耕作机械第一节概述第二节犁的类型第三节铧式犁的构.docx
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1、其次章耕作机械第一节概述其次节犁的类型第三节 铧式犁的构第一节概述土壤耕作是对土壤进展耕翻与疏松。其目的是为农作物的种植与生长制造良好根本的环境条件, 要紧包含:(1) 通过翻耕、疏松土壤,改善土壤中的水分、空气与土粒间的构造状况,增加土壤吸水及透水 透气的力量。(2) 通过翻耕,铲除并掩盖杂草、绿肥、作物残茬及肥料等,增加耕层的腐殖质与肥力。 (3)将土层下面的虫卵翻至地表消灭,防除病虫害。耕地机械要紧是铧式犁与圆盘犁,尤以铧式犁因其优良的翻土与掩盖性能得到最广泛的应用。另 外,为深松土壤,深松犁也日益得到广泛应用。人类应用犁已有数千年的历史。刘仙洲教授在中国古代农业机械制造史中认为中国在
2、3200 年前已经用牛拉铧式犁进展耕作。尽管犁可算得上是最古老的农具之一,但对犁的争论在今日仍是令人感兴趣的课题。世界各地的大农机公司每年都要推出一批种类的铧式犁供农民选用。世界土壤耕作争论组织(IsTRO)则每两年都要组织一次大型国际会议,探讨耕作中消灭的各类问题。 一个不生疏土壤的物理力学性质、不懂得犁是如何对土壤起作用的人,可能认为犁是一种格外简洁的工具,不需要什么争论。然而事实是,要设计、调整好一架符合要求的犁,取得最正确的耕作 效果是不简洁的,需要考虑很多因素。典型的铧式犁工作过程如图 21 所示。犁通过拖拉机的液压悬挂机构挂接在拖拉机后面,其犁体工作面上的胫刃与底边的铧刃将土壤沿左
3、边的垂直方向与底面的水平方向切开并翻转、裂开。农业技术对犁耕质量的要求各地不尽一样,但通常可归纳为如下几点:(1) 良好的翻垡与掩盖性能;旱耕后土层松碎,水耕后断条长度小,土垡架空,以利晒垡。图 2-l 犁耕作业(2) 耕深全都、沟底平坦。(3) 不漏耕、不重耕、耕后地表平坦。其次节犁的类型一、一般铧式犁1. 通常构造一般铧式犁是指具有铧式犁根本工作部件,用于通常目的的旱地、水田犁等。图 22 为一一般铧式犁,具有犁架、圆犁刀、小前铧、主犁体等要紧部件。圆犁刀帮助犁体切出侧面沟壁;小前铧将表层右前方的表土层与残茬杂草翻至沟底,提高复盖性能;主犁体与圆犁刀、 小前铧一起,完成对土壤的切割与翻转工
4、作。主犁体是铧式犁不行缺少的要紧工作部件。有些犁为了构造紧凑,没有圆犁刀与小前犁。除了以 上部件外,铧式犁还可有限深轮、调整机构、安全机构、升降机构等附件。2. 铧式犁的挂接方式(1)牵引犁这种犁是拖拉机最早进展的机型。它与拖拉机间是以单点挂接,拖拉机的挂接装置对 犁只起牵引作用。这种挂接方式对拖拉机与犁之间的协作要求较少,因此进展最早。牵引犁由牵 引架、犁架、犁体、机械或者液压升降机构、调整机构、行走轮、安全装置等部件构成(图 2 3)。耕地时,借助机械或者液压机构来操纵地轮相对犁体的高度,从而到达操纵耕深及水平的目 的。图 22 一般铧式犁1犁架 2圆犁刀 3小前铧 4主犁体图 23 牵引
5、犁1尾轮拉杆 2水平调整手轮 3深浅调整手轮 4牵引杆 5沟轮 6地轮 7犁架 8犁体 9尾轮2)悬挂犁悬挂犁通过悬挂架与拖拉机的三点悬挂机构联接,靠拖拉机的液压提升机构升降。悬挂犁构造紧凑、机动性强,是生产中应用最广的类型。除了局部旱地犁外,南方的水田犁由于水 田田块通常较小,故都使用悬挂犁。图 24 所示为南方系列水田犁。有的悬挂犁设有支地撑杆, 而用一限深轮保持停放稳固,在拖拉机液压悬挂机构使用高度调整时,限深轮还用来操纵耕深。 手扶拖拉机犁也都使用悬挂式,构造紧凑,重量轻,靠手动升降机构操纵犁的升降。(3)半悬挂犁半悬挂犁是在悬挂犁根底上进展起来的机型。随着现代拖拉机功率的不断提高,
