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1、第二章整地机械第一节引言第一节引言第二节圆盘耙第二节圆盘耙整地作业包括耙地、平地和镇压。有的地 区还包括起垄和作畦。 耕地后土垡间存在着很多大孔隙。土壤的 松碎程度与地面的平整度还不能满足播种和栽 植的要求。所以必须进行整地，为作物的发芽 和生长创造良好的条件。在干旱地区用镇压器 压地是抗旱保墒，保证作物丰产的重要农业技 术措施之一。有的地区应用钉齿耙进行播前、 播后和苗期耙地除草。 整地机械包括耙（圆盘耙、水田耙和钉齿 耙）、耢、镇压器、起垄犁和作畦机等。第一节引言第一节引言耕地后土垡间 有很大的空间，土 块 较 大 、 地 表 不 平，尚不能进行播 种作业，须进行松 碎平整作业，以达 到地
2、表平整、上松 下实的农作物栽培 要求。这项工作一 般由整地机械来完 成。本章的重点是圆盘 耙和悬耕机的类型、结 构、工作原理、理论分 析和基本计算。整地机械的种类很多，根 据不同作业的需要有以下几种 类型：钉齿耙、圆盘耙、悬耕 机、滚轧耙、镇压器等。其 中，钉齿耙目前多用于蓄力作 业，圆盘耙和悬耕机机械化应 用较多。悬挂圆盘耙牵引圆盘耙镇压器配合联合播种机在工作旋耕镇压联合作业机在工作旋耕镇压联合作业机在工作旋耕机系列卧式旋耕机和立式旋耕机第二节圆盘耙第二节圆盘耙圆盘耙始用于40年代，是替代钉齿耙的主要机具之一，目前 国内外已广泛采用，他的主要特点是：被动旋转，断草能力 较强，具有一定的切土、
3、碎土和翻土功能，功率消耗少，作 业效率高，既可在已耕地作业又可在未耕地作业，工作适应 性较强。一、圆盘耙的类型一、圆盘耙的类型1、按与动力的连接方式分：牵引式、悬挂式和半悬挂式。2、按耙片的直径分：、按耙片的直径分：重型耙（重型耙（660mm）中型耙（中型耙（560mm）轻型耙（轻型耙（460mm）3、按耙片的外缘形状分、按耙片的外缘形状分全缘耙全缘耙缺口耙缺口耙全缘耙片易于加工制造，缺口耙片入土能力 强，易于切断杂草、作物残茬等，但成本高。4、按耙组的配置方式分、按耙组的配置方式分单列耙 、双列耙、组合耙、偏置耙、对置耙单列耙 、双列耙、组合耙、偏置耙、对置耙圆盘耙型号的表达方式圆盘耙型号的
4、表达方式1、型号的组成：1 B 字母 数字农机具组别号农机序列好号圆盘耙的特性耙的工作幅宽 （m ）2、型号全称：QX轻型悬挂耙JX 中型悬挂耙J 中型耙Z 重型耙例如：1BZQ4.5 重型牵引圆盘耙二、圆盘耙的一般构造二、圆盘耙的一般构造1、结构组成：耙组、耙架、牵引架、 偏角调节装置等。1耙组圆盘耙组由装在方轴上的若干个耙片组成。耙片 通过间管而保持一定间隔。耙片组通过轴承和轴承支板而与 耙组横梁相连接。为了清除耙片上粘附的泥土，在横梁上装 有刮土铲。 耙片一般分全缘耙片和缺口耙片两种。缺口耙片在耙片外缘 有耙组圆盘耙组由装在方轴上的若干个耙片组成。耙片 通过间管而保持一定间隔。耙片组通过
5、轴承和轴承支板而与 耙组横梁相连接。为了清除耙片上粘附的泥土，在横梁上装 有刮土铲。 耙片一般分全缘耙片和缺口耙片两种。缺口耙片在耙片外缘 有612个三角形、梯形或半圆形缺口。耙片凸面周边磨刃， 缺口耙的缺口部位也磨刃。由于缺口耙片减小了周缘的接地 面积，因而入土能力 增强。个三角形、梯形或半圆形缺口。耙片凸面周边磨刃， 缺口耙的缺口部位也磨刃。由于缺口耙片减小了周缘的接地 面积，因而入土能力 增强。 2耙架用来安装圆盘耙组、调节机构和牵引架（或悬挂 架）等部件。有铰接耙架和刚性耙架两种。有的耙架上还装 有载重箱，以便必要时加配重，以增加和保持耙的深度。耙架用来安装圆盘耙组、调节机构和牵引架（
