农业机械化设计第章 犁体外载.pptVIP

* 第四章 犁体外载 * 第四节 犁的牵引阻力、影响阻力的因素和减 小阻力的途径 第一节 犁体外载的特点、研究目的及方法 第二节 外载测定方法及装置 第三节 犁体外载测定结果 在犁耕过程中，犁体对土壤产生切割、推移和翻抛作用，引起土壤对犁体的反作用力。 （即在耕作过程中，土壤施加于犁体上的阻力） 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 1.特点：由于犁体是一个形状复杂的物体，作用于犁体上的力包括作用 在犁铧、犁壁以及犁侧板上的力。 犁体外载是一个空间非汇交力系，不能简化为一个力；犁体外 载是时间的随机函数。 2.研究目的： ⑴为犁面设计和改进及减小犁的阻力提供依据； ⑵为犁耕机组的配套设计和使用提供依据； ⑶为犁的零部件结构强度计算和疲劳寿命试验提供依据。 3.表示方法：由于犁体曲面的非对称性和曲面形状的不规则，作用在犁面 上的单元阻力是一个空间任意力系，不能合成为一个力。 向理论铧尖简化的六个分量 ⑴六分力法：将犁体外载放在空间坐标系中，将X、Y、Z三个方向测得的外载用其对某简化中心（铧尖）的主矢量的三个分量Rx、Ry、Rz和主矩的三个分量Mx、My、Mz来表示. ⑵三坐标平面法：是将外载用三个坐标平面内的分阻力表示。即在 六分力的基础上，将各坐标平面内的分力进行合 成，使其成为一个单一的合力。 力的大小为： 力的方向为： 作用线位置可用简化中心的垂距表示： ⑶力螺旋法：将犁体外载用一个力和垂直于该力的一个力偶表示。 即在六分力的基础上，将犁体外载进一步变换为作用于 某点（如铧尖）上的一个主矢量R和一个主矩M。它们 的模和方向余弦分别为： 作用在犁体曲面上的力螺旋 三种方法中，前两种便于进行犁和机组的受力分析和强度计算，六分力法适于解析法；三平面法适于图解法；而力螺旋法给人以空间直观概念，便于台架试验的模拟加载和犁的挂结点的选择。 返回 拉力仪 一、线性测力：是测定犁沿前进方向的阻力数值，即Rx，常用于犁 的总体设计、机组配套和对比犁的动力性能等方面。 1.牵引犁测力：可在拖拉机和犁之间连拉力仪。 返回 2.悬挂犁测力：可在被测机组前串一拖拉机，中间连拉力仪，拖 拉机B挂空档，机组工作，测出总阻力；再测出机 组空行程的阻力，二者之差即为牵引阻力。 （机组长，误差大） 空间测力就是在直角坐标系中测定空间力系的主矢量的三个分量Rx、 Ry、 Rz和主矩的三个分量Mx、 My、 Mz的值，因此常称六分力测定。 二、空间测力装置 国内外的测试资料表明，在各种土壤条件下，随着a ↑，则Rx ↑、Ry ↑ ，但Rz则不同，除了与犁铧安置角有关外，还与犁铧刃口的锋锐程度有关。若犁铧锋锐，则Rz为正值，且随a ↑ 而 ↑ ；若铧刃磨钝，Rz可能为零或负值。 返回 三、外载测定结果 一、犁的牵引阻力（又称犁耕阻力）：指作用在犁上的总阻力的水平分力，该力的方向与犁的前进方向相反。 切垡阻力：铧刃切沟底，犁刀或径刃切沟壁等； 土垡受到挤压、剪切、扭转、移动及破碎的阻力； 抛出土垡的阻力； 由于耕速变化而产生的惯性力。 有效阻力 犁轮滚动阻力和轴承摩擦力； 犁侧板摩擦力； 铧刃磨钝引起的阻力。 无效阻力 这部分阻力直接关系到耕地机组的动力性和经济性，是犁的重要指标之一。犁的牵引阻力由有效阻力和无效阻力两部分组成。有效阻力是完成耕翻过程所必须的阻力；无效阻力主要由各种摩擦力组成。 二、犁的牵引阻力公式前苏联学者高略契金提出犁的牵引阻力公式为： f—犁的综合摩擦系数 Q—犁的重量k0—土壤抗变形系数（N/cm2） ε—动态阻力系数（Ns2/m4） 第一项Qf，为犁在移动中所产生的摩擦力。包括犁体与沟底、沟壁和土垡间的摩擦力，犁轮的滚动阻力及轴承的摩擦力等； 第二项k0ab,为土垡变形所产生的阻力； 第三项εabv2 为犁在耕作时使土垡产生运动而使动量变化所产生的阻力。 综上，影响牵引阻力的