(xiàn)不必要的失誤。具體如下：

Z=2~4S=10~12cm旱地作業(yè)

S=4~6cm粘重土壤和雜草地

S=8~9cm水田地七、旋耕機刀片

旋耕刀是旋耕機的主要工作部件，刀片的形狀和參數(shù)對旋耕機的工作質(zhì)量、功率消耗影響很大。為適應不同土壤旋耕作業(yè)的需要，人們對旋耕刀的形狀和結(jié)構(gòu)進行了大量的研究。目前，臥式旋耕機上使用的旋耕刀主要有三大類：1、旋耕刀的類型鑿形刀、直角刀、彎形刀工作特點：鑿形刀：只有正面刃口，工作時鑿尖首先從外部刺入土讓壤，然后在刀身的作用下使土壤破碎。入土能力強，松碎效果好，但容易纏草。ωS

直角刀：直角刀刀刃口由正切刃和側(cè)切刃組成，兩刃口相交成900左右，工作時先由正切刃從橫向切開土壤，再由側(cè)切刃由外向里逐漸切出土垡的側(cè)面。刀身寬，剛性好，有一定的工作寬度，容易加工制造，但易纏草。Sω側(cè)切刃正切刃彎形刀：彎形刀刃口由正切刃和側(cè)切刃組成，但刃口不是直線而是曲線，其中，側(cè)切刃口曲線為阿基米德螺線。工作時先由側(cè)切刃沿縱向切開土壤，并先由刀片根部向外滑切，然后再由正切刃從橫向切開土垡。切削阻力小，不易纏草，生產(chǎn)成本高。Sω側(cè)切忍正切刃2、刀片在刀軸上的安裝：螺旋線排列八、旋耕機的功率消耗旋耕機的功率消耗主要包括刀片的土壤切削、土塊拋擲、傳動等，其中，切土和拋土所消耗的功率占總功率消耗的80%以上，功率消耗表達式如下：

設：kr—旋耕土壤比阻（kg/cm），1.2~1.6，與耕深有關，耕深大選大值。

B—工作幅寬，m；h—工作深度，cm；Vm—機組速度，m/s；則有：N=FVm=krBhVm

（注意統(tǒng)一單位）

=100krBhVm

（kgm/s）=100krBhVm/75

（PS），

1PS=75kgm/s

=100krBhVm/102

（kw），1kw=102kgm/s

≈krBhVm

（kw）

N=krBhVm第一節(jié)概述一、經(jīng)典播種方法二、播種機的類型及一般構(gòu)造第一節(jié)概述

播種是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中六大環(huán)節(jié)之一，播種機械化是農(nóng)業(yè)機械化過程中最為復雜，也是最為艱巨的工作。播種機械所面對的播種方式、作物種類、品種等變化繁多，這就需要播種機械有較強的適應性和能滿足不同種植要求的工作性能。一、播種方法

我國地域遼闊，作物生產(chǎn)的環(huán)境、條件、種植方式等多種多樣，南北方有著明顯的差異。北方表現(xiàn)為旱地作業(yè)，以向土壤中播入規(guī)定量的種子為主要種植手段，所用機具為播種機械，這樣可充分利用土壤中的水分和溫度使之出苗、生長，適時播種成為關鍵。而南方則表現(xiàn)為水田作業(yè)，種植方式主要是幼苗移栽，所用機械為栽植機械或插秧機械。

但是，近幾年來有些作物的種植方式發(fā)生了逆轉(zhuǎn)，如玉米、棉花出現(xiàn)了工廠化育苗然后進行移栽，且已證明在干旱缺水地區(qū)大有取代播種機的趨勢。而世代以栽植為主要種植手段的水稻、地瓜等作物，由于種植技術(shù)的革新現(xiàn)在出現(xiàn)了直播（水稻須進行種子催芽處理，地瓜須進行防腐處理），可大大簡化生產(chǎn)過程，降低作業(yè)周期和生產(chǎn)成本。

