农业机械化.rtf
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1、二、少耕法二、少耕法少耕法是一种改变以犁耕为中心的耕作方法,可大大减少或完全免去耕耘作业,把作物种子直接播在前作茎秆覆盖的土壤中。这种耕作法,主要是为了和干旱、风蚀及水蚀作斗争。早在几百年前,我国东北地区应用扣、耕作法,特别是原垄种法,即为适应春寒的一种少耕法。50年代在苏联推广的马尔采夫耕作法,是采用无壁犁的深松耕作,也属于少耕法。60年代美国也发展了这一耕作法。70年代我国黑龙江省亦进行了深松耕作法的试验和推广;80年代我国南方水稻地区正进行着少耕法的试验和推广工作,并相应的研制了少耕法机械化配套农业机械。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?二、耕层土壤的动力
2、特性二、耕层土壤的动力特性(一)土壤与金属间的摩擦系数(一)土壤与金属间的摩擦系数(二)土壤的坚实度(又称贯入阻力)(二)土壤的坚实度(又称贯入阻力)(三)土壤的凝聚力和附着力(三)土壤的凝聚力和附着力(四)土壤的抗剪强度(四)土壤的抗剪强度(五)犁耕土壤比阻(五)犁耕土壤比阻(一)土壤与金属间的摩擦系数(一)土壤与金属间的摩擦系数为克服在耕作机械工作部件工作表面上产生的土壤与金属间的摩擦力,大约消耗拖拉机牵引功率的一半。摩擦力F通常按下列公式计算:FfN 式中 f摩擦系数;N正压力。(二)土壤的坚实度(又称贯入阻力)(二)土壤的坚实度(又称贯入阻力)当压缩非密实土壤时,使其压痕的容积为1厘米
3、3时所需的力称为单位压实力q0(公斤厘米3)。当以一定断面形状(圆形、锥形等)的柱塞压入土壤,其压陷深度为h0时,作用在土壤上的平均压力称为土壤的坚实度p0 p0q0 h0 (kgcm2)(三)土壤的凝聚力和附着力(三)土壤的凝聚力和附着力 土壤同金属接触面之间的附着力,几乎完全是因水膜的表面张力所造成的。因此,附着力也与土壤质地、含水量、接触面的材料和光洁度等因素有关。土壤沿着耕地机械工作表面的滑移阻力 T=F+F=N+NA式中 土壤对钢的摩擦系数 N作用在工作表面上的法向载荷 附着系数 N由水膜吸附作用而产生的法向载荷 A吸附水膜的面积 当摩擦力和附着力大于土壤凝聚力和内摩擦力时,农具的工
4、作表面就会粘土。工作部件表面粘土,不但会使耕作质量变坏,而且会增加牵引阻力。(四)土壤的抗剪强度(四)土壤的抗剪强度 耕层土壤在耕作机械工作部件(如犁体、中耕铲等)作用下,往往出现剪切破坏,其剪应力大致服从库伦定律:=c+tg式中 剪应力(kN/cm2)剪切面上的法向压应力(正应力);c 单位粘结力(kN/cm2),是同类粒子间相互结 合在一起的作用力;tg土壤与土壤之间的摩擦系数,又称土壤的内摩擦系数;土壤的内摩擦角。(五)犁耕土壤比阻(五)犁耕土壤比阻为判别耕层土壤耕作难易程度,常常采用犁耕土壤比阻Kt,kNcm2或kPa。但Kt值大小不仅和土壤的物理性质有关,而且很大程度取决于犁的结构(
5、犁体曲面和小前犁曲面几何参数和形状,犁铧锐钝程度,犁重以及是否有犁刀等)和耕速。一般可采用空间测力或单犁体的线性测力,测得与前进方向相反的犁耕阻力分量Rx,在此测力犁上一般不装 犁侧板,所以Rx是有效阻力。则犁耕的有效土壤比阻第三节铧式犁的一般构造和工作原理第三节铧式犁的一般构造和工作原理 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(二)、铧式犁的基本构造(二)、铧式犁的基本构造(三)、铧式犁的翻垡原理(三)、铧式犁的翻垡原理一一 矩形土垡的翻转过程矩形土垡的翻转过程二二 矩形土垡宽深比矩形土垡宽深比K的确定的确定三三 菱形土垡的翻转过程菱形土
