农业机械概论知识点.docx
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农业机械概论知识点
1、农业机械化定义:
用最先进的科学技术武装农业,为农业提供先进适用的机械设备,来完成农业生产的各项作业。
指涵盖农业生产的产前、产中、产后的各个环节,为农业和农村经济发展服务的机械化.
2.农业机械化在农业现代化中的作用:
(1)农业机械化是农业现代化的重要组成部分,没有农业机械化,就谈不上农业现代化。
(2)各种农机的使用,可促进农业新技术的发展。
(3)农业机械化可推动农业社会化和商品化,提高劳动生产率。
(4)抗灾减害,减少农业生产损失。
(5)减轻劳动强度,改善劳动条件。
(6)持续、合理利用农业资源,使农业可持续发展。
3.耕作层土壤的性能
(1)容重:
在自然状态下单位土壤体积的重量即为容重:
式中:
V——土壤的体积,cm3,q——土壤重量(包括所含水分重量),g
自土样中扣除所含水重时,即得土壤干容重:
式中:
q1——土壤固体颗粒重量,土壤容重与土壤内的孔隙度和固体颗粒比重有关。
孔隙度越大(疏松),则容重越小。
当土壤容重为1g/cm3时,最有利于耕作。
一般土壤固体颗粒的比重为2.6~2.7g/cm3。
(2)湿度(含水量)
1.绝对湿度:
式中:
q—自然状态下土壤的重量,q’—同体积土壤烘干后的重量。
2、田间持水量:
土壤能保持的最大含水量Wn
3、相对湿度:
自然土壤的含水量占田间总持水量的百分比:
土壤湿度对铧式犁的耕作质量和牵引阻力有很大影响。
土壤太干→难破碎→阻力大;土壤太湿→呈条状→不易破碎,黏土严重,堵塞。
旱田土壤相对湿度为(40~60%),适于耕作,称为适耕湿度。
(3)土壤坚实度:
是表层土壤机械抗力的综合指标。
在垂直载荷的情况下土壤不同深度的抗压能力。
土壤坚实度一般为0~10,10~20,20~30三个土层,求得各层平均值,然后求总平均值。
,q0——当压缩非密实土壤时,使其压痕的容积为1cm3时所需的力称单位压实力N/cm3;h0——当以一定断面形状(圆形、锥型)的木塞压入土壤的压限深度。
各种土壤的单位压实力N/cm3
疏松土
中等沉积土
粘重沉积土
粘重而干硬沉积土
5~15
30~80
60~100
120~200
P0与质地和含水量有关,P0↑→承压能力↑→耕作阻力↑。
(4)内摩擦力和外摩擦力
A、内摩擦力是指在土壤内部,土粒与土粒之间的摩擦力。
内摩擦力与土壤颗粒形状、土壤湿度、作用在接触面上的正压力有关。
湿度=25%时,土壤的内摩擦系数
。
B、外摩擦力是指土壤沿农具工作部件表面滑动所产生的摩擦力。
外摩擦力与正压力、土壤质地、含水量和金属表面粗糙度有关。
外摩擦力占牵引阻力的30~40%。
4、铧式犁的类型:
(1)按用途分:
通用犁(用于熟地、熟荒地和水田、旱地的耕作)、特种犁(用于开荒、森林、果园和沼泽灌木地的耕作)。
(2)按连接方式分:
直接挂接犁(主要与手扶拖拉机配套)、牵引犁(主要与履带拖拉机和大马力拖拉机配套)、悬挂犁(与中、小型拖拉机配套)、半悬挂犁(与大马力拖拉机配套)。
(3)按动力分:
畜力犁、手扶拖拉机、机力犁。
(4)按翻垡方向分:
单向犁、双向犁。
5、铧式犁的土垡宽深比
(1)K<1.27回垡;K=1.27临界状态;K>1.27翻垡。
因此,宽深比k值应大于1.27或临界复土角δ应小于52º。
根据经验,宽幅的犁一般取k=1.3~3,土壤越粘重,k值越大。
一般窄幅犁k=1~1.4。
6.犁体曲面
(1)犁体曲面的类型旱地犁最常用的是滚垡犁。
由于犁体曲面的参数及其变化规律不同,可分为熟地型,半螺旋型和螺旋型。
(2)犁体曲面的形成原理
A、水平直元线法:
犁体曲面是由直线或曲线在空间按一定规律运动形成的。
这种直线或曲线叫做“元线”。
曲面特点:
如果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。
(3)犁曲面形成参数:
耕深和耕宽、顶边线EFG、犁壁翼边线ME、铧刃线
、胫刃线AG的高度H。
(4)同一导向曲线,离铧尖较近时,则曲面胸部较陡,碎土能力强,导曲线距铧尖较远时,曲面胸部较平缓,垡片容易上升。