上述一些先進的種植手段由于技術(shù)、設備、條件、環(huán)境等因素的限制，目前尚處于小范圍試用階段，真正用于現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的種植方式仍然是經(jīng)典的和傳統(tǒng)的，總結(jié)起來大致有以下幾種方式：撒播、條播、穴播和精密播種等。1、撒播：將種子按要求的播量撒布于地表的方式。一般作物播種很少使用這種方法，多用于大面積種草、植樹造林的飛機撒播。2、條播：將種子按要求的行距、播量和播深成條的播入土壤中，然后進行覆土鎮(zhèn)壓的方式。種子排出的形式為均勻的種子流，主要應用于谷物播種：小麥、谷子、高粱、油菜等。

b3、穴播：（點播）：按照要求的行距、穴距、穴粒數(shù)和播深，將種子定點投入種穴內(nèi)的方式。主要應用于中耕作物播種：玉米、棉花、花生等。與條播相比，節(jié)省種子、減少出苗后的間苗管理環(huán)節(jié)，充分利用水肥條件，提高種子的出苗率和作業(yè)效率。t4、精密播種：按精確的粒數(shù)、間距、行距、播深將種子播入土壤的方式。是穴播的高級形式。t4×t①②方形播種二、播種機械的類型及一般構(gòu)造1、基本類型：播種機械主要是根據(jù)播種方法進行分類的，也有按照排種器形式進行分類的，但不常見。谷物條播機，中耕作物穴播機、精密播種機

三種機型的輔助部件基本相同，只是其核心工作部件——排種器有較大差異。

2、基本結(jié)構(gòu)條播機的工作過程2、基本結(jié)構(gòu)中耕作物播種機2、基本構(gòu)成播種機類型很多，結(jié)構(gòu)形式不盡相同，但其基本構(gòu)成是相同的。如圖所示：種肥箱排種器機架行走輪傳動裝置開溝器覆土器鎮(zhèn)壓輪基本構(gòu)成：機架、傳動裝置、種肥箱、排種器、排肥器、行走裝置、開溝器、覆土器、鎮(zhèn)壓器等。其中，排種器是播種機的核心工作部件，開溝器則是播種機的重要輔助部件。因此，本章的重點講述排種器的結(jié)構(gòu)、類型、基本理論和開溝器等。

思考題1、常用的播種方法及播種機的類型？2、播種機的一般組成有哪些？第二節(jié)排種器一、對排種器的技術(shù)要求

二、排種器的類型三、外槽輪式排種器四、水平圓盤式排種器第二節(jié)排種器

對于任何一種播種機來說，核心就是排種器，他是決定播種機工作質(zhì)量和工作性能優(yōu)劣的重要因素，播種機能否滿足農(nóng)業(yè)技術(shù)的要求或滿足程度如何，在很大程度上主要取決于排種器的工作狀況。

☆排種器的工藝實質(zhì)是：通過排種器對種子的作用，將種子由群體化為個體、化為均勻的種子流或連續(xù)的單粒種子。

一、對排種器的技術(shù)要求：

1、播種量穩(wěn)定；

2、排種均勻；3、不損傷種子；4、通用性好且使用范圍大；5、調(diào)整方便、工作可靠；二、排種器的類型

由于播種要求、作物種類、作物品種、作業(yè)區(qū)經(jīng)濟水平和技術(shù)水平等存在較大的差異，目前使用的排種器種類繁多，主要是按照播種方法進行分類的。目前，常用的排種器總共分為二大類：條播排種器：槽輪式、

磨盤式、離心式、

氣力式；

穴播排種器：

型孔盤式、

氣力式。

型孔輪式、

在上述這些類型的排種器中，以外槽輪式排種器和水平圓盤式排種器最具有代表性，其他類型的排種器大多是在上述排種器的基礎上的演進產(chǎn)物，我們授課的重點將放在外槽輪式排種器和水平圓盤式排種器上。三、外槽輪式排種器1、基本構(gòu)成：外槽輪、排種盒、排種舌、阻種套、排種軸等。

2、工作特點：

⑴通用性好；⑵播量穩(wěn)定；⑶播量調(diào)節(jié)方便；⑷結(jié)構(gòu)簡單；⑸有脈動現(xiàn)象。3、工作原理：外槽輪轉(zhuǎn)動時，種子逐次充滿于凹槽內(nèi)，隨之轉(zhuǎn)動，種子在排種輪槽齒的強制推動下經(jīng)排種口排出（強制層）。同時處于槽輪外緣的厚度為C的一層種子利用種子之間的摩擦力和槽齒凸尖對種子的間斷性沖擊，以較低的速度被帶出，該層種子被稱為帶動層。ωC帶動層以外的種子被稱為靜止層。所以，外槽輪排種器每轉(zhuǎn)排量是強制層和帶動層的迭加。