6、垡的翻转过程 四四 窜垡过程窜垡过程 三三 菱形土垡的翻转过程菱形土垡的翻转过程 四 窜垡过程第四节 犁体曲面 第四节 犁体曲面 二、犁体曲面的形成原理二、犁体曲面的形成原理(一)水平直元线法形成犁面的原理(一)水平直元线法形成犁面的原理(二)倾斜直元线法形成犁体曲面的原理(二)倾斜直元线法形成犁体曲面的原理(三)曲元线法形成犁体曲面的原理(三)曲元线法形成犁体曲面的原理三、高速犁体曲面三、高速犁体曲面 (一)发展高速犁的必要性(一)发展高速犁的必要性 提高耕作机组生产率的主要途径有两方面,即增加机具的工作幅宽或提高机组的耕作速度。在拖拉机功率相同的条件下,增加耕速比加大耕作幅宽更为有利。因提
7、高耕速后,可采用耕幅较窄的犁,从而降低金属耗量,减小购置费用,同时可采用轻型的轮式拖拉机。这样不但可减小轮胎下陷量,降低胎轮的滚动阻力,减小胎轮对耕层土壤的压实和破坏程度,而且还可提高机组对不平地面的适应性,改善机组的机动性。提高耕作机组生产率的主要途径有两方面,即增加机具的工作幅宽或提高机组的耕作速度。在拖拉机功率相同的条件下,增加耕速比加大耕作幅宽更为有利。因提高耕速后,可采用耕幅较窄的犁,从而降低金属耗量,减小购置费用,同时可采用轻型的轮式拖拉机。这样不但可减小轮胎下陷量,降低胎轮的滚动阻力,减小胎轮对耕层土壤的压实和破坏程度,而且还可提高机组对不平地面的适应性,改善机组的机动性。犁耕速
8、度是不断提高的。犁耕速度是不断提高的。50年代一般耕速为年代一般耕速为46kmh,60年代提高到年代提高到79kmh,目前高速犁的耕速为,目前高速犁的耕速为810kmh,有的可达,有的可达12kmh。近几十年,大约每。近几十年,大约每10年可提高耕速年可提高耕速3kmh。因些,高速型犁体曲面的研究工作,已引起国外的普遍重视。因些,高速型犁体曲面的研究工作,已引起国外的普遍重视。(二)高速型犁体曲面的基本要求(二)高速型犁体曲面的基本要求 常速犁(耕速在常速犁(耕速在7kmh以下)用于高速作业时,往往会使作业摄影师降低,如土壤抛掷过远,犁沟太宽,还会导致阻力陡增。以下)用于高速作业时,往往会使作
9、业摄影师降低,如土壤抛掷过远,犁沟太宽,还会导致阻力陡增。耕速与牵引阻力有以下关系:耕速与牵引阻力有以下关系:式中式中 Pv在耕速在耕速v(kmh)时的牵引阻力()时的牵引阻力(kN););P在耕速为在耕速为4.83kmh时的牵引阻力(时的牵引阻力(kN););V犁耕速度(犁耕速度(kmh)。)。(三)高速型犁面的特点(三)高速型犁面的特点 高速型犁体可以从常速的熟地型(碎土型)、通用型和翻垡犁体通过试验和个性设计出来,使之适应高速作业。高速型犁体可以从常速的熟地型(碎土型)、通用型和翻垡犁体通过试验和个性设计出来,使之适应高速作业。高速型犁体曲面的基本特点是:犁体较长,铧刃角较小,纵剖和横剖
10、曲线族较为平坦,犁翼部分后掠和扭曲较大。这样,可使土壤的垂直与侧向分速不致比常速增大过多,并改善翻垡性能。此外,犁体的最大高度也略高于常速犁,使土垡不致在高速时飞越项边线。高速型犁体曲面的基本特点是:犁体较长,铧刃角较小,纵剖和横剖曲线族较为平坦,犁翼部分后掠和扭曲较大。这样,可使土壤的垂直与侧向分速不致比常速增大过多,并改善翻垡性能。此外,犁体的最大高度也略高于常速犁,使土垡不致在高速时飞越项边线。第五节第五节 犁的牵引阻力犁的牵引阻力一、土壤对犁体曲面的反作用力二、犁的牵引阻力三、减少牵引阻力的途径一、土壤对犁体曲面的反作用力一、土壤对犁体曲面的反作用力 土壤施加于犁体曲面上各部位的反作用
