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轻工与农业工程学院耿端阳博士联系方式：0533-276031413668641238EMAIL：dygxt@sdut.edu.cnQQ:530671341第三章整地机械Scarificationmachine1轻工与农业工程学

院第一节、引言（introduction）第二节、圆盘耙(discharrow)第三节、旋耕机(RotaryTiller/rotarycultivator)第二章土壤耕作机械Soiltillagemachine2轻工与农业工程学院第一节、引言（introduction

）1、整地机械概述2、整地的农艺要求3、整地机械类型3轻工与农业工程学院1、整地机械概述整地作业包括耙地、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种床。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。4轻工与农业工程学院2

、整地的农艺要求旱田整地的农艺要求：1.地表平整，无沟垄起伏；2.表层松软，下层密实；3.作业深度符合要求，均匀一致；4.不漏耙、不漏压。水田整地的农艺要求：1.耙后土壤松碎，起浆好；2.能覆盖绿肥；3.田面平坦而无沟垄。整地机械根据作业特点和使

用范围的不同，有许多不同的结构形式，最常用的整地机具有圆盘耙、水田耙、钉齿耙和镇压器。5轻工与农业工程学院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，钉齿耙目前多用于畜力作业，圆盘耙和悬耕

机用于机械化作业较多。3、整地机械类型6轻工与农业工程学院悬挂圆盘耙3、整地机械类型牵引圆盘耙按照挂接形式分：重型\宽幅3m以上\大圆盘\100马力以上.轻型/中型/耕幅2m以下/小圆盘/70马力以下7轻工与农业工程学院弹齿耙3、整地机械类型按耙齿结构分：钉

齿耙用于犁耕后平整地面，破碎地表的土块或板结层，以减少水分蒸发；也可用于覆盖撒播的种子和肥料，以及苗期除草、疏苗等。耙深5～6厘米。耙齿断面有方形、圆形、椭圆形、菱形和刀形。适用于草原和牧场更新，可将杂草根系刨出地表。8轻工与

农业工程学院3、整地机械类型镇压器9轻工与农业工程学院旋耕、镇压、耙地联合作业机在工作3、整地机械类型10轻工与农业工程学院水田耙1.轧辊2.悬挂架3.耙架4.缺口圆盘耙组网状耙1.前耙组2.中间耙组3.后耙组4.牵引架5.连接链条3、整地机械类型11轻工与农业工程学院镇压器配合联合播种机在

工作3、整地机械类型12轻工与农业工程学院旋耕机系列——卧式旋耕机和立式旋耕机3、整地机械类型13轻工与农业工程学院1、圆盘耙简介2、圆盘耙类型3、圆盘耙型号的表达方式第二节圆盘耙4、圆盘耙的作用与构造5、圆盘耙片工作分析和参数确定6、圆盘耙的受力

分析14轻工与农业工程学院1、圆盘耙简介圆盘耙始于40年代，是替代钉齿耙的主要机具之一，目前国内外广泛采用，其主要特点：被动旋转，断草能力较强，具有一定切土、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。15

轻工与农业工程学院①牵引式主要是重型耙，因机体结构庞大而笨重，悬挂困难。有利于发挥拖拉机的牵引功率，适于大地块。2、圆盘耙的类型1）按与动力的连接方式分：16轻工与农业工程学院②悬挂式多为中、轻型，机组配置紧凑，操作方便，运输灵活，适于各种地块。③半悬挂式兼

有牵引式和悬挂式的优点。2、圆盘耙的类型17轻工与农业工程学院2）按耙片的直径分：2、圆盘耙的类型类型轻型圆盘耙中型圆盘耙重型圆盘耙单片机重（kg）15~2520~4550~65耙片直径（mm）460560660耙深(cm)101418

每米幅宽的牵引阻力（kN/m）2~33~55~8适应范围适应于壤土的耕后耙地，播前松土，也可用于轻壤土的灭茬适应于粘壤土的耕后耙地，也可用于壤土以耙代耕适应于开荒地、沼泽地和粘重土壤的耕后耙地，也可用于粘壤土以

耙代耕18轻工与农业工程学院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。2、圆盘耙的类型19轻工与农业工程学院①对置耙优点：左右耙组的侧向力互相平衡，机组配制紧凑，偏角调节方便，在地头可左右转弯。缺点

