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1、第三节第三节 旋耕机旋耕机1 1、旋耕机简介、旋耕机简介2 2、旋耕机的类型与一般构造、旋耕机的类型与一般构造3 3、旋耕机的工作过程、旋耕机的工作过程 4 4、横轴式旋耕机械的理论分析、横轴式旋耕机械的理论分析5 5、刀齿类型及排列、刀齿类型及排列6 6、旋耕机的功率消耗与配置、旋耕机的功率消耗与配置7 7、横轴式旋耕机组总体分析、横轴式旋耕机组总体分析1 11 1、旋耕机简介、旋耕机简介 旋耕机旋耕机是一种由是一种由动力驱动动力驱动工作部件以工作部件以切碎土壤切碎土壤的耕作机具的耕作机具,兼有兼有耕翻耕翻和和碎土碎土功能。一次作业即能达到土碎地平的效果，而犁功能。一次作业即能达到土碎地平的
2、效果，而犁耕很难一次造成土壤松碎、地表平整而满足播种或插秧的要求，耕很难一次造成土壤松碎、地表平整而满足播种或插秧的要求，必须再经过整地才能进行种植作业。旋耕机作业时，拖拉机的动必须再经过整地才能进行种植作业。旋耕机作业时，拖拉机的动力以扭矩的形式直接作用于工作部件，不需要很大的牵引力，避力以扭矩的形式直接作用于工作部件，不需要很大的牵引力，避免了拖拉机由于受附着力的限制出现功率不能充分利用问题。免了拖拉机由于受附着力的限制出现功率不能充分利用问题。因此，用旋耕机耕地可大大因此，用旋耕机耕地可大大缩短耕整地的时间缩短耕整地的时间，有利于抢农，有利于抢农时和提高功效。缺点是时和提高功效。缺点是功
3、率消耗大功率消耗大，耕层较浅耕层较浅，翻盖质量差。，翻盖质量差。2 2一、特点一、特点 1.1.切土、碎土能力强；切土、碎土能力强；2.2.综合作业质量高，一次作业能达到犁耙几次的效果，且能抢综合作业质量高，一次作业能达到犁耙几次的效果，且能抢农时，节省劳力；农时，节省劳力；3.3.对湿度适应范围大，凡拖拉机可进入的水田都可进行耕作；对湿度适应范围大，凡拖拉机可进入的水田都可进行耕作；4.4.机组通过性好；机组通过性好；5.5.耕深较浅，田耕深较浅，田1216cm1216cm，水田，水田1418cm1418cm；6.6.地表植被覆盖性差。地表植被覆盖性差。3 31 1、旋耕机简介、旋耕机简介2
4、 2、旋耕机的类型与一般构造、旋耕机的类型与一般构造 按旋耕刀按旋耕刀轴的位置轴的位置可分为可分为横轴式（卧式）横轴式（卧式）立轴时（立式）立轴时（立式）斜轴式斜轴式按刀轴传动按刀轴传动方式可分为方式可分为中间传动式中间传动式侧边传动式侧边传动式侧边齿轮传动侧边齿轮传动侧边链传动侧边链传动类型类型也可分为也可分为悬挂式、牵引式和半悬挂式悬挂式、牵引式和半悬挂式。4 42 2、旋耕机的类型与一般构造、旋耕机的类型与一般构造 卧式旋耕机卧式旋耕机 如下图是钉齿式旋耕机。钉齿为一直圆钢制成，沿辊轴如下图是钉齿式旋耕机。钉齿为一直圆钢制成，沿辊轴直径方向直径方向180180贯穿并予以固定。贯穿并予以固
