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

22、犁的犁侧板较长外，还在 后端装有可更换的犁踵。由于水田耕作时沟墙的承受压力很小，故水田犁的犁侧板多使用刀形(图218b)。刀刃在耕作时插入沟底，得到足够的土壤反力来平衡侧压力。犁侧板安装时，通常使其与沟底与沟壁成一角度，而构成只有铧尖与犁踵接触土壤的状况，增加了犁铧刃对沟底的压力及犁胫刃对沟墙的压力，从而使犁在工作时始终有一种增大耕深与耕宽的趋势，这样犁侧板与其它触地局部才能起到稳固耕宽及耕深的作用。这两个安装角度由犁体的水平间隙与垂直间隙度量。犁体的水平间隙通常指由犁侧板前端至沟墙平面的水平距离；垂直间隙通常指犁侧板前端下边缘至沟底平面的距离(有的犁如北方系列犁，其犁侧板前后端高度全都)，

23、如图 219 所示。图 2-19 犁体的水平间隙及垂直间隙(d)南方系列犁“翻 20”(6)北方系列犁“BT30”图 220 空心直犁柱犁侧板要求耐磨、强度高，通常使用锰钢或者 45 号钢经热处理制成。犁踵也可用白口铸铁制造。4. 犁柱犁柱连接犁体与犁架，是犁的传力构件。通常做成空心圆或者椭圆直犁柱(图 220)或者实心扁钢弯犁柱。空心犁柱通常用球墨铸铁或者铸钢制成，重量较轻、强度好、安装简便。5. 犁托犁托是一联结件，把犁铧、犁壁、犁侧板、犁柱构成犁体总成。犁托可用钢板冲压成， 也可焊合或者铸造。也有些犁托与犁柱造成一体(图 221)。图 221 犁托与犁柱一犁托组合(a)犁托(6)犁柱一犁

24、托组合二、犁刀犁刀在主犁体前切出垂直沟壁，减轻主犁体胫刃上的压力。最常用的犁刀是圆犁刀。如图 222 所示，圆犁刀由刀柄、叉架、刀盘等构成。刀柄的上端卡板固定在犁架上，下端通过叉架与刀盘 相连。通常刀盘中心应位于主犁尖垂直线的上面，在水平面内，圆犁刀平面应在犁胫线外侧 1 3cm 处，以便切出整齐沟墙。松开刀柄固定卡，转动刀柄即可获得所需的位置。图 222 圆犁刀三、犁架犁架是犁的要紧部件，犁的绝大多数零部件都直接或者间接地装在犁架上，因此犁架应有足够的强度来传递动力。最常见的犁架是空心矩形管焊接架(图 223)。这种犁架构造简洁、强度好、重量轻、制造简洁，故得到广泛应用。除此之外，用扁钢制造

25、的钩形犁架，螺栓固定的可折式犁 架在某些犁上也有使用。四、安全装置安全装置是当犁遇到意外的障碍时，为防止犁损坏而设置的超载保护装置。并不是全部犁都需要设安全装置，由于这样做增加制造本钱，使犁变得简单。通常轻型犁、在没 有障碍物的地上使用的犁都不设安全装置。而在多石地或者开荒地上使用的犁，特别是高速作业 机组，则有设置的必要。安全装置有整体式与单体式两类。整体式装在整台犁的牵引装置上，而单体式则装在每个犁上。图 224 摩擦销式安全装置图 223 空心矩形管焊接犁架1. 摩擦销式安全装置如图 224 所示，当障碍物的阻力与工作阻力之与大于销子的剪应力及纵拉板与挂钩间的摩擦力时，销子被剪断，犁与拖

26、拉机脱开。这种装置是牵引犁上广泛使用的一种 整体性安全装置，构造简洁牢靠。2. 单体式犁体安全装置随着犁的耕地速度提高及工作幅度增加(犁体数增加)，单一犁体超载对 总体的影响减小，整体式安全装置对单个犁体的保护作用降低。因此有必要在每个犁体上装设超 载安全装置。常用的有：(1)销钉式(图 225a)，当遇到障碍物引起特别载荷时，销钉被剪断， 起到保护作用；(2)弹簧式与液力式(图 225b、c)，犁体在障碍的特别载荷作用下会抑制弹簧或者液力油缸的力而升起，越过障碍后，自动复位。销钉式安全装置在销钉被剪断后务必停车更 换，弹脱式与液力式则能够连续工作，工效较高，但构造简单得多。图 225 单体式