6、所配的犁越来越宽,纵向长度也越来越长,这就使得拖拉机在田头提升悬挂犁转弯与路上行走时 的纵向稳固性与操向性受到影响。为生疏决这个问题,消灭了介于悬挂犁与牵引犁之间的半悬挂犁。如图 26 所示。这种犁的前部象悬挂犁,通过悬挂架与拖拉机液压悬挂系统相连,但悬挂架与犁架之间不是固定在一起而是杆件绞接。因此液压提升机构提起时,只是犁的前端被提起。犁的后端象牵引犁一样设有限深轮及尾轮机构,通过液压油缸来转变尾轮相关于犁架的高度。前后液压机构协作,就能转变犁的工作深度及实现工作位置与运输位置的转换。 机组转弯时,尾轮在操向杆件操纵下自动操向。半悬挂犁的优点也是介于牵引犁与悬挂犁之间。它比牵引犁构造简洁、重
7、量轻、机动敏捷、易操 向;比悬挂犁能配置更多犁体,稳固性,操向性好。图 24 南方系列悬挂水田犁1犁架 2悬挂架 3悬挂轴调整丝杆 4悬挂轴 5支撑杆 6犁体3旱地及水田铧式犁通用系列我国地域辽广,各地的耕作要求不全都,生产与使用的铧式犁也各不一样。在长期的实践中,形成了北方旱地犁与南方水田犁两大类别。旱地犁的犁体幅宽较大, 习惯的比阻也较大。水田犁则通常使用窄幅多铧的形式,由于水耕比阻较小,机体可做得较轻松, 通常也不需要圆犁刀与小前犁。两种犁体的曲面也是完全不全都的。图 25 手扶拖拉机悬挂犁图 26 半悬挂犁1液压油缸 2机架 3悬挂架 4地轮 5犁体 6限深尾轮70 年月中期,国家组织
8、设计了旱地及水田两大系列铧式犁,与当时各地生产的 1459 千瓦(2080 马力)拖拉机配套,并考虑了以后拖拉机的进展,满足了不全都地区的要求,又使我国拖拉机犁实现了“三化”,提高了产品质量,收到很好效果。(1) 北方旱地系列犁此系列共有 20 种型号。犁体有 25、30、35cm 三种幅宽,耕深为 1630cm, 其中有两种属深耕犁,耕深可达 42cm,其根本参数见表 21。(2) 南方水田系列犁此系列有 12 种型号。犁体有 20、25cm 两种幅宽,耕深为 1222cm,根本参数见表 22。(3) 80 年月以来换代产品的开发 80 年月以来,随着改革开放的进展,为了缩小与兴旺国家农机具
9、技术水平的差距,我国有关部门先后组织进展了多种具有较先进水平的铧式犁产品的争论与开 发。如:中国农机院等单位吸取国内外先进技术,研制了 95118kW(130160 马力)级轮式拖拉机配套的悬挂、半悬挂大型旱地犁。与单体幅宽 40、45cm,习惯工作速度 6lOkmh的高速犁。填补了我国大型耕地机械及高速犁的空白。85 年以来,在上述大马力机具开发的根底上,又开发了 2974kW(40100 马力)中型拖拉机配套的式调幅犁、翻转犁等产品,与中型高速犁。福建省机械院等单位联合开发了 85 系列水田犁。包含悬挂偏置犁、垂直翻转犁、悬挂双层犁与悬挂五铧犁等。总之,通过几十年的进展,我国的铧式犁已形成
10、了与大、中、小型拖拉机配套,能满足旱地、水 田不全都耕作要求的完整系列。在农业生产中发挥了很大的作用。80 年月随着农村体制的改革, 我国铧式犁的销售量曾大幅度下降。但 90 年月以来,随着生产进展,需求量又开头上升。现在除了将 80 年月开发的系列犁投入批量生产外,还需进一步开发各类品种,并在整机技术水平、产品质量方面努力赶上世界先进水平。二、双向犁一般铧式犁只能向一个方向翻垡,而双向犁可向左右两个方向翻土。当犁在机组的来回行程中分别向左与右翻土时,则实际上土垡均向一侧翻转,耕后地表平坦,没有沟垄。另外,在斜坡耕作 时,沿等高线向下翻土,可削减坡度。图 27 翻转双向犁1悬挂架 2机架 3限
