农业机械学-土壤耕作机械

东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学土壤耕作机械王金武东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学第一节概述第二节耕层土壤的物理学性质第三节铧式犁的构造与原理第四节旋耕机的构造与原理第五节灭茬机和秸秆还田机的构造与原理第六节深松机具第七节整地机械主要内容土壤耕作机械东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学土壤耕作的目的概述耕地是作物栽培的基础，耕耘质量的好坏对作物收成有显著影响。耕地作的作用主要表现在：改善土壤结构。通过耕作使板结的土壤疏松，土块破碎，形成具有吸收和保持适量水份和空气能力的团粒结构，为种子的发芽和作物根系生长创造良好的条件。消灭杂草和虫害。通过土壤耕作可以将杂草覆盖于土壤底层，控制其生长；也可以使虫害暴露于地表而死亡。东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学土壤耕作的目的概述将作物残茬以及肥料、除草剂、杀虫剂等混合在土壤中以增加其作用。将地表整平或整成一定形状以利于种植、灌溉、排水或减少土壤侵蚀。将过于疏松的土壤压实到适当的疏松状态，使其既能保持水分，又有利于作物根系发育。改良土壤。耕地可使质地不同的土壤彼此易位，有利于控制盐碱。东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学土壤耕作的目的概述东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学土壤耕作方法概述我国普遍采用的耕作方法主要是传统的即常规耕作法，也称精细耕作法。通常指作物生产过程中有机械耕翻、耙压和中耕等组成的土壤耕作体系。近年来，国内外逐步出现了以少耕、免耕、保水耕作等为主的一些列保护性耕作方法和联合耕作机械化旱作技术。东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学土壤耕作机械的种类概述耕整地机械包括耕地机械和整地机械。耕地机械包括铧式犁、圆盘犁、旋耕机；整地机械包括各种耙（圆盘耙、钉齿耙、弓尺耙、弹齿耙、网状耙等），镇压器（V型镇压器、网纹镇压器、轮齿镇压器、圆筒型镇压器等）和耢子等。东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学对耕作机械的农业技术要求概述耕作机械的农艺要求主要有以下几个方面：1、应有良好的翻土和覆盖性能，能翻动土层，地表残茬、杂草和肥料应能充分覆盖，埋覆在8cm以下深度的植被应在80%以上，耕后地表平整。2、应有良好的碎土性能。耕后土层应松碎，尽可能满足耕后直接播种的要求。旱田耕后土层蓬松，水田则要求断条尺寸尽量小，耕后土垈架空，以便于通风晾晒。3、耕深应均匀一致，沟底平整，耕宽一致，东北地区旱田耕深一般为：20~30cm；水田为：12~20cm。4、不重耕，不漏耕，地边整齐，垄沟尽量少而小。5、能满足畦作的要求，种麦时应耕成畦田，以利排水。东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学耕作机械的发展动态概述土壤耕作是重负荷作业，能源消耗量很大。美国用于耕地作业的动力超过其全部农用动力的1/2，全美国每年耕翻土壤2500亿吨，消耗燃料200万吨。我国每年耕地面积1.7亿公顷以上。因此，耕作机械化新技术的发展一直受到世界各国重视。目前，世界各国耕整地机械技术正向着以下方面发展：用动力输出轴驱动工作部件发展联合作业机械形成了少耕、免耕法用的机器系统使用高新技术东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学土壤强度耕层土壤的物理学性质土壤强度是指某种土壤在特定条件下抵抗外力作用的能力，可以定义为土壤承受变形或应变的能力。可以用应力应变方程式，或以其屈服点应力来表示。土壤强度既受限于土壤本身的特性（如质地和结构），又受限于环境条件，特别是土壤的含水量等。它的特性不仅关系到加工土壤时能耗的多少、质量的优劣，而且还关系到农机具行走装置的推进力、各部件的摩擦磨损及整地的工作效率，对植物根系生长发育也有直接影响。根据土力学中摩尔——库伦定律，建立车辆的前进推理或附着力的模型当车轮的接触面积F和法向压力G为定值时，车辆的最大推力或附着力与土壤强度成正比P结论一耕耘机械切削土壤使之破碎，其能耗土壤破碎程度成正比，而土壤破碎的难以程度又与土壤强度成正比，所以破碎黏重而又板结的土壤，其能耗要比破碎砂性土壤大得多。结论二东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学土壤坚实度耕层土壤的物理学性质土壤坚实度也称贯入阻力。