5、定。5 5 如下图是星轮式旋耕机。刀辊由多个带钉齿的星轮组成。如下图是星轮式旋耕机。刀辊由多个带钉齿的星轮组成。星轮盘面不与刀辊轴线垂直，每个星轮的偏斜方向均不同。星轮盘面不与刀辊轴线垂直，每个星轮的偏斜方向均不同。6 62 2、旋耕机的类型与一般构造、旋耕机的类型与一般构造 还有一种新型水平横轴式旋耕机：还有一种新型水平横轴式旋耕机：（1 1）无需动力，）无需动力，前辊驱动后辊前辊驱动后辊。（2 2）前辊切土成块，后辊破碎土壤。）前辊切土成块，后辊破碎土壤。（3 3）一般前辊较深，后辊较浅。）一般前辊较深，后辊较浅。对于土质不同和耕作要求不同时，可以调整前后刀辊的对于土质不同和耕作要求不同时
6、，可以调整前后刀辊的相对入土深度，使彼此协调工作可以获得满意的结果。相对入土深度，使彼此协调工作可以获得满意的结果。7 72 2、旋耕机的类型与一般构造、旋耕机的类型与一般构造 立式旋耕机：立式旋耕机：刀齿或刀片绕立轴旋转的旋耕机，其突出功能就是可以进刀齿或刀片绕立轴旋转的旋耕机，其突出功能就是可以进行行深耕深耕，一般都能达到，一般都能达到303035cm35cm，较深的能达到较深的能达到404050cm50cm，而，而且可使整个耕层土壤疏松细碎，但前进速度较慢。且可使整个耕层土壤疏松细碎，但前进速度较慢。8 82 2、旋耕机的类型与一般构造、旋耕机的类型与一般构造 左图是安装在手扶拖拉机前面
7、的桨叶式左图是安装在手扶拖拉机前面的桨叶式旋耕机（亦称旋桨式犁）。它的叶轮象一个旋耕机（亦称旋桨式犁）。它的叶轮象一个竖着的螺旋桨，工作时，叶片旋转将土壤铲竖着的螺旋桨，工作时，叶片旋转将土壤铲起，并向一侧抛出，耕后象铧式犁一样留有起，并向一侧抛出，耕后象铧式犁一样留有耕沟耕沟。因其向一侧抛土，故。因其向一侧抛土，故侧向力较大侧向力较大。工。工作幅宽约等于叶轮的外缘直径，耕作最大深作幅宽约等于叶轮的外缘直径，耕作最大深度可略大于叶轮高度。一般耕深度可略大于叶轮高度。一般耕深202030cm30cm。立轴转齿式旋耕机立轴转齿式旋耕机 转子为由转子为由两个钉齿构成两个钉齿构成“门门”字形字形。多个
8、转子。多个转子横向排列。相邻转子由两个齿轮啮合驱动。故每个横向排列。相邻转子由两个齿轮啮合驱动。故每个转子与左、右相邻转子的旋转方向相反。转子与左、右相邻转子的旋转方向相反。安装时，相邻转子的安装时，相邻转子的“门门”形平面相互垂直形平面相互垂直，以避免干扰，并使相邻钉齿活动范围有以避免干扰，并使相邻钉齿活动范围有较大重叠量较大重叠量以防止漏耕。由于钉齿的圆周速度比机器前进速度以防止漏耕。由于钉齿的圆周速度比机器前进速度要大得多（要大得多（2 2倍以上），故每个钉齿在地面上经过倍以上），故每个钉齿在地面上经过的路线都是长辐摆线，因而钉齿有较好的碎土效果。的路线都是长辐摆线，因而钉齿有较好的碎土
9、效果。9 92 2、旋耕机的类型与一般构造、旋耕机的类型与一般构造 悬挂式旋耕机悬挂式旋耕机1 10 02 2、旋耕机的类型与一般构造、旋耕机的类型与一般构造 牵引式旋耕机牵引式旋耕机 旋耕机主要是由旋耕机主要是由机架、传动系统、旋转刀轴、刀片、耕深调节装置、罩壳机架、传动系统、旋转刀轴、刀片、耕深调节装置、罩壳等组成。等组成。1 1）旋耕机）旋耕机机架呈矩形机架呈矩形，由前梁，由前梁(左、右主梁左、右主梁)、左、右支臂及作为刀轴的后梁、左、右支臂及作为刀轴的后梁所组成。前梁为铸造圆管，后梁为无缝钢管。所组成。前梁为铸造圆管，后梁为无缝钢管。2 2）刀轴和刀片）刀轴和刀片 刀轴和刀片刀轴和刀片