11、深轮 4犁体 5翻转机构要实现双向翻土,方法很多。在过去也曾消灭过各类类型的双向犁,但近年来很多已被逐步淘汰, 故不再赘述。日前常用的是在犁架上下装两组不全都方向的犁体,通过翻转机构在来回行程中分别使用,到达向一侧翻土的目的。这种犁在兴旺国家的大型拖拉机上得到广泛应用,其构造如图27 所示。这种双向犁有两组分别使用的犁体,构造重量大,加重了提升时液压提升机构的负荷。故犁体较 多时多做成半悬挂式的。国外近年来推出一种方形双向犁,如图 28 所示。这种犁的犁体是一块卷成圆弧形的平板,两边是对称的,因此只要通过涮节机构转变板与前进方向的夹角,就能使犁向左或者右边翻土。这 种犁由于犁体外形格外简洁,又
12、能够很简洁地在外表复盖上耐磨塑料板,使得犁的制造及使用成 本都降低。图 2-8 方形双向犁1机架 2悬挂架 3方形犁体 4尾轮三、栅条犁一般犁的犁壁是由整块钢板制成,在耕粘重的土壤时,不简洁脱土,因此有些犁的犁壁制成栅条式,如图 29 所示。这种犁由于犁壁与土壤的接触面较小且不连续,比较简洁脱土,工作阻力也比较小。另外,栅条犁的犁壁往往是可调整的,如图210 所示,只要转变插孔,即可转变犁壁的曲率。插入A、B 两孔时,曲面变陡,碎土性能好;插入c、D 两孔时,性能则相反;插入B、c 孔,曲面扭曲小,垡片翻转较少,抛得较远;插入A、D 孔则相反,曲面扭曲大,掩盖性能好。图 29 栅条犁图 210
13、 栅条犁犁体 曲面的调整四、调幅犁一般铧式犁本身总的工作幅宽除了增减犁体数目之外是不能转变的。因此一般铧式犁工作时所谓调整幅宽实际上只是转变第一个犁体与已耕地的重叠量,这个问题将在后面争论。这种调整方法, 不管是从理论上还是实际应用上来说,都是不够抱负的。调幅犁能转变犁组本身总幅宽,以习惯土壤条件及耕作要求转变时,对拖拉机牵引力要求的变化。提高拖拉机的工作效率,降低油耗。 这是一种很有特色、有用处的耕作机具。调幅犁的根本原理如图 211 所示。犁的工作幅宽的调整是通过转变犁体间的重叠量来实现的。通过调整机构转变犁的主梁与前进方向的夹角 a 就能转变犁间的重叠量。a 减小,重叠量增加, 耕宽减小
14、;a 增大时,重叠量减小,耕宽增加。当主梁夹角a 变化时,安装在主梁上的犁体与主 梁的夹角也务必作相应的同步变化,以保持犁的设计工作状态。图 212 所示为我国独创的悬挂调幅犁的调幅操纵机构。是以平行四杆机构及导向滑板来操纵犁体相关于犁主梁的角位移,使犁体在调幅过程中始终保持设计工作状态(犁体铧刃角不变)。作业 时机构保持锁定状态。犁主梁的转动是由液压油缸来推动的,并同时带动犁体相关于犁主梁的角 位移。图 2 一 ll 调幅犁的调整原理图 212 调幅犁的调幅机构五、圆盘犁圆盘犁是以球面圆盘作为工作部件的耕作机械。圆盘犁由圆盘、刮土板、犁架、悬挂架及尾轮等构成(图 213)。圆盘犁工作时,由于
15、刀盘盘面与前进方向与垂直面都成肯定的角度,在牵引动力与土壤反力的作用下,刀盘绕自己的轴回转,土壤被切割与移动,沿盘面升起,并在刮土板的 关心作用下翻转(图 214)。土壤作用在圆盘上的侧向力依靠其尾轮来平衡。通常尾轮的凹凸与偏角能够调整。圆盘犁体是一球面圆盘,盘直径通常为 600800mm,曲率半径 450650mm。其安装角可调整, 圆盘面与前进方向的偏角为 3545,与垂直面的倾角为 1525(图 215)。圆盘犁工作时,是依靠其重量强制入土的,入土性能比铧式犁差,因此其重量通常要求较大,通 常配用重型机架,有的时候还要加配重,来使其获得较好的入土性能。1犁架 2悬挂架 3圆盘 4刮土器
16、5尾轮图 2 一 14 圆盘犁的工作过程当圆盘被调整到较为垂直的位置,即倾角较小时,圆盘犁较简洁入土。倾角越大,则切入土壤越 难。需要加大耕深时,也应减小倾角。而倾角大,耕深稳固较好,工作质量提高。圆盘与前进方向的水平偏角影响垡片的宽度。圆盘偏角越大,垡片越宽,但圆盘片自由转动的可能性削减,增加工作阻力。偏角越小,垡片宽度越小。如圆盘沿前进方向转动,则失去切割起土 的作用。与铧式犁相比,圆盘犁有其特点,可用于铧式犁不能很好工作的状况。(1) 因圆盘工作时转动,与土壤摩擦较小,刀刃摩损也较小,故可用于研磨性强的土质中。(2) 同样由于转动的原故,圆盘能越过或者躲开土中过硬的异物,防止损坏,因此它