：耙后地表不够平整，有漏耙现象，两侧留有耙沟。②偏置耙具有一组左翻耙片和一组右翻耙片。前后串列进行工作，牵引线偏离耙组的中心线适于在树枝低悬的果园中作业。结构简单，作业中没有漏耙现象，两侧不留耙沟。作业中只宜单向转弯。abcd4）按耙组的配置方式返回2、圆盘

耙的类型20轻工与农业工程学院3、圆盘耙型号的表达方式型号的组成：1B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)21轻工与农业工程学院型号全称：QX——轻型悬挂耙JX——中型悬挂耙J——中型耙Z——重型耙3、圆盘耙型号的表达方式22轻工与农业工程学院4、圆盘耙的

作用与构造犁耕后的碎土和平地；也可用于搅土、除草、混肥；收获后的浅耕、灭茬；播种前的松土；播种后的盖种等。1）作用23轻工与农业工程学院2）组成耙组、耙架、牵引架、偏角调节装置等。耙组耙架牵引架偏角调节装置4、

圆盘耙的作用与构造24轻工与农业工程学院4、圆盘耙的作用与构造25轻工与农业工程学院（1）耙组耙组是圆盘耙的主要工作部件，由5～10片圆盘耙片穿在一根方轴上，耙片之间用间管隔开，保持一定间距，最后用螺母拧紧、锁住而成。

如图2-47，耙组通过轴承及其支座与梁架相连接，工作时所有耙片随耙组一起转动。每个耙片的凹面都一个刮土板，安装在刮土器横梁上。耙片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。4、圆盘耙的作用与构造26轻工与农业工程学

院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。4、圆盘耙的作用与构造27轻工与农业工程学院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。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、圆盘耙的作用与构造28轻工与农业工程学院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。4、圆盘耙的作用与构造29轻工与农业工程学院5、圆盘耙片工作分析和参数确定①耙片偏角1）耙片偏角及工作过程圆盘耙的工作圆盘通常是球面的一部分。作业时，其回转平面（刃口平面）垂直于地面，并与机器前进方向成α角，即：偏角为α。②偏置量耙

组中心偏离拖拉机中心的横向距离。耙片偏角指耙片回转平面和机组前进方向之间的夹角。③工作过程耙片滚动前进时，在重力和土壤阻力作用下切入土中，并达到一定的耙深。30轻工与农业工程学院当α↓，推土、铲草、碎土和翻土等作用↓，入土性能↓，在一定的范围内，α↑，上述作用↑。

故在设计圆盘耙时，应根据圆盘耙的类型选择不同的偏角，并应有一定的调节范围，以适应不同的土壤情况和作业要求。如图，耙片从A点运动到C点回转一周的复合运动可分解为：由A→B的滚动和由B→C的移动。在滚动中耙片刃口切碎土块、草根及作物残茬。在移动中，由于耙片刃口和曲面的综合作用，进行推土、铲草、碎土

、翻土和覆盖。从而完成整地要求。5、圆盘耙片工作分析和参数确定31轻工与农业工程学院5、圆盘耙片工作分析和参数确定耙片参数主要表现在两个水平截面内，即通过球心的水平截面AA和距离沟底的高度等于设计耙深a的水平截面BB。2）圆盘耙片的参数确定32轻工与农业工程学院

在截面A—A上：D—耙片直径α——耙片偏角R—球面曲率半径φ——扇形半角ε——隙角i——刃角ω——刃面角δ——耙片厚度在截面B—B上：Da——截面B—B上的耙片弦长ia——工作刃角ωa——工作刃面角εa——工

作隙角33轻工与农业工程学院（2）圆盘耙片的结构参数和基本计算a）耙片直径：D=kamax式中：k——经验系数，4～6；amax——最大设计耙深，cm；b）圆盘球面半径：R=D/2sinΦ式中：Φ—耙片球面的球心角，21～27°5、圆盘耙片工作分析和参数确定c)耙片上各角度的确定及相互关系①

刃角i：在保证耙片刃口强度和制造工艺允许的条件下，刃角应应尽量取小值，以减少切土阻力。i角常取范围：14°30'～22°。34轻工与农业工程学院②耙片的工作隙角εa工作隙角εa是在地表平面与圆盘的截面上，刃面