10、是旋耕机的主要工作部件，刀轴由是旋耕机的主要工作部件，刀轴由无缝钢管无缝钢管制制成成。管轴的两端焊有。管轴的两端焊有轴头轴头，用来和左右支臂销连。刀轴上焊有，用来和左右支臂销连。刀轴上焊有刀座刀座(图图a)a)或或刀刀盘盘(图图b)b)。1 11 12 2、旋耕机的类型与一般构造、旋耕机的类型与一般构造 侧边传动侧边传动中间传动中间传动变速箱变速箱传动箱传动箱3 3）传动部分）传动部分1 12 22 2、旋耕机的类型与一般构造、旋耕机的类型与一般构造 3 3）传动部分）传动部分刀轴转速：刀轴转速：198198275rpm275rpm错在哪错在哪里？里？1 13 32 2、旋耕机的类型与一般构造
11、、旋耕机的类型与一般构造 4 4）耕深控制装置）耕深控制装置滑撬式：滑撬式：安装在机架底部，调节其与刀轴相对距离，改变耕深。安装在机架底部，调节其与刀轴相对距离，改变耕深。滑撬还起限深作用，一般用于水田作业。滑撬还起限深作用，一般用于水田作业。限深轮式：限深轮式：安装在旋耕机后部，由套管、升降丝扛、轮叉等组安装在旋耕机后部，由套管、升降丝扛、轮叉等组成；用于旱地作业。成；用于旱地作业。液压悬挂式：液压悬挂式：一般用一般用位调节方式位调节方式限定耕深，所以限定耕深，所以没有限深装置没有限深装置。1 14 42 2、旋耕机的类型与一般构造、旋耕机的类型与一般构造 右图为右图为曲刃弯刀式旋耕机曲刃弯
12、刀式旋耕机，主要，主要由由机架、传动系统、旋转刀轴、刀片、机架、传动系统、旋转刀轴、刀片、耕深调节装置、罩壳耕深调节装置、罩壳等组成。刀轴和等组成。刀轴和刀片是主要工作部件，由拖拉机刀片是主要工作部件，由拖拉机动力动力输出轴输出轴来的动力经来的动力经万向节万向节传给传给中间齿中间齿箱箱，再经侧边传动箱驱动力轴回传。，再经侧边传动箱驱动力轴回传。3 3、旋耕机的工作过程、旋耕机的工作过程 1 15 54 4、横轴式旋耕机械的理论分析、横轴式旋耕机械的理论分析 不同驱动方式的旋耕机械，由于其工作原理各不相同，不同驱动方式的旋耕机械，由于其工作原理各不相同，因而工作部件的运动情况也不相同。下面着重对
13、目前使用因而工作部件的运动情况也不相同。下面着重对目前使用较为广泛的较为广泛的横轴类旋耕机械横轴类旋耕机械的有关理论进行一些介绍和学的有关理论进行一些介绍和学习。习。1 16 61 1）刀齿运动轨迹方程）刀齿运动轨迹方程 旋耕机刀片铣切土壤时，刀片的旋耕机刀片铣切土壤时，刀片的绝对运动绝对运动是由是由机组的前进机组的前进运动运动与与刀轴的回转运动刀轴的回转运动所合成。所合成。设坐标原点设坐标原点O O为刀轴中心的起始位置为刀轴中心的起始位置，X X轴以轴以机组前进方机组前进方向为正向为正，Y Y轴以轴以耕深向下方向为正耕深向下方向为正。刀片回转角速度刀片回转角速度 与拖拉与拖拉机驱动轮回转方向
14、相同机驱动轮回转方向相同。1 17 74 4、横轴式旋耕机械的理论分析、横轴式旋耕机械的理论分析YXOA2A1M1M2M0(X,Y)aRMR-aVm刀片端点的瞬时速度为：刀片端点的瞬时速度为：1 18 84 4、横轴式旋耕机械的理论分析、横轴式旋耕机械的理论分析 由上式可以看出，由上式可以看出，tt在在0 0，/2/2，轨迹向下向后，所以只要在开始，轨迹向下向后，所以只要在开始切土时满足切土时满足vm m(R-a)(R-a)，就能使整个切土过程正常进行。，就能使整个切土过程正常进行。2 2）主要工作参数分析）主要工作参数分析（1 1）合理切土条件）合理切土条件 为保证刃口切土，并向后抛土，则必