設：d——外槽輪直徑，d=40.4Z——外槽輪齒數(shù)，Z=8，10，12L——外槽輪有效工作長度

C——帶動層厚度，小麥：0.3~0.4cmγ——種子容重，小麥：0.75~0.79g/cm3

α——種子充滿系數(shù)，0.6~0.8f——凹槽斷面積t——槽齒間距

⑴強制層每轉(zhuǎn)排量q1

q1=f.L.Z.γ.α,（∵tZ=πd）

=πdLγαf/tdC⑵帶動層每轉(zhuǎn)排量q2

q2=π（d/2+C）2

－π（d/2）2

[]L=πγL（dC+C2）

=πdLγC（C2太小忽略）γ☆排種輪每轉(zhuǎn)排量q=q1+q2

q=πdLγ（C+αf/t）（克/轉(zhuǎn)）

從公式中不難看出，影響外槽輪排種器工作性能的因素很多，但主要是他的有效工作長度L，所以，目前所使用的谷物條播機的播種量大多是通過改變外槽輪的有效工作長度來進行調(diào)整的。

☆需要特別注意的是：Lmin

≥（1.5~2）種子長度Lmin

≥（1.5~2）種子長度

我們再觀察一遍外槽輪排種器的結(jié)構(gòu)和工作過程。試驗結(jié)果表明，當排種輪有效工作長度小于（1.5~2)種子長度時，種子破碎率急劇增加。？4、提高排種器均勻性的主要措施

排種器工作時，由于本身外槽輪結(jié)構(gòu)的原因，其排種過程不是連續(xù)的，而是有脈動現(xiàn)象，不符合谷物種子在行內(nèi)連續(xù)播種的要求，為此，在排種器設計時采取了如下措施：⑴將排種器排種舌做成斜線狀；⑵將排種器由直槽改為螺旋槽。

種子四、圓盤式排種器

圓盤式排種器主要用于中耕作物穴播和單粒精密播種，按照圓盤的旋轉(zhuǎn)方向可分為：水平圓盤排種器、垂直圓盤排種器和傾斜圓盤排種器等三種類型。

水平圓盤排種器：結(jié)構(gòu)簡單，低速工作時比較可靠（Vm=6~7km/h），但由于圓盤一般安裝在地輪軸上，從下種口到種溝距離較大（投種高度H），易造成種子在溝內(nèi)發(fā)生彈跳現(xiàn)象，致使株距合格率降低。

H種子箱排種器地輪傳動裝置開溝器垂直圓盤排種器:圓盤一般與地輪同軸安裝，傳動機構(gòu)簡單，投種高度低。但充種面積小，種子填充性能差，因此其轉(zhuǎn)速不可過快，機組前進速度較低。

H種子箱排種器地輪開溝器傾斜圓盤排種器：圓盤相對地面傾斜安裝，排種口在圓盤的最低點

，充種區(qū)大，投種高度低，但傳動裝置較為復雜。

種子箱傾斜圓盤H傳動裝置開溝器地輪

上述幾種排種器在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中均有應用，但水平圓盤排種器應用最廣，故在本內(nèi)容中重點介紹該排種器。

水平圓盤排種器的排種質(zhì)量好壞首先取決于種子能否準確的充入型孔，這里我們把他稱之為種子的填充性能，而決定種子填充性能的因素主要有二個：

水平圓盤式排種器

水平圓盤排種器的排種質(zhì)量好壞首先取決于種子能否準確的充入型孔，這里我們把他稱之為種子的填充性能，而決定種子填充性能的因素主要有二個：

型孔的形狀和尺寸：

種子的形狀和尺寸種子數(shù)量種子在型孔內(nèi)的排列水平圓盤的線速度Vp1、型孔的形狀和尺寸：——主要取決于種子的形狀和尺寸、每個型孔內(nèi)充種數(shù)量和種子在型孔內(nèi)的排列規(guī)律。