线与前进方向所成之角。εa较大时，圆盘易于入土。εa取正值时，耙片刃口和沟墙形成线接触，便于切土、入土和切断草根，而且阻力小。对于干硬土壤，εa宜取正值。εa取负值时，耙片刃面与沟底和沟墙接触，能增加承压面，有利于压碎土块；在松软地面上工作，有控制耕深不致过大的作用，且可平衡部分侧向力。5、圆盘

耙片工作分析和参数确定35轻工与农业工程学院aaaatgkktgaDaDtgi12)(2−=−=−=−=各角度间的关系,由图知：α、i、和εa可在一定范围内选取，由②式求得ωa，并代入③式求得ω，再代入①求

出φ角，将φ代入即可求出曲率半径R。①②③sin2DR=5、圆盘耙片工作分析和参数确定36轻工与农业工程学院5、圆盘耙片工作分析和参数确定d）耙片的厚度δ和耙片形状在保证强度的条件下，耙片厚度δ应尽量取小值，以减轻重量。一般δ=(0.008～0.012)D，对重、中、轻型圆盘耙，其厚度分别为5m

m、4mm、3mm。耙片形状有普通圆盘和缺口圆盘两种。缺口耙片的外缘有6～12个三角形、梯形或半圆形缺口，其切碎土块和残茬的能力较强，入土性能较好。37轻工与农业工程学院e）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。4、圆盘耙片工作分析和参数确定38轻工与农业工程学院在横断面内的耙片对土壤的

影响区域形状如下：工作时，从横断面看为一椭圆形，由于b存在，相邻两圆盘加工后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有很大影响，必须找到既不漏耙又不堵塞的耙片轴向安装间距。4、

圆盘耙片工作分析和参数确定39轻工与农业工程学院由图所知：b=DhtgαDh——耙片盘面在凸起高度处的耙片弦长，Dh=？，其大小可通过沿耙片轴向的投影辅助图获得。4、圆盘耙片工作分析和参数确定40轻工与农业工程学院hAFBCDhD∵△ABC∽△ACF∴h（D－h）=Dh2/4，又

∵b=Dhtgα∴b=2√h（D－h）tgα4、圆盘耙片工作分析和参数确定/2/2hhDDhDh−=BCACACCF=41轻工与农业工程学院∴b=2√h（D－h）tgα注意：该公式只是考虑了漏耕的问题，没有考虑

堵塞的情况，所以假设有以下的情况：设：hmax≤a/2，D=kamax=（4～6）amax，取平均值k=5，α=14°～23°，取α=20°，a=180mm，D=460mm，h=a/2=180/2=90mm，则有b=132mm。4、圆盘耙片工作分析和参数确定42轻工与农业工程学院b=13

2mm可以吗？4、圆盘耙片工作分析和参数确定43轻工与农业工程学院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。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）a4、圆盘耙片工作分析和参数确定44轻工与农业工程学院如果该经验公式与前面已经求得的不产生漏耙现象的耙片最大轴向安装间距：b=2√h（D－h）tgα等价的话，这是最希望出现的结果，这样

理论与实践也得到了统一；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。4、圆盘耙片工作分析和参数确定45轻工与农业工程学院验证结果表明，不产生漏耙的条件与不

产生堵塞的条件不能同时满足，即出现了二种结果：不漏耙b≥（1.5～2）a不堵塞这是农机具设计和使用中常出现的矛盾！4、圆盘耙片工作分析和参数确定b≤2tgα)(hDh−46轻工与农业工程学院问题措施1、如何解决这一

矛盾？2、取中间值？1、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，保证耙组能入土且不堵塞（但可能漏耙）。2、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。4、圆盘耙片工作分析和参数确定47轻工与农业工程学院措施结论：在实际生产过程中所应用的圆盘耙通常均为双列耙。4、圆盘耙片工作分析和参数确定48轻工与农业工程学院5、圆盘耙的受力分析圆盘耙工作时，作用在耙组上的外力除重力、牵引力外，还

有土壤对每个耙片的阻力。一般认为土壤阻力集中作用与耙组中间耙片上。作用在球面圆盘工作面和刃口上的土壤单元阻力，不可能合成为单一的合力。但可以简化为空间互不相交的两个力。阻力R1的作用线位于圆盘的刃口平面内，与水平面成ψ角，并可近似地认为通过