15、须使刀片刃为保证刃口切土，并向后抛土，则必须使刀片刃口有向后的分速度，即口有向后的分速度，即合理切土条件：合理切土条件：一般一般 vm m=0.5=0.51.5m/s,1.5m/s,刀片端点的切线速度刀片端点的切线速度v=3=38m/s8m/s。YXOA2A1M1M2M0(X,Y)aRMR-aVm1 19 94 4、横轴式旋耕机械的理论分析、横轴式旋耕机械的理论分析（2 2）刀片的工作深度刀片的工作深度 由上式可看出：由上式可看出：RR,a a。但扭矩。但扭矩，结构，结构，功耗功耗。一般。一般R R215215、245245、260mm260mm。，a a，但，但uu，扭矩，扭矩 ，结构，结构
16、 ，功耗，功耗，vm m，生产率下降。生产率下降。故旋耕速比应有一合理值，这样便限制耕深不能太大。一般旱故旋耕速比应有一合理值，这样便限制耕深不能太大。一般旱田田a=12a=1216cm16cm，水田，水田a=14a=1418cm18cm。2 20 04 4、横轴式旋耕机械的理论分析、横轴式旋耕机械的理论分析（3 3）切土节距（刀片进切量）切土节距（刀片进切量）刀片沿前进方向在纵垂面内所切下的刀片沿前进方向在纵垂面内所切下的土块厚度土块厚度称为进切量。称为进切量。2 21 14 4、横轴式旋耕机械的理论分析、横轴式旋耕机械的理论分析（4 4）沟底凸起高度）沟底凸起高度 旋耕机耕作过后的旋耕机耕
17、作过后的沟底凸起高度沟底凸起高度，是指旋耕机工作过程中，是指旋耕机工作过程中，在同一纵向平面内切土的旋耕刀，先后切土后，残留在耕层底在同一纵向平面内切土的旋耕刀，先后切土后，残留在耕层底部凸起部分的高度。部凸起部分的高度。2 22 24 4、横轴式旋耕机械的理论分析、横轴式旋耕机械的理论分析 由上式可以看出，由上式可以看出，SS，y y ；vm m/u /u ，y y ，一般，一般 y yc c0.2aFTF。2 27 75 5、刀齿类型及排列、刀齿类型及排列 k k愈小，滑切作用愈大；反之，则愈小。愈小，滑切作用愈大；反之，则愈小。有的文献将侧刃上任一点的绝对速度方向与法线所夹的有的文献将侧
18、刃上任一点的绝对速度方向与法线所夹的角定义为角定义为滑切角滑切角。当。当 s s 时，刃口有滑切作用。时，刃口有滑切作用。s s为初始滑切为初始滑切角。角。2 28 85 5、刀齿类型及排列、刀齿类型及排列rr侧刃上任一点的旋转半径侧刃上任一点的旋转半径 r r0 0 侧刃的起始半径侧刃的起始半径 位置角位置角 k k常数常数r0b)b)刃口曲线形状的选择：刃口曲线形状的选择：阿基米德螺线（等进螺线）阿基米德螺线（等进螺线）目前我国和日本都采用目前我国和日本都采用阿阿基米德螺线基米德螺线的一段作标准的侧的一段作标准的侧刃曲线。其方程为：刃曲线。其方程为：r02 29 95 5、刀齿类型及排列、