对碎土型犁体苏联将导曲线置于距铧尖三分之二L处,对翻土型则置于犁铧末端处。
(5)俯视图绘制。
(a)正视图和翻土曲线
(b)俯视图和元线角
(c)导线
(d)元线角变化曲线
(e)侧视图和碎土曲线
(f)样板曲线
7、犁体曲面形状与性能的关系
由水平直元线、倾斜直元线或曲元线构成的犁曲面,其性能在一定程度上能从它的形状上显示出来。
曲面胸部平缓显示土垡容易上升;胸部陡峭,则碎土能力强。
曲面翼部扭曲大,则翻土性能强。
推土角较大的曲面适于以常规速度(4.5~6km/h)作业。
翼部较大且后掠显著、推土角较小的曲面,可适应高速(7~12km/h)作业。
几种犁曲面的其特点:
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(a)型有较好的碎土能力,适于常速作业,翻土能力较弱;
(b)型亦为常速型,翻土和碎土兼顾,对土壤的适应性较好;
(c)型有较强的翻垡能力,碎土能力较弱,属翻土型犁;
(d)型可使不松散土垡呈螺旋状翻转;
(e)型也是碎土和翻土兼顾型,能适应较高的速度;
(f)型是一种高速型,且具有较强翻土能力。
8、犁体的受力和犁的牵引阻力
(1)犁体外载可按测量方法或不同的分析要求,用以下几种方法表示。
六分力法、坐标平面分阻力法、力螺旋法
(2)犁的牵引阻力的定义:
牵引阻力是指在犁上总阻力的水平分力。
方向与Vm相反。
9、减少牵引阻力的途径:
●从前面阻力公式来看,首先是要尽量降低无效的摩擦阻力。
可以考虑减轻犁重;采用带滚动轴承的充气轮作为犁轮;采用耐磨或自磨刃的犁铧,使犁刃保持锋利;采用低摩擦系数的材料作犁壁的覆盖层以减小摩擦力等。
●在实现农艺要求的翻土效果的前提下,通过设计合理的犁体曲面等措施,减小有效阻力。
例如,窜垡犁如设计不当,土垡窜得太高,将增加不必要的消耗。
与大马力拖拉机配套的高速作业犁,其曲面形状必须适应高速作业要求,否则阻力回大大增加。
●合理设计机组参数和挂接参数,也将有效地减小牵引阻力。
10、纵垂面悬挂参数的选择
(1)入土性能:
犁的入土性能,是以能否满足耕深要求和入土行程来衡量。
所谓入土行程是指最后犁体从铧尖触及地表至达到要求的耕深时,犁体经过的水平距离S。
犁能否入土和入土行程的长短,取决于入土隙角与入土压力两个必要的条件。
(2)入土隙角
犁入土的第一个条件必须前倾,铧尖首先着地,犁体底面与水平面有一夹角,称为入土隙角。
其作用是保证犁有入土趋势,为此必须把配置在犁的前方。
增大入土隙角能缩短入土行程。
而
角的大小,当悬挂机构尺寸一定时,与瞬心位置有关,瞬心前移,
角减小;瞬心后移,
角增大。
在设计或运用悬挂犁时,
角一般选取5º~8º为宜。
(3)入土力矩
对入土力矩影响的主要因素是犁重、铧刃厚度、及瞬心位置。
瞬心前移、下移,M↑,M′↓→△M↑,入土有利;反之,对入土不利,下悬挂点往下挂能达到。
11、耕深稳定性:
在犁耕过程中,由于土质不均匀,会引起耕深的变化,为保证耕深稳定,达到预定耕深时,仍使犁保留一定的入土力矩即
大于零为
。
A、对高度调节的机组来说,由于存在着储备的入土力矩
使限深轮承受一定的载荷
,
由
对瞬心
的反力矩来平衡。
在适耕条件下,限深轮压力在150~250公斤时,耕深稳定性比较满意。
如
过大,则限深轮对土壤的压陷过深,由于土质软硬等变化,反而使耕深稳定性变坏。
B、对采用力调节的悬挂犁,储备入土力矩有作用于提升杆上的力对瞬心
的反力矩来平衡。
当
较大时,机组仍能正常作业。
有利于入土,并保证耕深稳定性,力调节机组比高度调节机组可具有较大的
值。
12、牵引性能:
用轮式耕地机组作业时,由于牵引力
的作用,使拖拉机前后轮所受载荷重新分配,驱动轮上的载荷比不带犁时增多,这种现象称为驱动轮增重或重量转移。
增重越大,越有利于拖拉机牵引力的发挥。
机组的生产力越高。
注:
实线是力调节机组;虚线是高度调节机组.耕深相同时,力调节比高度调节增重明显.因此从改善机组作业经济性(生产率、油耗)出发,力调节机组比高度调节机组优越。
13、运输通过性:
在田间或道路上运输转移时,悬挂犁机组应有良好的通过性。
通过性的指标是运输间隙h和后通过角
。
14、确定纵垂面内悬挂参数的要点:
1.瞬心
应位于悬挂犁的前方,使犁有适宜的入土隙角并满足运输通过性的要求.