圆盘中心。阻力R2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通过回转轴的铅垂面内。如下图所示：1.耙组的受力分析49轻工与农业工程学院yzR2R1oVmyxαoR2oψxz耙片受力5、圆盘耙的受力分析50轻工与农业工程学院5、圆盘耙的受力

分析如图所示，阻力R1在x′oz平面内分解为Rz和Rx′，Rx′位于水平面xoy内，将阻力R2简化至圆盘轴心O，则Rx′和R2可以合成为Rxy，Rxy又可沿前进方向和侧向被分解为Rx和Ry。阻力R2经过简化后得到一附加力偶MN，这样，作用于耙组上的土壤阻力

R1和R2即被分解为Rx、Ry、Rz三个分力和一个力偶MN。MN51轻工与农业工程学院sin(),sin()yxzxtgnctgmRnRRmR=+=+==令：则：由上图知Ry、Rz与Rx的关系为：5、圆盘耙的受力分析52轻工与农业工程学院通过耙

片的六分力测定可以得到比例系数n和m的值。Rx为圆盘耙牵引阻力的水平分力，可由试验测定，选用适当的n和m值，即可据Rx求出Ry和Rz。Rz与机重相平衡，当土壤干硬，而且调整耙偏角还达不到所要求耙深时，则需在耙组上增加配重。力偶MN=R2•Z，使耙组的凹面端入土较深。在设计时，可适当配置机具的重

心（包括增加配重）而加以克服，或安装控制装置，使凸面趋深，凹面趋浅。5、圆盘耙的受力分析53轻工与农业工程学院（2）圆盘耙组水平面内的平衡。5、圆盘耙的受力分析①对置圆盘耙如图所示，在工作中，前列耙组的合阻力R1和R2大小相等，后列耙组的合

阻力R3和R4大小相等，其方向均对称与牵引线。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P相平衡。54轻工与农业工程学院结论：由于左右耙组对称，合力位于中心线上，并与牵引线一致。左右耙组的侧向力相互抵消，因而不存在偏

牵引问题，在水平面内自动平衡，所以这种对置耙具有很好的稳定性。5、圆盘耙的受力分析55轻工与农业工程学院5、圆盘耙的受力分析②偏置圆盘耙偏置耙工作时，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，此二力作用线交于H点，在平衡状态下，牵引力P的作用线通过点H，且P=R12。当R1=R2时，其合阻力R12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点且与前进方向平行的F0点上，若牵引点选择不当，则牵引力和土壤阻力的作用线不共

线，从而使偏置耙产生转动力矩，耙组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。由于前列耙组在未耕地，后列耙组在已耕地工作，当前后耙组偏角相同时，将会出现R1>R2，这在坚硬土壤上更为明显。为使前后耙组的阻力接近相等，设计或调整时应使α

1<α2。56轻工与农业工程学院结论：对于偏置圆盘耙，由于其结构布局的不对称，前组和后组阻力作用线的交点H偏于一侧（如图）,若牵引线通该点则稳定性好，故牵引此种耙工作时，拖拉机的位置可偏于一侧，而耙的位置则偏于另一侧。5、圆盘耙的受力分析57轻工与农业工程学院5、圆

盘耙的受力分析偏置耙上耙组纵向距离对受力平衡的影响◆前后耙组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F从移到F′，才能使耙组保持原有偏角工作，并获得平衡。58轻工与农业工程学院偏置耙的偏置量e（牵引点F0

与耙组中心的横向距离）是设计中一个很重要参数。由图知：xxyyyFRRRLRRLeM2122121)(00++−==则无偏牵引时，R1y=R2y则2212yxxLReRR=+5、圆盘耙的受力分析59轻工与农业工程学院2()/2NMDaR=−使耙组凹端耙深加大，而凸端耙深减

小。为此，耙组重心常配置的靠近凸端，或对凸端加压或用吊干将凹端上拉。（2）圆盘耙在垂直面内的平衡：圆盘耙组在垂直面内的受力如图，主要有重力G、土壤对耙组垂直分力Rz、土壤对耙组轴向反力R2。由于R2力作用在圆盘耙片下面相当低的位置，而平衡力则通过轴承作用在耙组中心线