⑴水平圓盤排種器的型孔形狀主要有三種：槽孔半圓孔圓孔適應能力強，應用最廣⑵型孔填充數(shù)量

——一般須根據(jù)種子的品質(zhì)、農(nóng)藝要求來決定，以玉米為例，玉米種植要求每穴3±1粒，其尺寸表達如下：

lab⑶種子在型孔內(nèi)的排列規(guī)律

由于種子的充種過程是隨機的，種子在型孔內(nèi)的排列也是隨機的，須進行大量的試驗和觀察，用統(tǒng)計學原理確定某種作物種子在型孔內(nèi)的排列機率。

以玉米為例，為保證每穴播種數(shù)量為3±1粒，則每個型孔內(nèi)必須同時填充3±1粒。經(jīng)大量的試驗表明，玉米種子在型孔內(nèi)的排列大致有以下幾種情況：橫躺三粒豎站三粒站二躺一躺二站一ABLABLABLABL

試驗結(jié)果和統(tǒng)計規(guī)律表明，躺二站一的填充機率占75%左右，是確定型孔尺寸的主要依據(jù)，型孔尺寸確定如下：

ABLlab75%L≥l+aB≥bA≥2a允許的填充尺寸間隙△=0.75-1.5mm

如果種子經(jīng)過嚴格的篩選且品質(zhì)又能得到充分保障的話，型孔的尺寸確定就比較準確，排種器工作質(zhì)量較高。至于排種圓盤的大小、型孔的數(shù)量則根據(jù)拖拉機的前進速度、排種器的傳動比、作物種植株距的要求來確定。液體包衣——藥膜涂層丸?；幚怼柿?、農(nóng)藥，迅速降解種子2、水平圓盤排種器的線速度Vp的確定

我們已經(jīng)多次闡明了這樣一個結(jié)論，為了保證播種質(zhì)量，首先滿足型孔填充的要求，這需要一定的填充空間和填充時間，填充空間由已經(jīng)確定了的型孔來完成，填充時間則由水平圓盤的線速度來控制。

種子從填充開始即為自由落體運動，Vp↑→t↓→填充性能↓，Vp↓→t↓→填充性能↑→Q↓，因此，必須首先確定水平圓盤確保種子填充的極限線速度。

VpLL－d/2d/2d設：種子近似為一球形，每個型孔只填充一粒種子（多粒時可視為一粒）。VpLL－d/2d/2dd——種子平均粒徑

L——型孔長度

Vp——圓盤線速度在極限狀態(tài)下，則有：

Vpt=L－d/2①

d/2=gt2/2②

Vpt=L－d/2①

d/2=gt2/2②

將代入①Vp≤0.35m/s

實際上，排種器的轉(zhuǎn)動大多是由地輪來傳動的，而地輪則是由拖拉機牽引做直線運動的，所以機組的前進速度Vm決定了排種盤的線速度Vp的大小，工作時，必須對Vm加以嚴格的控制，Vm與Vp之間必須要有良好的配合。3、Vm與Vp的配合關系

設：Vm——機組前進速度，m/sVp——圓盤線速度，m/st——穴距，mZ——圓盤上的型孔數(shù)量

D——圓盤直徑，m設：Vm——機組前進速度，m/s；Vp——圓盤線速度，m/st——穴距，m；Z——圓盤上的型孔數(shù)量D——圓盤直徑，m又設：一個型孔一次同時只充填一粒種子或多粒種子。

圓盤每轉(zhuǎn)一周，機組應行走的距離為：

Zt圓盤每轉(zhuǎn)一秒的周數(shù)為：

n/60圓盤每轉(zhuǎn)一周，機組應行走的距離為：Vm×1因此，有下列對應關系：1Ztn/60Vm×11Ztn/60Vm×1n=60Vm/Zt①∵Vp=ωR=（2πn/60）×D/2=πDn/60②∴注意：考慮到地輪大多為牽引下的被動旋轉(zhuǎn)，在地面狀況不太好的情況下有滑移現(xiàn)象，設地輪的滑移率為δ（一般情況下δ=0.05~0.12），上述公式應該為：

☆說明，水平圓盤排種器的極限速度Vp是衡量排種器的主要指標，同時該公式與Vm/Vp關系式配合使用，可進行播種機設計以及播種機組作業(yè)速度的確定。

有一臺玉米播種機進行單粒播種作業(yè)時，水平圓盤的型孔長度L為12mm，種子平均粒徑d為8mm，株距t為200mm，圓盤直徑D為250mm，型孔數(shù)量Z為25個。問當機組作業(yè)速度Vm為8km/h時，該播種機能否正常工作？為什么？試確定校正后的機組前進速度（km/h）？