6、或悬挂 架）等部件。有铰接耙架和刚性耙架两种。有的耙架上还装 有载重箱，以便必要时加配重，以增加和保持耙的深度。3角度调节器用于调节圆盘耙的偏角，以适应不同耙深的需 要。角度调节器的型式有丝杠式、齿板式、液压式、插销式等。丝 杠式用于部分重耙上。这种型式结构复杂，但工作可靠。齿板式在 轻耙上使用，调节比较方便，但杆体容易变形，影响角度调节。插 销式结构简单，工作可靠，调整时，将耙升起，拨出锁定销，推动 耕组横梁使其绕转轴旋转，到合适的位置时，把锁定销插入定位孔 定位，一般在中耙与轻耙上采用。液压式用于系列重耙上，虽然结 构复杂，但工作可靠，操作容易。4牵引或挂接装置对于悬挂式圆盘耙，其悬挂架上
7、有不同的孔 位，以改变挂接高度。对于牵引式圆盘耙，其工作位置和运输位置 的转换是通过起落机构实现的。起落过程由液压油缸升降地轮来完 成，耙架调平机构与起落机构连动，在起落过程同时改变挂接点的 位置，保持耙架的水平。在工作状态，可以转动手柄，改变挂接点 的位置，使前后列耙组的耕深一致。三、球面圆盘耙片的工作分析和参数 确定三、球面圆盘耙片的工作分析和参数 确定（一）圆盘耙片作业过程（一）圆盘耙片作业过程耙片在空间的位置对土壤作用的影响耙片在空间的位置对土壤作用的影响：以地面为作业面，圆盘回转平面与地面垂直为基本工作条 件，则有下列几种作用效果：Vm=00时，只有滚动没有 拖动，能切断杂草和土 块
8、，但无翻土能力，且难 以达到预定的耙深。=900时，耙片只有拖动没有滚 动，有强烈的翻土能力，但断草能力 几乎为零，且很容易造成土壤堆积和 堵塞现象。Vm90o0900时，既有滚动又有拖动，是 整地过程所需要的工作状态。Vm工作过程：耙地机组在 牵引动力的作用下，圆盘 耙片受重力和土壤反力的 作用边滚动边切入土壤并 达到预定耙深，由于耙片 偏角的作用，耙组同时完 成了切割土壤，切断杂草 和翻扣的工作。（二）圆盘耙片的结构参数和基本计算（二）圆盘耙片的结构参数和基本计算1、耙片直径：D = k amax式中：k经验系数，4 6amax最大设计耙深 cm2、圆盘球面半径：R=D/2sin式中：扇形
9、半角，212703、耙片厚度、耙片厚度选择时要充分考虑直径的大小、工作负 荷等因素，一般用下式来确定圆盘厚度 的大小。选择时要充分考虑直径的大小、工作负 荷等因素，一般用下式来确定圆盘厚度 的大小。 =（0.008 0.012）D重耙：=5 mm中耙：=4 mm轻耙：=3.5 mm4、耙片轴向安装间距b的确定、耙片轴向安装间距b的确定耙片间距对圆盘耙设计安装和使用 耙组、保证其正常工作是非常重要的。 轴向间距的大小直接影响耙组在耕作横 断面内的对土壤加工和处理的程度、碎 土质量。间距太小易造成土壤堵塞，太 大易产生漏耙。要解决好这一矛盾，耙 片轴向安装间距的合理选择是至关重要 的。在横断面内的
10、耙片对土壤的影响区域形状如 下：在横断面内的耙片对土壤的影响区域形状如 下：圆盘耙片在工作时，从其 横断面看上去为一椭圆形，由 于b的存在，相邻两圆盘加工 后的土壤横断面中间有一凸起 高度h，当h=a时表示有严重的 漏耙现象发生，而h=0又是不 可能的，所以，要求ha。因 此，b的确定对凸起高度h的大 小有直接的影响，必须找出b 与h的函数关系，以便保证既 不漏耙又不堵塞正确合理的耙 片轴向安装间距。由图所知：b=DhtgDh耙片盘面在凸起高度处的耙片玄 长， Dh=？，其大小可通过沿耙片轴向的 投影辅助图获得。hAFBCDhDABCACF= 2/DhcD cDh 2/h（Dh） =Dh2/4
11、， Dh=2h（Dh）又 b = Dh tgb =2h（Dh）tgb =2h（Dh）tg注意：该公式只是一定性分析式，它只是说 明了b与h函数关系，并没有进行量化处理， 我们做如下处理：设：hmaxa / 2，D = k amax=（46）amax， 取平均值 k = 5，= 140 230， 取= 200，a=180mm，D=460mm， h=a/2=180/2=90mm，则有：b=132mm。b=132mm可以吗？可以吗？该值从理论上满足了圆盘耙不产生漏耙的 要求，按照这样一个参数进行耙片安装在实践 中如何呢？通过田间试验表明，由不产生漏耙 所确定的b值过小，极易发生堵塞现象。 通过田间试