27、犁体安全装置(a)销钉式 b)弹簧式(c)液力式图 226 一步式快速连接装置1操纵杆 2上挂接钩 3 形架 4锁定销 5吊杆 6下拉杆 7下挂接钩五、快速挂接装置如前所述，犁与拖拉机的挂接方式，有牵引式、悬挂式、半悬挂式几种，那些挂接方法一 般都需要两个人操作，很不便利，这里介绍两种快速挂接方式。图 227 三角形快速挂接装置1外三角架 2拉绳 3内三角架 4锁定销1. 一步式快速挂接装置这是一个“ ”字形架，安装在拖拉机悬挂机构上下拉杆的后端(图 226)。挂接时，农具悬挂轴将锁定销 4 压下而进入挂钩 7 内，销子靠弹簧的弹力复位，而把悬挂轴卡住，完成挂接工作。卸下农具时，机手先把操纵杆

28、1 提起，销子则缩入槽中。然后，降下悬挂机构，悬挂轴即可脱出。2. 三角形快速挂接装置图 227 所示为三角形快速挂接装置。挂接时，将固定在拖拉机升降机构上的三角形插入装在犁架上的三角形框内，由锁定销锁定，卸下农具时，拉绳松开锁定销，即 可将三角架从框中退出。第四节铧式犁的翻垡原理一、三面楔原理铧式犁工作时，首先由犁铧切出土垡，然后土垡沿犁壁裂开翻转，将地表的残茬与杂草复盖到下 面。为了说明犁体的工作过程，首先考察一个简洁的两面楔的作用。如图228 所示，当两面楔以图中 a、b、c 三个不全都位置切人土壤时，它将分别对土壤产生起土(图 228a)、侧向推土(图228b)与翻土(图 228c)作

29、用。如图 228d 所示，犁铧就相当于一个偏斜放置的两面楔，楔角为卢，楔刃 AC 与前进方向偏斜一矽角，形成三面楔，同时起到起土、侧向推土与翻土作用。如图 228d 所示，将三面楔 ABC 放人坐标系 OXYZ 中，平面BDO 垂直于楔刃 AC，由图可知三个楔角间的关系：图 228 两面楔与三面楔对土壤的作用(a)两面楔起土(b)两面楔侧向推土(c)两面楔翻土(d)三面楔对土垡的作用因此有从工作过程来看，能够认为“为载荷角， 为切土角， 为犁铧安装角，由于因此二、翻垡原理土垡的翻转过程，大致上可分为滚垡与窜垡两种形式。下面分别解释这两种翻垡的过程，为简洁 起见，假设土垡在翻转过程中不发生变形。

30、1. 滚垡滚垡就是假设土垡在被翻转的过程中只有纯粹的翻滚而没有侧移。如图 229 所示，其过程可分为三个阶段：(1) 切土铧刃与胫刃分别沿水平面与垂直面切出土垡的底面与左侧面，其耕宽为 b，耕深为 a。图 229 滚垡过程(2) 抬垡被切出的土垡 ABCD 在铧面与犁胸的作用下，左边被抬升，绕右下角 D 点回转。(3) 翻垡土垡在回转过程中，通过直立状态，然后在犁翼作用下连续绕点 C回转，最终靠在前一行程的土垡上。整个翻转过程相当于一个物体的纯滚动，故称之滚垡。滚垡的结果抱负与否，与土垡的宽深比 k=ba 有关。如图 230 所示，土垡被翻转后的重心线应落在支撑点的右方才得到稳固(图 230a

31、)，如落在支撑点上，则处于不能稳固状态(图 2 30b)，如落在支撑点左边，则土垡在犁通过后又会重翻回犁沟中，成为回垡或者立垡，影响翻 耕质量。下面进一步从土垡的不稳固平衡状态(临界状态)来分析土垡正确的宽深比 k。如图 230b 所示，这时土垡的对角线 BD 垂直于地面，重力线通过支持点。 由于因此得又因此解此方程得又因此图 230 土垡翻转的三种状态(a) 稳固状态(b)不稳固平衡状态(c)回垡状态图 23l 窜垡过程因此，宽深比 k 值应大于 127 或者临界复土角 应小于 52。实际设计时，k 值的选择因犁的类型、土壤性质而是完全不全都的。这是由于以上分析是以土垡断面不变形为根底的，而

32、实际 耕作时，土垡是会变形的，特别是砂土、砂壤土等松散土壤。依据阅历，宽幅的犁通常取 k=13 3，土壤越粘重，k 值越大。通常窄幅犁 k=114。2. 窜垡以这种方式工作时，土垡沿犁体曲面上窜肯定高度后悬空扣翻，其过程也可 分为三个阶段(图 231)。(1) 切土与滚垡时一样。(2) 窜垡被切离的土垡沿犁体曲面往上窜起，同时在向犁翼部转移时被翻转。(3) 扣垡由于土垡是在悬空状态下被翻转，在重力作用下，土垡沿反面不断撕裂成断条落下，扣翻在前一行程土垡上。这种翻土方法土垡被架空较多，比较适合南方水田地区晒垡的要求。另外， 由于这种方法是悬空翻扣，因此其宽深比 k 可不受太多限制，通常可取 k=