例題分析：1、根據(jù)已知條件計算該排種器的極限速度；2、根據(jù)已知Vm計算排種器的實際速度。3、若排種器的實際速度小于極限速度，說明播種機能正常工作。否則，將極限速度Vp代入Vp與Vm關系式，求出機組的最高速度值。解：Vp=（L－d/2）√g/d=（12－8/2）√0.0098/8=0.28m/sVp=πDVm（1+δ）/Zt=3.14×0.25×8000/3600/25×0.2=0.35m/s不能工作

有一臺玉米播種機進行單粒播種作業(yè)時，水平圓盤的型孔長度L為12mm，種子平均粒徑d為8mm，株距t為200mm，圓盤直徑D為250mm，型孔數(shù)量Z為25個。問當機組作業(yè)速度Vm為8km/h時，該播種機能否正常工作？為什么？試確定校正后的機組前進速度（km/h）？

0.28=3.14×0.25×Vm/25×0.2=1.78m/s=6.4km/h思考題1、何謂排種器的工藝實質(zhì)？2、外槽輪排種器的結(jié)構(gòu)及工作原理？3、如何解決外槽輪排種器排種不均勻問題？4、影響水平圓盤排種器填充性能的因素？5、如何應用水平圓盤排種器與機組速度關系式？第三節(jié)開溝器一、開溝器的功用二、對開溝器的技術(shù)要求三、類型及特點第三節(jié)開溝器一、開溝器的功用

主要是在播種機工作時，開出種溝，引導種子和肥料進入種溝，并使?jié)裢粮采w種溝。第三節(jié)開溝器二、對開溝器的技術(shù)要求1、溝深一致，溝形整齊；2、不亂土層；3、種子在溝內(nèi)分布均勻；4、有一定的覆土能力；5、入土能力強，不纏草、不堵塞；6、結(jié)構(gòu)簡單，工作阻力小。三、類型及特點

根據(jù)開溝器的入土角不同可分為銳角和鈍角二種。銳角式開溝器鈍角式開溝器1、鋤鏟式開溝器銳角型開溝器，工作時土壤在鏟前突起，兩側(cè)土壤受擠壓而分開，開溝器離開后土壤回落而覆蓋種子。結(jié)構(gòu)簡單、入土能力強、工作阻力小，a=3~6cm，R=30~65N/個，但易粘土和纏草，干濕土混雜，高速作業(yè)時播深不穩(wěn)。2、雙圓盤開溝器

鈍角型開溝器，由二個回轉(zhuǎn)的平面圓盤組成，在前下方相交于一點，工作時靠重力和彈簧附加力入土，圓盤滾動切割土壤并向二邊擠壓，形成V形種溝。工作平穩(wěn)、溝形整齊、不亂土層、斷草能力強。但結(jié)構(gòu)復雜、尺寸較大，工作阻力大。a=4~8cm，R=80~160N/個。

3、芯鏵式開溝器

銳角型開溝器，工作時先由芯鏵入土開溝，兩個側(cè)板向兩側(cè)分土形成種溝。開溝寬度大、入土性能好，但工作阻大。a=6~12cm，R=200~800N/個。4、滑刀式開溝器

鈍角型開溝器，工作時滑刀在豎直方向切入土壤，刀后側(cè)板向兩側(cè)擠壓土壤形成種溝。特點是靠重力入土，溝深穩(wěn)定、溝形整齊、不亂土層，斷草能力強、工作阻力大。a＝5~10cm，R=200~400N/個。第四節(jié)播種機的使用與調(diào)整一、播種機的播前播量調(diào)整二、播種機組的動力配備一、播種機的播前播量調(diào)整1、谷物條播機的播量調(diào)整實驗目的：根據(jù)農(nóng)業(yè)技術(shù)所要求的每畝播種量，在播種機組進地作業(yè)之前進行播種量調(diào)整。

步驟：

⑴首先將播種機兩端支起，使地輪抬離地面且能自由轉(zhuǎn)動。

⑵種子箱內(nèi)放入至少三分之一的種子，并將播量調(diào)節(jié)手柄放置某一部位。

種箱排種器地輪輸種管承接器種子⑶均勻轉(zhuǎn)動地輪30~40圈，將所對應各排種器下的承接器內(nèi)的種子進行稱重，分別計錄為g1，g2……gn，令：Gs=∑gI，將該數(shù)值作為本次調(diào)整后的實際總排量。