上，因而形成了一附加力矩'2R5、圆盘耙的受力分析60轻工与农业工程学院圆盘耙的阻力是以每米工作幅宽的阻力来计算。BRk=(N/m)式中：k——圆盘耙的单位阻力，N/mR——圆盘耙的牵引阻力，NB——圆盘耙的工作幅宽，mk值范围轻

型圆盘耙k=2500~3000中型圆盘耙k=3000~5000重型圆盘耙k=5000~8000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，要减小阻力，应使耙片技术状态良好，偏角调整合适，并适时耙地。2、圆盘耙的阻力5、圆盘耙的受力分析61轻工与农

业工程学院第三节旋耕机1、旋耕机简介2、旋耕机的类型与一般构造3、旋耕机的工作过程4、横轴式旋耕机械的理论分析5、刀齿类型及排列6、旋耕机的功率消耗与配置7、横轴式旋耕机组总体分析62轻工与农业工程学院1、

旋耕机简介旋耕机是一种由动力驱动工作部件以切碎土壤的耕作机具。兼有耕翻和碎土功能，一次作业即能达到土碎地平的效果，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，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，避免了拖拉机由于受附着力的限制，功率不能充分利用的问题。因此，用旋耕机耕地可大大缩短耕整地的时间，有利于抢农时和提高功效。缺点是功率消耗大，耕层较浅，翻盖质量差。63轻工与农业工程学院一、特点：1.

切土、碎土能力强；2.综合作业质量高，一次作业能达到犁耙几次的效果，且能抢农时，节省劳力；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；4.机组通过性好；5.耕深较浅，田12~16cm，水田14~18cm。6

.地表植被覆盖性差。1、旋耕机简介64轻工与农业工程学院2、旋耕机的类型与一般构造按旋耕刀轴的位置可分为横轴式（卧式）立轴时（立式）斜轴式按刀轴传动方式可分为中间传动式侧边传动式侧边齿轮传动侧边链传动⚫类型:也可分为悬挂式、牵引式和半悬挂式。65

轻工与农业工程学院2、旋耕机的类型与一般构造卧式旋耕机图2－88是钉齿式旋耕机。钉齿为一直圆钢制成，沿辊轴直径方向180°贯穿并予以固定。66轻工与农业工程学院图2－89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。2、旋耕机的类型与一般构造6

7轻工与农业工程学院还有一种新型水平横轴式旋耕机，其刀齿不需额外动力驱动，而由旋耕刀辊自身驱动，如图所示，该旋耕机有一前一后两个刀辊。工作时机组前进，前刀辊刀齿入土后，土壤阻力迫使前刀辊转动并通过链条带动后刀辊旋转。利用链传动的速比关系，后刀辊的转速比前刀辊快约三倍。后刀辊的刀齿将

土壤弄松碎并向后抛送。前刀辊因要带动后刀辊工作，所需扭矩较大，致使入土的刀齿在土中产生向前的局部滑移。这种滑移现象的实际效果是前刀辊的刀齿一方面向前耕松一些土壤，另一方面获得扭矩驱动后刀辊旋转。而前刀辊将土壤弄松成大

土块，也使后刀辊的负荷减轻。对于土质不同和耕作要求不同时，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。2、旋耕机的类型与一般构造（特殊）68轻工与农业工程学院2、旋耕机的类型与一般构造（特殊）69轻工与农业工程学院2、旋耕机的类型与一般构造（特殊）70轻工

与农业工程学院2、旋耕机的类型与一般构造（特殊）立轴式旋耕机71轻工与农业工程学院立式旋耕机：2、旋耕机的类型与一般构造（特殊）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深耕，一般都能达到30～35cm，较深的能达到40～50cm，而且可使整个耕层土壤疏松细碎，但前进速度较慢。72轻

工与农业工程学院上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）。它的叶轮象一个竖立着的船用螺旋桨，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耕沟。因其向一侧抛土，故侧向力较大。工作幅宽约等于叶轮的外缘直径，耕作的