33、O75125。第五节犁体曲面上节争论了土垡的翻转过程，而土垡翻转与裂开性能，则由犁体曲面的性质与参数打算。 一、犁体曲面的类型及对工作性能的影响犁体曲面的类型很多，旱地犁最常用的是滚垡型犁体。由于犁体曲面的参数及其变化规律不全都， 又可分为熟地型、半螺旋性与螺旋型三种(图 232)。熟地型的特点是犁胸部较陡，而犁翼部则扭曲不大，因此碎土力量较强而翻土力量适中，通常用于耕一般的熟地。半螺旋型的犁胸较平缓， 而翼部扭曲较大，因此碎土性能较差，但翻土性能很好，适于较粘重的土壤与荒地。螺旋型犁胸更加平缓，犁翼扭曲度也更大，因此人土简洁，翻土性能好，但碎土力量很小，耕后土垡根本不 碎，仅适用于多草、潮湿

34、及粘重的生荒地。图 232 犁体曲面的类型及其性能(a)熟地型(b)半螺旋型(c)螺旋型南方水田地区的犁体曲面与旱地犁不全都，依据农艺要求与土壤条件不全都，有滚、碎、翻、窜 等不全都类型。通用型犁体曲面是凸胸短翼的扭曲面型。土垡沿曲面的运动具有窜翻结合，先窜后翻的特点，使 土垡既适度架空又能满足翻垡掩盖的要求。由于土垡在运动中变形较大，因此会产生断条，碎垡 性能也良好。这种曲面因此具有较好的综合性能，在水田水、旱耕中得到广泛应用。、碎土型曲面又叫熟地型，其曲面是扭柱形，土垡在运动中变形大，有利于裂开断条，特别习惯稻 麦两熟地区与种双季稻地区冬种作业。翻垡型曲面凸胸扭翼，掩盖性能强，但断条、架空

35、性能较差。因此较适合于春耕绿肥田与其它要 求掩盖性能好的地方使用。窜垡型犁体曲面是我国传统的犁体曲面。这种曲面使土垡窜起较高，然后腾空翻转，架在前一条垡上。这种曲面如上节所述，不受土垡宽深比的限制，因此能够窄幅深耕，习惯稻麦两熟地区稻 茬地作畦与冬翻晒白的双季稻地区。以上几种水田犁的曲面型式的特点见图 233。从图上能够看出，犁翼的扭曲程度与长度，以翻 垡型最大，碎土型次之，通用型较短小，窜垡型最小。而曲面的高度，则以窜垡型最高，通用型 次之，碎土型较低，翻垡型最低。另外，犁胫线的外形，翻垡型与碎土型的是始终线，而通用型、 窜垡型都是外凸的，以利于水耕时使沟墙不易倒塌。二、犁体曲面的形成原理犁

36、体曲面的外形打算了它的工作性能。有必要搞清曲面形成的原理。犁体曲面的形成方法很多， 但其理论与设计方法却还是不完善的，有待进一步争论。下面简介几种曲面的形成方法。图 2-33 犁体曲面外形与翻土碎土性能的关系(a)碎 20(b)翻 20(c)窜 20(d)通 20(e)通 25图 234 水平直元线形成犁体曲面(a) 原理(b)南方系列犁中的窜垡型犁体曲面的形成1. 水平直元线法犁体曲面能够看作是由直线或者曲线在空间按肯定规律运动形成的。这种直线 或者曲线就叫“元线”。一条直元线假设以固定半径绕轴心平行运动，可形成圆柱面。如图 234 所示，假设这条直元线 AB 平行于水平面 xoy，它沿着一

37、条位于铅垂面内的圆弧曲线 MM自下而上移动，同时 AB 与沟壁平面 XOZ 构成的元线角 也按肯定规律变化，则曲面变成扭柱形曲面。曲线 MM称之导线，通常取为抛物线，而夹角 则按肯定的变化规律变化 =f(z)。因此，当(1)导线 MM的外形及其所取的位置；(2)直元线的起始角 及 角沿高度的变化规律确定之后，水平直元线的运动即可唯一地确定。这类曲面的特点是，假设将犁体放在工作位置，并用一保持水平的直尺去靠贴它，则 直尺边会与曲面完全贴合。我国系列犁中的南方水田犁的碎土型犁体曲面、窜垡型犁体曲面与一 些北方旱地犁的曲面都是以这种方法形成的。2. 倾斜动线法如图 235 所示，假设在水平面 xoy