11、力,其大小和方向是随犁体曲面的部位而变化的。由于土垡在犁体曲面上的运动方向在不断改变,因而曲面各处所产生的摩擦力的大小和方向也各不相同。因此要想求出犁体曲面上的受力分布情况,无论是用计算方法或是用实验方法都有一定的困难。但是土壤对犁体曲面上的反作用力又极为重要,不仅在设计犁时作为零件强度计算和总土壤施加于犁体曲面上各部位的反作用力,其大小和方向是随犁体曲面的部位而变化的。由于土垡在犁体曲面上的运动方向在不断改变,因而曲面各处所产生的摩擦力的大小和方向也各不相同。因此要想求出犁体曲面上的受力分布情况,无论是用计算方法或是用实验方法都有一定的困难。但是土壤对犁体曲面上的反作用力又极为重要,不仅在设
12、计犁时作为零件强度计算和总体受力平衡的依据,而且在使用犁时也是操作调节的依据。体受力平衡的依据,而且在使用犁时也是操作调节的依据。目前,对犁体曲面受力情况主要从两个方面研究:一是求整个犁体曲面上总的受力情况,找出它的合力的大小、方向及其作用线,以便进行犁柱及犁梁的强度校核和犁的牵引平衡;二是探求犁体曲面各部位所受土壤反力的分布情况,用来确定犁壁和犁铧的磨损部位。这两方面的研究,目前都是用实验方法进行测定。前者采用六分力测定法,后者常采用电阻应变仪测定。目前,对犁体曲面受力情况主要从两个方面研究:一是求整个犁体曲面上总的受力情况,找出它的合力的大小、方向及其作用线,以便进行犁柱及犁梁的强度校核和
13、犁的牵引平衡;二是探求犁体曲面各部位所受土壤反力的分布情况,用来确定犁壁和犁铧的磨损部位。这两方面的研究,目前都是用实验方法进行测定。前者采用六分力测定法,后者常采用电阻应变仪测定。二、犁的牵引阻力二、犁的牵引阻力 犁的牵引阻力是指土壤作用在犁上的总阻力沿前进方向的水平分力。这部分阻力直接关系到耕地机组的动力性和经济性。所以它是犁的主要性能指标之一。在满足作业要求的情况下,应尽量减小牵引阻力。犁的牵引阻力的计算,不仅是强度核算的依据,同时也是合理配置机组动力的依据。犁的牵引阻力是指土壤作用在犁上的总阻力沿前进方向的水平分力。这部分阻力直接关系到耕地机组的动力性和经济性。所以它是犁的主要性能指标
14、之一。在满足作业要求的情况下,应尽量减小牵引阻力。犁的牵引阻力的计算,不仅是强度核算的依据,同时也是合理配置机组动力的依据。三、减少牵引阻力的途径三、减少牵引阻力的途径 关于减少犁的牵引阻力的问题,过去和现在世界各国都进行了大量的工作,目前在理论研究上和生产实际上所探讨和采用的方法和措施,有以下几方面:关于减少犁的牵引阻力的问题,过去和现在世界各国都进行了大量的工作,目前在理论研究上和生产实际上所探讨和采用的方法和措施,有以下几方面:(一)机务技术措施(一)机务技术措施1选择适耕期选择适耕期 选择土壤含水量适宜、残根腐烂适度的时间进行耕地。此时土壤的强度较小,易于松散破碎,可减少牵引力。选择土
15、壤含水量适宜、残根腐烂适度的时间进行耕地。此时土壤的强度较小,易于松散破碎,可减少牵引力。2保持铧尖和铧刃锐利保持铧尖和铧刃锐利 锐利的铧尖和铧刃,切割破碎的能力强,刺入并切开土壤时所受的阻力较小,因此,勤摩铧刃和勤换犁铧,保持铧尖和铧刃锋利,可以显著地减少犁的牵引力。锐利的铧尖和铧刃,切割破碎的能力强,刺入并切开土壤时所受的阻力较小,因此,勤摩铧刃和勤换犁铧,保持铧尖和铧刃锋利,可以显著地减少犁的牵引力。(二)设计制造方面的措施(二)设计制造方面的措施从设计制造方面来减少犁的阻力,现有方法有三个方面:从设计制造方面来减少犁的阻力,现有方法有三个方面:1良好的犁体曲面设计是减少阻力的重要因素。