2.瞬心位置的选择,应使犁在达到预定耕深后,仍具有一定的贮备入土力矩。
对高度调节的悬挂机组来说,瞬心位置对增大入土力矩与驱动轮增重的影响是相互矛盾的。
一般应在保证入土性能和耕深稳定性的前提下,提高拖拉机的牵引性能。
力调节机组可具有较大的入土力矩,但须避免液压系统负荷过大.
3.为适应不同拖拉机和不同土壤条件,应使犁架立拄高度H和悬挂轴至犁体支持面的距离h能够调节,因此我国现有悬挂犁的上下悬挂点,多设有调节孔位,以改变瞬心的位置。
15、旋耕机的类型
(1)按旋耕刀轴的位置分:
横轴式(卧式)、立轴式(立式)、斜轴式。
(2)按与拖拉机连接型式分:
牵引式、悬挂式、直接连接式
(3)按刀轴传动方式分:
中间传动、侧边传动
16、令
,其中
表示旋耕速度比,是旋耕刀圆周速度与旋耕机前进速度的比。
有
刀片端点的水平分深度与旋耕机前进方向相同,旋耕机不能正常工作。
有
刀片端点的水平分深度与旋耕机前进方向相反,旋耕机可正常工作。
有绕扣消失,是旋耕机可否正常工作的分界点。
17、旋耕刀的类型和特点
(1)凿形刀:
①入土能力较好;②有较大的松、碎土作用;③容易缠草;④适合于在杂草、茎秆不多的菜地、果园工作。
(2).直角形刀:
①两个直线刃口相交直角;②容易缠草;③刀身较宽,刚性好;④适合于在土质较硬的干旱地上工作。
(3)弯刀:
①切削过程由较硬的未耕地支持切割;②不易缠草;
③适合于在多草茎的田里工作;④是水、旱通用的刀型。
18、旋耕刀片(弯刀)的确定和配置
(1)弯刀刃口曲线的形状
弯形刀片刃口曲线由侧面刃口曲线与正面刃口线组成。
侧面刃口曲线应满足不缠草和耕耘阻力小的要求。
其滑切条件为τ<90°-φ。
式中:
τ——刃口曲线上某点的运动速度(绝对速度)V与该点法线nn之间的夹角,称为滑切角。
φ——根茎对刀刃的摩擦角。
滑切角有静、动态之分:
静态滑切角τj:
则Vm=0,V=rω时,V的方向与该点刃口法线之夹角。
动态滑切角τd:
由于Vm的影响,τd<τj,τd=τj-△τ。
20、脱粒原理:
(1)碾压脱粒:
靠脱粒元件对谷物施加压力而使谷粒脱粒,作用在谷粒上的力主要沿谷粒表面的法向,这个力使谷粒与穗轴之间形成剪切破坏。
(2)梳刷脱粒:
将谷穗通过排列较密的脱粒元件的缝隙,靠脱粒元件对谷粒施加拉力将其脱粒。
(3)冲击脱粒:
靠脱粒元件与谷物穗头之间相互冲击使谷物脱粒
(4)搓擦脱粒:
靠脱粒元件与谷物之间的摩擦力而使谷物脱粒。
21、脱粒装置的类型
(1)根据茎秆的喂入方式分:
半喂入、全喂入
(2)根据作物流动形式分:
切流式、轴流式(半喂入、全喂入)
(3)根据脱粒部件的形式分:
弓齿式、钉齿式、纹杆式、点杆式
(4)根据滚筒结构分:
闭式、开式
(5)根据滚筒形状分:
圆柱式、圆锥式
(6)根据脱粒时谷物相对滚筒的位置分:
平喂上脱、平喂下脱、倒挂侧脱
22、弓齿滚筒式脱粒装置
(1)特点:
弓齿滚筒式脱粒装置由弓齿滚筒、凹板及夹持输送链组成。
夹持链夹住作物基部,穗部进入滚筒脱粒,受弓齿的梳刷、冲击而脱粒。
(2)喂入方式:
侧挂倒脱(卧式割台适用,自理作用强,茎秆整齐,断穗,断秆
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