第三章 犁耕原理与犁面形成.ppt

第二节 犁体曲面的 形成原理 * 第三章 犁耕原理、犁面形成 * 第二节 犁体曲面的形成原理 第一节 犁耕原理 耕地的主要任务是碎土、翻土和覆盖残茬。这些任务均由犁体来完成。为了阐明犁体的工作过程，首先分析 两面楔沿水平方向运动对土壤的作用。如下图所示 目前，我国常用的铧式犁的土垡运动过程大致有滚垡、窜垡和滚窜结合三类。 二、土垡运动过程及宽深比的确定 （二）土垡宽深比 （一）土垡的翻转 一、三面楔的工作原理 对于凝聚性小的砂土和砂壤土，土壤在两面楔作用下发生破裂，主要是由于楔刃的直切和楔面上土垡受挤压所致。随着压力增大，土垡应力增大，当应力达到破坏极限时，即出现剪切裂纹，其方向约垂直于工作面AB，并与水平面成ψ角。土垡沿AB面上升而渐裂成梯形，若楔子入土较浅，出现剪切裂纹较密而梯形土块较小。（如图b） 对于粘性土壤，土垡在楔子作用下所产生的破裂主要是由于楔刃的直切和楔面的撕裂所致。(如图示)当楔子开始切入土中时，在楔刃前方出现裂纹，当楔子继续前进，裂纹扩大并向上延伸，直达地表，形成不规则的土块。 对于潮湿的粘性土壤，在楔子作用下土垡虽出现裂纹，但由于这种土壤有较大的塑性，当土垡沿楔面运动时，裂纹会逐渐弥合，而不能形成土块。 楔子在土壤中的位置不同，它对土壤的作用也不同，下图分别表示两面楔的起土、侧向推土和翻土作用及三面楔对土壤的作用。 返回 两面楔和三面楔对土垡的作用 侧向推土 起土 翻土 早在1832年，意大利的兰姆勃洛新(Lambru Schini)和里德尔费(Ridolphi)就提出了滚垡型犁体的假想翻转过程。他们将土垡抽象为呈矩形断面的土垡条，在翻转过程中，把土垡断面形状看作是既不变形又不破裂的刚体。因此，将犁面抽象为由垂直于以矩形断面的土垡条的一棱边为轴线的直元线，在其作等距移动和等速转动时而形成的曲面。这样的土垡翻转过程称为“假想土垡翻转过程。” （一）土垡的翻转（假想土垡翻转过程） 土垡在回转过程中，通过直立状态，然后在犁翼作用下继续绕点C’回转，最后靠在前一行程的土垡上。如图示： “假想土垡翻转过程”中的假定： 土垡断面（矩形）在翻转中：①不变形； ②不破裂； ③无侧移。 其工作过程为： ①切垡 铧刃和径刃分别沿水平面和垂直面切出土垡的底面和左侧面，其耕宽为b,耕深为a； ②推垡 被切出的土垡在铧面和犁胸的作用下，左边被抬起，绕右下角D点回转； ③翻垡 滚 垡 过 程 ①相邻土垡支承点D 和D 之间的距离等于耕宽b；②翻转后土垡的棱角C 或C 必然位于地表的水平线CC 上；③土垡表面与沟底的倾角为δ。即土垡自初始位置Ⅰ翻转至终了位置Ⅲ所翻转的角度为180°- δ。 由于假定土垡在翻转过程中不变形、无侧移并且始终绕一棱角转动，所以每一土垡在翻转后均保持确定的几何位置，即： 土垡铺放位置 返回 在耕地作业中，有时已经翻转的土垡，并不能稳定地铺放在前一土垡上面，而是当犁体通过后，被翻过的土垡又重新翻回到犁沟中，这种现象称为回垡。 （二）土垡宽深比K 下面分析临界状态（如上图b所示） 因此，要使土垡稳定铺放，宽深比应大于1.27 ∵ △BCD∽ △DA’D’ ∴ 设临界宽深比 则有 整理得 解之得： K=1.27 临界覆土角 K=1，C 南方水田有晒垡要求，希望暴露在空气中的土垡表面积最大，即m+n最大。 返回 ㈠几个概念： ㈡水平直元线法形成犁面的原理 ㈢倾斜元线法形成犁面的原理 ㈣曲元线法形成犁面的原理 一、犁面形成原理 二、水平直元线犁面的设计方法 坐标面有三个，所得的相应剖面曲线族也有等高、纵剖、横剖三组。习惯上纵剖曲线族又称碎土曲线族；横剖曲线族有称翻土曲线 族。 返回 犁面可以看作是由直线或曲线在空间按照一定的规 律运动而成， 这些构成犁面的直线或曲线称为元线。 元线： 元线在空间的运动，可由直线、曲线或平面来控制，这些控制元线运动规律的几何要素称为~。 导线、导面： 样板曲线： 用一条垂直于铧刃线的平面剖切犁面所得的交线，称为~。 导曲线： 水平直元线犁体曲面的准线，是样板曲线族中的一条，称为~。 剖面曲线族： 利用平行于坐标平面的一组平面剖切犁体曲面，所得交线即为~。 倾斜直元线法形成犁面的原理是以直元线AB的端点P，沿准线CD，按与三个投影面的夹角成一定规律运动所形成的曲面。如图示 返回 水平直元线法形成犁面的原理就是以直元线MN沿准线AB运动，并始终平行于水平面，且不断改变直元线MN与W平面（即沟墙平面）的