16、曲面形状塑造得好,各项参数选择得当,对减少犁的阻力有很大的影响。犁体曲面除了满足翻土、碎土等性能要求而外,欲使其阻力较小,还须1)对土壤的挤压较小,土垡能在犁面上顺利滑过;2)在翻垡过程中,垡片重心的提升高度小,因而位能变化小;3)土垡在翻转过程中发生的位移小;4)土垡运动时的绝对速度小,所消耗的动能小。这样,所需的牵引力也就较小。1良好的犁体曲面设计是减少阻力的重要因素。曲面形状塑造得好,各项参数选择得当,对减少犁的阻力有很大的影响。犁体曲面除了满足翻土、碎土等性能要求而外,欲使其阻力较小,还须1)对土壤的挤压较小,土垡能在犁面上顺利滑过;2)在翻垡过程中,垡片重心的提升高度小,因而位能变化
17、小;3)土垡在翻转过程中发生的位移小;4)土垡运动时的绝对速度小,所消耗的动能小。这样,所需的牵引力也就较小。2用两种软硬不同的材料制造犁铧,使刃口能够自己磨锐,这种自磨刃犁铧经过热处理后,表面部分的材料硬度和耐磨性很大,背面的材料则较软,不耐磨。这样,当犁铧在耕地时,表面磨损慢,背面磨损快,因而可以使刃口始终保持锋锐。2用两种软硬不同的材料制造犁铧,使刃口能够自己磨锐,这种自磨刃犁铧经过热处理后,表面部分的材料硬度和耐磨性很大,背面的材料则较软,不耐磨。这样,当犁铧在耕地时,表面磨损慢,背面磨损快,因而可以使刃口始终保持锋锐。3采用非金属特殊材料。目前有些国家已用特制的塑料薄膜敷贴在犁壁上,
18、此种塑料与土壤的摩擦系数很小,且甚耐磨,这样可以减少犁的阻力 3采用非金属特殊材料。目前有些国家已用特制的塑料薄膜敷贴在犁壁上,此种塑料与土壤的摩擦系数很小,且甚耐磨,这样可以减少犁的阻力(三)新方法和新原理的探讨(三)新方法和新原理的探讨探讨一些新方法和新原理来减少犁的阻力,目前也有一些进展。探讨一些新方法和新原理来减少犁的阻力,目前也有一些进展。1在减少摩擦阻力方面有两种方法。一是改固定部件为转动部件,使滑动摩擦变为滚动摩擦;一是犁体曲面上加润滑剂。在前一种方法中有将犁壁制成由许多滚柱组成的曲面;有的曲面上嵌设滚珠者,但因制造复杂及其他技术问题没有解决,在减少摩擦阻力方面有两种方法。一是改
19、固定部件为转动部件,使滑动摩擦变为滚动摩擦;一是犁体曲面上加润滑剂。在前一种方法中有将犁壁制成由许多滚柱组成的曲面;有的曲面上嵌设滚珠者,但因制造复杂及其他技术问题没有解决,现在尚未推广。利用滚轮来代替犁侧板的犁,则已在生产中使用。匈牙利曾设计了一种利用一个能够转动的锥形滚筒来代替犁壁翼部的滚子犁。滚筒系同不粘土的材料作成。据试验这种犁可以减少现在尚未推广。利用滚轮来代替犁侧板的犁,则已在生产中使用。匈牙利曾设计了一种利用一个能够转动的锥形滚筒来代替犁壁翼部的滚子犁。滚筒系同不粘土的材料作成。据试验这种犁可以减少1015的牵引力。的牵引力。在犁曲面上加水作润滑剂以减少阻力的办法,据试验可以减少
20、阻力在犁曲面上加水作润滑剂以减少阻力的办法,据试验可以减少阻力30。加水的方法是将犁体曲面上的螺钉中央通一小孔,孔的开口处是一向土垡运动方向倾斜的缝,(倾斜是为了避免为泥土堵塞)。水箱置于机架上,用软管在犁壁背面与螺钉连通。据实验,这种方法在透水性差的粘土中效果较好,在砂土中则较差。加水的方法是将犁体曲面上的螺钉中央通一小孔,孔的开口处是一向土垡运动方向倾斜的缝,(倾斜是为了避免为泥土堵塞)。水箱置于机架上,用软管在犁壁背面与螺钉连通。据实验,这种方法在透水性差的粘土中效果较好,在砂土中则较差。第六节第六节 铧式犁的总体配置铧式犁的总体配置一、犁的总耕幅和铧数一、犁的总耕幅和铧数 总耕幅根据拖
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