19、刀齿类型及排列正弦指数曲线正弦指数曲线 用于旋耕刀侧切刃的方程式为：用于旋耕刀侧切刃的方程式为：r侧刃上任一点的旋转半径侧刃上任一点的旋转半径 r0 0 侧刃的起始半径侧刃的起始半径 位置角位置角 k常数常数s0s0侧切刃起始半径处的滑切角侧切刃起始半径处的滑切角正弦指数曲线可利用不同的正弦指数曲线可利用不同的s0s0和和k，得到性能不同的曲线。，得到性能不同的曲线。3 30 05 5、刀齿类型及排列、刀齿类型及排列c)c)正切刃及正切面正切刃及正切面 正切刃及正切面的形状应保证弯刀具正切刃及正切面的形状应保证弯刀具有有良好的切土、抛土性能和沟底平整良好的切土、抛土性能和沟底平整，以，以减少冲
20、击和功耗，且应具有减少冲击和功耗，且应具有滑切滑切作用。作用。因此，正切刃口曲线应位于刀辊的圆柱面上，即在侧视图因此，正切刃口曲线应位于刀辊的圆柱面上，即在侧视图上投影为上投影为圆弧圆弧。正切刃与侧切刃之间用。正切刃与侧切刃之间用光滑曲线光滑曲线过渡。国产弯过渡。国产弯刀取一斜置平面与圆柱面的相贯线的一部分作为正切刃口曲线。刀取一斜置平面与圆柱面的相贯线的一部分作为正切刃口曲线。3 31 15 5、刀齿类型及排列、刀齿类型及排列d)d)弯刀的其他参数弯刀的其他参数正面刀刃幅宽正面刀刃幅宽b b b b的大小影响旋耕机的工作质量和功率消耗。的大小影响旋耕机的工作质量和功率消耗。若若b b增大，整
21、机刀片减少，相邻刀片间距加大，这样不易堵塞、增大，整机刀片减少，相邻刀片间距加大，这样不易堵塞、功耗降低，但碎土质量差，所以功耗降低，但碎土质量差，所以b b值不宜过大。值不宜过大。我国系列刀刃幅宽有我国系列刀刃幅宽有4646、5050、55mm55mm三种。三种。50mm50mm为统一弯刀为统一弯刀的幅宽。的幅宽。磨刃磨刃 双面磨刃双面磨刃，磨刃宽度为，磨刃宽度为12mm12mm，刃厚，刃厚0.50.51.5mm1.5mm。3 32 25 5、刀齿类型及排列、刀齿类型及排列3)3)旋耕机刀片配置旋耕机刀片配置 为使作业过程为使作业过程避免漏耕和堵塞避免漏耕和堵塞，刀轴受力均匀刀轴受力均匀，刀
22、片配置应满足：，刀片配置应满足：1.1.在同一回转平面内，若配置两把以上的刀片，应保证在同一回转平面内，若配置两把以上的刀片，应保证进切量相等进切量相等，以达碎土质量好，耕后沟底平整；以达碎土质量好，耕后沟底平整；2.2.在刀轴回转一周过程中，刀轴每回转过一个相等的角度时，在在刀轴回转一周过程中，刀轴每回转过一个相等的角度时，在同一同一相位角，必须是一把刀入土相位角，必须是一把刀入土，以保证工作稳定性和刀轴负荷均匀；，以保证工作稳定性和刀轴负荷均匀；3.3.相继入土的刀片在刀轴上的轴向距离越大越好相继入土的刀片在刀轴上的轴向距离越大越好，以免发生堵塞；，以免发生堵塞；4.4.左弯和右弯刀片应交
23、错入土左弯和右弯刀片应交错入土，使刀轴两端轴承所受侧压力平衡。，使刀轴两端轴承所受侧压力平衡。一般刀片按螺旋线规则排列（如图）一般刀片按螺旋线规则排列（如图）3 33 35 5、刀齿类型及排列、刀齿类型及排列34345 5、刀齿类型及排列、刀齿类型及排列3 35 55 5、刀齿类型及排列、刀齿类型及排列式中式中 ：N N旋耕机的总功率消耗；旋耕机的总功率消耗；N Nq q 切土功率消耗，切土功率消耗，42%42%；N Np p抛土功率消耗，抛土功率消耗，40.5%40.5%；N Nt t机器前进功率消耗，机器前进功率消耗，3.9%3.9%；N Nf f传动及摩擦功率消耗传动及摩擦功率消耗,6.