最大深度可略大于叶轮高度。一般耕深20～30cm。2、旋耕机的类型与一般构造（特殊）73轻工与农业工程学院图2－96所示的这种立轴爪式旋耕机是英国人所制，他们称为“Gyro-tiller”。两个转盘相对旋转，刀齿位于转盘周边，轴向固定（略微前倾），一般耕深

30～50cm。2、旋耕机的类型与一般构造（特殊）74轻工与农业工程学院2、旋耕机的类型与一般构造（特殊）图2－97所示是日本常用的立轴刀笼式旋耕机。2～5个倾斜的窄条形刀片构成一个圆形刀笼旋转切土。刀笼高度约30～35cm，一般耕深20～30cm。75轻工与农业工程学院2、旋耕机的类型与一般构

造（特殊）立轴转齿式旋耕机：转子为由两个钉齿构成“门”字形。多个转子横向排列。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。安装时，相邻转子的“门”形平面均互相垂直，以避免干扰，并使相邻钉齿活动范围有较大的重叠量以防止漏耕。由于钉齿的圆周速度比机器前进速度要大

得多（2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。76轻工与农业工程学院2、旋耕机的类型与一般构造悬挂式旋耕机77轻工与农业工程学院牵引式旋耕机2、旋耕机的类型与一般构造78轻工与农业工程学院2、旋耕机的类型与一般构造（特殊）图2－91所

示为梳齿式旋耕机。将多个齿棍纵向固定在扭曲的人字形长刀片上。碎土性能好，且沟底平坦。图2－90是滚笼式旋耕机。旋转滚筒由若干个笼形部件沿轴向排列组成。用于水稻插秧前平整田面。有较好的耥平和起浆效果。79轻工与农业工程学院本图所示的转柄旋耕刀能将切下的

土成形垡片翻转约180°，它的刀柄装在与刀轴一起旋转的套管上，套管的里面还有一个静止的心轴。心轴有导槽，锄柄上的横销嵌入导槽中。当旋耕刀切下土块并将其带到一定高度时，刀柄上的横销就碰到导槽的斜凸部分，迫使刀柄偏

转。于是刀面侧倾将土块翻转落下。2、旋耕机的类型与一般构造（特殊）还有几种有翻土功能的旋耕刀，如下：80轻工与农业工程学院带有弹性拖板的旋耕刀。当刀片切入土中时，弹性拖板随切缝弯曲进入缝中，将切下的土块托带到后方一定高度然后弹

片伸直使土块翻转落下。2、旋耕机的类型与一般构造（特殊）81轻工与农业工程学院带有托土板的旋耕刀盘。当刀齿切下土块时，托土板正好托住土块的上端将其送到后方翻转落下。2、旋耕机的类型与一般构造（特殊）82轻工与农业工程学院2、旋耕

机的类型与一般构造（特殊）83轻工与农业工程学院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、罩壳等组成。1、旋耕机机架呈矩形，由前梁(左、右主梁)、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。2、刀轴和刀片刀轴和刀片是旋

耕机的主要工作部件，刀轴由无缝钢管制成。轴的两端焊有轴头，用来和左右支臂销连。刀轴上焊有刀座(图a)或刀盘(图b)。2、旋耕机的类型与一般构造84轻工与农业工程学院侧边传动中间传动2、旋耕机的类型与一般构造变速箱传

动箱3、传动部分85轻工与农业工程学院3、传动部分刀轴转速：198～275rpm2、旋耕机的类型与一般构造86轻工与农业工程学院4、耕深控制装置滑撬式：安装在机架底部，调节其与刀铀相对距离，改变耕深。滑撬还起限深作用，一般用于水田

作业。限深轮式：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。液压悬挂式：一般用位调节方式限定耕深，所以没有限深装置。2、旋耕机的类型与一般构造87轻工与农业工程学院图为曲刃弯刀式旋耕机，主要由机架、传动系统

、旋转刀轴、刀片、耕深调节装置、罩壳等组成。刀轴和刀片是主要工作部件，由拖拉机动力输出轴来的动力经万向节传给中间齿箱，再经侧边传动箱驱动力轴回传。3、旋耕机的工作过程88轻工与农业工程学院4、横轴式旋耕机械的理论分析各种驱动式耕耘机械，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。下面着重对目前使用较为广泛的横轴类旋耕机械的有关理论进行一些分析。89轻工与农业工程学院1）刀齿运动轨迹方程旋耕机刀片铣切土壤时，刀片的绝对运动是由机组的前进运动与刀轴的回转运动所合成。设坐标原点O为刀轴中心的起始位