当压缩非密实土壤时，使其压痕的容积为1cm3时所需的力称为单位压实力。当以一定断面形状的柱塞压入土壤，其压陷深度与单位压实力的乘积成为土壤坚实度。Bekker首次建立了土壤承载能力与下陷深度的数学模型，并被普遍的引用，其模型为：东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学土壤的抗剪强度耕层土壤的物理学性质耕层土壤在耕作机械工作部件的作用下，往往出现剪切破坏。即在外力作用下土粒之间会出现相对位移。阻止这种相对位移的土壤内部阻力称为土壤的抗剪强度。耕地机械造成的土壤破坏剪切强度是根据摩尔—库伦定路建立的数学表达式，存在如下关系：东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学土壤含水量耕层土壤的物理学性质在降雨或灌溉之后，耕作层内的水有一部分在重力作用下，沿着土壤中大的空隙或裂缝向下渗漏，另一部分则在土粒的吸附作用和毛细管作用下，保持在耕层之内。土壤中所能保持的最大含水量称为田间持水量。土壤的含水量有绝对湿度和相对湿度两种表示方法。东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学土壤的凝聚力和附着力耕层土壤的物理学性质土壤的凝聚力是指土粒之间的结合力，其大小与土壤质地、含水量等因素有关。黏土的凝聚力大于砂土，凝聚力大的土壤称为重质土。这种土壤不宜破碎，耕作阻力较大；凝聚力小的土壤容易破碎，耕作阻力小。土壤的附着力是指土壤与耕作部件接触面之间的黏着力，几乎完全是因为水膜的表面张力所造成。附着力与土壤质地、含水量、接触面的材料和粗糙度等因素有关。东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学土壤的凝聚力和附着力耕层土壤的物理学性质降阻减黏的技术和方法充注气体或液体振动法电渗法表面改性表面改形仿生法东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学铧式犁的种类和特点铧式犁的构造与原理按耕地时土壤的翻转方向分，有单向犁和双向犁等。按用途可以分为水田犁、旱田犁等。按犁与拖拉机的挂接方式分，有牵引犁、悬挂犁和半悬挂犁等。其中悬挂犁按耕深调节方式又可以分成高度调节悬挂犁、力调节悬挂犁和位调节悬挂犁等。东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学铧式犁的种类和特点铧式犁的构造与原理铧式犁作业录像东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学铧式犁的种类和特点铧式犁的构造与原理1、牵引犁它主要由牵引装置、犁架、犁轮、犁体、小前犁、升降机构及调节机构等组成。其主要特点：犁体纵向尺寸不受限制，可配置较多犁体。结构复杂，重量大。转弯半径大。金属耗量大，价格高。东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学牵引犁图片牵引犁工作录像铧式犁的种类和特点铧式犁的构造与原理东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学铧式犁的种类和特点铧式犁的构造与原理2、悬挂犁悬挂犁通过悬挂架与拖拉机的三点悬挂机械连接，一般由犁架、悬挂架、犁体、犁刀、调节装置和限深轮等组成。其主要特点有：机动性强，转弯灵活。金属耗量小、重量轻，造价低。对拖拉机驱动轮增重效果好。东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学悬挂犁图片悬挂犁工作录像铧式犁的种类和特点铧式犁的构造与原理东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学铧式犁的种类和特点铧式犁的构造与原理3、半悬挂犁半悬挂犁是在悬挂犁的基础上发展起来的新机型，犁的前端由拖拉机悬挂，后端是限深轮和尾轮机构。其结构分别取前二者的部分而组成。其主要特点有：重量较牵引犁轻约1/3，但犁纵向尺寸亦不受限制。机动性较牵引犁好，可操作性强。东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学半悬挂犁图片半悬挂犁工作录像铧式犁的种类和特点铧式犁的构造与原理东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学铧式犁的主要部件铧式犁的构造与原理主犁体小前犁犁刀犁架东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学铧式犁的主要部件-主犁体铧式犁的构造与原理主犁体是铧式犁最重要的工作部件，它由犁铧、犁壁、犁侧板、犁柱和犁后踵等组成。