⑷利用理論計算公式計算均勻轉(zhuǎn)動30~40圈后，根據(jù)農(nóng)業(yè)技術(shù)所要求的畝播量Q下的理論總排量Gl

設：Q——農(nóng)業(yè)技術(shù)所要求的每畝播種量（斤

/畝）

B——總工作幅寬，B=b×n（米）

n——播種行數(shù)（開溝器個數(shù)），b——行距

D——地輪直徑（沒有地輪，用拖拉機后驅(qū)動輪傳動的，此處為驅(qū)動輪直徑，米）

N——地輪轉(zhuǎn)動試驗圈數(shù)

δ——地輪滑移率，δ=0.05~0.12⑸結(jié)果驗證：理論=實際？

若滿足，說明該調(diào)整結(jié)果正確，可進地作業(yè)。否則，繼續(xù)調(diào)整直到滿足為止?？刹捎帽壤刂普{(diào)節(jié)手柄的位置：設：Gs時的外槽輪有效工作長度為ls，則有，Gs/Ls=Gl/Ll

。

例題：已知一臺5行小麥條播機，外槽輪排種器，地輪直徑為1米，行距20厘米，農(nóng)藝要求播量Q=10斤/畝，播前調(diào)整結(jié)果是：在外槽輪有效工作長度為20毫米、均勻轉(zhuǎn)動地輪30圈后，播種機總排量為1斤，問該調(diào)整結(jié)果能否滿足農(nóng)業(yè)技術(shù)的要求？若不能滿足，調(diào)整到多大排量時才能滿足農(nóng)業(yè)技術(shù)的要求？此時的外槽輪有效工作長度是多少？已知：Q=10斤/畝，b=20cm，n=5，D=1m，Ls=20mm，N=30，Gs=1斤。求：Gl，Ll

解：Gl=πDBQN（1+δ）/666.7=3.14×1×0.2×5×10×30÷666.7=1.41（斤）100%×│Gs－Gl│÷Gl=100%×│1－1.41│÷1.41=29%＞2%Gs/Ls=Gl/Ll=1/20=1.41/Ll，Ll=28.2（mm）2、穴播機的播量調(diào)整

中耕作物的播量一般用每畝地播多少穴或多少株來表示，穴距和行距大小是衡量播種密度的重要指標。因此其播量的調(diào)整主要是指穴距和行距的調(diào)整，其中，行距的調(diào)整可通過改變開溝器的安裝間距來實現(xiàn)，而穴距的調(diào)整一般有二種方法：⑴

更換排種盤：這需要播種機配備多組與不同作物播種相適應的排種盤配件，應用時有一定的局限性；

⑵

改變傳動比：在拖拉機行進速度和排種盤不變的情況下，改變地輪與排種盤之間的傳動比i，通過增減排種盤轉(zhuǎn)速的方式來滿足不同穴距的種植要求。

☆注意：但變更傳動比的前提條件是，圓盤的線速度必須在該排種器規(guī)定的極限速度以內(nèi)。

設：Dd——地輪直徑，（m）

Z——排種盤型孔數(shù)量

t——穴距，（m）

i——傳動比，i=np/nd

np——排種盤轉(zhuǎn)速，nd——地輪轉(zhuǎn)速如果：排種盤轉(zhuǎn)一周，地輪應轉(zhuǎn)1/i周，地輪行走的相應直線距離為：πDd/i=Zt，

二、播種機組的動力配備1、播種機組工作阻力和作業(yè)幅寬設：b——播種行距（m）

n——播種行數(shù)，或開溝器個數(shù)

Pn——單組開溝器工作阻力（N）

T——某檔位下的拖拉機額定牽引力（N）

λ——牽引力利用系數(shù)，0.8~0.9Vm——機組作業(yè)速度（m/s）

播種機的工作阻力：R=nPn播種機的配套動力：λT=nPn

n=λT/Pn

B=nb=λTb/Pn

（m）

2、播種機機組功率消耗NN=PVm/1000=nPnVm/1000（kW）第一節(jié)植物保護的方法一、農(nóng)業(yè)技術(shù)防治法：

利用相應的農(nóng)業(yè)技術(shù)，通過