24、8%,6.8%；N Nn n克服土壤水平反力的功率消耗，克服土壤水平反力的功率消耗，6.8%6.8%。在旋耕机总功率消耗中以切土和抛土功率为主，占总在旋耕机总功率消耗中以切土和抛土功率为主，占总功率的功率的70%70%80%80%。1 1）旋耕机的功率消耗）旋耕机的功率消耗6 6、旋耕机的功率消耗与配置、旋耕机的功率消耗与配置3 36 62)2)总体配置总体配置 旋耕机工作幅宽应旋耕机工作幅宽应根据配套拖拉机功率的大小、旋耕比阻、根据配套拖拉机功率的大小、旋耕比阻、耕深要求耕深要求等来确定。等来确定。如果工作幅宽大于拖拉机的如果工作幅宽大于拖拉机的最小轮距，可采用最小轮距，可采用对称配置方式对
25、称配置方式；如果工作幅宽小于拖拉机的最小如果工作幅宽小于拖拉机的最小轮距，则可采用轮距，则可采用偏置配置偏置配置方式。方式。HH外缘宽外缘宽 LL轮距轮距 bb耕幅耕幅 C C 偏置量偏置量 3 37 76 6、旋耕机的功率消耗与配置、旋耕机的功率消耗与配置7 7、旋耕机的调整、旋耕机的调整1 1左右水平调整左右水平调整 将机器停在平地上，降低旋耕机，使刀片距离地面将机器停在平地上，降低旋耕机，使刀片距离地面5cm5cm，观察左右刀尖离，观察左右刀尖离地高度是否一致，以保证作业中刀轴水平一致，耕深均匀。地高度是否一致，以保证作业中刀轴水平一致，耕深均匀。2 2前后水平调整前后水平调整 将旋耕机
26、降到需要耕深时，观察万向节夹角与旋耕机刀轴是否接近水平将旋耕机降到需要耕深时，观察万向节夹角与旋耕机刀轴是否接近水平位置。若万向节夹角过大，可调整上拉杆，使旋耕机处于水平位置。位置。若万向节夹角过大，可调整上拉杆，使旋耕机处于水平位置。3 3提升高度调整。提升高度调整。旋耕作业中，万向节夹角不允许大于旋耕作业中，万向节夹角不允许大于1010，地头转弯时也不准大于，地头转弯时也不准大于3030。因此，旋耕机提升，对于使用因此，旋耕机提升，对于使用位调节位调节的可用螺钉在手柄适当位置拧限位；使的可用螺钉在手柄适当位置拧限位；使用用高度调节高度调节的，提升时要特别注意，如需要再升高旋耕机，应的，提升时要特别注意，如需要再升高旋耕机，应切除万向节的切除万向节的动力动力。3 38 838谢谢！谢谢！欢迎各位专家欢迎各位专家提出宝贵意见和建议！提出宝贵意见和建议！