12、验表明，由不产生漏耙所确定 的b值过小，极易发生堵塞现象。在同样结构参 数条件下，不产生泥土和杂草堵塞的经验 b 值 为： b（1.52）a 如果该经验公式与前面我们已经求得的 不产生漏耙现象的耙片最大轴项安装间距：b =2h（Dh）tg等价的话，这是我们最希望出现的结果，这 使得理论与实践获得了统一。事实并非如 此，将已知量a=180mm经验公式，取系数为 1.5得：b 1.5180270mm。验证结果表明，不产生漏耙的 条件与不产生堵塞的条件不能同时 满足，既出现了二种结果：)(hDhb2 tg不漏耙ab（1.52）a 不堵塞这是农机具设计和使用中常出现的矛盾！问 题： 措 施：1、如何解
13、决这一矛 盾？2、用取中间值的办 法？1、首先以不产生堵塞的条件b （1.52）a 确定圆盘耙片的轴向 安装间距，保证耙组能入土工 作。 2、然后采取配置相互交错排列 的前后2列耙组，前耙组产生的 漏耙由后列耙组进行处理，保证 整台机组既不漏耙又不堵塞。措 施：结论：通常在生产实际过程中所应 用的圆盘耙均为双列耙。四、圆盘耙的受力分析四、圆盘耙的受力分析（一）耙组的受力分析（一）耙组的受力分析圆盘耙工作时，作用在耙组上的外力除重力（作用在耙 组的重心）以外，还有土壤对每个耙片的阻力。在一般情况 下，可以认为土壤阻力集中作用于耙组的中间耙片上。作用在球面圆盘工作面和刃口上的土壤单元阻力，不可 能
14、合成单一的合力。但是可以简化成在空间互不相交的两个 力。如图2120所示，阻力R的作用线位于圆盘刃口平面 内，与水平面成角，并可近似地认为通过圆盘中心。阻力 N的作用线平行于圆盘的回转轴线，与沟底的距离约为耙深 的一半。并可近似地认为该力作用线位于通过回转轴的铅垂 面内。如图2121所示，阻力R可以在xOz面内分 解为Rz和Rx，后者位于水平面xOy内。将阻力 N简化至圆盘轴心O，则Rx和N可以合成 Rxy。该力又可沿机组前进方向和侧向被分解为 Rx和Ry。阻力N经过简化以后得到一附加力偶 MN。这样，作用于耙组上的土壤阻力R和N即被 分解为Rx、Ry和Rz三个分力和一个力偶。分阻力Ry、Rz
15、与Rx的关系为Ry=ctg(+)Rx（二）圆盘耙在水平面内的受力平衡（二）圆盘耙在水平面内的受力平衡对置圆盘耙（图2122）在工作中，前列 两个耙组的合阻力R1和R2大小相等，后 列两个耙组的合阻力R3和R4大小也相 等，它们的方向均对称于牵引线。前后两 列耙组在前进方向的总阻力 Rx=R12+R34， 与拖拉机牵引力Px相平衡如图2123所示，偏置圆盘耙工作时，其前后两列耙组在 水平面内分别受着土壤阻力R1和R2的作用。该二力的作用 线在H点相交。在平衡状态下，牵引力的作用线也必须通过 H点，而且与R1和R2的合力Rx相平衡。当R1=R2时，它们 的合力Rx的作用线方向与机组前进方向平行。因
16、此牵引点 应位于通过H点而与前进方向平行的F0点上。若牵引点位 置选择不当(例如选择在F1或F2点）则因牵引力和土壤阻力 的作用线不共线，从而使偏置耙产生逆时针或顺时针力 偶。机具在力偶作用下将在水平面内出现转动，从而使耙 片偏角改变，机具偏离正常工作状态。从图2124还可看出，前后列耙组间的纵向距离对平衡 的影响。如将后列耙组向后移L距离，则合力的交点即 从H移到H。只有将牵引线也相应地从F0移到F0， 才能使耙组保持原有偏角进行工作，并获得平衡。五、圆盘耙的阻力五、圆盘耙的阻力圆盘耙的阻力以每米工作幅宽的阻力来计算K=R/B (kg/m)式中 K圆盘耙的单位阻力，公斤米R圆盘耙的牵引阻力，公斤B圆盘耙的工作幅宽，米圆盘耙的阻力与土壤性质、土壤湿度、耙深、偏角和耙片的技 术状态有关。因此，作业时应保证耙片有良