38、(沟底面)内确定一条导线 S，令直元线 AB 一端沿 S 按肯定规律移动，而直元线的方位角亦按肯定规律变化，则也能构成犁体曲面。这类曲面易做到凸胸、扭翼，有肯定碎土力量，翻土性能强。南方系列犁中的通用型犁体即属此类。这种曲 线，直尺要处于某一倾斜位置，才能与相应的曲面靠贴住，而要按肯定的规律移动才能扫描出曲面来。假设直元线垂直于另一条倾斜轴线，同时直元线一方面绕轴线作等速旋转运动，另一方面又沿轴线 作等速轴向移动，则形成一螺旋面，也是一种倾斜直元线面。此外，假设倾斜动线使用曲线，按肯定规律运动，也可得到不全都性能的犁体曲面。形成犁体曲面的方法是多种多样的。在设计上，常使用选型与创型相结合。所谓

39、选型就是选几种 性能较好的犁体，进展比照与修整，找出符合生产要求的机型。创型则是应用几何原理或者数 学关系设计犁体，再通过试验反复修改，以得到满足的结果。图 235 倾斜直元线构成犁体曲面三、犁体曲面的测绘测绘已有犁体的曲面，绘出曲面视图，能够使我们对已有犁体有更深的生疏。更重要的是为改进 犁体性能，或者设计犁体供给技术资料。犁体很多是属于直纹面，包含水平直元线与倾斜直元线形成的曲面两类。关于前者，将犁体放置于工作位置，测量各不全都高度的水平面与犁体曲面交线上两端到某一纵垂面的距离，即可确定曲面的外形。另外，犁体曲面上的各特别点，如犁壁与犁铧接缝线的起点与终点，也需测出，才 能绘出完整的犁体曲

40、面。关于倾斜直元线，则需要先用直尺贴靠犁体曲面的方法查找出各直元线的位置，在犁体上画出来， 然后测定各元直线在犁体轮廓上的两端点坐标值就能确定犁体曲面。要紧的测绘仪有：1机械接触式测绘仪(图 236)包含测绘桌、测针与可升降的犁体固定平台。图纸贴在测绘桌上，测针一端紧贴曲面，另一端固定一绘图笔。当测针沿犁体曲面某一高度作水平运动时，绘图 笔即在纸上绘出一条直元线(或者一曲线，假设曲面不是由水平直元线形成的话)。升降犁体固定 平台，重复以上测量步骤，即可得到绘图纸上的一族等高直元线或者其它剖面曲线。图 2-36 机械接触式测绘仪1. 测针 2铅笔 3绘图纸 4测绘平台 5被测犁体假设曲面是倾斜直

41、元线构成，并已在曲面上绘出了一族倾斜直元线，则可在绘图纸上确定各倾 斜直元线两点的位置，然后画出曲面图。2. 轻松测绘仪(图 237)仪器由底座、动尺、立柱等构成，构造简洁，便于携带。用直尺即可测得曲面上各水平直线的尺寸，假设犁体的等高剖面线不是直线，则还要另外再测量犁体曲面上 各点到直线的距离，即可确定各等高曲线的外形。3. 光切断面绘犁仪(图 238)该仪器由摄影机(或者照相机)、幻灯机、犁体固定平台构成。幻灯机的光线通过一条狭窄的缝隙形成一条光束投到犁体曲面上，在犁体上形成一条光亮的截面线，摄影机(相机)将此光截线照下。连续摄得曲面上不全都位置的光截曲线即可得到犁体曲面的 视图。图 2-

42、37 轻松测绘仪1水平直尺(动尺)2三角立柱 3固定套 4平衡重 5直角底座图 238 光切断面绘犁仪1底座 2导轨 3丝杆 4幻灯机 5台架 6摄影机第六节铧式犁的外载特性一、作用在犁体上的外载在犁耕过程中，犁体对土壤产生切割、推移与翻抛作用，引起土壤对犁体的反作用力，称之为犁体外载。争论犁体外载，对犁的合理使用与改进，减轻犁耕阻力，提高犁的使用寿命，都有重要 的指导意义。犁体是一个外形简单的物体，作用在犁体上的力包含作用在犁铧、犁壁、犁翼、犁侧板等上面的 力，是一个空间汇交力系。由于在耕作过程中影响犁体外载的因素格外简单，作用在犁体各局部的力也很难分别准确地测得。因此，尽管通过各国争论人员的长期努力，对犁体的外载计算还不成熟，不能在实际中有效地应用。目前犁体外载的取得，要紧还是靠实际测量，从总体上把握。犁体外载可按测量方法或者不全都的分析要求，用以下几种方法表示：图 239 作用在犁上的力的六个重量1. 六重量法如图 239 所示，将沿 x、y、z 三个方向测得的外载向某点简化，用主矢量的三个重量与主矩的三个重量来表示。比方，将力向铧尖 A 简化，得到主矢量三个重量 Rx、Ry、Rz 与主矩的三个重量 Mx、My、Mz。这种表示方法适用于解析法分析耕作机组性能。2. 坐标平面分阻力法所得外载可用三个坐标平面内的三个分阻力表示。图 239 中的三个分力R