置，X轴以机组前进方向为正，Y轴以耕深向下方向为正。刀片回转角速度ω与拖拉机驱动轮回转方向相同。4、横轴式旋耕机械的理论分析90轻工与农业工程学院cossinsincosmxmyXVtRtYRtVVRtVRt=+==−=ωY

XOA2A1M1M2α'1M'2MM0(X,Y)MVm刀片端点的瞬时速度为：222222222(sin)sin2sinxymmmVVVVRtRtVRRVt=+=−+=+−4、横轴式旋耕机械的理论分析91轻工与农业工程学院0sin

00()xmmmRaVVRtVRRVRa−−−−令为保证刃口切土，并向后抛土，则必须使刀片刃口向后的分速度，即：由上式可以看出，ωt在[0，π/2]，轨迹向下向后，所以只要在开始切土时满足Vm<ω(R-a)，就能使整个切土过程正常进行。2）主要工作参数分析（1）合

理切土条件合理切土条件：一般vm=0.5～1.5m/s,刀片端点的切线速度v=3～8m/s。4、横轴式旋耕机械的理论分析92轻工与农业工程学院()(1)uRmmmmvuVRaaRRVuaRuV=−−⎯⎯⎯⎯→=−=令由为旋耕速比。（2）刀片的工作深度由上式可看出：R↑a↑。

但扭矩↑，结构↑，功耗↑一般R＝215、245、260mm。uVm↓，a↑，但u↑，扭矩↑，结构↑，功耗↑Vm↓，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。一般旱田a=12～16cm，水田a=1

4～18cm。4、横轴式旋耕机械的理论分析93轻工与农业工程学院刀片沿前进方向在纵垂面内所切下的土块厚度称为进切量。ZVZnVtVSmmm260===,190~280210~12mnSnZnrpmZVSScm==由上式知：，，切土细碎，但随功

耗，若，刀片间距变小，易堵塞。一般地，，，，但生产率进切量不宜过大，一般为（3）切土节距（刀片进切量）4、横轴式旋耕机械的理论分析94轻工与农业工程学院旋耕机耕作过后的沟底凸起高度，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，残留在耕层底部的

凸起部分的高度。)sin()sin()sin()sin(−=−−=−−=−−=uVRuRVRVRtVRxmmmmc（4）沟底凸起高度=sin数值不大时，可认为当4、横轴式旋耕机械的理论分析95轻工与农业工程学院'2cos(1)(1)21co

s2(1)2(1)cSxmmcyRRmmVVSxRRuuSSyRVVRRuu==−=−⎯⎯⎯→=−=⎯⎯⎯⎯⎯→=−−−即：由上式可以看出，S↓，y↓，Vm/u↓，y↓，一般y<0.2a4、横轴式旋耕机械的理论分析96轻工与农业工程学院1）刀

片类型与结构工作时，先由侧切刃纵向切削，即先由离轴心较近的刃口开始切割，然后由近及远，最后由正切刃横向切开土垡。这种切削过程，可以把土块、杂草等压向未耕地，由于坚硬未耕地支持切割，并在回转过程中向外运动，易于切断和滑脱，不致缠草，这种刀片对土壤的适应

性强。a.弯刀（铊形刀片）由前端部和侧切部构成，分左、右弯刀，刃口含正切刃和侧切刃两部分，正切刃口较宽，有较大的滑切能力。5、刀齿类型及排列2023/7/497轻工与农业工程学院刃口由侧切刃和正切刃组成，两个直线刃口相交成90°左右，

工作时，先由正切刃横向切割土垡，然后侧切刃逐渐切出土垡断面。这种刀也易缠草，但刀身较宽，刚性好，有较好的砍切能力，我国很少采用。b.凿形刀（钩形刀）刀片的正面为较窄的凿形刃口，有较好的入土能力，所用动力小。工作时，首先入土切开土垡，然后在刀身作用下使土垡破碎，碎土作用较强，但易缠草