17、较适用于垦 荒用。(3) 刮土板可将土、草与秸秆从圆盘上刮下,削减附着与缠绕,故适用于重粘土、种植绿肥与使 用稻草还田的地方。但圆盘犁也有其缺点:(1)圆盘犁靠刮土板关心翻转土垡,故翻垡及掩盖性能比铧式犁差。(2)土垡面成波状,且难以形成硬底层。(3) 尽管圆盘转动时与土壤摩擦力较小,但由于入土性能差,要求圆盘犁重量大于铧式犁,故其 牵引力往往比铧式犁还要大。(4) 价格比铧式犁高约 40。由于这些缘由,使圆盘犁普及性比铧式犁差,只在某些地区使用。图 2 一 15 圆盘犁的安装角第三节 铧式犁的构造上一节表达了铧式犁的类型与通常构造,这一节将进一步争论其各要紧零部件的构造特点与使用 性能。一、
18、犁体犁体是犁的要紧工作部件,通常由犁铧、犁壁、犁侧板及犁柱、犁托等构成(图 216),通过犁柱顶部平面以带螺纹的 u 型卡固定在犁架主梁上。图 216 犁体 1犁铧 2犁壁 3延长板 4犁柱 5滑草板 6犁侧板 7犁托犁铧与犁壁共同构成犁的工作曲面,起切土与翻垡的作用,从工作上来说是一个整体。由于工作时犁铧承受较大负荷,磨损较大,因此犁铧与犁壁应分开制造,以便于修理与更换犁铧。犁侧板在工作中靠在沟墙上,平衡土壤对犁的侧向力,保持耕宽稳固。犁托是一连接件,将犁铧、犁壁、 犁柱等要紧零件固定在一起。有的犁体上有延长板,增加翻土效果。南方水田犁上装有滑草板, 防止杂草、绿肥等缠在犁柱上。1. 犁铧犁
19、铧要紧起入土、切土作用。常用的有凿形、梯形、三角形三种(图 217)。(1) 凿形犁铧:分为铧尖、铧翼、铧刃、铧面等局部。铧尖呈凿形,向下延长 1014ram,有的还向未耕地偏出 510mm,构造较简单。工作时,铧尖首先入土,然后铧刃水平切土,土垡沿铧面上升到犁壁。铧刃的后端是铧翼,是犁体着地点之一,从今点向犁侧板作垂线,其距离即为单铧犁幅宽。凿形铧入土较简洁,工作较稳固,因而可用于较粘重土壤,有的背部贮有备料,以便 磨损后修复。图 217 常用犁铧型式(a) 凿形铧(b)梯形铧(c)三角形犁铧(2) 梯形犁铧铧刃为始终线,整个外形呈梯形。与凿形铧相比,入土性较差,铧尖易磨损,但结 构简洁,制
20、造较简洁。(3) 三角形犁铧通常呈等腰三角形,有两个对称的铧刃。这种铧是我国畜力犁的最常用型式,由 于它的侧压力小,有助于扶犁,并可摇动手柄来调整耕深、耕宽与便于脱土。手扶拖拉机的栅条 犁也使用这种犁铧。这种铧的缺点是耕后地底面简洁呈波浪状,形成沟底不平。犁铧材料通常使用坚硬、耐磨,即具有高强度与韧性的钢材,如 65 锰钢或者 65 硅锰稀土钢。刃口局部须经热处理。2. 犁壁犁壁与犁铧一起构成工作曲面,将犁铧移来的土垡加以裂开与翻转。犁壁与犁铧前缘一 起构成犁胫,是犁体工作时切出侧面犁沟墙的垂直切土刃。胫刃线通常为曲线,有的犁也使用一 外凸曲线,对沟墙起挤压作用,以利于沟墙稳固(图 216)。
21、犁壁的前部称之犁胸,后部称之犁翼,这两局部的不全都外形,可便犁壁到达滚、碎、翻、窜等 不全都的碎土、翻垡较果,满足农艺的不全都要求。犁壁通常是由钢板冲压而成。我国多使用 5mm 厚的 65 锰钢或者 B2 低碳钢经热处理或者渗碳处理制造,由于犁壁前部磨损较快,有的时候将犁壁分两局部制造,前部磨损后可单独更换。图 218 犁侧板的常用形式(a)平板形(b)刀形3. 犁侧板犁侧板的根本作用是平衡侧向力,因此其最常用的形式就是平板式的(图 218a)。由于犁侧板在工作中始终与沟墙摩擦,单铧犁与多铧犁最终一犁的犁侧板除了承受侧向力外,往往 还要承受肯定的垂直压力,犁侧板的后端极易磨损。因此有的犁除了后
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