第二章 整地机械
第一节 引言
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
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
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。










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
旋耕机系列 —— 卧式旋耕机和立式旋耕机
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、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
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:
重型耙 ( 660mm)
中型耙 ( 560mm)
轻型耙 ( 460mm)
3,按耙片的外缘形状分
全缘耙
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
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
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,1BZQ—— 4.5 重型牵引圆盘耙
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 6- 12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。
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
(一)圆盘耙片作业过程
⑴ 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 α=0
0时, 只有滚动没有拖
动, 能切断杂草和土块,
但无翻土能力, 且难以达
到预定的耙深 。
α =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 。
Vm90o
0< α< 900时, 既有滚动又有拖动, 是整
地过程所需要的工作状态 。
Vmα
⑵ 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
1、耙片直径,D = k amax
式中,k— 经验系数,4 ~ 6
amax— 最大设计耙深 cm
2、圆盘球面半径,R=D/2sinψ
式中,ψ— 扇形半角,21~270
3,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 。
δ =( 0.008 ~ 0.012) D
重耙,δ=5 mm
中耙,δ=4 mm
轻耙,δ=3.5 mm
4、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 h≤a。 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=Dhtgα
Dh—— 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 。
hA F
B
C
Dh
D
∵ △ ABC∽ △ ACF
∴ = 2/Dh cD? cDh 2/
∴ h( D- h) =Dh2/4,
∴ Dh=2√h( D- h)
又 ∵ b = Dh tgα
∴ b =2√h( D- h) tgα
∴ b =2√h( D- h) tgα
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,hmax≤a / 2,D = k amax=( 4~6) amax,取
平均值 k = 5,α= 140 ~ 230,取 α= 200,
a=180mm,D=460mm,h=a/2=180/2=90mm,
则有,b=132mm。
b=132mm
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≥( 1.5~2) 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 =2√h( D- h) tgα
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≥ 1.5× 180≥270mm。
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:
)( hDh ?
b≤2 tgα 不漏耙
ab≥ ( 1.5~2) 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≥
( 1.5~2) 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
(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 2- 120所示,阻力 R的作用线位于圆盘刃口平面内,
与水平面成角 ψ,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 2- 121所示,阻力 R可以在 x’Oz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与 Rx的关系为
Ry=ctg(α+φ)Rx
(二)圆盘耙在水平面内的受力平衡
对置圆盘耙 (图 2- 122) 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 2- 123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 2- 124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
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好的技术状态,偏角调
整合适并适时耙地,以减少牵引阻力。
据试验资料,K值范围为
重型圆盘耙 K= 600- 800
中型圆盘耙 K= 300- 500
轻型圆盘耙 K= 250- 300