功用：切开、破碎、翻转土壤，以达到覆盖杂草和残根、疏松土壤的目的。（1）犁铧（2）犁壁（3）犁柱和犁托（4）犁侧板和犁后踵主犁体机构动画演示犁体间隙动画演示东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学铧式犁的主要部件-小前犁铧式犁的构造与原理小前犁又称小铧，位于主犁体左前方，其结构、形状均和主犁体相仿，工作幅宽约为主铧的2/3，耕深不超过10cm。小前犁有铧式、切角式、圆盘式。功用：将土垈上层部分土壤杂草耕起，并先于主垈片的翻转落入沟底，从而改善了主犁体的翻垈覆盖质量。东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学铧式犁的主要部件-犁刀铧式犁的构造与原理犁刀装在主犁体和小前犁的前方。犁刀有圆犁刀和直犁刀两种，直犁刀工作阻力大，圆犁刀切土阻力小，不易挂草和堵塞。功用：沿垂直方向切开土壤，减小主犁体的切土阻力和磨损，防止沟墙塌落。东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学铧式犁的主要部件-犁架铧式犁的构造与原理犁架用于直接或间接安装大多数零件的部件，应有足够的强度来传递动力。犁架可分为：空心管焊接架、钩形犁架和螺栓固定的可拆式犁架。东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学铧式犁的挂结与调整铧式犁的构造与原理1、铧式犁的挂结原则（1）牵引犁：挂结点必须在拖拉机的动力中心和犁的阻力中心的连线上，即三点构成一条直线，此线为牵引线。阻力中心：犁耕时作用在犁体上所有力的合力和犁体曲面的交点。单犁体的阻力中心在犁铧和犁壁的接缝线上，位于距沟墙1/5~1/4耕宽处；多铧犁的阻力中心在各犁体阻力中心连线的中点。动力中心：拖拉机驱动力的合力作用点。轮式拖拉机动力中心位于驱动轴线的稍前方；履带拖拉机动力中心位于两条履带压力中心线连线与纵轴线的交点。东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学铧式犁的挂结与调整铧式犁的构造与原理1、铧式犁的挂结原则（2）悬挂犁：通常与拖拉机以三点悬挂组成机组，其挂结原则与牵引犁相同，只是悬挂机组上牵引电为虚牵引点。悬挂犁有四种不同的挂接方式：正牵引斜牵引偏牵引偏斜牵引东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学铧式犁的挂结与调整铧式犁的构造与原理2、铧式犁的调整牵引犁无论是在纵垂面还是在水平面内，若能正确挂结，一般不会出现前后犁体耕深不一致和偏牵引现象。东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学铧式犁的挂结与调整铧式犁的构造与原理2、铧式犁的调整悬挂犁机组挂结后或工作中，一般都需做从以下几个方面的调整：耕深调整—包括高度调整、力调整和位调整。耕宽调整偏牵引调整纵向水平调整横向水平调整东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学铧式犁的挂结与调整铧式犁的构造与原理旋耕犁的水平调整最小间隙和后通过角悬挂犁的瞬心调整瞬心前后移动对入土角的影响瞬心移动影响耕宽瞬心位置对驱动轮增载的影响东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学瞬心在后东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学瞬心在前（有入土行程S）东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学瞬心前后移动对入土角的影响东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学铧式犁的挂结与调整铧式犁的构造与原理3、犁耕作业方法常用的犁耕作业方法有：内翻法（闭垄法）外翻法（开垄法）套翻法东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学特种犁铧式犁的构造与原理•高速犁•圆盘犁•耕耙犁•翻转犁•调幅犁•深松犁•深耕犁东北农业大学2007级校级精品课——农业机械学旋耕机的构造及工作过程旋耕机的构造与原理1、旋耕机的类型与一般构造与铧式犁相比，旋耕机耕后土壤细碎、地表平整，一次作业即可达到播种要求，但其耕深比较浅（14~16cm）、功率消耗较大、工作幅宽比较窄，比较适合菜地、果园、水田的耕整地。按照旋耕机刀轴的空间安装位置来份可以把旋耕机分为立式和卧式两种，在卧式旋耕机中按照旋耕刀轴回转与拖拉机轮子回转方向是否一致来分，可以分为正旋式和反旋式。旋耕及主要由机架、传动系统