，主要用于板结土壤的水田耕作；在潮湿粘重土壤中耕作时漏耕严重。5、刀齿类型及排列弯形刀片钩形刀片直角刀片98轻工与农业工程学院弯刀刃口由曲线组成，包含正切刃和侧切刃两部分。2）弯刀设计a.侧切刃的设计能由近及远切土，并具有良好的滑切性能（即耕耘

阻力小、不缠草的要求）所谓由近及远切土，即切土时离转动中心较近的点先接触地表，这样可以将草茎压向硬土，进行有支持切割。所谓滑切，是指被切物体沿刃口切向有滑移运动的切削过程。侧切刃口曲线应满足下述要求：5、刀齿类型及排列99轻工与农业工程学院如图所示，设

刀片刃口曲线上任一点m处有一根茎，取根茎m为脱离体，aa为m点的运动轨迹曲线，过m点作侧刃的切线AA′,作轨迹曲线的切线BB′，则滑切角τk为AA′与BB′的夹角。假定旋耕刀片作用于根茎的法向力为N，将N分解为沿切线AA的分力T和沿切线BB的分力P。当T大于根茎对

刀刃的摩擦力F时，它将沿刃口曲线滑移，从而被切断或脱离刀刃。故滑切条件为T>F。5、刀齿类型及排列100轻工与农业工程学院5、刀齿类型及排列,(90)90kkkkTNctgFNtgctgtgtgtg==−−τk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角定义为滑切角。当τs>φ时，刃口有滑切作用。101轻工与农业工程学院r——侧刃上任一点的旋转半径r0——侧刃的起始半径φ——位置角K——常数r0b)刃口曲线形状的选择：①阿基米德螺线（等进螺线）目前我国和日本都采用阿基米德螺线的一段作标准

的侧刃曲线。其方程为：0rrk=+5、刀齿类型及排列rφ0φ102轻工与农业工程学院②正弦指数曲线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r0——侧刃的起始半径φ——位置角K——常数τs0——侧切刃起始半径处的滑切

角正弦指数曲线可利用不同的τs0和K，得到性能不同的曲线。000sin()sinssKrr+=5、刀齿类型及排列103轻工与农业工程学院c)正切刃及正切面正切刃及正切面的形状应保证弯刀具有良好的切土、抛土性

能和沟底平整，以减少冲击和功耗，且应具有滑切作用。因此，正切刃口曲线应位于刀辊的圆柱面上，即在侧视图上投影为圆弧。正切刃与侧切刃之间用光滑曲线过渡。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。5、刀齿类型及排列104轻工与农业工程学院⑴正面刀刃幅宽bb的大

小影响旋耕机的工作质量和功率消耗。若b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b值不宜过大。我国系列刀刃幅宽有46、50、55mm三种。50mm为统一弯刀的幅宽。⑵磨刃双面磨刃，磨刃宽度为12mm，刃厚0.5～1.5mm。d)弯

刀的其他参数5、刀齿类型及排列105轻工与农业工程学院又因3)旋耕机刀片配置：为使作业过程避免漏耕和堵塞，刀轴受力均匀，刀片在刀轴上的配置应满足下述要求：1.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，以达碎土质量好，耕后沟底平整；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，在同一相位角，必须是一把刀入土，以保证工作稳定性和刀轴负荷均匀；3.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；4.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。一般刀片按螺旋线规则排列（如图）5、刀齿类型及排列106轻工与农业工程学院5、刀齿类型及排列107轻工与农业工程学院qptfnNNNNNN=++++式中：N——旋耕机的总功率消耗；Nq——切土功率消

耗，42%；Np——抛土功率消耗，40.5%；Nt——机器前进功率消耗；Nf——传动及摩擦功率消耗,6.8%；Nn——克服土壤水平反力的功率消耗，6.8%。在旋耕机的总功率消耗中以切土和抛土功率为主，占总功率的70%～80%。1）旋耕机的功率消耗6、旋耕机的功率消耗与配置108轻工与农业工程学

院2)总体配置旋耕机工作幅宽应根据配套拖拉机功率的大小、旋耕比阻、耕深要求等来确定。如果工作幅宽大于拖拉机的最小轮距，可采用对称配置方式；如果工作幅宽小于拖拉机的最小轮距，则可采用偏置配置方式。H—外缘宽L—轮距b—耕幅C——偏置量

6、旋耕机的功率消耗与配置109